土木工程材料基本性质知识点
(完整版)《土木工程材料》
《土木工程材料》重要知识点一、材料基本性质(1)基本概念1.密度:状态下单位体积(包括材料实体及开口孔隙、闭口孔隙)的质量,俗称容重;3.表观密度:单位体积(含材料实体及闭口孔隙体积)材料的干质量,也称视密度;4.堆积密度:散粒状材料单位体积(含物质颗粒固体及其闭口孔隙、开口孔隙体积以及颗粒间孔隙体积)物质颗粒的质量;5.孔隙率:材料中的孔隙体积占自然状态下总体积的百分率6.空隙率:散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积(开口孔隙与间隙之和)占堆积体积的百分率;7.强度:指材料抵抗外力破坏的能力(材料在外力作用下不被破坏时能承受的最大应力)8.比强度:指材料强度与表观密度之比,材料比强度越大,越轻质高强;9.弹性:指材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,能够完全恢复原来形状的性质;10.塑性:指在外力作用下材料产生变形,外力取消后,仍保持变形后的形状和尺寸,这种不能恢复的变形称为塑性变形;11.韧性:指在冲击或震动荷载作用下,材料能够吸收较大的能量,同时也能产生一定的变形而不破坏的性质;12.脆性:指材料在外力作用下,无明显塑性变形而突然破坏的性质;13.硬度:指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力;14.耐磨性:材料表面抵抗磨损的能力;15.亲水性:当湿润角≤90°时,水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子之间的相互吸引力,这种性质称为材料的亲水性;16.憎水性:当湿润角>90°时,水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子之间的吸引力,这种性质称为材料的憎水性;亲水性材料憎水性材料17.润湿边角:当水与材料接触时,在材料、水和空气三相交点处,沿水表面的切线与水和固体接触面所成的夹角称为湿润边角;18.吸水性:指材料在水中吸收水分的性质;19.吸湿性:指材料在潮湿空气中吸收水分的性质,以含水率表示;20.耐水性:指材料长期在水的作用下不破坏,而且强度也不显著降低的性质;21.抗渗性:指材料抵抗压力水渗透的性质;22.抗冻性:指材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻结和融化作用(冻融循环)而不破坏、强度又不显著降低的性质;23.导热性:当材料两侧存在温度差时,热量将由温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧,材料的这种传导热量的能力称为导热性;24.热容量:材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。
土木工程材料基本性质
式中:
W m1 m 100% m
m1—材料吸湿状态下旳质量(g或kg) m—材料在干燥状态下旳质量(g或kg)。
(3)含水对材料性质旳影响 材料吸水后,强度下降 材料体积密度和导热性增长 几何尺寸略有增长 材料保温性、吸声性下降、并使材料受到旳冻害、
腐蚀加剧
材料旳含水率受所处环境中空气湿度旳影响。当空气 中湿度在较长时间内稳定时,材料旳吸湿和干燥过程处于 平衡状态,此时材料旳含水率保持不变,其含水率叫作材 料旳平衡含水率。
V0'
0
ρ0—材料旳表观密度;ρ0,—材料旳堆积密度
(2)填充率
定义:是指在某堆积体积中,被散粒材料旳颗粒所填 充旳程度。
计算式:
D'
V
100%
' 0
100%
V0'
0
填充率和空隙率旳关系:
P' D' 1
三、材料与水有关旳性质
1.材料旳亲水性与憎水性 材料与水接触时,能被水润湿,为亲水性材料。 材料与水接触时,不能被水润湿,为憎水性材料。 表达措施:润湿角
思索:硬度、耐磨性与强度旳关系。
第四节 材料旳耐久性
一.耐久性
材料旳耐久性是泛指材料在使用条件下,受多种内在 或外来自然原因及有害介质旳作用,能长久地保持其使 用性能旳性质。
二.影响耐久性旳主要原因
1.内部原因:构成、构造
2.外部原因:
材料在建筑物之中,除要受到多种外力旳作用之外, 还经常要受到环境中许多自然原因旳破坏作用。这些破 坏作用涉及物理、化学、机械及生物旳作用。
比强度越大,材料轻质高强性能越好。
几种材料旳比强度: 低碳钢—0.045 一般混凝土—0.017 松木(顺纹抗拉)—0.2 粘土砖—0.006
土木工程材料-知识点
表观密度、体积密度、孔隙率、弹性变形、塑性变形、强度、刚度、比强度、冲击韧性、硬度、耐水性、抗渗性、抗冻性、陈伏、胶凝材料、初凝、终凝、体积安定性不良、混凝土的和易性、流动性、粘聚性、保水性、颗粒级配、砂率、碱骨料反应、徐变、砂浆和易性、抗风化性能、泛霜、低合金碳素结构钢、冷弯性能、针入度、延度、软化点、大气稳定性二、1、怎样判断材料属于亲水材料还是憎水材料?2、孔隙从哪两方面对材产生影响?孔隙率对材料的物理性质、力学性能、与水有关的性能会产生怎样的影响?3、生石灰的化学组成与特性是什么?生石灰陈伏的原因。
使用石灰砂浆的墙面容易出现鼓包开裂的原因及防治措施。
4、石膏的化学组成与特性是什么?5、水泥的组成材料有哪些?水泥熟料有哪几种?各种熟料单独与水反应的特性表现如何?水化产物有哪几种?6、六种常用水泥添加混合材料的比例在什么范围内?7 、硅酸盐水泥的特性是什么?硅酸盐水泥的凝结硬化过程。
8、水泥中加入石膏的目的是什么?加入含量必须控制在适当范围内的原因是什么?9、水泥石腐蚀的内因和外因是什么?水泥石腐蚀的方式有哪几种?10、加入混合材料的几种常用水泥的特性是什么?11、影响常用水泥性能的因素有哪些?不同工程中常用水泥怎么选用。
常用水泥的初凝和终凝时间的国家标准是什么?12、水泥的强度等级有哪几种?引起水泥体积安定性不良的原因。
水泥废品怎么判定?13 、混凝土的几种分类方式。
混凝土的抗压强度等级与测定。
14 、混凝土骨料中的泥和泥块、有害物质、针片状颗粒的含量限值。
15 、加入混凝土外加剂的目的和种类。
16 、坍落度值大小与流动性大小的关系。
混凝土浇筑时坍落度的选用规定。
17、水泥浆和水灰比怎样影响和易性?18、选用合理砂率的技术意义和经济意义是什么?19、影响和易性的因素有哪些?影响混凝土抗压强度的主要因素有哪些?影响混凝土碳化的因素有哪些?20 、混凝土在荷载作用下变形的四个阶段。
21、混凝土配比设计的四个基本要求、三大参数是什么?22、混凝土配制时,流动性太大、太小或粘聚性和保水性不好怎么调整?23、砂浆和易性包括哪几方面内容?吸水基层和不吸水基层的砂浆强度影响因素各是什么?24 、烧结普通砖的应用,烧结多孔砖与烧结空心砖的孔隙特点及应用。
土木工程材料 知识点总结版
1. 弹性模量:用E 表示。
材料在弹性变形阶段内,应力和对应的应变的比值。
反映材料抵抗弹性变形能力。
其值越大,使材料发生一定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越大,亦即在一定应力作用下,发生弹性变形越小,抵抗变形能力越强2. 韧性:在冲击、振动荷载作用下,能吸收较大能量产生一定变形而不致破坏的性质。
3. 耐水性:材料长期在饱和水作用下不被破坏,强度也不显著降低的性质,表示方法——软化系数:材料在吸水饱和状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比K R = f b /f g 软化系数大于0.8的材料通常可以认为是耐水材料;对于经常位于水中或处于潮湿环境中的材料,软化系数不得低于0.85;对于受潮较轻或次要结构所用的材料,软化系数不宜小于0.754. 导热性:传导热量的能力,表示方式——导热系数,材料的导热系数越小,材料的绝热性能就越好。
影响导热性的因素:材料的表观密度越小,其孔隙率越大,导热系数越小,导热性越差。
由于水与冰的导热系数较空气大,当材料受潮或受冻时会使导热系数急剧增大,导致材料保温隔热方式变差。
所以隔热材料要注意防潮防冻。
5. 建筑石膏的化学分子式:β-CaSO 4˙½H 2O 石膏水化硬化后的化学成分:CaSO 4˙2H 2O6. 高强石膏与建筑石膏相比水化速度慢,水化热低,需水量小,硬化体的强度高。
这是由于高强石膏为α型半水石膏,建筑石膏为β型半水石膏。
β型半水石膏结晶较差,常为细小的纤维状或片状聚集体,内比表面积较大;α型半水石膏结晶完整,常是短柱状,晶粒较粗大,聚集体的内比表面积较小。
7. 石灰的熟化,是生石灰与水作用生成熟石灰的过程。
特点:石灰熟化时释放出大量热,体积增大1~2.5倍。
应用:石灰使用时,一般要变成石灰膏再使用。
CaO+H 2O Ca(OH)2+64kJ8. 陈伏:为消除过火石灰对工程的危害,将生石灰和水放在储灰池中存放15天以上,使过火灰充分熟化这个过程叫沉伏。
土木工程材料
第一章土木工程材料的基本性质1、什么是材料的密度、表观密度、毛体积密度和堆积密度?答:密度是材料在绝对密实状态下单位体积的质量(p=m/v);表观密度是材料在包含闭口空隙条件下单位体积的质量(p’=m/v’);毛体积密度是材料在自然状态下单位体积的质量(p=m/v);堆积密度是指散粒状或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量(p0=m/v0)2、某石灰岩的密度为2.68g/cm3,孔隙率为1.5%,将该石灰岩破碎成碎石,岁时的堆积密度为1520Kg/m3。
求碎石的毛体积密度和间隙率答:毛体积密:P=(1-p0/p);p0=(1-P)·p间隙率:P0=(1-p0’/p0)【p0’为堆积密度;p0为毛体积密度;p为密度】4、、什么是亲水性材料和憎水性材料?答:当材料与水接触时,如果水可以在材料表面铺展开,即材料表面可以被水所湿润,则称材料具有亲水性,这种材料被成为亲水材料;若水不能在材料表面铺展开,即材料表面不能被水所湿润,则称材料具有憎水性,此种材料成为憎水材料。
5、隔热保温材料为什么要防止受潮?答:材料中含有水或冰时,因为水和冰的导热系数是空气的25倍和100倍,导热系数会急剧增加。
6、什么叫材料的耐久性和安全性?答:材料在使用过程中,抵抗各种内在或外部破坏因素的作用,保持其原有性能,不变质、不破坏的性质称为耐久性;材料的安全性是指材料在生产和使用的过程中是否对人类或环境造成危害的性能。
通常,人们是根据使用条件与要求在实验室进行快速实验,对材料的耐久性进行判断。
7、当建筑材料的孔隙率增大时,下表中的性质将如何变化?第二章无机胶凝材料1、胶凝材料按硬化条件如何分类?答:水硬化;非水硬化2、什么叫生石灰的熟化?生石灰熟化后为什么要“陈伏”?答:生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙的过程,称为生石灰的熟化或消化;为了消除过火石灰的再次熟化产生膨胀而引起隆起和开裂(陈伏2周)3、试述建筑石膏(半水石膏)的特性、差别和用途答:特性:凝结硬化快;尺寸稳定,装饰性好;孔隙率高;防火性好;耐久性和抗冻性差;用途:室内粉刷;建筑石膏制品4、从硬化过程和硬化产物分析石灰和石膏性能的差别答:硬化过程:石灰的硬化包括干燥结和喝碳化:石膏:浆体变稠,二水石膏凝聚成晶体,逐渐长大、共生和交错生长;硬化产物:石灰:氢氧化钙晶体、碳酸钙;石膏:结晶结构网5、试述水玻璃的特性和用途答:特性:较高的粘结力、强度高、耐酸性好、耐碱性、抗渗性、耐水性差;用途:涂料、注浆材料、配置速凝防水剂、制备碱-矿渣水泥6、碳酸盐水泥的主要矿物成分有哪些?它们的水化特征如何?它们对水泥的性质有何影响?主要矿物成分:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙;水化特征及对水泥性质的影响:7、常用的硅酸盐系列水泥有哪些主要技术要求?这些要求有何工程意义?答:细度、凝结时间、体积安定性、强度及强度等级、水化热、碱含量;其性能直接影响工程质量8、试说明水泥体积安定性不良的原因。
《土木工程材料》复习资料整理总结
《土木工程材料》复习资料整理总结第一章、材料的基本性质 1、材料密度、表观密度、体积密度、堆积密度的定义及大小关系1.材料密度表示材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。
2.表观密度表示材料在自然状态下,单位提及的的质量。
3.体积密度表示块状固体材料在自然状态下,单位体积的质量。
4.散粒状(粉状、粒状、纤维状)材料在自然堆积状态下,单位体积的质量。
材料密度>表观密度>体积密度>堆积密度2、密度、体积密度、孔隙率、质量吸水率的计算,含水率的计算固体密度ρ=m/v ,体积密度ρ0=m/v 0,堆积密度ρ0’=m/v 0’固体体积v ,自然体积v 0=v +v b+v k,堆积体积v 0’=v +v b+v k+v k’ 密实度:D=v/v0*100%=ρ0/ρ*100%孔隙率:P=(v0-v)/v0*100%=(1-ρ0/ρ)*100%质量吸水率:Wm=m 饱-m 干/m 干*100%含水率:W 含=m 含-m 干/m 干*100%密度:m vρ=,体积密度:00m v ρ=,孔隙率:00100%V V P V -=⨯, 质量吸水率:100%m m m W m -=⨯干饱干,含水率:100%m m W m -=⨯干湿含干3、材料吸水性、吸湿性的表示指标材料在水中吸收水分的性质就是材料吸水性,材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性吸水性指标:吸水率,吸湿性指标:含水率4、材料耐水性的表示指标,软化系数的计算及耐水材料的判定材料长期在饱和水作用下不破坏,强度也不显著降低的性质称为耐水性K 软>0.85的 材料称为耐水性材料耐水性指标:软化系数K 软=f 饱/f 干<1第二章、气硬性胶凝材料1、无机胶凝材料按硬化条件分为哪两种?按照硬化条件可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料2、石灰的陈伏为了消除过火石灰后期熟化造成的危害,石灰浆体必须在储灰坑存放15天才可使用,陈伏期间,石灰浆表面应覆盖一层水,隔绝空气,防止石灰浆表面炭化3、石灰和石膏的主要技术性质石灰:1.良好的保水性 2.凝结硬化慢、强度低 3.吸湿性强 4.体积收缩大 5.耐水性差 6.化学稳定性差石膏:1.凝结硬化快 2.孔隙率大,表观密度小,保温,吸声性能好 3.具有一定的调湿性 4.耐水性、抗冻性差 5.凝固时体积微膨胀 6.防火性好第三章、水泥1、通用硅酸盐水泥熟料的六大水泥品种硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥2、生产水泥时加石膏的目的作为缓凝剂使用,延缓水泥的凝结硬化速度,改善水泥石的早期强度3、通用硅酸盐水泥熟料的矿物组成和特性硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙统称为硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸三钙:凝结硬化速度快,早期强度高,后期强度高,水热化大,耐腐蚀性差硅酸二钙:凝结硬化速度先慢后快,早期强度低,后期强度高,水热化小,耐腐蚀性好铝酸三钙:凝结硬化速度最快,早期强度低,后期强度低,水热化最大,耐腐蚀性最差铁铝酸四钙:凝结硬化速度快,早期强度中,后期强度低,水热化中,耐腐蚀性中4、常用活性混合和非活性混合材的种类常见活性材料主要有:粒化高炉矿渣与粒化高炉矿渣粉、火山灰质混合材料、粉煤灰非活性混合材料主要有:石灰石、砂岩5、通用硅酸盐水泥六大品种水泥的细度的要求通用硅酸盐水泥标准细度采用比表面积测定仪不小于300㎡/kg六大品种细度采用80μm方孔筛筛不大于10%或者45μm方孔筛筛余不大于30%6、通用硅酸盐水泥的凝结时间,凝结时间在工程中的意义水泥从加水开始到失去流动性所需要的时间称为凝结时间。
土木工程材料学
第一章土木工程材料的基本性质第一节建筑材料的基本物理性质包括与重量、构造状态有关的性质(密度、孔隙率);与水有关的性质(亲水性、吸水性、耐水性);与热有关的性质(导热性);与声有关的性质(吸声性)。
一. 密度、表观密度、堆积密度定义1.密度:材料在绝对密实状态下,单位体积的重量。
ρ= m / V ,单位:g/cm3 。
2.表观密度:材料在自然状态下,单位体积的重量。
ρ0 = m / V,单位:g/cm3或kg/m3。
3.堆积密度:散粒状材料在堆积状态下,单位体积的重量。
ρ0’= m / V’,单位:kg/m3。
说明1.物理概念上的“质量”,在工程上常称为“重量”,以区别于品质意义上的“质量”。
2.测定密度、表观密度、堆积密度时,重量指干燥至恒重时的重量(否则须注明含水情况);体积有不同含义:绝对密实状态下,应排除材料中任何孔隙(有孔隙材料应将其磨细、干燥后,用比重瓶测定。
);自然状态下,应包含材料内部孔隙(用排水法测定);堆积状态下,应包含材料内部孔隙及颗粒间空隙(用容量筒测定)。
3.表观密度建立了材料自然体积与重量之间的关系,在工程上可用来计算材料用量、构件自重、材料堆放空间等。
4.应使用我国法定计量单位。
按现行规范,不使用容重(现为表观密度)、比重(现为密度)的称呼。
二.孔隙率、空隙率定义1.孔隙率:材料内部孔隙体积占其总体积的百分率。
P =(V0-V)/ V³100% =(1-ρ/ρ)³100%2.空隙率:散粒状材料颗粒间空隙体积占其自然堆积体积的百分率。
P ’=(V0’-V)/ V³100% =(1-ρ’/ρ)³100%说明1.孔隙率直接反映材料的密实程度,孔隙率高,则密实程度小。
2.有关材料内部孔隙的大小、形状、数量、分布、连通与否等,统称为孔隙特征。
工程上主要指孔隙的连通性,分为连通孔(开孔)、封闭孔(闭孔)。
3.开孔不仅彼此贯通还与外界相通,如毛细孔。
第1章 土木工程材料的基本性质
第三节 材料的基本力学性质
一、材料的强度:
(一)强度的概念:
材料在外力(荷载)作用下抵抗破坏的能力 称为强度。
在这里要注意强度与应力的区别 (二)材料强度的分类: 根据外力作用方式的不同,材料强度有抗压 强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等.
V—材料的固相体积,也 就是材料在绝对密实状 态下的体积。 V0—材料在自然状态下的 体积。 V0= V+VK+VB V0’-材料在堆积状态下的 体积。 V0’ = V+VK+VB+VJ = VO+VJ
几种密度的特点:
相同点:指单位体积质量。(质量/体积)
区别:测试方法不同,获得体积大小不同
体积的测试方法:
绝对密实体积 ---李氏比重瓶法(粉末)
表观体积(实体+闭口+开口) ----规则试件:计算法; 不规则试件:涂蜡排水法 堆积体积(实体+闭口+开口+间隙)---容 积升法
二、材料的密实度与孔隙率
材料的密实度与孔隙率主要是针对块状材料而言的。
(一)、密实度 1、概念: 指材料体积内被固体物 质填充(或充实)的程度。
机械作用
包括使用荷载的持续作用,交变荷载引起材料疲劳, 冲击、磨损、磨耗等。
生物作用
包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀 而破坏。
三、耐久性为综合性质:(常见指标)
(抗渗性、抗冻性、抗蚀性、抗老化、耐 热性、耐磨性等) 不同环境中,应考虑相应的性质。
作业
P18,1.2 P18,1.4
润湿角θ
亲水性材料:润湿角θ≤90°
水分子间内聚力<水分子与材料分子间吸引力
憎水性材料:润湿角θ>90°
土木工程材料的基本性质
第一节 材料的物理性质
二、与水有关的性质
1.1材料的物理性质 1.2材料的力学性质 1.3材料的耐久性
3.吸湿性 材料在潮湿的空气中吸收水分的性质,称为吸湿性。 用含水率 含水率表示: 含水率
影响材料吸湿性的因素有: (1)自身的特性(亲水性、孔隙率和孔隙特征)。 (2)周围环境条件的影响,气温越低,相对湿度越大,材料的含水率 就越大。 (3)材料最终达到与环境湿度保持相对平衡时的含水率,称为平衡含 水率。
第一节 材料的物理性质
二、与水有关的性质
1.1材料的物理性质 1.2材料的力学性质 1.3材料的耐久性
5.抗渗性
材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性(不透水性)。 材料的抗渗性可用以下两种方法表示: (1)渗透参数K 渗透参数K 渗透系数越大,表明材料的透水性越好而抗渗性越差。 (2)抗渗等级 是指材料在标准试验方法下进行透水试验,以规定的试件在透水 前所能承受的最大水压力p(MPa)来确定。P 越大,材料的抗渗性 越好。 影响材料抗渗性的因素: 与材料的亲水性有关,更取决于材料的孔隙率及孔隙特征。 孔隙率很小而且是封闭孔隙的材料具有较高的抗渗性。
(3)测定方法:磨细、烘干、称量、排水法测体积。
第一节 材料的物理性质
一、与质量和体积有关的性质
1.1材料的物理性质 1.2材料的力学性质 1.3材料的耐久性
2.视密度 (1)定义:包括闭口孔隙在内的单位体积的质量。 (2)计算公式: (g/cm3)
(3)适用范围及测定方法:已经是粒状的材料,如:砂、石子、水泥 等,不再磨细,直接用排水法测定其体积。
反映块状材料密实程度的二个指标: 反映块状材料密实程度的二个指标: 块状材料密实程度的二个指标 5.密实度D 6.孔隙率P 显然,D+P=1。 显然,D+P=1
《土木工程材料》主重要知识点
《土木工程材料》重要知识点一、材料基本性质(1)基本概念密度:指材料在绝密状态下,单位体积的质量。
体积密度:指材料在自然状态下,单位体积(包括材料内部所有孔隙体积)的质量。
表观密度:指材料单位体积(包括实体体积和闭口孔体积)的质量。
堆积密度:指散粒材料(如粉状、颗粒状材料等)在堆积状态下,单位体积的质量。
孔隙率:指材料空隙体积占材料自然状态下总体积的百分比,用P表示。
空隙率:散粒状材料在堆积体积状态下,固体颗粒之间空隙体积占堆积体积的百分比,用P'表示。
强度:指材料抵抗力破坏的能力。
比强度:材料强度与其体积密度之比。
弹性:指材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,能够恢复原来形状的性质。
塑性:指在外力作用下材料产生变形,外力取消后,仍保持变形后的形状和尺寸,并且不产生裂缝的性质。
韧性:指在冲击或振动荷载作用下,材料能够吸收较大的能量,同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。
脆性:指材料在外力作用下,无明显塑性变形而突然破坏的性质。
硬度:指材料表面抵抗其它物体压入或刻画的能力。
耐磨性:指材料表面抵抗机械磨损的能力。
亲水性:指材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质。
憎水性:指材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质。
润湿边角:在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面做切线,此切线与材料和水接触面的夹角θ称为湿润边角。
吸湿性:指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。
吸水性:指材料与水接触时吸收水分的性质。
耐水性:指材料长期在水的作用下不会被破坏,而且强度也不显著降低的性质。
抗渗性:指材料抵抗压力水渗透的性质。
抗冻性:指材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻结和融化作用而不被破坏、强度又不显著降低的性质。
热容量:指材料受热时吸收热量,冷却时放出热量的性质。
导热性:指材料传导热量的能力。
(2)性能及应用孔隙率大小和孔隙特征对材料性能(强度、吸水、保温等)影响答:材料内部的孔隙率越大,材料的体积密度、强度越小,耐磨性、抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性、耐水性及其它耐久性越差。
第1章 土木工程材料的基本性质
间的区别与联系,材料性质与其组成、结构、构造以及环境因
素的关系,材料强度的计算与测定。 【难点】材料基本性质的影响因素及其作用机理。
Civil Engineering Materials
1.1 材料的物理性质
1.1.1 与质量有关的性质
mb mg Vw 1 WV 100% 100% Vg Vg w
(1-9)
式中 WV ——材料的体积吸水率(%);
VW ——材料吸水饱和时吸入水的体积(cm3 ) ;
Civil Engineering Materials
1.1.2 与水有关的性质
Vg ——材料在干燥状态下的自然体积(cm3);
1.1.1 与质量有关的性质
2.密实度与孔隙率 (l)密实度(D) 密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度,即材料中固 体物质的体积占材料总体积的百分率。按下式计算:
D
V 100% 0 100% V0
(1-4)
(2)孔隙率(P)
孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。可用
Civil Engineering Materials
常用土木工程材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率
材料 石灰石 花岗岩 碎石(石灰石) 砂 黏土 普通黏土砖 黏土空心砖 水泥 普通混凝土 轻骨料混凝土 木材 钢材 泡沫塑料 玻璃 密度 (g/cm3) 2.60 2.60~2.90 2.60 2.60 2.60 2.50~2.80 2.5 3.1 — — 1.55 7.85 — 2.55 表观密度 (kg/m3) 1800~2600 2500~2800 — — — 1600~1800 1000~1400 — 2000~2800 800~1900 400~800 7850 20~50 2550 堆积密度 (kg/m3) — — 1400~1700 1450~1650 1600~1800 — — 1200~1300 — — — — — — 孔隙率(%) — 0.5~3.0 — — — 20~40 — — 5~20 — 55~75 0 — 0
土木工程材料(材料基本性质)
1.5.3
定义
热变形性
材料在温度变化时的尺寸变化
线膨胀系数
评价指标
工程应用 需控制热变形的工程中须选用 线膨胀系数小的材料
1.6
材料的耐久性
土木工程材料在使用过程中经受各种破 坏因素 ( 物理的、化学的、环境的、生物 的……等等 ) 的作用,而能保持其使用性能 的性质称为土木工程材料的耐久性。
1.3
材料与水有关的性质
1.3
材料与水有关的性质
亲水性与憎水性 吸水性与吸湿性
耐水性与抗渗性
抗冻性 (概念区分、评价指标及应用分析)
1.3.1
材料的亲水性与憎水性
润湿边角: 在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面 作切线,切线与材料和水接触面的夹角。
(a) 亲水性材料 评价指标
(b) 憎水性材料
二、材料的比强度 定义 单位体积重量的材料强度,等于
材料的强度与其表观密度之比 衡量材料是否轻质、高强的指标
1.2.2
材料的弹性与塑性
弹性与塑性 材料在承受外力时,如撤除外力的作 用后,材料的几何形状能恢复原状,材料 的这种性能称为弹性。如果只能部分恢复
变形,而残留一部分不能消失的变形,该
残留部份称为塑性变形。
(b) 拉力
(c) 弯曲
(d) 剪切
各种强度的计算公式如下: 抗压、抗拉、抗剪的强度
P f A
f –––– 强度, Mpa; P–––– 破坏时最大荷载,N; A –––– 受力截面面积,mm2。
抗弯强度 1)
2)
3PL ff 2bh2 PL ff bh 2
(中点集中荷载) (三分点两相等集中荷载)
m 0 VV V K B
土木工程材料的基本性质
例1-2 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗 压强度分别为174、178、165 MPa,求该石材 的软化系数,并判断该石材可否用于水下工程?
解:该石材的软化系数为:
KR
fb fg
165 178
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。
冻融破坏的桥梁
冻融破坏的道面
冻融破坏的混凝土芯样
冻
融
破
坏
的
水
库
坝
面
冻融破坏的西直门桥
四、材料的热工性质
λ)表示。
公式:
Q
At (T2 T1)
式中: λ-热导率(W/m.K) 热阻 R=1/ λ
耐久性的特点
◎长期性、后期加剧作用; ◎多种介质同时作用; ◎材料劣化-结构失效-服务寿命降低。
2.4 材料组成、结构及构造与 材料性质的关系
◎ 组成决定材料的化学性能 ◎ 结构决定材料的物理性能 ◎ 构造决定材料的工程性质
一、材料的成分(组成)
化学组成:构成材料的基本化学元素或化合物的 种类和数量;
V0
V0
2.65
石子的空隙率P/为:
P V0 V0 1 V0 1 0 1 1.68 35.63%
V0
V0
0
2.61
三、材料与水有关的性质
内 容:
1、材料的亲水性与憎水性 2、材料的吸水性与吸湿性 3、材料的耐水性 4、材料的抗渗性 5、材料的抗冻性
(一)亲水性与憎水性
◎ 影响含水率大小的因素: 1、材料的本性-亲水性或憎水性材料 2、环境温度、湿度 ◎ 吸水性对材料的影响: 体积膨胀-对木结构和木制品不利
1土木工程材料基本性质-土木工程材料
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• (3)胶体
• 10-7~10-10m固体颗粒。通常分为溶胶结构、 凝胶结构、溶胶-凝胶结构
• 材料的构造 • 材料的构造是指特定性质的材料结构单元
相互搭配情况。
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• 三、材料内部孔隙与性质 • 1、内部孔隙来源与产生 • 2、孔隙分类 • 闭口孔隙、开口孔隙 • 孔隙、裂隙和溶隙 • 3、孔隙对材料性质的影响
表示。热导率在数值上等于厚度为1m的材料,当 其相对表面的温度差为1K时,其单位面积(1m2) 单位时间(1s)所通过的热量
Q
At(T2 T1)
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• 2、比热容和热容量 • 材料加热时吸收热量,冷却时放出热量的性质称
为热容量。热容量的大小用比热容(简称比热) 表示。比热容表示1g材料升高1K时所吸收的热量, 或降低1K时放出的热量。
低,塑性较好。
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• 3、微观结构 • 指原子、分子层结构 • 电子显微镜或X射线来分析 • 按微观结构可分为晶体、玻璃体、胶体 • (1)晶体,原子晶体(金刚石、石英)、离子晶体(氯
化钠、石膏、石灰岩)、分子晶体(蜡、斜方硫)、金属 晶体(铁、钢、铜、铝及合金) • (2)玻璃体--非晶体 • 玻璃体是化学不稳定的结构,容易与其他物质起化学反应 。化学活性较高,如火山灰、炉渣、粒化高炉矿渣 • 能与石灰或水泥在有水条件下起水化、硬化作用。
Q cm (T2 T1 ) Q
c m (T2 T1 )
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• 3、耐火性 • 指材料在长期高温作用下,保持其结构和工作性能的基本
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#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。
#堆积密度#材料为散粒或粉状,如砂、水泥等。
在堆积状态下单位体积的质量。
#密实度D#材料体积内被固体物质充实的程度。
#孔隙率P#材料体积内,孔隙体积所占的比例。
#填充率D’#散粒材料堆积体积中,颗粒填充的程度。
#空隙率P’#散粒材料堆积体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。
#亲水性与憎水性#不同的材料与水接触时表现出的不同性质,用润湿角θ判断,θ>90°时材料是憎水的,θ≤90°时材料是亲水的。
#吸水性#材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质,用吸水率表示。
#吸湿性#材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力,用含水率表示。
#耐水性#反映材料抵抗水破坏作用的能力,用软化系数K p表示,K p大于0.85的材料为耐水材料。
#抗渗性#材料抵抗压力水渗透的性质。
#强度#材料在外力作用下抵抗破坏或永久变形的能力,包括抗压强度、抗拉强度、弯曲强度等。
#弹性#材料在外力作用下产生变形,当取消外力后,变形能完全消失的性质。
#塑性#材料在外力作用下产生变形,当取消外力后,仍保持变形后的形状,并不产生裂缝的性质。
#脆性#材料在外力作用下,当外力达到一定限度后,材料突然破坏,而破坏时无明显的塑性变形的性质。
#韧性#材料在冲击、震动荷载作用下,能够吸收较大的能量,同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。
#导热性#材料传导热量的性质,用导热系数表示。
#热容#材料受热(或冷却)时吸收(或放出)热量的性质称为材料的热容量,用比热容表示。
#吸声性#声能穿透材料和被材料消耗的性质称为材料的吸声性,用吸声系数表示。
#隔声性#材料隔绝空气声和固体声的性能,用隔声量表示。
#材料的耐久性#材料在长期使用过程中,抵抗各种自然因素及有害介质的作用,保持其原有性能而不变质和不被破坏的能力。
作用于材料的自然因素和有害介质可概括为物理作用、化学作用、生物作用。
#组成#材料的组成包括化学组成、矿物组成和相组成。
#化学组成#指构成材料的化学元素及化合物的种类与数量。
#矿物组成#指构成材料的矿物的种类与数量。
#相组成#材料中具有相同物理、化学性质的均匀部分称为相,建筑材料大多数由多相构成。
#宏观结构#用放大镜或肉眼能够分辨的粗大组织。
#细观结构#(也称亚微观结构)#用光学显微镜能够观察到的材料结构。
#微观结构#原子分子层次的结构,用电子显微镜或X射线来分析该层次的结构。
#晶体结构#质点(包括离子、原子、分子)在空间上按特定规则呈周期性排列时形成的结构。
#玻璃体结构#(也称无定形体结构或非晶体结构)#质点在空间呈非周期排列的结构。
#胶体结构#粒径为10-7~10-9m的固体颗粒作为分散相(称为胶粒),分散在连续介质中形成的分散体系。
#构造#具有特定性质的材料结构单元间的相互搭配情况。