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建筑材料
树玉秀 2012,10
2020/11/24
1
绪论（introduction)
一、土木工程材料分类
1、定义：土木工程中所使用的一切材料及制品。
• 分类
（1）Βιβλιοθήκη Baidu来源分
• 天然材料：竹、木等
• 人造材料：砖、瓦、水泥、砼、钢材等
（2）按化学成分
• 无机材料：金属材料（钢、铁、铝、铜等）；非金 属材料(水泥、玻璃、砖瓦、石材）
• 散粒结构：混凝土集料
2、细观结构（以光学显微镜观察）
• 混凝土的基相、集料相、界面相
• 钢铁的铁素体、珠光体、渗碳体
• 木材的木纤维、导管髓线、树脂道
3、微观结构（用中子显微镜或x射线分析)
• 晶体：钢铁材料
• 玻璃体：火山灰 、炉渣、玻璃
• 胶体：胶粒 （粒径 10-7-10-10）作为分散相，分散在
• 有机材料：木、竹、沥青、塑料等
• 复合材料：玻璃纤维增强塑料、钢纤维增强砼等
2020/11/24
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
§1-1材料科学的基本理论
1.1.1材料的组成
1、化学组成（化学元素、化合物种类及数量）
• 决定材料的：抗酸碱侵蚀性、可燃性、耐火性、钢材 的锈蚀等。
2、202矿0/11物/24 组成（矿物种类和数量）
9
3、 相组成（结构相近性质，相同的均匀部分） • 气相、液相、固相：一般材料 • 铁素体、渗碳体、珠光体：钢 • 集料相、基相、界面相：砼
应用是重点。 • 听课、作业、实验。 • 闭卷考试（考试成绩占80%、平时成绩20%）。
2020/11/24
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第一章 土木工程材料的基本性质
土木工程材料受到诸多因素的影响： • 力学作用（外力、自重、风力、地震） • 物理作用（雨、雪、霜、干湿循环、冻融循环、火） • 化学作用（风化、酸碱盐侵蚀） 材料的性能是多方面的，必须与使用环境相适应。
• 钢筋混凝土（19世纪）
•2020/化11/2学4 建材具有特殊功能的新型建材
7
3 、展望 • 发展方向：环保、节能、轻质高强、多功能、结构
功能一体化、构件化、单元化。 （1）墙体材料 • 非黏土砖的应用 （2）轻质高强混凝土、改性混凝土、预应力混凝土 四、本课程的主要内容及学习方法 • 水泥、混凝土、钢材、沥青、塑料的生产、性能及
• P=（v0-v）/v0=1-D 1.2.3材料的填充率与空隙率
1.填充率：某堆积体中，被散粒材料的颗粒所填充的程度
• D′=v0/v0′*100% 或D= ρ0′/ρ0*100% 2.空隙率
• P′ =1-D′
2020/11/24
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1.2.4材料与水的关系
1. 材料的亲水性与憎水性
• 亲水材料θ≤90°
2020/11/24
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（3）功能、适用性
• 绝热材料、吸声隔声材料、装饰材料、耐热防火材 料、防水抗渗材料、耐磨耐腐蚀材料、防爆防辐射 材料。
（4）经济性
• 优良的建材能满足：
• 足够的强度（承载）
• 较轻（减轻地基负荷）
• 相应的耐久性（降低维修费）
• 美观
• 功能要求
• 低能耗
• 环保
2020/11/24
• 憎水材料θ＞ 90°
• θ ---润湿边角
• 石灰岩、玄武岩属于憎水岩石，与沥青粘结力强，常 用来做铺路材料。
• 花岗岩属亲水岩石，与沥青粘结力不强，遇水易剥落 ，即水稳定性差不宜用做铺路材料。
2.材料的吸水性与湿性
（1）含水率 所含水的质量与干燥状态下材料的质量 之比
• W=（m1-m）/m*100% • m---材料干燥状态下的质量，g
• m1---材料在含水状态下的质量，g
2020/11/24
1.1.2材料的结构和构造 1、宏观结构 （1）宏观结构的孔隙特征 • 致密结构：金属、玻璃、塑料 • 多孔结构：加气混凝土、泡沫混凝土、轻质多孔材料 • 微孔结构：石膏制品
2020/11/24
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（2）按组织构造特征
• 堆聚结构：混凝土、砂浆、沥青混合料
• 纤维结构：木材、玻璃钢
• 层状结构：胶合板
20连20/1续1/24相（水、气、溶剂）中 形成的分散体。
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§1.2材料的基本物理性质
1.2.1材料的密度、表观密度、堆积密度
1.密度 绝对密实状态下，材料单位体积的质量。
ρ=m/v
ρ-g/cm3
m-g
V-cm3
近似度密,有度的ρ教a 科：书用称排为液碎置石换等法的直表接观测密得度的。砂、碎石的密
2.表观密度 在自然状态下，材料单位体积的质量。
• ρ0 =m/v0 • V0---表观体积（包含内部孔隙的体积） 3.堆积密度
• 20ρ20/101′/24=m/v0′
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1.2.2材料的密实度与孔隙度
1.密实度 材料的体积内被固体物质充实的程度
• D=v/v0*100% 2.孔隙率
或D=ρ0/ρ*100%
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/11/24
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二、土木工程材料在土木工程中作用及重要性 1、土木工程材料是构成土木工程的物质基础。 2、直接影响着或决定着土木工程一些重要性质。 （1）结构形式：山西应县佛宫寺木塔（1055年）高66米
；马来西亚石油双塔楼（砼结构）高452米；上海金茂 大厦（钢砼混合材料结构）高420.5米； • 上海电视塔（预应力砼结构）468米；旧金山金门大桥 （悬索桥）主跨1280.2米；苏通大桥（斜拉桥）主跨 1088米、主塔300多米；大跨度的钢结构展览馆；体育 馆；机场航站楼。07年有39人在金门大桥自杀，当局 准备化费5000万装防护网。--08-10-12京华时报。 （2）安全性 • 唐山地震 • 重庆彩虹桥事件（99年1月4日晚6时50分40多人伤亡）
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三、土木工程材料的发展趋势
1、上古时期人类野处穴居
• 旧石器时代的北京猿人（69万年前）住天然岩洞 。
• 北京周口店龙骨山山顶洞人（18000年前）住天然 岩洞。
• 巢氏教民构木为巢，居于树上。
2、砖木房屋
• 土坯（8000年欧洲）
• 凿琢自然石（5000~6000年前）
• 砖（3000年前）
• 秦砖汉瓦（2000年前）
树玉秀 2012,10
2020/11/24
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绪论（introduction)
一、土木工程材料分类
1、定义：土木工程中所使用的一切材料及制品。
• 分类
（1）Βιβλιοθήκη Baidu来源分
• 天然材料：竹、木等
• 人造材料：砖、瓦、水泥、砼、钢材等
（2）按化学成分
• 无机材料：金属材料（钢、铁、铝、铜等）；非金 属材料(水泥、玻璃、砖瓦、石材）
• 散粒结构：混凝土集料
2、细观结构（以光学显微镜观察）
• 混凝土的基相、集料相、界面相
• 钢铁的铁素体、珠光体、渗碳体
• 木材的木纤维、导管髓线、树脂道
3、微观结构（用中子显微镜或x射线分析)
• 晶体：钢铁材料
• 玻璃体：火山灰 、炉渣、玻璃
• 胶体：胶粒 （粒径 10-7-10-10）作为分散相，分散在
• 有机材料：木、竹、沥青、塑料等
• 复合材料：玻璃纤维增强塑料、钢纤维增强砼等
2020/11/24
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
§1-1材料科学的基本理论
1.1.1材料的组成
1、化学组成（化学元素、化合物种类及数量）
• 决定材料的：抗酸碱侵蚀性、可燃性、耐火性、钢材 的锈蚀等。
2、202矿0/11物/24 组成（矿物种类和数量）
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3、 相组成（结构相近性质，相同的均匀部分） • 气相、液相、固相：一般材料 • 铁素体、渗碳体、珠光体：钢 • 集料相、基相、界面相：砼
应用是重点。 • 听课、作业、实验。 • 闭卷考试（考试成绩占80%、平时成绩20%）。
2020/11/24
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第一章 土木工程材料的基本性质
土木工程材料受到诸多因素的影响： • 力学作用（外力、自重、风力、地震） • 物理作用（雨、雪、霜、干湿循环、冻融循环、火） • 化学作用（风化、酸碱盐侵蚀） 材料的性能是多方面的，必须与使用环境相适应。
• 钢筋混凝土（19世纪）
•2020/化11/2学4 建材具有特殊功能的新型建材
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3 、展望 • 发展方向：环保、节能、轻质高强、多功能、结构
功能一体化、构件化、单元化。 （1）墙体材料 • 非黏土砖的应用 （2）轻质高强混凝土、改性混凝土、预应力混凝土 四、本课程的主要内容及学习方法 • 水泥、混凝土、钢材、沥青、塑料的生产、性能及
• P=（v0-v）/v0=1-D 1.2.3材料的填充率与空隙率
1.填充率：某堆积体中，被散粒材料的颗粒所填充的程度
• D′=v0/v0′*100% 或D= ρ0′/ρ0*100% 2.空隙率
• P′ =1-D′
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1.2.4材料与水的关系
1. 材料的亲水性与憎水性
• 亲水材料θ≤90°
2020/11/24
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（3）功能、适用性
• 绝热材料、吸声隔声材料、装饰材料、耐热防火材 料、防水抗渗材料、耐磨耐腐蚀材料、防爆防辐射 材料。
（4）经济性
• 优良的建材能满足：
• 足够的强度（承载）
• 较轻（减轻地基负荷）
• 相应的耐久性（降低维修费）
• 美观
• 功能要求
• 低能耗
• 环保
2020/11/24
• 憎水材料θ＞ 90°
• θ ---润湿边角
• 石灰岩、玄武岩属于憎水岩石，与沥青粘结力强，常 用来做铺路材料。
• 花岗岩属亲水岩石，与沥青粘结力不强，遇水易剥落 ，即水稳定性差不宜用做铺路材料。
2.材料的吸水性与湿性
（1）含水率 所含水的质量与干燥状态下材料的质量 之比
• W=（m1-m）/m*100% • m---材料干燥状态下的质量，g
• m1---材料在含水状态下的质量，g
2020/11/24
1.1.2材料的结构和构造 1、宏观结构 （1）宏观结构的孔隙特征 • 致密结构：金属、玻璃、塑料 • 多孔结构：加气混凝土、泡沫混凝土、轻质多孔材料 • 微孔结构：石膏制品
2020/11/24
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（2）按组织构造特征
• 堆聚结构：混凝土、砂浆、沥青混合料
• 纤维结构：木材、玻璃钢
• 层状结构：胶合板
20连20/1续1/24相（水、气、溶剂）中 形成的分散体。
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§1.2材料的基本物理性质
1.2.1材料的密度、表观密度、堆积密度
1.密度 绝对密实状态下，材料单位体积的质量。
ρ=m/v
ρ-g/cm3
m-g
V-cm3
近似度密,有度的ρ教a 科：书用称排为液碎置石换等法的直表接观测密得度的。砂、碎石的密
2.表观密度 在自然状态下，材料单位体积的质量。
• ρ0 =m/v0 • V0---表观体积（包含内部孔隙的体积） 3.堆积密度
• 20ρ20/101′/24=m/v0′
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1.2.2材料的密实度与孔隙度
1.密实度 材料的体积内被固体物质充实的程度
• D=v/v0*100% 2.孔隙率
或D=ρ0/ρ*100%
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/11/24
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二、土木工程材料在土木工程中作用及重要性 1、土木工程材料是构成土木工程的物质基础。 2、直接影响着或决定着土木工程一些重要性质。 （1）结构形式：山西应县佛宫寺木塔（1055年）高66米
；马来西亚石油双塔楼（砼结构）高452米；上海金茂 大厦（钢砼混合材料结构）高420.5米； • 上海电视塔（预应力砼结构）468米；旧金山金门大桥 （悬索桥）主跨1280.2米；苏通大桥（斜拉桥）主跨 1088米、主塔300多米；大跨度的钢结构展览馆；体育 馆；机场航站楼。07年有39人在金门大桥自杀，当局 准备化费5000万装防护网。--08-10-12京华时报。 （2）安全性 • 唐山地震 • 重庆彩虹桥事件（99年1月4日晚6时50分40多人伤亡）
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三、土木工程材料的发展趋势
1、上古时期人类野处穴居
• 旧石器时代的北京猿人（69万年前）住天然岩洞 。
• 北京周口店龙骨山山顶洞人（18000年前）住天然 岩洞。
• 巢氏教民构木为巢，居于树上。
2、砖木房屋
• 土坯（8000年欧洲）
• 凿琢自然石（5000~6000年前）
• 砖（3000年前）
• 秦砖汉瓦（2000年前）