《土木工程材料》教案第1-6章.docx

绪论本章主要了解土木工程材料的分类和土木工程材料技术标准、建筑材料特点。

一、 目的要求：让学生掌握土木工程材料的概念、轮点、组成；熟练掌握建材的国家标准二、 重点、难点：建材的国家标准讲授2016.2.292课时导入新课-新课内容-课后小结-作业导入新课：小时候玩的—身边的—房屋一、 土木工程材料的定义和分类人类赖以生存的总环境中，所有构筑物或建筑物所用材料及制品统称为建筑材料。

本课程的建筑材料是指用于建 筑物地基、基础、地面、墙体、梁、板、柱、屋顶和建筑装饰的所有材料。

建筑材料的分类：1、 按材料的化学成分分类，可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类：无机材料又分为金属材料（钢、铁、铝、铜、各类合金等）、非金属材料（天然石材、水泥、混凝土、玻璃、烧土 制品等）、金属一非金属复合材料（钢筋混凝土等）；有机材料有木材、塑料、合成橡胶、石油沥青等；复合材料又分为无机非金属一有机复合材料（聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料等）、金属一有机复合材料（轻质 金属夹芯板等）。

2、 按材料的使用功能，可分为结构材料和功能材料两大类：结构材料一一用作承重构件的材料，如梁、板、柱所用材料；功能材料一一所用材料在建筑上具有某些特殊功能，如防水、装饰、隔热等功能。

二、 土木工程材料的特点土木工程材料在工程中的使用必须有以下特点：具有工程要求的使用功能；具有与使用环境条件相适应的耐久性; 具有丰富的资源，满足建筑工程对材料量的需求；材料价廉。

建筑环境中，理想的建筑材料应具有轻质、高强、美观、保温、吸声、防水、防震、防火、无毒和高效节能等特 点。

三、 技术材料的类型我国常用的标准有如下三大类：1、 国家标准国家标准有强制性标准（代号GB ）、推荐性标准（代号GB/T ）O2、 行业标准如建筑工程行业标准（代号JGJ ）、建筑材料行业标准（代号JC ）等。

3、 地方标准（代号DBJ ）和企业标准（代号QB ）。

标准的表示方法为：标准名称、部门代号、编号和批准年份。

小结：1、建筑材料的分类：按材料的化学成分分类，可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类；按材料的使 用功能，可分为结构材料和功能材料两大类2、我国常用的标准有如下三大类：国家标准、行业标准、地方标准（代号DBJ ）和企业标准（代号QB ）作业：土木工程材料的怎么分类？ （P4. 1）三、教学准备 教案、课件、视频四、 教学方法 五、 教学时间 六、 教学时数 七、 教学步骤 八、 教学内容第一章土木工程材料的基本性质§1. 1—§1. 2物理性质和力学性质主要了解材料的组成、结构和构造对性质的影响；重点掌握材料的物理性质和力学性质。

一、目的要求：让学生掌握土木工程材料的物理性质，；熟练掌握材料的物理性质和力学性质；了解材料的组成、结构和构造对性质的影响二、重点、难点：材料的物理性质和力学性质三、教学准备：教案、课件、视频四、教学方法：讲授五、教学时间：2016.3. 1六、教学时数：2课时七、教学步骤：导入新课-新课内容-课后小结-作业八、教学内容：回顾---- 导入新课：一、材料的组成、结构及构造对性质的影响材料的组成：包括化学组成和矿物组成。

它是决定材料各种性质的重要因素。

材料的结构可分为宏观结构、细观结构和微观结构。

它是决定材料各种性质的最重要因素。

1、宏观结构（构造）：用肉眼或放大镜能够分辨的毫米级以上的粗大组织称为宏观结构，可分为：（1）致密结构一如钢材、有色金属、玻璃、塑料、致密的天然石材等，其特点是强度和硬度较高，吸水性小，抗渗和抗冻性较好。

（2）多孔结构一如加气混凝土、泡沫塑料等，其特点是强度较低，吸水性大，抗渗和抗冻性较差，绝缘性较好。

（3）微孔结构一如普通烧结砖、建筑石膏制品等，其特点与多孔结构材料特点相同。

（4）纤维结构一如木材、竹材、玻璃纤维增强塑料、石棉制品等，其特点是平行纤维方向与垂直纤维方向的各种性质具有明显差异。

（5）片状或层状结构一如胶合板、纸面石膏板、各种夹心板等，其特点是平面各向同性，同时提高了材料的强度、硬度等，综合性能好。

（6）散粒结构一如砂子、石子、膨胀珍珠岩等，其特点是颗粒之间存在大量空隙，其空隙率大小主要取决于颗粒级配、颗粒形状及大小等。

2、细观结构：用光学显微镜所观察到的微米级组织结构称为细观结构。

材料的细观结构对其力学性质、耐久性等影响很大。

3、微观结构：用电子显微镜、X射线衍射仪等手段来研究材料原子、分子级的微观组织称为微观结构，分为晶体与非晶体。

二、材料的物理性质（一）密度、表观密度与堆积密度1、密度（P）：是指材料在绝对密实状态下，单位体积的干质量。

2、表观密度（PO）：是指材料在自然状态下，单位体积的干质量。

3、堆积密度（PO‘）：是指粒状或粉状材料在堆积状态下，单位体积的质量。

重点比较三者之间的区别。

（二）材料的密实度与孔隙率1、密实度（D）：是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是固体体积占总体积的比例。

2、孔隙率（P）：指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。

D+P 二 1（三）材料的填充率与空隙率1、填充率（D"）：是指散粒材料在堆积体积中，被其颗粒填充的程度。

2、空隙率（P‘）：是指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率。

D z +P z =1（四）材料与水有关的性质1、材料的亲水性与憎水性材料在空气中与水接触时，能被水湿润者为亲水性，具有亲水性的材料称为亲水材料；否则为憎水性，具有憎水性的材料称为憎水性材料。

2、材料的吸水性与吸湿性（1）含水率（Wh）：指材料中所含水的质量占其干质量的百分率。

（2）吸水性：指材料与水接触吸收水分的性质，其大小用吸水率表示，分为体积吸水率和体积吸水率。

一般材料的孔隙率愈大，吸水性愈强；开口而连通的细小孔隙愈多，吸水性愈强；闭口孔隙，水分不易进入；开口的粗大孔隙，水分容易进入，但不能存留，故吸水性较小。

材料的吸水性会对其性质产生不利影响。

如材料吸水后，使其质量增加，体积膨胀，导热性增加，强度和耐久性下降。

3、材料的耐水性耐水性是指材料长期在水作用下，保持其原有性质的能力。

结构材料的耐水性主要指强度的变化，用软化系数（KQ 来表示。

6的大小，说明材料吸水饱和后其强度下降的程度。

K R越大，表明材料吸水饱和后其强度下降越少，其耐水性越强；反之则耐水性越差。

一般认为6鼻0.85的材料，称为耐水性材料。

经常位于水中或受潮严重的重要结构物，应选用620.85的材料；受潮较轻的或次要结构物，应选用K R>0. 75的材料。

4、材料的抗渗性抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性能。

用抗渗系数K表示。

5、材料的抗冻性抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，其强度也不严重降低的性质。

用抗冻等级表不O 抗冻等级是以试件在吸水饱和状态下，经冻融循环作用，质量损失和强度下降均不超过规定数值的最大冻融循环次数来表示。

（五）材料的热性质1、导热性材料传递热量的性质称为材料的导热性。

用导热系数入表示。

导热系数越小，材料的隔热保温性能越好。

2、热容量材料受热时吸收热量、冷却时放出热量的性质，称为热容量。

用Q表示3、热变形性材料随温度的升降而产生热胀冷缩变形的性质，称为材料的热变形性。

用线膨胀系数a表示。

线膨胀系数a越大, 表明材料的热变形量越大。

4、耐燃性材料在空气中遇火不着火燃烧的性能，称为材料的耐燃性。

按照遇火时的反应将材料分为非燃烧材料、难燃烧材料和燃烧材料三类。

三、材料的力学性质1、强度：是指材料在外力（荷载）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，材料强度有抗拉、抗压、抗弯（抗折）、抗剪强度等。

2、强度等级：根据其极限强度的大小，划分成若干不同的等级，称为材料的强度等级。

脆性材料主要根据其抗压强度来划分；塑性材料和韧性材料主要根据其抗拉强度来划分。

3、比强度：材料的强度与其表观密度的比值，称为比强度。

它是衡量材料轻质高强性能的一项重要指标。

比强度越大，则材料的轻质高强性能越好。

4、弹性：材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，能完全恢复到原形状的性质。

5、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和尺寸的性质。

6、脆性：材料在外力作用下，直到破坏前并无明显的塑性变形而发生突然破坏的性质。

7、韧性：材料在冲击或震动荷载的作用下，能吸收较大能量，并产生较大变形而不发生破坏的性质。

四、材料的装饰性建筑装饰材料的作用主要起装饰作用、保护作用和其他特殊作用（绝热、防潮、防火、吸声、隔音等），而装饰效果主要取决于装饰材料的色彩、质感和线型。

小结：1、材料的物理性质有密度、表观密度与堆积密度，密实度与孔隙率，填充率与空隙率2、材料的力学性质有强度与比强度，弹性与塑性，脆性与韧性作业：材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？如何测定？P19. 1§1.3--§1. 4耐久性、材料的组成结构和构造主要了解材料的组成、结构和构造对性质的影响；重点掌握材料的耐久性。

一、目的要求：让学生掌握耐久性，了解材料的组成、结构和构造对性质的影响二、重点、难点：材料的耐久性三、教学准备：教案、课件、视频四、教学方法：讲授五、教学时间:2016. 3.7六、教学时数：2课时七、教学步骤：导入新课-新课内容-课后小结-作业八、教学内容：回顾---- 导入新课：一、材料的耐久性材料在使用过程中，能抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏，也不失去其原有性能的性质。

材料的耐久性①耐久性的定义耐久性是指材料在使用过程中，抵抗各种自然因素及其它有害物质长期作用，能长久保持其原有性质的能力.②耐久性的含义耐久性是衡量材料在长期使用条件下的安全性能的一项综合指标，包括抗冻性，抗风化性，抗老化性，耐化学腐蚀性等.③材料耐久性降低的机理材料在使用过程中，会与周围环境和各种自然因素发生作用.这些作用包括物理，化学和生物的作用.(1)物理作用一般是指干湿变化，温度变化，冻融循环等•这些作用会使材料发生体积变化或引起内部裂纹的扩展，而使材料逐渐破坏，如混凝土，岩石，外装修材料的热胀冷缩等.(2)化学作用包括酸，碱，盐等物质的水溶液及有害气体的侵蚀作用•这些侵蚀作用会使材料逐渐变质而破坏，如水泥石的腐蚀, 钢筋的锈蚀，混凝土在海水中的腐蚀,石膏在水中的溶解作用等.(3)生物作用是指菌类，昆虫等的侵害作用，包括使材料因虫蛀，腐朽而破坏，如木材的腐蚀等.因而，材料的耐久性实际上是衡量材料在上述多种作用下，能长久保持原有性质而保证安全正常使用的性质.(4)综合影响:实际工程中，材料往往受多种破坏因素的同时作用.④材料性质不同，其耐久性的内容各不相同.a.金属材料往往受和电化学作用引起腐蚀，破坏，其耐久性指标主要是耐蚀性；b.无机非金属材料(如石材，砖，混凝土等)常因化学作用，溶解，冻融，风蚀，温差，摩擦等因素综合作用，其耐久性指标更多地包括抗冻性，抗风化性，抗渗性，耐磨性等方面的要求；c.有机材料常由生物作用，光，热电作用而引起破坏，其耐久性包括抗老化性，耐蚀性指标.⑤研究材料耐久性的实际意义建筑物的安全性，经济性和使用寿命.⑥提高材料的耐久性的措施a.首先应根据工程的重要性，所处的环境合理选择材料b.增强自身对外界作用的抵抗能力，如提高材料的密实度等；或采取保护措施，使主体材料与腐蚀环境相隔离c.甚至可以从改善环境条件入手减轻对材料的破坏.⑦材料耐久性的判断由于耐久性是材料的一项长期性质，所以对耐久性最可靠的判断是在使用条件下进行长期的观察和测定，这样做需要很长的时间•通常是根据使用要求，在试验室进行快速试验，并据此对耐久性做出判断，快速检查的项目有干湿循环, 冻融循环，加湿与紫外线干燥循环，碳化，盐溶液浸渍与干燥循环，化学介质浸渍等.二、材料组成(1)化学组成(2)矿物组成三、材料结构(1)宏观结构(2)细观结构(3)微观结构四、材料构造小结：1、材料的耐久性含义、提高措施2、材料的组成结构、构造作业：什么是材料的耐久性？为什么材料有耐久性要求？P19.5第二章气硬性胶凝材料§2. 1—§2. 2概述、石膏本章主要了解石灰、石肓、水玻璃的特性、技术性能要求和应用。