土木工程材料第一章

1.绪 言
1.1 概述 1.2 材料的基本状态参数 1.3 材料的力学性质 1.4 材料与水有关的性质 1.5 材料的热性质 1.6 材料的耐久性
1.2 材料的基本状态参数
➢材料的密度、表观密度和堆积密度 ➢材料的孔隙和空隙
一、材料的密度、表观密度和堆积密度
1、 密度（ρ）（density） 定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
一、材料的密度、表观密度和堆积密度
3、 堆积密度（ ρ0/ ） （heaped density ） 定义：粉状或粒状材料，在堆积状态下， 单位体积的质量。
计算：
0
m V‘0
0––– 堆积密度，kg/m3； m ––– 材料的质量， kg；
V0 –––材料的自然堆积体积，m3。
3、 堆积密度（ ρ0/ ）
按功能分类：
土木工程材料
结构材料 主要作为承重的材料，如梁、板、柱所用材料。
功能材料 主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、装 饰、保温等的材料。
四、土木工程材料发展历程及前沿
➢ 石、土、木； ➢ 秦砖汉瓦； ➢ 波特兰水泥的发明（1824年）及随后混凝土的问世； ➢ 炼钢技术（19世纪中叶）及钢材的应用； ➢ 人工合成高分子材料（20世纪初）及化学建材； ➢ 预应力混凝土； ➢ 特殊功能材料； ➢ 机敏材料、智能材料。自感知、自调节、自修复材料； ➢ 材料取旧利废。环境友好型材料、绿色建材； ➢ 轻质、高强、耐久、复合。 ➢ 计算材料学。
可按下式计算： m
V
––– 密度，g/cm3； m ––– 材料在干燥状态下的质量，g；
V––– 材料在绝对密实状态下的体积，
3
1、 密度（ρ）
所谓绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔 隙的固体物质的实体体积。
如何测？
1、 密度（ρ） 测量方法
有较多孔隙的 材料，采用磨细 后用李氏瓶测定 其体积的方法。
一般要求细粉的粒径至少小于0.20mm
李氏密度瓶
1、 密度（ρ） 测量方法 某些致密材料，如卵石等，可用直接 排液法，用这种方法测量的体积，由 于无法排除内部封闭的孔隙，所以称
这样测得的密度为近似密度(a)。
一、材料的密度、表观密度和堆积密度
2、 表观密度（ρ0） （unit weight） 定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。
目录
1 绪论
6 烧结砖
2 建筑钢材
8 合成树脂
3 气硬性胶凝材料
9 沥青材料
4 水硬性胶凝材料-水泥 10 木材
5 混凝土
11 其它工程材料
6 建筑砂浆
12 土木工程材料试验
1.绪 言
1.1 概述 1.2 材料的基本状态参数 1.3 材料的力学性质 1.4 材料与水有关的性质 1.5 材料的热性质 1.6 材料的耐久性
中国工程建设标准化协会标准（CECS）
化工部标准（HG） 地方标准（DB） 企业标准（QB）
推荐性标准（T）。如GB/T、JC/T、JG/T。
六、学习目的与意义
《土木工程材料》：专业技术基础课
➢理解土木工程； ➢设计； ➢施工、监理、检测； ➢新材料、新产品研制开发。 ➢材料费用一般占建筑工程总造价的50-70。
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：
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）
西湖断桥 枫桥
洛阳桥
我国第一座跨海大石桥，被 誉为“海内第一桥”
高速公路
水泥混凝土和沥青混合料
沙特阿拉伯跨海大桥
悬索式双塔结构
北京四元桥
中国目前最大城市立交桥
Baidu Nhomakorabea
二、材料科学与工程简介
➢ 材料：用于结构、机器、器件等产品的具有某些性能的物质。 是冶金、机械、化工、建筑、信息、能源、航天航空等工业 的支撑，是社会发展与技术进步的物质基础和技术先导。
汉白玉:纯白色的大理石
三峡工程
预计混凝土浇筑约2 800万m3
“鸟巢”
总用钢量11万吨
四氟乙烯聚合物ETFE “水立方”
世界最大的膜结构工程
玻璃幕墙
玻璃改变世界
自流平砂浆 无收缩灌浆
瓷砖粘结砂浆
新型干粉砂浆
你想拥有吗？
再装修一下呢 陶瓷的魅力
石拱桥
赵州桥
“天下第一桥”
小桥•流水•人家
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
堆积体积: 固体体积＋孔隙体积＋颗粒间空隙。
如何测？
散粒材料填充容器的体积。
一般针对粉状或粒状材料。
➢ 自然堆积：堆积方式是松散的； ➢ 紧密堆积：堆积方式是捣实的。
常用土木工程材料的密度、表观密度及堆积密度
材料
密度ρ/g·cm-3
石灰岩
2.60
花岗岩
2.80
碎石（石灰岩）
2.60
砂
2.60
普通粘土砖
1.1 概 述
➢土木工程材料是土木工程的物质基础 ➢材料科学与工程简介 ➢土木工程材料的分类 ➢土木工程材料的发展历程及前沿 ➢学习内容 ➢土木工程材料的标准化 ➢学习目的与意义
一、土木工程材料是土木工程的物质基础
茅草房
土坯房
秦 砖 汉 瓦
画像砖、瓦当
金字塔及狮身人面像
古罗马斗兽场
故宫(“玉砌朱栏”)