土木工程概论第二章土木工程材料
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体积吸水率——材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百 分率，计算式如下：
式中Wm——材料的质量吸水率（%） mb——材料吸水饱和时的质量（g） mg——材料在干燥状态下的质量（g）
2.1土木工程材料的基本性质
• 4. 耐水性和软化系数：
耐水性：指材料长期在水的作用下不被破坏、强度不明显的下降的 性质，材料的耐水性用软化系数表示，计算式如下： ·
密实度D反映材料的密实程度，D值越大材料越密实。
孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率计算 式如下：
材料的孔隙率与密实度有关，两者之和D+P=1。完全密实的材料， 孔隙率P=0，密实度D=1.材料的许多性质，如强度、吸水性、抗渗性、 抗冻性、导热性、吸声性都与孔隙率及孔隙特征有关。
无机非金属材料与有机材料复合（玻璃纤维增强塑料、沥青混合物等） 复合材料 金属材料与无机非金属材料复合（钢材混凝土、夹丝玻璃等）
金属材料与有机材料复合（轻质金属夹芯板）
2.1土木工程材料的基本性质
• 材料是构成土木工程建筑物的物质基础。直接关系建筑物 的安全性、功能性以及使用寿命和经济成本。
• 一般来说，材料的性质可分为四个方面： • (1)物理性质 包括表示材料物理状态特征及与各种物理过
第二章 土木工程材料
简述
• 纵观我国历史，劳动人民在土木工程材料的生产 和使用方面，曾经取得重大的成就。在金属冶炼、 木材防腐和陶瓷工艺等方面，都曾居世界领先地 位。我国历代许多有名的建筑物如万里长城、都 江堰水利工程、明故宫和一些宏伟壮观的寺庙、 楼阁、塔等都说明当时我国土木工程材料特别是 天然石料、砖瓦、木材、油漆和粘结材料的生产 和应用技术都达到了很高的水平。每当出现新的 建筑材料时，土木工程就有飞跃式的发展。土木 工程的三次飞跃发展是砖瓦的出现、钢材的大量 运用、混凝土的兴起。
2.1土木工程材料的基本性质
4.堆积密度 指砂、石等散粒材料在自然堆积状态下，单位体积的质量。 计算公式：ρo'=m/Vo' 其中：材料在自然堆积状态下的体积 Vo'=V+V孔（开口孔隙体积+闭口孔隙体积）+ V空（颗粒间的孔隙体积）。
2.1土木工程材料的基本性质
4.材料的密实度和孔隙率
密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。密实度的计算式如下：
2.1土木工程材料的基本性质
2.表观密度（视密度） 指材料包括闭口孔隙条件下单位体积的干质量，下式计算： ρo=m/V' 其中：材料自然状态下的体积用V'表示: V'=V+闭口孔隙体积 3.体积密度（容重） 是指材料在自然状态下单位体积所具有的干质量，下式计算 ρo=m/Vo Vo=V+闭口孔隙体积+开口空隙体积
式中：K——材料的软化系数 f1——材料在饱和吸水状态下的抗压强度（MPa） f——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）
• 5. 抗渗性和抗渗等级： 抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质，抗渗性用渗透系数表示，
也可以用抗渗等级表示。 三.材料的热工性质；
热工性质包括材料的导热性、耐燃性和热变形性。
2.1土木工程材料的基本性质
2.1土木工程材料的基本性质
二.材料与水有关的性质
• 1. 亲水性和憎水性 亲水性：如果材料表面可以被水湿润或侵润，这种性质称为亲水
性。具备这种性质的材料称为亲水性材料（如，砖、木材等等）。 憎水性：如果材料表面不能被水湿润或侵润，这种性质称为憎水
性。具备这种性质的材料称为憎水性材料（如，沥青，石蜡等等）。 • 2. 吸湿性和含水率
（2）材料的力学性质
一、材料的受力变形 材料受外力作用，其内部会产生一种用来抵抗外力作用的内力，同时伴随 材料的变形，根据变形特点，可分为：
• 弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来 形状的性质称为弹性，这种能够完全恢复的变形称为弹性变形。
• 塑性变形：若去除外力，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝 的性质，称为塑性，此种不可恢复的变形称为塑性变形。
材料的分类
金属材料
黑色金属（铁、钢、不锈钢等） 有色金属（铝、铜及合金等）
无机材料 非金属材料
天然石材（砂、石及各种岩石加工成的石材） 烧土制品及熔融制品（砖、瓦、玻璃） 胶凝材料（石灰、石膏、水玻璃、水泥） 混凝土及硅酸盐制品（混凝土、砂浆等）
植物材料 有机材料 沥青材料
高分子材料
木材、竹材等 石油沥青、煤沥青及其制品 塑料、涂料、胶粘剂
程有关的性质。 • (2)力学性质 指材料在应力作用下,有关抵抗破坏和变形的
能力的性质。 • (3)耐久性 指材料在使用过程中能长久保持其原有性质的
能Hale Waihona Puke Baidu。
2.1土木工程材料的基本性质
(1)材料的物理性质
一.材料密度与孔隙率 1.实际密度 密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的干质量。 计算公式：ρ=m/v 其中：材料在绝对密实的状态下的体积用V表示
吸湿性： 材料在潮湿的空气中吸收水分的性质称为吸 湿性，吸湿性用含水率表示：
式中 Wh——材料含水率（%） ms——材料吸湿状态下的质量； mg——材料干燥状态下的质量。
2.1土木工程材料的基本性质
• 3. 吸水性和吸水率：
吸水性：材料与水接触吸收水分的性质，称为吸水性。吸水性用吸水率表 示，此时又分质量吸水率和体积吸水率两种。 质量吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时重量的百分 率。计算式如下：
简述
• 任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、港口、码 头、矿井、隧道等）都是用材料按一定的要求打造成的, 土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。材料 的品种很多，一般分为金属材料和非金属材料两大类。金 属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属；而非金属材 料，按其化学成分，则有无机（矿物质）与有机之别。材 料也可按功能分类，一般分为结构材料（承受荷载作用的 材料，如基础、柱、梁所用的材料）和功能材料（具有其 它功能的材料，如起围护作用的材料；起防水作用的材料； 起装饰作用的材料；起保温隔热作用的材料等）。材料还 可按用途分类，如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结 构材料；路面结构材料；建筑墙体材料；建筑装饰材料； 建筑防水材料；建筑保温材料等。工程上通常还按材料的 化学成分将材料分为三大类，如表。
式中Wm——材料的质量吸水率（%） mb——材料吸水饱和时的质量（g） mg——材料在干燥状态下的质量（g）
2.1土木工程材料的基本性质
• 4. 耐水性和软化系数：
耐水性：指材料长期在水的作用下不被破坏、强度不明显的下降的 性质，材料的耐水性用软化系数表示，计算式如下： ·
密实度D反映材料的密实程度，D值越大材料越密实。
孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率计算 式如下：
材料的孔隙率与密实度有关，两者之和D+P=1。完全密实的材料， 孔隙率P=0，密实度D=1.材料的许多性质，如强度、吸水性、抗渗性、 抗冻性、导热性、吸声性都与孔隙率及孔隙特征有关。
无机非金属材料与有机材料复合（玻璃纤维增强塑料、沥青混合物等） 复合材料 金属材料与无机非金属材料复合（钢材混凝土、夹丝玻璃等）
金属材料与有机材料复合（轻质金属夹芯板）
2.1土木工程材料的基本性质
• 材料是构成土木工程建筑物的物质基础。直接关系建筑物 的安全性、功能性以及使用寿命和经济成本。
• 一般来说，材料的性质可分为四个方面： • (1)物理性质 包括表示材料物理状态特征及与各种物理过
第二章 土木工程材料
简述
• 纵观我国历史，劳动人民在土木工程材料的生产 和使用方面，曾经取得重大的成就。在金属冶炼、 木材防腐和陶瓷工艺等方面，都曾居世界领先地 位。我国历代许多有名的建筑物如万里长城、都 江堰水利工程、明故宫和一些宏伟壮观的寺庙、 楼阁、塔等都说明当时我国土木工程材料特别是 天然石料、砖瓦、木材、油漆和粘结材料的生产 和应用技术都达到了很高的水平。每当出现新的 建筑材料时，土木工程就有飞跃式的发展。土木 工程的三次飞跃发展是砖瓦的出现、钢材的大量 运用、混凝土的兴起。
2.1土木工程材料的基本性质
4.堆积密度 指砂、石等散粒材料在自然堆积状态下，单位体积的质量。 计算公式：ρo'=m/Vo' 其中：材料在自然堆积状态下的体积 Vo'=V+V孔（开口孔隙体积+闭口孔隙体积）+ V空（颗粒间的孔隙体积）。
2.1土木工程材料的基本性质
4.材料的密实度和孔隙率
密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。密实度的计算式如下：
2.1土木工程材料的基本性质
2.表观密度（视密度） 指材料包括闭口孔隙条件下单位体积的干质量，下式计算： ρo=m/V' 其中：材料自然状态下的体积用V'表示: V'=V+闭口孔隙体积 3.体积密度（容重） 是指材料在自然状态下单位体积所具有的干质量，下式计算 ρo=m/Vo Vo=V+闭口孔隙体积+开口空隙体积
式中：K——材料的软化系数 f1——材料在饱和吸水状态下的抗压强度（MPa） f——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）
• 5. 抗渗性和抗渗等级： 抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质，抗渗性用渗透系数表示，
也可以用抗渗等级表示。 三.材料的热工性质；
热工性质包括材料的导热性、耐燃性和热变形性。
2.1土木工程材料的基本性质
2.1土木工程材料的基本性质
二.材料与水有关的性质
• 1. 亲水性和憎水性 亲水性：如果材料表面可以被水湿润或侵润，这种性质称为亲水
性。具备这种性质的材料称为亲水性材料（如，砖、木材等等）。 憎水性：如果材料表面不能被水湿润或侵润，这种性质称为憎水
性。具备这种性质的材料称为憎水性材料（如，沥青，石蜡等等）。 • 2. 吸湿性和含水率
（2）材料的力学性质
一、材料的受力变形 材料受外力作用，其内部会产生一种用来抵抗外力作用的内力，同时伴随 材料的变形，根据变形特点，可分为：
• 弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来 形状的性质称为弹性，这种能够完全恢复的变形称为弹性变形。
• 塑性变形：若去除外力，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝 的性质，称为塑性，此种不可恢复的变形称为塑性变形。
材料的分类
金属材料
黑色金属（铁、钢、不锈钢等） 有色金属（铝、铜及合金等）
无机材料 非金属材料
天然石材（砂、石及各种岩石加工成的石材） 烧土制品及熔融制品（砖、瓦、玻璃） 胶凝材料（石灰、石膏、水玻璃、水泥） 混凝土及硅酸盐制品（混凝土、砂浆等）
植物材料 有机材料 沥青材料
高分子材料
木材、竹材等 石油沥青、煤沥青及其制品 塑料、涂料、胶粘剂
程有关的性质。 • (2)力学性质 指材料在应力作用下,有关抵抗破坏和变形的
能力的性质。 • (3)耐久性 指材料在使用过程中能长久保持其原有性质的
能Hale Waihona Puke Baidu。
2.1土木工程材料的基本性质
(1)材料的物理性质
一.材料密度与孔隙率 1.实际密度 密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的干质量。 计算公式：ρ=m/v 其中：材料在绝对密实的状态下的体积用V表示
吸湿性： 材料在潮湿的空气中吸收水分的性质称为吸 湿性，吸湿性用含水率表示：
式中 Wh——材料含水率（%） ms——材料吸湿状态下的质量； mg——材料干燥状态下的质量。
2.1土木工程材料的基本性质
• 3. 吸水性和吸水率：
吸水性：材料与水接触吸收水分的性质，称为吸水性。吸水性用吸水率表 示，此时又分质量吸水率和体积吸水率两种。 质量吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时重量的百分 率。计算式如下：
简述
• 任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、港口、码 头、矿井、隧道等）都是用材料按一定的要求打造成的, 土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。材料 的品种很多，一般分为金属材料和非金属材料两大类。金 属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属；而非金属材 料，按其化学成分，则有无机（矿物质）与有机之别。材 料也可按功能分类，一般分为结构材料（承受荷载作用的 材料，如基础、柱、梁所用的材料）和功能材料（具有其 它功能的材料，如起围护作用的材料；起防水作用的材料； 起装饰作用的材料；起保温隔热作用的材料等）。材料还 可按用途分类，如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结 构材料；路面结构材料；建筑墙体材料；建筑装饰材料； 建筑防水材料；建筑保温材料等。工程上通常还按材料的 化学成分将材料分为三大类，如表。