土木工程材料介绍.pptx

土 木 工 程 材 料Civil Engineering Material 主 讲：王丽课程引入不同的土木工程材料在工程结构物中起着不同的作用：梁板柱材料承受各种外力；结构材料承受上部荷载及其地下水与冰冻作用；路面、跑道遭受磨损；工业建筑可能受酸、碱、盐等介质的侵蚀。如何保证结构物的使用功能、安全性和耐久性？土木工程材料应具有抵御上述各种作用的性质。材料的基本性质是掌握材料知识、正确选择与合理使用土木工程材料的基础。第一章 建筑材料的基本性质本章学习要求：了解土木工程材料的基本组成、结构和构造及其与材料基本性质的关系；掌握土木工程材料各种基本性质的概念、表示方法及有关的影响因素。1.1 材料的物理性质1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度1.1.2 材料的孔隙率与密实度1.1.3 空隙率与填充率1.1.4 材料与水有关的性质1.1.5 材料的热工性质1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料的密度主要研究材料的体积与质量的关系。装在容器里的粒状、粉状或块状材料1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度补充1：材料的体积组成实体——固体孔隙——个体材料内部：连通孔隙—与外界连通的开口孔隙；封闭孔隙—不与外界连通的闭口孔隙空隙——堆积材料之间开口孔隙闭口孔隙固体物质材料体积组成示意图1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度补充2：材料孔隙形成的原因(1)水分子的占据作用 建筑材料加水拌和,用水量通常超过理论上的用水量, 多余的水分占据的空间即为孔隙(2)外加的发泡作用 如生产加气混泥土等的各种发泡剂,可在材料中形成大量的孔隙。(3)火山作用 火山爆发时,喷到空中的岩浆,,冷却后在岩石中形成大量的孔隙(4)烧作用自然状态下的块状材料开口孔隙闭口孔隙vBvc装在容器里的粒状、粉状或块状材料个体材料示意图堆积材料示意图1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度补充3：材料的体积组成计算——材料占有的空间尺寸绝对密实体积 v表观体积 v′自然体积 v0堆积体积 v0′材料体积组成示意图1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度一、材料的各类密度计算方法比较比较项目实际密度表观密度体积密度堆积密度材料状态材料体积计算公式单位应用①自然状态②含闭口、开口孔隙①绝干状态②绝对密实①绝干状态②含闭口孔隙①自然堆积状态②含闭口、开口孔隙③含颗粒间的空隙V0V㎏/m3或g/cm3㎏/m3或g/cm3g/cm3㎏/m3用量计算、体积计算判断材料性质1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度二、各类密度测定办法1、密度1）测质量：烘干（烘箱）-干燥（干燥器）-称量（天平）；2）测体积：（a）外观规则的材料，直接用游标卡尺测量尺寸求体积，如钢材、玻璃等；（b）可研磨的非密实有孔隙材料，如砌块、石膏等，采用磨细后用李氏瓶测定其体积的方法。2、表观体积——直接用排水法测定其表观体积，如砂石材料。3、自然状态体积的测定：（1）外形规则的材料，如砖，可直接测量体积得到；（2）外形不规则的，可采用封腊排水法测定体积。1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度二、各类密度测定办法4、砂堆积密度的测定——漏斗+容量筒将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积。1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料1、密实度 指材料体积内固体物质填充的程度。计算式如下： 式中： ρ——密度； ρ0——材料的体积密度。 注意：对于绝对密实材料，因 ρ0 =ρ，故密实度D =1 或100%。对于大多数土木工程材料， 因 ρ0 ＜ρ ，故密实度D ＜ 1 或 D ＜ 100%。1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料2、孔隙率（真气孔率） 指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。计算：式中：V——材料的绝对密实体积，cm3 或 m3； V0——材料的自然体积，cm3 或 m3； ρ0——材料的体积密度, g/cm3 或 kg/m3； ρ——密度, g/cm3 或 kg/m3。注意：密实度与孔隙率的关系：D+P=11.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料3、孔隙特征a.孔种类：开口孔、闭口孔b.孔隙多少：密实度与孔隙率——反映了材料的致密程度c.孔尺寸：细孔、微孔、大孔d.连通性：连通孔、孤立孔e.分布状况1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料4、孔隙率（或密实度）、孔隙特征在工程中的作用。 a.影响材料的性质一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越少，则：强度越高，吸水性越小，抗渗性和抗冻性越好，但导热性越差。 b.通过改变孔隙率和孔隙特征改善材料性能1.1.3 材料的空隙率与填充率——散粒状材料 1、空隙率 指散粒材料在其堆积体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比