土木工程材料知识点

第一节 绪论

什么是土木工程材料

土木工程包括：建筑、道路、桥梁、沿途、地下、港口、水利、市政工程——用来建设的材料即为土木工程材料

复合材料：碳纤维复合材料、聚合物复合材料、高分子复合材料 绿色建材：

含义：采用清洁的生产技术、少用天然资源、多用工业或城市固体废弃物（和农植物秸秆）（生产过程）

建材本身：无毒、无污染、无放射性

建材功能：有利于环保、有利于人体健康 土木工程材料分类：

发展趋势：高性能化、复合化和多功能化、良好的环境协调性、无污染可再生 发展方向：优先发展水泥与混凝土材料、提高配套 土木工程材料质量的控制方法： ,初步确定来源以及质量情况 对工程材料进行抽样检验

检测半成品和成品的技术性能，从而评定材料在实际工程中的实际技术性能。 采取相应的措施避免对工程质量造成的不良影响、

土木工程对材料的基本要求：安全、适用、美观、耐久与经济 第一章 土木工程材料的基本性质 材料的物理性质

密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量

表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量（包含内部空隙）

表观密度：

v

m =

ρ

堆积密度：粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量

密度是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。所谓绝对密实状态下的体积，是指不含有任何孔隙的体积。

表观密度表示材料单位细观外形体积（包括内部封闭孔隙）的质量。容积密度表示材料单位宏观外形体积（包括内部封闭孔隙和开口孔隙）的质量。

堆积密度是指散粒材料或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。材料的堆积体积指在自然、松散状态下，按一定方法装入容器的容积，包括颗粒体积和颗粒之间空隙的体积。

堆积密度：

v

'

'

m

0=ρ

材料的孔隙率：块状材料中孔隙体积与材料在自然状态下总体积的百分比。

00000

100)1(1000

P ⨯-

=⨯-=

ρ

ρ

V

V V 开口孔隙率：是指材料中能被水饱和（即被水所充满）的孔隙体积占材料在自然状态的体积的百分率.

闭口孔隙率：是总孔隙率与开口孔隙率之差

材料的密实度:材料体积内被固体物质充实的程度。

000

100100

⨯=⨯=ρ

ρV

V D

材料的空隙率：散粒材料在其堆集体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。

%100)1(%1000

'0'0

'

'

⨯-=⨯-=

ρ

ρV

V V P

亲水性与憎水性：材料与水接触时,有些材料能被水湿润,而有些材料则不能被水湿润,对两种现象来说,前者为亲水性,后者为憎水性。

C

材料的含水状态：

干燥状态：材料的孔隙中不含水或含水极微。 气干状态：材料的孔隙中含水与大气湿度相平衡。

饱和面干状态：材料表面干燥，而空隙中充满水达到饱和。

湿润状态：材料不仅孔隙中含水饱和，而且表面上为水润湿附有一层水膜。 吸水性：材料能吸收水分的能力。 吸水的大小以吸水率来表示。

质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比

m

100

⨯-=

m

m m

W g

g

b

m b ——材料吸水饱和状态下的的质量 M g ——材料在干燥状态下的质量

体积吸水率：材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率。

000

b

v 1001

v

⨯⨯-=

ρw

g m m W

V 0——料在自然状态下的体积 W v ——材料的体积吸水率

ρ

w

——水的密度

吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质

材料的吸湿性用含水率表示——材料内部所含水的质量占材料干质量的百分率

h

100

⨯-=

m

m m

W

g

g

s

w h --------材料的含水率

m s -------材料在吸湿状态下的质量 m g -------材料在干燥状态下的质量

耐水性：材料的耐水性指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。

A

C

衡量耐水性的指标:材料的软化系数

软化系数

f

f K g

b R =

K R ——材料的软化系数

f b ——材料在吸水饱和状态下的抗压强度 (MPa) f

g ——材料在干燥状态下的抗压强度 (MPa)

抗渗性：材料在压力水用下抵抗水渗透的性能

渗透系数：

AtH

Qd

K =

s

Ks ——渗透系数（越小材料的抗渗性越强）(cm/h) Q ——渗水量 (cm 3) A ——渗水面积 (cm 2)

H ——材料两侧的水压差 (cm) d ——试件厚度 (cm) t ——渗水时间 (h)

抗渗等级：标准方法进行透水试验，材料标准试件在透水前所能承受的最大压力来表示抗渗等级。

抗冻性：材料在保饱水状态下，能经受多次冻融交替作用，既不破坏强度又不显著下降的性质。

冻融破坏：在饱水状态下因冻融循环产生的破坏作用称为冻融破坏

抗冻等级：以试件在冻融后的质量损失、外形变化或强度降低不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数。

导热性：材料两面存在温差，热量传递的性质。

导热系数：Tt

A Q ∆=

a

λ λ——导热系数 W/(m.K)

Q ——传导热量 J a ——材料厚度 m A ——热传导面积 m 2 t ——热传导时间 h t ∆——材料两面温差 K 导热性影响因素：

热容性：材料在受热吸收热量，冷却时放出热量的性质。

比热（热容量系数）：单位质量材料温度升高1K 所吸收或放出的热量。

比热：t

m Q C ∆=

C