土木工程材料实验课件第一篇绪论

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、按基本成分分类建筑材料无机材料非金属材料天然石材：石子，砂，毛石，料石烧土制品：黏土砖，瓦，空心砖，建筑陶瓷玻璃：窗用玻璃，安全玻璃，特种玻璃胶凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各种水泥混凝土及砂浆：普通混凝土，轻混凝土，特种混凝土，各种砂浆硅酸盐制品：粉煤灰砖、灰砂砖，硅酸盐砌块绝热材料：石棉，矿棉，玻璃棉，膨胀珍珠岩金属材料黑色金属：生铁、碳素钢、合金钢有色金属：铝，锌，铜及其合金有机材料植物质材料木材，竹材，软木，毛毡沥青材料石油沥青，煤沥青，沥青防水制品高分子材料塑料，橡胶，涂料，胶粘剂复合材料无机非金属材料和有机材料的复合聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻璃钢建筑材料建筑结构材料砖混结构：石材，砖，水泥混凝土，钢筋钢木结构：建筑钢材，木材墙体材料砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐及砌块墙板：混凝土墙板、石膏板、复合墙板建筑功能材料防水材料：沥青及其制品绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨胀珍珠岩石吸声材料；木丝板、毛毡，泡沫塑料采光材料：窗用玻璃装饰材料：涂料、塑料装饰材料、铝材二、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、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（2000-3000BC)：石材、石灰、石膏万里长城（200BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫：石材、石灰砂浆罗马园剧场（70-80AC):石材、石灰砂浆18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（200BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫：石材、石灰砂浆罗马斗兽场（70-80AC):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》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）ρ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o'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。000VVVP00VVD（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、kgf／cm2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、C25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EK（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：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：AWkk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（％）：121mmmG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lgsgls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:%1001mmmm-干燥质量，m1吸水饱和质量%100010Vmm00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。1/0Pkw为什么？饱水系数与材料的抗渗性、抗冻性、耐久性的关系？（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：%100''mmm-吸湿后质量，m-干燥质量'm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：85.0RkffkR/185.0Rk：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：]/[)(12kmWttZFdQ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)(12ttmQc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：/dRdR//1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：)(12ttLL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。85.0wk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：GB9776－19982、国家推荐标准：GB/Txxxx-20003、工程建设国家标准：GBJxxxx-20014、行业标准：JC，JG，JGJ5、地方标准：DBxxx-2005,DB/Txxxx-19986、企业标准：QBxxx-19997、国际标准：ISO8、各国标准代号标准号颁布年代