土木工程材料(第一章)PPT课件

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《土木工程材料(第3版)》教学课件第1章绪论土木工程材料的基本性质

18世纪至19世纪，资本主义兴起，促进了工商业及交通运输业的蓬勃发展，原有的土木工程材料已不能与此相适应，在其他科学技术进步的推动下，土木工程材料进入到一个新的发展阶段，钢材、水泥、混凝土及其他材料相继问世，为现代土木工程材料奠定了基础。
进入20世纪后，由于社会生产力突飞猛进，以及材料科学与工程学的形成和发展，土木工程材料不仅性能和质量不断改善，而且品种不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功能的新型土木工程材料也应运而生。
五、抗渗性
材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。
材料的抗渗性用渗透系数K表示，一般用抗渗标号P表示。如 P2、P4、P10分别表示可抵抗0.2、0.4、1.0 MPa 压力水不渗漏。
1.3 材料与水有关的性质
六、抗冻性
材料在含水状态下能经受多次冻融循环而不破坏、强度不显著下降，且质量也不显著减少的性质。
P+D=1
开口孔隙率PK 材料内开口孔隙体积占总体积的百分率。 PK＝VK/V0 闭口孔隙率PB 材料内闭口孔隙体积占总体积的百分率。 PB＝VB/V0
VP=VK+VB P=PK+PB
1.1 材料的基本物理性质
3.空隙率（P’）－－散粒或粉状材料在堆积状态下，颗粒间空隙体积（VS）占材料堆积体积（V’0）的百分率。
材料在吸水饱和状态下，所吸水的体积占材料干燥状态
下的体积的百分比。
Wv=
mb－mg× V0
1 ρw
×100％
ρw －水的密度； V0 －材料干燥状态下的体积，
cm3或m3。
1.3 材料与水有关的性质
2.吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质,用含水率
表示。
Wh=

《土木工程材料》课件

硬度与耐磨性
材料抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度；材料抵抗磨损的能力称为耐磨性。
材料的耐久性
01 02
耐久性
材料在使用过程中，能够经受住各种自然因素（如阳光、氧气、湿度、温度等）和环境因素（如化学物质、生物侵蚀等）的作用，保持其原有性能的能力。
耐火性
材料在火灾情况下保持其完整性和隔热性的能力。
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《土木工程材料》ppt课件
• 引言 • 土木工程材料的性质 • 土木工程材料分类 • 土木工程材料的应用 • 土木工程材料的发展趋势 • 结语
01 引言
课程简介
01
课程名称：《土木工程材料》
02
适用专业：土木工程、建筑工程等
03
课程性质：专业必修课
04
学分：3学分
课程目标
了解各种土木工程材料的生产工艺、应用范围和发展趋势。
详细描述
包括钢筋混凝土、玻璃纤维增强塑料等，这些材料具有优异的性能和用途，如钢筋混凝土具有较高的抗压和抗拉强度，适用于建造高层建筑和大型基础设施。
04 土木工程材料的应用
建筑材料的选用
水泥
用于混凝土、砂浆等建筑材料，要求强度等级高、耐久性好
。
钢材
用于梁、柱、板等结构件，要求具有高强度和良好的塑性、韧性。
本课程总结
了解土木工程材料的种类和特性
增强对环保和可持续发展的认识和实践能力
掌握材料的选择和试验方法
需要进一步深入研究和学习的方向
下一步学习建议
01
深入学习与实践
02
参与实际工程项目，应用所学知识进行材料选择和质量控制
03
参加学术研讨会和交流活动，了解最新研究进展和技术动态

土木工程材料课件ppt

标准名称 JC/T 479-92建筑生石灰
建材行业的推荐技术标准的二类
标准代号标准
类目顺序号
标准颁发年代号
土木工程材料
五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批后，在该地区或行业中执行。
各种材料的吸水率很不相同，差异很大
如花岗岩的吸水率只有0.5％-0.7％混凝土的吸水率为2％-3％粘土砖的吸水率达8％-20％木材的吸水率可超过100％
土木工程材料
4、材料的耐水性
定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显
下降的性质。
软化系数：
KR
fb fg
KR =材料吸水饱和后的抗压强度 /材料干燥时的抗压强度
土木工程材料 3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示
亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。还湿性：亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms mg mg
*100%
材料在吸湿状态下的重量材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度
平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时的含水率
K Qd AtH
影响因素：孔隙率及孔隙特征
开口的连通大孔越多
抗渗性越差
闭口孔隙率大的材料
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力（MPa）来确定，
P P 材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力： 2 4 P6
土木工程材料

土木工程材料经典PPT课件

1.2.1.2 表观密度（unit weight）
定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。
计算：
0

m V0
0––– 表现密度，g/cm3或 kg/m3；
m ––– 材料的质量，g，或 kg；
V0 ––– 材料在自然状态下的体积，cm3 或 m3。
1.2.1.3 堆积密度（heaped density ）定义：粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。
开口孔隙封闭孔隙
VK VB
V0
´
V0
块状材实体
V
料

’ 0

m V‘0
1.2.2 材料的孔隙和空隙
1.2.2.1 材料的孔隙材料的孔隙从两个方面对材料的性能产生影响：一是孔隙的多少（孔隙数量），二是孔隙特征。
孔隙数量用孔隙率表征。
(1)孔隙率: 材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率
p V0 V 100 % (1 0 ) 100 %
抗弯强度
1）
ff
3PL 2bh2
(中点集中荷载)
2）
ff

PL bh2
(三分点两相等集中荷载)
ff –––– 抗弯强度，Mpa； P–––– 弯曲破坏时最大荷载，N；
L –––– 两支点的间距，mm；
b –––– 试件横截面积宽度，mm；
h –––– 试件横截面积高度，mm。
许多土木工程材料常以其强度大小划分为若干等级，俗称
“ 标号 ”。
材料强度受以下三个因素的影响：材料内部结构和构造强度值的测试条件(试件尺寸、加荷速度等) 材料所处的环境条件(温度、湿度、含水量等)
二、材料的比强度定义单位体积重量的材料强度,等于

土木工程材料第一章.pptx

计算：
0
m V0
0––– 表现密度，g/cm3或 kg/m3； m ––– 材料的质量，g，或 kg； V0––– 材料在自然状态下的体积，
或称表观体积，cm3 或 m3
2、表观密度（ρ0）
表观体积:包括孔隙在内的体积。即固体体积＋孔隙体积。
如何测？
规则：量尺寸计算不规则：排液、蜡封
一般测定表观密度时，以干燥状态为准，而对含水状态下测得的表观密度，须注明含水情况。
➢ 土木工程材料：应用于土木工程中使用的各种材料和制品。 ➢ 材料科学与工程是属于工学门类的一级学科。
以数学、力学以及物理、化学等自然科学学科为基础，以工程学科为服务和支撑对象，是一个理工结合，多学科交叉的新兴学科，其研究领域涉及自然科学、应用科学以及工程学。
三、土木工程材料的分类按材料的化学成分分类：
2.50
空心粘土砖
2.50
水泥
3.20
普通混凝土
—
轻集料混凝土
—
木材
1.55
钢材
7.85
泡沫塑料
—
表观密度ρ0/kg·m-3
1800~2600 2500~2900
— — 1600~1800 1000~1400 — 2100~2600 800~1900 400~800 7850 20~50
五、土木工程材料的标准化
技术标准的代号国家标准（GB）国际标准（ISO）
美国材料试验学会标准（ASTM）
日本工业标准（JIS）德国工业标准（DIN）英国标准（BS）法国标准（NF）建筑工程国家标准（GBJ）国家级专业标准（ZB）
建设部行业标准（JGJ）建筑工程行业标准（JG）建材标准（JC）冶金部标准（YB）

土木工程材料(全套)精品PPT课件

2002年水泥产量的大幅度增长与我国持续快速稳定增长的宏观经济形势密切
相关。今年我国经济增长速度将达到
8％，GDP将突破10万亿元大关。建筑材料工业在国民经济建设中意义重大
2.必须恰当选择和合理使用原材料材料质量的优劣，配制是否合理，选用是否恰当直接影响建筑工程质量
3.发展绿色建材
四.建筑材料课程的作用、任务和学习方法 1.作用
2. 金属材料以元素含量来表示。
3. 化学组成决定着材料的化学性质，影响其物理性质和力学性质。
1.2 矿物组成
材料中的元素和化合物以特定的矿物形式存在并决定着材料的许多重要性质。
矿物组成是无机非金属材料中化合物存在的基本形式。
1.3 相组成
材料中结构相近性质相同的均匀部分。
2. 材料的结构与构造 2.1 宏观结构（构造）材料的宏观结构是指用肉眼和放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸约为毫米级大小，以及更大尺寸的构造情况。宏观构造，按孔隙尺寸可以分为：
土木工程材料的基本性质，是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、共有的性质。因为土木建筑材料所处建（构）筑物的部位不同、使用环境不同、人们对材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性质也就有所不同。
第一节材料的组成与结构
1. 材料的组成 1.1 化学组成无机非金属建筑材料的化学组成以各种氧化物含量来表示。
土木工程材料
Civil engineering materials
绪论
一.建筑材料的分类用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工
程材料。 1.按化学成分分类： 1.1 无机材料：金属材料：
黑色金属材料——钢、铁有色金属材料——铝、铜、合金非金属材料：天然石材——大理石、花岗石陶瓷和玻璃——砖、瓦、卫生陶瓷、玻璃

土木工程材料PPT

0 V D 100% 100% V0
2.孔隙率材料的体积内，孔隙体积所占的比例
V0 V 0 P 100% 100% 1 V0 V0 V孔
D+P=1
100%
土木工程材料
第1章土木工程材料的基本性质
1.2.3 材料的填充率与空隙率 1.填充率某堆积体积中, 被散粒材料的颗粒所填充的程度
混凝土小船，并获得钢筋混凝土专利。
1872年在纽约出现了第一所钢筋混凝土房屋，经进一步发展，出现了预应力混凝土结构。） ◈ 钢材（1860年前后，相继发明了制钢的转炉与
平炉，随后确立了钢材的热轧技术。
1889年建造了法国的埃菲尔铁塔。）
◈化学建材
土木工程材料
绪论
二.建筑材料的分类三.建筑材料的发展方向轻质、高强、耐久性好
f t
E d
式中：ft —材料的理论抗拉强度； E—材料的弹性模量；
γ —单位表面能；
d —原子间的距离。
土木工程材料
第1章土木工程材料的基本性质
1.3.2材料的强度根据外力作用方式的不同，分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度。
影响材料强度的因素
1.3.3弹性与塑性 1.3.4脆性与韧性
原材料
最大限度节约有限资源，充分利用再
生资源和工农业废料，可持续地发展建材行业
生产工艺
采用先进技术，改造或淘汰陈旧设
备，降低原材料和能源消耗，减少环境污染
产品形式
积极发展预制技术，提高构件化、
单元化水平
土木工程材料
绪论
中国目前人均耕地不到世界人均水平的40%，从1997 年到2003年年底，7年间耕地减少了1亿亩。

土木工程材料课件(全)

强度小质软熔点高
导电性小
晶体结构（构造）
晶体的结构形式采用X射线衍射或电子射线扫描等方法来确定。
在晶体内部，可细分为完全相等单位的构造在三维空间重复着，如右图所示。
立方晶体沿三个垂直方向有相同的排列：a1=a2=a3,大部分金属和相当数量的陶瓷材料是立方晶系的。非立方晶体的重复排列沿三个坐标轴方向不一样或者其三个晶轴间的夹角不全等于900。自然界中共有7 种可能的晶系。这七种晶系的名称和它们的几何特征列于下表。
(3)相组成
材料中具有相同的物理、力学性质的均匀部分称为相.自然界中的物质有气相、液相、固相之分。材料的相组成是指组成材料的相种类、数量及分布状况。土木工程材料大多数是多相固体，可看成复合材料。
复合材料不同相之间存在界面，材料的性质与材料的相组成和界面特性有密切关系。实际材料中，相与相之间的这一过渡面是一个薄弱区，它的成分与结构与其两侧的相都不相同，是不均匀的，可将其作为“界面相”来处理。因此，通过改变和控制材料的相组成，可改善和提高材料的技术性能。
物质内能与体积随温度的变化而变化
玻璃体的特性
当玻璃组成一定时，Tg应该是一个随冷却速度而变化的温度范围。低于Tg时的固体称为玻璃，而高于此温度范围它就是熔体。因而玻璃体无固定的熔点，而只有熔体←→玻璃体可逆转的温度范围。
常见的玻璃体有硅酸盐玻璃，如石英玻璃是将熔化的二氧化硅（SiO2）经过急速冷却所得的产物。这种熔融体冷却时形成较大的网状构造而使粘性增大，在不产生规则整齐排列的SiO4晶体的情况下，直接转变为非晶质固体，也可称为无定形晶体。玻璃就属于这类非晶质固体，此外，还有合成树脂和橡胶等。
4）固溶体
在离子相中也会产生置换固溶体。在离子固溶体中，原子和离子的大小是很重要的。右图表示了一个简单的离子固溶体的例子。在此 MgO 结构（见右图）中，Mg2+离子被Fe2+ 所取代。由于两个离子的半径分别为 0.066nm 和 0.074nm, 故可以完全地取代。另一方面， Ca2+离子则不能用来取代Mg2+，因其半径为 0.099nm ，相对较

土木工程材料第1章基本性质 ppt课件

体表观积体（积含。内部孔隙和水P分PT课件）。一般以V0
表示材料的
5
1----固体部分 2----闭口孔隙
V0=V+V孔
3----开口孔隙
PPT课件
6
（3）材料的堆积体积：
粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。
根据其堆积状态不同，同一材料表现的体积大小可
能不同，松散堆积下的体积较大，密实堆积状态下的体
Vρ0—w—材水料的在密自度然状,（态g下/c的m3 体或积k，g/（m3c）m3，或常m3温）下取ρ w =1.0 g/cm3
PPT课件
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Wv=Wm·ρ0
材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其
孔隙特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并
经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔
隙愈多，其吸水率就愈大。
能被水润湿，对这两种现象来说，前者为亲水性，后者为憎水性。
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26
材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子
结构。
材料分子与水分子之间的分子亲合力水分子本身之间的内聚力
亲合力＞内聚力亲合力＜内聚力
亲水性材料憎水性材料
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工程实际中，材料是亲水性或憎水性，通常以润湿角
水在憎水性材料表面不仅不能铺展开，而且水分不能
渗入材料的毛细管中。
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材料的润湿角θ
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30
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亲水性材料有：
砖、瓦、砂、石、气硬性胶凝材料、钢材、混凝
土、玻璃等。
憎水性材料有：
沥青、塑料、橡胶、石蜡、油漆等。
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2.材料的吸水性

土木工程材料201711.ppt

（三）耐水性、抗渗性和抗冻性
对于混凝土, 抗渗性常用抗渗等级P表示,共有P4、 P6 、 P8 、 P10 、 P12 ，表示混凝土能抵抗 0.4Mpa、0.6Mpa、0.8Mpa、1.0Mpa、1.2Mpa 的静水压力而不渗漏。
影响抗渗性的因素
（三）耐水性、抗渗性和抗冻性
3.抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，强度又不显著降低的性质。常用抗冻等级Fn表示。抗冻等级也是衡量材料耐久性的指标
黑色金毛石、料石
建筑材
无机材料
金属材非料金属植沥高材物青分料材子
有属色金烧结砖陶（瓷瓦）、
天属然石
石灰、石膏、各种水泥
烧混熔材土凝融制土
混凝土、砂浆玻璃、铸
料
有机
材料料
品类石、岩棉胶凝材
材料
料
无机非金属材料与有机材料复合
复合材料
金属材料与无机非金属材料复合金属材料与有机材料复合
d1
d2
d2
2d1 1
1.4 20 0.35
80 cm
（二）热容量
热容量是指材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。热容量的大小用比热容C表示，单位为 kJ/(kg·K)
C Q m(T2 T1)
式中 Q——材料吸收或放出的热量，kJ；
m——材料的质量，kg；
(T2-T1)——材料受热或冷却前后的温差， K。
Qd
A(T2 T1)t
导热系数的物理意义
在稳定传热条件下，当材料层单位厚度内的温差为1℃时，在1h内通过1m2表面积的热量。
绝热材料
通常将导热系数λ≤0.175W/m·K的材料称为绝热材料。