土木工程材料_详细的课件1

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%
V0
(2)密实度: 材料内部固体物质的实际体积占材料
总体积的百分率
D 源自文库 100% 0 100% 1 p
V0
孔隙特征主要有三方面：
（1）按孔隙尺寸大小分微孔、细孔和大孔；
钢、铝等
碳、水泥、石材、 混凝土玻璃等
木材、竹材
石油沥青、煤沥青 及其制品
塑料、合成橡胶等
1.1.2 土木工程材料的标准化
标准内容: 规格、分类、技术要求、检验方法、验收规 则、标志、运输和贮存等
标准类型：
ISO国际标准 国家标准（GB 行业标准（JG 地方标准（DB)
GB/T)
JC YB JT) 企业标准（QB)
f P 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）
ff
3PL 2bh2
(中点集中荷载)
2）
ff
PL bh 2
(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；
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
1.3.2 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。
材料在弹性范围内，其应力和应变之间关系符合如下公 式：
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。
计算：
0
m V‘0
0––– 堆积密度，kg/m3；
m ––– 材料的质量， kg；
V0 ––– 松散材料的堆积体积， m3。
自然状态下的块状材料 开口孔隙
1.3.1 强度与比强度
一、材料的强度 定义 材料在外力作用下不破坏时能承受
的最大应力
根据外力作用方式的不同，材料有抗压强 度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。
材料所受外力：
F F
(a) 压力
(b) 拉力
F
L F/2 F/2
L/3 L/3 L/3 L
(c) 弯曲
F
(d) 剪切
各种强度的计算公式如下： 抗压、抗拉、抗剪的强度
闭口孔隙
开口孔 封闭孔
实体
VK
V VB 0
V
m
V
0
V
m VP
m
0 V VK VB
装在容 空 隙
器里的 开口孔隙 VK
粒状、 粉状或
封闭孔隙
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。
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)。
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；
(四) 土木工程材料的质量直接影响土木工 程的质量。
1.1.1土木工程材料的分类
土木工程材料品种繁多，我们可按不同原 则进行分类：
(1) 按材料在工程中的功能分类 结构材料 它们在建筑中承受各种荷载，起骨架 作用，其质量好坏直接危及结构安全，属 于这类材料的有钢材、水泥混凝土等。
围护与隔绝材料 它们在建筑中起围护与隔绝作用，以
便形成建筑空间，这些材料应具有绝热、 隔声、防水等功能，又称功能材料。
装饰材料 用于建筑物内外的装饰，其色彩和质
感均应满足建筑内外环境设计的要求。
特种功能材料 其中包括耐高温、抗强腐蚀、防辐射、
太阳能转换等具有特种功能要求的材料。
(2) 按材料的化学成分分类
无机材料 有机材料 复合材料
金属材料 非金属材料 植物材料 沥青材料 合成高分子材料 金属 ––– 非金属 有机 ––– 无机
VB V0
1.2.2.2 材料的空隙
散粒材料颗粒间的空隙多少用空隙率表示。 (1) 空隙率: 散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积的
百分率
p'
V
' 0
V0
V
' 0
100%
(1
0 0
) 100%
(2)填充率:颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率
D'
V0
V
' 0
100%
0 0
100% 1 p'
1.3 材料的力学性质
σ＝Εε
σ —— 应力； ε ——应变，为材料受外力变形尺寸增量与原尺寸之比； Ε ——弹性模量；
第一 章
绪
论
1.1 概述
土木工程材料与土木工程的关系：
土木工程材料是一切土木工程的物质基础
(一) 土木工程材料的各项物理力学性能是 结构设计的基本依据。
(二) 土木工程材料是选择施工方案和进行 施工设计的基础。
(三) 土木工程材料费用约占土木工程总投 资的60％～70％，是控制土木工程成 本的关键。
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
（2）按空隙间是否贯通分互相隔开的孤立孔 和互相贯通的连通孔；
（3）按孔隙是否与外界连通分为与外界连 通的开口孔和不与外界连通的封闭孔（闭口 孔）。
把开口孔体积记为Vk，闭口孔体积记为VB， 则孔隙体积
Vｐ= Vk+ VB
定义开口孔孔隙率为
pK
VK V0
定义闭口孔孔隙率为 pB 则孔隙率为 p pK pB
1.2 材料的基本状态参数
1.2.1 材料的密度、表观密度和堆积密度
1.2.1.1 密度 （density） 定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的
质量。
可按下式计算： m
V
––– 密度，g/cm3；
m ––– 材料的质量，g； V––– 材料在绝对密实状态下的体积，cm3。
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。