土木工程材料_详细的课件1

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：
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
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
1.2 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。
(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
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
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 % (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 V 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；
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
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。
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；
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；
（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
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)
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