土木工程材料实验课件第一篇绪论.ppt

1、第一篇 绪 论,一、土木工程材料的定义 任何建（构）筑物（包括道路、桥梁等）都是材料按一定的要求构筑而成的，土木工程所用的各种材料，如：砖、瓦、石、土、木、灰、石膏、水泥、混凝土、砂浆、钢材、沥青、塑料、涂料、陶瓷等，统称为土木工程材料。,二、土木工程材料分类,第一篇 绪 论,无机材料,土木工程材料,有机材料：木材、沥青、天然高分子和合成高分子材料,复合材料：金属非金属、有机无机,有色金属,黑色金属,非金属材料：石材、烧土及熔融 制品、无机胶凝材料,金属材料,1、按基本成分分类,二、土木工程材料分类,2、按功能及用途分类建筑结构材料：承重、传力建筑功能材料：非承重、非传力 防水材料、装饰材料、

2、保温材料、遮挡及分隔等墙体材料,第一篇 绪 论,三、建筑结构材料的主要种类,1、水泥混凝土及其组成材料 水泥、砂、石、掺合料、外加剂、水。2、承重墙体材料及其组成材料、地基用材料 水硬性及气硬性胶凝材料、建筑砂浆、砖（主要为烧结砖及部分蒸养砖和免烧砖）。3、钢材 板材、管材、型钢、钢筋及钢绞线、高强螺拴及锚具。,第一篇 绪 论,二.建筑材料的发展：,随生产力发展而发展原始时代天然材料：木材、岩石、竹、粘土石器、铁器时代金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫 ：石材、石灰砂浆罗马园剧场 （70-80 AC):石材、石灰砂浆,1

3、8世纪中叶钢材、水泥 (J.Aspdin,1824）19世纪钢筋混凝土（1890-1892）； 中国，189820世纪预应力混凝土、高分子材料21世纪轻质、高强、节能、高性能绿色建材,胡夫金字塔，高146.59m, 底部232m建方，用 230多万块、每块重2.5T的岩石砌成，,万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆,布达拉宫 ：石材、石灰砂浆,罗马斗兽场 （70-80 AC):石材、石灰砂浆,四、土木工程材料课程的主 要内容及任务,1、主要内容土木工程材料的基本性质水泥混凝土砌筑材料钢材高分子材料功能材料常用土木工程材料性能检测、评定方法及相关标准,第一篇 绪 论,四、土木工程材料

4、课程的主要内容及任务,2、学习任务理论学习任务： 掌握土木工程材料组成、结构、性能、用途及相互关系和相关标准。实验课学习内容： 基性、水泥、砂石、砖、沥青、混凝土检验及测试方法,第一篇 绪 论,五、土木工程材料的基本性质,基本性质的概念基本性质的内容：物理性质力学性质化学性质耐久性质,不同材料，同种材料不同使用条件，基本的、共有的性质。,第一篇 绪 论,（一）基本物理性质,1、体积绝对体积（真体积）堆积体积,五、土木工程材料的基本性质,表观体积,散粒材料,规则的块体材料,（一）基本物理性质,2、密度密度（真密度）表观密度 堆积密度相关概念：孔隙率P、密实度D、空隙率,五、土木工程材料的基本性质

5、,kg/m3g/cm3,密实度D：,与密度相关概念,孔隙率P：,P+D=1,空隙率：空隙体积（开孔、闭孔及颗粒 间隙）与堆积体积之比。,（二）、力学性质,1、强度强度与应力的关系强度是材料在应力作用下抵抗外力破坏的能力，它表征材料的力学本性，是材料本身的性质（抗拉、抗压、抗剪、抗弯）。应力是施加于材料上的单位面积的作用力，是表征外力对材料的作用，与材料本性无关（压应力、拉应力、剪应力、弯应力）。,五、土木工程材料的基本性质,材料表现出的抵抗外力作用的性质。,单位：MPa(N/mm2)kPa、GPa、kgfcm2,强度的用途：,建筑结构材料，其等级划分是以强度为标准。,混凝土：C15、C20、C

6、25等,烧结砖：MU10、MU15、MU20等,水泥：32.5级、42.5级等,砂浆：M5.0、M7.5、M10等,钢材：Q235、HRB335、HRB400,（二）、力学性质,2、弹性与塑性材料在外力作用下产生变形，外力去除后能恢复原来大小和形状的性质叫弹性，这种变形叫弹性变形。（理想弹性材料： ）材料在外力作用下产生非破坏性变形，外力去除后不能恢复原来大小和形状的性质叫塑性，这种变形叫塑性变形。（理想塑性材料：应力达到屈服应力后，应力不变，应变不断增大： ）,五、土木工程材料的基本性质,（二）、力学性质,3、脆性和韧性 脆性：材料受力达到一定程度后，无明显塑性变形，便突然破坏的性质。 如：

7、混凝土、玻璃、陶瓷等。 特点：抗压强度高，抗冲击、抗拉、抗振、抗折（弯）强度低。 韧性：材料在振动或冲击作用下，能吸收较大能量，并产生较大变形而不突然破坏的性质。 如：低碳钢、合金钢、木材、某些高分子材料等。 特点：抗拉、抗折（弯）强度高。 冲击韧性指标：,五、土木工程材料的基本性质,（二）、力学性质,4、硬度：材料抵抗硬物压入或刻划的力。 洛氏硬度：以金刚石圆锥或圆球的压痕深度计算。 布氏硬度：以金刚石圆锥或圆球的压痕直径计算。 莫氏硬度：矿物相互刻划的相对硬度：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、 刚玉、金刚石,五、土木工程材料的基本性质,（二）、力学性质,5、耐磨性：材

8、料表面抵抗磨损的能力。 一定尺寸材料，在一定压力下，磨一定周数的磨损率（）：,五、土木工程材料的基本性质,（三）、材料与水有关的性质,亲水性与憎水性 材料能被水润湿的性质，叫亲水性； 材料不能被水润湿的性质，叫憎水性； 亲水与憎水无明显界限，用润湿接触角表示。,五、土木工程材料的基本性质,气,接触角,（三）、材料与水有关的性质,2、材料的吸水性：亲水性材料在水 中吸水的能力，用吸水率表示: 质量吸水率: 体积吸水率:,m- 干燥质量，m1吸水饱和质量,五、土木工程材料的基本性质,材料的饱水系数,材料体积吸水率与孔隙率之比为饱水系数。,为什么？,饱水系数与材料的抗渗性、抗冻性、耐久性的关系？,（

9、三）、材料与水有关的性质,3、吸水性：在空气中吸附水蒸汽的能力。在空气中放出水汽的能力，叫还湿性。 吸水性用含水率表示：,-吸湿后质量，m-干燥质量,五、土木工程材料的基本性质,（三）、材料与水有关的性质,4、耐水性：材料在吸水饱和的状态下，不发生破坏，强度也不明显降低的性能。用软化系数表示：,：耐水性好,：耐水性差,五、土木工程材料的基本性质,（四）材料的热工性能,1、导热性：材料两面存在温差时，热量从一面传到另一面的性能。用导热系数表示：,热量（J）,厚度（m）,面积（m2）,时间（h）,温差（k）,物理意义？,五、土木工程材料的基本性质,（四）材料的热工性能,2、热容量和比热 材料受热吸

10、热，冷却放热的能力叫热容量； 温度升高或降低1k，单位质量材料吸收或放出的热量，叫比热： 热容量：cm,五、土木工程材料的基本性质,（四）材料的热工性能,3、热阻和传热系数：热阻：传热系数：,单位厚度的导热系数,五、土木工程材料的基本性质,（四）材料的热工性能,4、材料的温度变形性：温度升高或降低时材料的体积变化。线膨胀或线收缩系数：,线膨胀或收缩量（mm）,原长（mm）,温差（k）,五、土木工程材料的基本性质,(五)材料的组成、结构及其对性能的影响,组成 结构 性能 用途 1、材料的组成 化学组成，物相组成，配料组成 2、材料的结构 微观结构（分子水平）：晶体结构，物相结构; 宏观结构（结构

11、水平）：聚集结构，孔结构，片或层结构; 工程结构（工程水平）将材料宏观上看成一个均质材料，研究其组成与性能之间的关系。,五、土木工程材料的基本性质,（六）材料的耐久性,材料抵抗各种内在的、外部的因素的作用下，能长期保持其使用性能的性质，叫耐久性。如：抗渗性，抗冻性外界因素：,饱水系数与抗冻性的关系？ 较高的抗冻性。,物理作用机械作用化学作用生物作用,五、土木工程材料的基本性质,六、土木工程材料的验收标准,标准就使对某项事物（技术）实行统一质性的要求。建材生产单位按标准生产产品，使用单位按标准选用、验收、施工安装。产品标准化包括产品规格、技术要求、测试方法和设备、验收规则、 应用技术等。,标准种类,1、国家标准： GB977619982、国家推荐标准： GB/Txxxx-20003、工程建设国家标准： GBJxxxx-20014、行业标准：JC，JG，JGJ5、地方标准：DBxxx-2005,DB/Txxxx-19986、企业标准：QBxxx-19997、国际标准：ISO8、各国标准,代号,标准号,颁布年代,