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第一章 緒論 土木與水資源工程學系 劉玉雯 第一章 緒論 1-1 材料類型 1-2 土木工程材料 1-3 材料性質與量測 1-4 試驗與規範 1-5 品質控制 第一章 緒論 土木工程－國計民生相關建設工事 建築、道路、橋樑、隧道、水壩、管路 營造工程所使用的材料是工程品質關鍵所在 進行工程施工時更需隨時取樣檢驗，研判材料所需的各項性質 天然素材 如石料、金屬、石油、土壤、水etc. 材料科技發展 奈米材料 1-1 材料類型 一、金屬材料 二、飛金屬材料 三、結晶材料 四、非結晶材料 五、彈性材料 六、脆性材料 七、延姓材料 八、複合材料 九、圬工材料 十、半導體 十一、絕緣材料 十二、聚合物 十三、塑膠材料 1-1 材料類型 金屬材料：(導電體) 90%為銅、鑄鐵 鐵金屬：鋼材(碳合金)含少量硫、錳、矽(鋼、生鐵、熟鐵) 非鐵金屬：約70種：鋁、銅、鋅、鉛、錳 非金屬材料：(不良導體) 土石、水泥、木材、塑膠、瀝青 1-1材料類型 結晶材料 原子排列呈現重複性形式 石英、水晶、鑽石、石墨 非結晶材料 原子排列為隨機或不含結晶結構(硬、脆) 煤、玻璃 彈性材料 受力變型後→可恢復者 彈簧、橡膠 1-1 材料類型 脆性材料 變形能力小、延性很差 玻璃、鑄鐵、岩石 延性材料 變形能力大，破壞變形發生於彈性限度後 金、銅、鋼 複合材料 多種材料混合而成 混凝土、鑽泥板、R.C、S.R.C、三夾板 1-1 材料類型 圬工材料 為構造物之一部分 石塊、磚、砂漿、黏土磚、混凝土磚 半導體材料 導電性差，介於金屬和絕緣體之間 應用於電子零件、電晶體、太陽能電池 絕緣材料 聲、熱、電etc.有絕 緣性能的材料 1-1 材料類型 聚合物材料(polymer) 由一個或多個單元結合而成的鏈狀結構 橡膠、塑膠、聚乙烯… 塑膠材料 以有機質為基材的材料 熱塑性塑膠、熱固性塑膠 1-2 土木工程材料 應用於土木構造物上的材料通稱為土木工程材料 天然 ：石料、木材、黏土etc. 人造的：水泥、混凝土、磚、鋼筋etc. 土木材料大都是固態，分三大類： 陶土，如砂、石灰石 金屬，如鋼筋、鋼骨 有機材料，如木、瀝青、橡膠 1-2 土木工程材料 依用途、生產、化學組成分類： 依用途： 構造物之主體材料，如石材、混凝土、鋼筋 副材料：黏結劑、填縫劑 依產源： 天然材料：木材、石料 人造材料：水泥、磚 1-3 材料性能與量測 土木工程上的材料需適合 目的性質 經濟條件 例：檔水構造物要 不透水 無裂縫 堅固 不溶解 1-3 材料性能與量測 土木材料基本上分成： 物理性質 力學性質 材料的性能是多面性的： 力的作用 環境影響 熱的作用 化學性質 經濟 能源節約的永續 發展 1-3-1 物理性質 比重、密度 密度(D)=重量(W)/體積(V) 單位：g/cm3,kg/m3 比重(r)=D/Dw Dw→水的密度 c.p. 真比重 漲比重(含孔隙及水分) 1-3-1 物理性質 含水率 含水率=含水量/乾燥重 比電阻 單位面積 通電時的電阻：比電阻(Ω) 單位長度 比傳導率?比電阻=1 (電傳導率) 1-3-1 物理性質 吸音律 聲波(e)能量 e1:反射 e2:吸收 e3:傳入 e4:透過 反射率=e1/e 透過率=e4/e 吸音率=1-(e1/e) 可表示壁體的聲為性質 1-3-1 物理性質 材料比重愈大，吸音率越小。吸音率又依音的震動頻率而異 ex: 混凝土壁≒0.02 木板(厚2.5cm)≒0.1~0.3 遮音率 聲音透過率的倒數=遮音率 ∴反射率×遮音率=１ 1-3-1 物理性質 R=遮音量(減音量)以聲波強度單位分貝db(Decibel)表示 R=10?㏒(e/e4) or R=10?㏒[㏒e/㏒e4] 材料比重愈大，遮音能力愈好。遮音量又依 音的振動頻率而異。 ex: concrete (5cm厚)40db (1.5cm厚)10~25db 1-3-1 物理性質 光譜與透光率 光的投射與材料 1.反射 2.吸收 3.透光 三種反應 光譜的指標=反射/吸收 透光率=透過能/光的投影能 受表面 平滑度 厚度 的影響 光線波長 1-3-2 力學性質 一、載重與應力 二、變形與應變