土木工程材料课件ppt

当θ= 0°时，表明材料完全被水润湿，称为铺展。
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2、材料的含水状态（亲水性材料）
基本含水状态：
(a)干燥状态-材料的孔隙中不含水或含水极微 (b)气干状态-材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡 (c)饱和面干-材料表面干燥，而孔隙中充满水达到饱和
(d)湿润状态-材料不仅孔隙中含水饱和,而且表面上为水湿润附有一层水膜
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五、技术准标简介
2、土木工程材料的技术标准与规范
国家标准（GB）：指对全国范围的经济、技术及生产发展有重大意 义的标准。它是由国家标准主管部门委托有关部门起草，或有关部 委提出批报，经国家技术监督局会同各有关部委审批，并由国家技 术监督局发布。 GB标准为强制性国家标准，任何技术（产品）不 得低于此标准
F 50
F 100
混凝土F50含义：混凝土标准试件经28d标准养护后，浸水4d吸水饱 和, 在-15Co- -20Co条件下冻6h,在10-20oC水中融6h，一冻 一融为一次冻融，经50次的冻融循环后，质量损失不大于5%， 强度损失不超过25%也无明显损坏和剥落，则该混凝土达到 F50。
冻融破坏：材料吸水后，在负温度下，水在毛细管内结冰，体积膨
体积及颗粒间空隙
体积
②测定：包含了颗粒之间的空隙
自然堆积密度：散粒材料的堆积方式松散 紧密堆积密度：散粒材料捣实的堆积方式
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常用材料的密度、表观密度，堆积密度
密 度g/cm3 7.85 1.55 2.80~3.20 2.66 表观密度 g/cm3 —— 0.40 ~ 0.80 —— 2.65 2.60 1.95 ~ 2.50 16.0 ~ 1.90 堆积密度 g/cm3 —— —— 900 ~ 1300 1450 ~ 1650 1400 ~ 1700 —— ——
各种材料的吸水率很不相同，差异很大
如花岗岩的吸水率只有0.5％-0.7％
混凝土的吸水率为2％-3％ 粘土砖的吸水率达8％-20％ 木材的吸水率可超过100％
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4、材料的耐水性
定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显 下降的性质。 软化系数： K R
fb fg
KR =材料吸水饱和后的抗压强度 /材料干燥时的抗压强度
的含水率
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3、材料的吸湿性和吸水性
2）吸水性：材料在水中吸水的性质。 用吸水率表示吸水性：质量吸水率、体积吸水率 质量吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时 质量的百分率： m m
Wm
b
g
mg
*100%
体积吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分体积占材料干燥 时体积的百分率：
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1、材料的亲水性与憎水性
1、亲水性与憎水性：当材料与水接 触时，有些材料能被水润湿，有些
材料则不能被水润湿，前者称材料 具有亲水性，后者称具有憎水性。
润湿边角：材料被水湿润的情况可 用润湿边角θ表示。当材料与水接
（ａ）亲水性材料；（ｂ）憎水性材料
θ越小，材料亲水性越强， 越易被水湿润 θ=0时，表示材料完全被水 湿润
KR 在0-1之间 耐水材料：KR ＞0.85
钢材、玻璃、沥青 KR =1黏土KR =0
要求：长期处于水中或潮湿环境中的重要结构 KR ＞0.85
用于受潮较轻或次要结构： KR ≥0.75
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5、材料的抗渗性
抗渗性是决定材料耐 久性的主要指标
定义：材料抵抗压力水渗透的性质 渗透系数一定厚度的材料，在一定水压力下，在 单位时间内透过单位面积的水量 影响因素： 孔隙率及孔隙特征
Qd K AtH
开口的连通大孔越多
闭口孔隙率大的材料
抗渗性越差
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力 （MPa）来确定，
材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力：
P 2 P 4 P6
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6、材料的抗冻性
定义：材料在吸水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破环， 强度不明显降低的性质。 抗冻标号（Fn）： F 25
材料名称 钢 材 松 木 水 泥 砂
碎石（石灰石） 2.60 ~ 2.80 普通混凝土 普通黏土砖 2.60 2.60
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二、密实度 孔隙率 空隙率 填充率
0 V D *100% *100% 1 p V0
1、密实度：材料体积内被固体物质充实的程度
（物质占比例）
2、孔隙率：孔隙的多少 （孔隙所占比例）
WV
mb mg V0
1 * *100% w
质量吸水率与体积吸水率关系：
WV Wm * 0
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3、材料的吸湿性和吸水性
材料的吸水性与什么有关？
材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。对于细
微连通孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大。闭口孔隙水分不能 进去，而开口大孔虽然水分易进入，但不能存留，只能润湿孔 壁，所以吸水率仍然较小。
触时，在材料、水以及空气三相的 交点处，作沿水滴表面的切线，此 切线与材料和水接触面的夹角θ， 称为润湿边角
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1、材料的亲水性与憎水性
亲水性材料：当θ≤90°时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而
表现出亲水性，这种材料称亲水性材料。
例如：砖、木、混凝土等。
憎水性材料：当θ＞90°时，材料表面不吸附水，此称憎水性材料。 例如：沥青、石蜡等。
内孔隙的形态、大小、分布等结构状况。晶体粒子、玻璃体、 胶体及材料内孔隙的形态、大小、分布等不同，都影响材料 的性质。
（三）微观结构——指用电子显微镜及X射线等手段研究材料
内部质点在空间分布情况的结构层次。根据内部质点的分布 状态不同可分为晶体和非晶体。
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★ §2.2材料的基本物理性质
熟练掌握土木工程材料的基本物理性质
胀约9％，冰的动胀压力造成材料的内应力，使材料遭到局 部破坏，随着冰冻、融化的循环作用，对材料的破坏加剧，
这种破坏即为冻融破坏。
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讨论：材料与水有关的性质主要和哪些因素有关？
1、材料中所吸水分是通过开口孔隙吸入的，故开口孔隙率愈大，则材料 的吸水量愈多。材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。
标准名称
JC/T 479-92建筑生石灰
标准颁发 年代号
建材行业的 标准代号
推荐 标准
技术标准的二类 类目顺序号
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五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术 标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质 量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批 后，在该地区或行业中执行。 国际标准 ：
p V0 V *100% (1 0 ) *100% V0
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二、密实度
孔隙率
空隙率
填充率
3、空隙率：散粒材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占 的比率 Vs V0 'V0 0 '
p' V0 ' V0 ' *100% (1
0
) *100%
P′反映了散粒材料的颗粒互相填充的密实程度 4、填充率：散粒材料在某堆积体积中被颗粒填充的程度
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四、土木工程材料的分类
有机材料 无机材料 复合材料
化学成分：
金属材料 无机材料非金属材料 金属 非金属复合材料 土木工程材料有机材料 木材、石油沥青、塑料 等 无机非金属 有机复合材料 玻璃纤维增强材料等 复合材料 金属 有机复合材料 轻质金属夹芯板等
②按存在状态或构造特征分：
纤维结构——玻璃纤维、矿棉、棉麻 堆聚结构——砂浆、沥青混凝土、水泥混凝土
层状结构——胶合板、纸面石膏板
散粒结构——砂、石及粉状或颗粒状材料
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§2.1材料的组成与结构
（二）亚微观结构又称细观结构——指用光学显微镜观测手
段研究的结构层次。它包括晶体粒子、玻璃体、胶体及材料
②测定：除钢材、玻璃等少数材料外，绝大多数材料都有孔 隙，一般进行磨细，干燥后用李氏瓶测其体积（砖、石 材）；另外，用排液置换法测量卵石等致密材料近似密度。 ③特点：不变值
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2、表观密度（俗称容重）
①定义：材料在自然状态下单位体积的质量（重量）
m 0 V0
测定：形状规则，直 接量尺寸，不规则， 排液置换，表面涂腊。
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3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示 亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 还湿性： 亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms m g mg
材料在吸湿状态下的重量
*100%
材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度 平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时
GB 175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥
国家标准的 代号 标准的技术 （产品）名称 标准颁布年代号
标准 编号
推荐性国家标准，以“GB/T”为标准代号
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五、技术准标简介
行业标准：全国性的某行业范围的技术标准。由国家中央部委标准 机构指定有关研究院所、大专院校、工厂等单位提出或联合提出， 报中央部委主管部门审批后发布，并报国家技术监督局备案。
②测定：与材料含水情况有关，故测表观密度时，应注明含 水情况，通常指标在气干状态（长期在空气中状态）下 的表观密度，在烘干状态下的表观密度称为干表观密度。 ③特点：变化值
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3、堆积密度（松散容重）
①定义：散粒材料在堆积状态下，单位体积的质量。
m 0 ' ' V0
③特点：变化值
含物质颗粒固体及 其闭口、开口孔隙
①团体标准和公司标准。指国际上有影响的团体和公 如美国材料与实验协会标准（ASTM）等。
②区域性标准。如德国工业标准(DIN)等。 ③国际标准化组织标来自百度文库，代号ISO。
司的标准。
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§2.1材料的组成与结构
二、材料的结构和构造 *材料的结构和构造是决定材料性质的重要因素 （一）宏观结构：指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织，尺寸在 10-3m以上。 ①按其孔隙特征分为： 致密结构——玻璃塑料、金属、天然石材等 多孔结构——加气砼、泡沫塑料 微孔结构——石膏制品、水泥制品
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主要教学内容
绪论（★） 材料的基本性质（★ ★ ） 金属材料（★ ★ ★ ） 无机胶凝材料（★ ★ ★ ）
第一章 第二章 第三章 第四章
第五章
第六章 第七章 第八章 第九章
混凝土与砂浆（★ ★ ★ ）
砌体材料（★ ★ ） 沥青与沥青混合材料（★） 合成高分子材料（★） 功能材料（★）
第十章
木材(自学）
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第一章
绪论
一、土木工程材料及其在国民经济建设中的地位和作用
二、土木工程材料与土木工程的关系
三、土木工程材料的发展概况和发展方向 四、土木工程材料的分类 五、技术准标准简介 六：土木工程材料课程学习方法 学习目标是了解土木工程材料的分类，明确土木工程材料在工程中 的重要地位，重点是了解土木工程材料的分类、了解各类技术准标 准。
V0 ' *100% 0 *100% 1 p' V0 ' 0
D'
空隙率考虑的是材料颗料间的空隙，这对填充和粘结散粒材料时， 研究散粒状材料的空隙结构和计算胶结材料的需要量十分重要
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三、材料与水有关的性质
1、亲水性、憎水性（疏水性） 2、材料的含水状态 3、材料的吸水性与吸湿性 4、材料的耐水性 5、材料的抗渗性 6、材料的抗冻性
本节主要讨论以下5个问题 一、材料的结构特征参数：
密度、表观密度、堆积密度
二、密实度、孔隙率、空隙率、填充率 三、材料与水有关的性质 四、材料的热工性质 五、材料的耐热性与耐燃性
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一、材料的结构特征参数：
1、密度： ①定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量（比重）
m V
材料的质量（干燥至恒重），g 材料在绝对密实状态下的体积，cm3
材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与憎 水两种不同的性质；材料在潮湿空气中或水中吸收水分的性质，分 别称为吸湿性与吸水性；材料耐水性指材料长期在水的作用下不破 坏、强度不明显下降的性质；抗渗性指材料抵抗压力水不渗透的性 质；抗冻性指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏，强 度也不显著下降的性质。
2、材料的吸湿性随空气的湿度和环境温度的变化而改变，当空气湿度较
大且温度较低时，材料的含水率就大，反之则小。 3、材料的抗渗性与材料内部的孔隙率特别是开口孔隙率有关，开口孔隙 率越大，大孔含量越多，则抗渗性越差。材料的抗渗性还与材料的憎水 性和亲水性有关，憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料。 4、材料的抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。 5、从外界条件来看，材料受冻融破坏的程度，与冻融温度、结冰速度、 冻融频繁程度等因素有关。环境温度愈低、降温愈快、冻融愈频繁，则 材料受冻破坏愈严重。材料的冻融破坏作用是从外表面开始产生剥落， 逐渐向内部深入发展。