土木工程材料课件

土木工程材料绪论1.1概述一、土木工程材料的分类土木工程材料的种类繁多，性质各异，用途不现，为了研究、使用和叙述上的方便，通常根据材料的组成、功能和用途分别加以分类。（一）、土木工程材料按材料的的化学成分分类，通常可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类。如下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ：　土木工程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，玻璃钢二、土木工程材料的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化（一）、我国现行的常用的标准有如下三类：1、国家标准国家强制性标准代号GB、推荐性标准GB/T2、行业标准建材行业代号JC，交通行业代号JT，建工行业代号JG等。3、地方标准和企业标准地方标准代号DB，企业标准代号QB。（二）标准的表示方法标准一般表示方法，是由标准名称、部门代号、编号和批准年份等组成。如：国家强制性标准《金属拉伸试验方法》GB228-88。注：地方标准或企业标准所制定的技术要求应高于国家标准。材料在绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔隙的固体物质本身的体积，亦称实体积。土木工程料中除钢材、玻璃等外，绝大多数材料均含有一定的孔隙。测定有孔隙的材料密度时，须将材料磨成细粉（粒径小于0.20mm），经干燥后用李氏瓶测得其实体积。材料磨得愈细，测得的密度值愈精确。材料密度的大小取决于材料的组成及微观结构，因此相同组成及微观结构的材料其密度为一定值。1.2.1.2表观密度材料在自然状态下，单位体积的质量称为表观密度。公式表示如下：ρ0=m/v0式中ρ0---体积密度，g/cm3或kg/m3；m---自然状态下材料的质量，g或kg；v0—材料在自然状态下的体积，cm3或m3。所谓自然状态下的体积，是指包括材料实体积和内部孔隙的外观几何形状的体积。测定方法：外观形状规则，按几何公式计算，外观形状规则，用排液法。在自然状态下，材料内往往含有水分，其质量将随含水程度而改变，故测定体积密度时应注明其含水程度。一般指的是材料在气干状态下的体积密度，干燥材料的表观密度称为干表观密度。1.2.1.3堆积密度散粒状材料在堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度。按下式计算：ρ0’=m/v0’式中ρ0'---材料的堆积密度，kg/m3；m---材料的质量，kg；v0'—材料的堆积体积，m3。材料在堆积状态下，其堆积体积不但包括所有颗粒内的孔隙，而且还包括颗粒间的空隙。其值大小不但取决于材料颗粒的体积密度，而且还与堆积的疏密程度有关。在土木工程中，进行配料计算、确定材料堆放空间及运输量、材料用量及构件自重等经常用到的材料的密度、体积密度和堆积密度的数值。材料名称密度g/cm3表观密度g/cm3堆积密度g/cm3钢材7.85————松木1.550.40~0.80——水泥2.80~3.20——900~1300砂2.662.651450~1650碎石（石灰石）2.60~2.802.601400~1700普通混凝土2.601.95~2.50——普通黏土砖2.6016.0~1.90——1.2.2材料的孔隙和空隙1.2.2.1材料的孔隙孔隙率孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料总体积百分率。以P表示，并按下式计算：P=（V-V0）/V0=1-ρ/ρ0密实度是指材料内部固体物质实体积占材料总体积的百分率。以D表示，并按下式计算：D=V/V01.2.2.1材料的空隙空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积的百分率。与空隙率相对应的是填充率，即颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率。公式：略1.3材料的力学性质一.强度与比强度根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等，抗压、抗拉、抗剪强度的计算公式如下:　f=Ｐ/A式中f—材料的强度，Mpa；Ｐ—材料破坏时的最大荷载，N；A—材料受力截面积，mm2。二、弹性与塑性（略）三、脆性与韧性脆性材料在外力作用下，直至断裂前只发生很小的弹性变形，不出现塑性变形，而突然破坏的性质称为脆性。具有这种性质的材料称为脆性材料。脆性材料的抗压强度比抗拉强度大得多，可达几倍到几十倍。脆性材料抵抗冲击或振动荷载的能力差，故常用于承受静压力作用的工程部位如基础、墙体、柱子、墩座等。属于此类的材料如石材、砖、混凝土、铸铁等。韧性材料在冲击、振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时也能产生一定的塑性变形而不致破坏的性质称为韧性（或冲击韧性）。建筑钢材、木材、沥青混凝土等属于韧性材料。用作路面、桥梁、吊车梁以及有抗震要求的结构都要考虑材料的韧性。材料的韧性用冲击试验来检验。四、硬度和耐磨性硬度是材料抵抗其他物体刻划，压入其表面出现塑性变形的能力，通常，矿物的硬度采用刻划法测定其莫氏硬度，即“相对硬度”。钢材，木材，混凝土采用钢球压入法测定其布氏硬度（HB）。耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力，通常用磨损率K表示，即M=m0-m1/A其中m0，m1——表示磨损前后的质量，g；A——受损面积，cm2。矿物名称硬度值滑石1石膏2方解石3萤石4磷灰石5正长石6石英7黄玉8刚玉9金刚石101.4材料与水有关的性质1.4.1材料的亲水性与憎水性材料与水接触时出现两种不同的现象，如图所示，这是由于水与固体表面之间的作用情况不同。若材料遇水后其表面能降低，则水在材料表面易于扩展。这种与水的亲合性称为亲水性。表面与水亲合能力较强的材料称为亲水性材料。亲水性材料遇水后呈图（a）的现象，其润湿边角（固、气、液三态交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角）θ≤90o。与此相反，当材料与水接触时不与水亲合，这种性质称为憎水性。憎水性材料遇水呈图（b）的现象，θ>90o。土木工程材料中，各种无机胶凝混凝土、石料、砖瓦等均为亲水性材料，它们为极性分子所组成，与极性分子水之间有良好的亲合性。沥青、油漆、塑料等为憎水性材料，这是因为极性分子的水与这些非极性分子组成的材料互相排斥的缘故。憎水性材料常用作为防潮、防水及防腐材料，也可以对亲水性材料进行表面处理，用以降低吸水性。（2）吸水性材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。吸水性大小用吸水率表示，吸水率常用质量吸水率，即材料吸入水的质量与材料干质量之比表示，对于高度多孔的材料的吸水率常用体积吸水率表示，即材料吸入水的体积与材料自然状态下体积之比。质量吸水率：Wm=（mb-mg）/mg式中，Wm—材料的质量吸水率，%；mb—材料吸水饱和时的质量，g；mg—材料在在干燥状态下的质量，g；体积吸水率：Wv=（mb-mg）/ρwv0将上式变换可导出体积吸水率与质量吸水率的关系Wv=Wmρ01.4.4耐水性材料长期在水的作用下不破坏，强度不显著降低的性质称为耐水性。一般材料含水后，将会以不同方式减弱材料的内部结合力，使强度有不同程度的降低。材料的耐水性用软化系数表示：KＲ=fb/fg式中KＲ—材料的软化系数；fb—材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa；fg—材料在干燥状态下的抗压强度，Mpa。材料的软化系数波动在0-1之间，软化系数越小，说明材料吸水饱和后强度降低得越多，耐水性越差。软化系数在工程当中的意义：（１）处于水中或潮湿环境中的重要结构物所选用的材料其软化系数不得小于0.85．（２）受潮较轻的部位或次要结构部位的材料软化系数不宜小于0.75．（３）软化系数大于0.85的材料，称耐水性材料．（４）干燥环境下使用的材料可不考虑耐水性。衡量指标：①渗透系数k，单位cm/hk越大，材料的抗渗性越差。1.4.5材料的抗渗性定义：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。QAdH②抗渗等级Pn抗渗等级对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级(S)表示：S=10H－1H－试件开始渗水时的水压力（MPa）影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水工结构、防水材料等均要求较高的抗渗性。1.4.6材料的抗冻性定义：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。衡量指标：抗冻性指标用抗冻等级Fn表示，表示经过n次冻融循环次数后，质量损失不超过5%，强度损失不超过25%。冻融破坏原因：材料有孔且孔隙含水；水→冰，体积膨胀9％，结冰压力高达100MPa，结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂；反复多次加剧破坏，最终材料崩溃；严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏。1.6材料的耐久性一、概念材料的耐久性是指材料在使用期间，受到各种内在的或外来因素的影响，能经久不变质不破坏，能保持原有性能不影响使用的性质。这是一个综合性指标。二、影响耐久性的因素1、物理作用2、化学作用3、机械作用4、生物作用