第一章土木工程材料基本性质课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,土木工程材料,Civil Engineering Materials,Construction Materials,1,土木工程材料Civil Engineering Materi,第一章 土木工程材料的基本性质,2,第一章 土木工程材料的基本性质2,直接影响工程结构的可靠性、耐久性和使用寿命,使用环境不同，要求具有性质也不同,3,直接影响工程结构的可靠性、耐久性和使用寿命 使用环境不同，,一、材料组成,化学组成,单质、化合物质量百分比,矿物组成,矿物：,第一节 土木工程材料的组成结构与性质,组成材料的单质及化合物的特定组合形式。,矿物组成就是组成材料各种矿物的质量百分比。,材料的组成直接影响材料的性能,4,一、材料组成 化学组成单质、化合物质量百分比 矿物组成矿物：,二、材料的结构,决定性能另一个及其重要因素,宏观结构,肉眼或放大镜能看到的粗大组织,1、按材料孔隙特征,致密结构,多孔结构,微孔结构,不吸水或吸水性很小的材料结构。如金属材料、致密石材、玻璃、塑料、橡胶等。,粗大孔隙材料的结构。如加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料及人造轻质多孔材料。,微细孔隙材料的结构。如石膏制品、低温烧结黏土制品。,5,二、材料的结构决定性能另一个及其重要因素 宏观结构肉眼或放大,2、按材料组织构造特征,堆聚结构,纤维结构,层状结构,散粒结构,纹理结构,由集料与具有胶凝性或黏结性物质胶结而成如水泥混凝土、砂浆、沥青混合料等。,指由天然或人工合成纤维物质构成的结构。如木材、玻璃纤维等。,指具有叠合结构的层状结构。如胶合板、纸面石膏板等各种叠合成层状的板材。,呈松散颗粒状构造的材料。如砂、石及粉状或颗粒状的材料,天然材料在生长或形成过程中自然造就的天然纹理。如木材、大理石、人造花岗岩板材等。,6,2、按材料组织构造特征 堆聚结构 纤维结构 层状结构 散粒结,细观结构,显微镜,晶体结构,玻璃体结构,胶体结构,微观结构,电子显微镜,由离子、原子或分子在空间上按照特定规则呈周期性排列,熔融物冷却凝固过程中，如果冷却速度较快，质点来不及按一定规则排列，便形成玻璃体,胶体是由微小的粒子分散在介质中,7,细观结构显微镜 晶体结构 玻璃体结构 胶体结构 微观结构电,一、材料的密度、表观密度和堆积密度,材料的密度,烘干，磨成细粉、李氏瓶,第二节 材料的物理性质,8,一、材料的密度、表观密度和堆积密度 材料的密度烘干，磨成细粉,材料的表观密度,外观规则：用尺量测,外观不规则：涂蜡，排水法,表观体积：,表观密度大小与含水情况有关。,9,材料的表观密度外观规则：用尺量测外观不规则：涂蜡，排水法表,含水状态分为四种：,干燥状态,气干状态,饱和面干状态,湿润状态,10,含水状态分为四种： 干燥状态 气干状态 饱和面干状态 湿润,含水状态:完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润,完全干燥 气 干 饱和面干 含水湿润,放入水中，取出，到不滴水,表面,刚干燥,放在空气中直到质量不再变化,放入烘箱,烘干直至,恒重,11,含水状态:完全干燥 气 干 饱和面干,材料的堆积密度,若捣实，则称为,紧密堆积密度,散粒材料,12,材料的堆积密度若捣实，则称为紧密堆积密度散粒材料12,密度：,表观密度：,堆积密度：,表观体积=材料实体积+材料内孔隙体积,堆积体积=材料实体积+颗粒内孔隙体积+颗粒间空隙,小结：,块材、散粒,散粒,13,密度： 表观密度： 堆积密度：表观体积=材料实体积+材料内,二、材料的孔隙率与密实度,孔隙率,材料内部孔隙体积占材料表观体积的百分比,14,二、材料的孔隙率与密实度 孔隙率材料内部孔隙体积占材料表观体,密实度,材料内部固体物质占材料表观体积的百分比,孔隙率或密实度反映材料结构致密程度，直接影响材料的力学性能及耐久性，但不能反映孔径的分布状况，及开放、封闭，连通、孤立特征。,15,密实度材料内部固体物质占材料表观体积的百分比 孔隙率或密实,三、材料的空隙率与填充率,空隙率,散粒,散粒材料颗粒间空隙体积占堆积体积的百分比,16,三、材料的空隙率与填充率 空隙率散粒散粒材料颗粒间空隙体积占,填充率,自然状态下，散粒材料颗粒体积占堆积体积的百分比,17,填充率自然状态下，散粒材料颗粒体积占堆积体积的百分比17,四、材料与水有关的性质,亲水性,憎水性,材料分子-水分子,亲和力,水分子-水分子,内聚力,材料分子-水分子,亲和力,水分子-水分子,内聚力,润湿边角,能被水润湿,亲水材料,不能被水润湿,憎水材料,沿水滴表面做切线，切线与材料表面的夹角,18,四、材料与水有关的性质 亲水性 憎水性材料分子-水分子水分子,吸水性,材料能在水中吸收水分的性质,质量吸水率,体积吸水率,19,吸水性材料能在水中吸收水分的性质质量吸水率体积吸水率19,吸湿性,潮湿空气中吸收水分的性质,还湿性,含水率,潮湿材料在干燥空气中放出水分的性质,20,吸湿性潮湿空气中吸收水分的性质 还湿性含水率潮湿材料在干燥,材料的耐水性,软化系数,材料长期在水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质,21,材料的耐水性软化系数 材料长期在水作用下不破坏，强度也不显,材料的抗渗性,材料抵抗压力水渗透的性质,渗透系数,P4、P6、P8分别表示材料最大能承受0.4MPa、,0.6MPa、 0.8MPa的水压力而不渗水,22,材料的抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质渗透系数P4、P6、P,材料的抗冻性,最大冻融循环次数,材料在饱水状态下，能经受多少次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质,-2020,0,C冻融循环条件下，试件质量损失不超过5%，强度损失不超过25%时所能承受的最大冻融循环次数。Fn F25、F50,23,材料的抗冻性最大冻融循环次数材料在饱水状态下，能经受多少次,五、材料的热工性质,导热性,热容量,比热,导热系数,材料传导热量的性质,材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质,24,五、材料的热工性质 导热性 热容量比热导热系数材料传导热量的,小结,热容量比热,比热,导热系数,亲水性,憎水性,润湿边角,吸水性,质量吸水率,体积吸水率,吸湿性,含水率,耐水性性,软化系数,抗渗性,渗透系数,抗冻性,最大冻融循环次数,导热性,25,小结 热容量比热比热导热系数 亲水性 憎水性润湿边角 吸水,一、材料的强度、比强度与理论强度,变形性和抵抗破坏的性质,第三节 材料的力学性质,强度,材料在外力作用下不破坏的时能承受的最大应力,26,一、材料的强度、比强度与理论强度 变形性和抵抗破坏的性质第三,比强度,强度/表观密度,衡量轻质高强的指标,理论强度,晶格缺陷,微裂缝,约为实际强度的100倍,从材料结构理论上分析，材料所能承受的最大应力,27,比强度 强度/表观密度衡量轻质高强的指标 理论强度,二、材料的弹性与塑性,弹性,塑性,弹性变形,材料在外力作用下产生变形，外力去除后能完全恢复到原始形状的性质，,这种能恢复的变形称为弹性变形,材料在外力作用下产生变形，外力去除后有一部分变形不能恢复的性质,弹性变形,这种不能恢复的变形称为塑性变形,28,二、材料的弹性与塑性 弹性 塑性 弹性变形材料在外力作用下产,三、材料的脆性与韧性,脆性,材料受外力作用突然破坏，且破坏时无明显塑性变形的性质,抗拉强度抗压强度,砼、砖等,韧性,材料在冲击或振动荷载作用下吸收较大能量，同时产生较大变形而不破坏的性质,钢筋,抗拉强度、抗压强度基本相等,29,三、材料的脆性与韧性 脆性材料受外力作用突然破坏，且破坏时无,四、材料的强度等级,砼：C,C10、C20,砖：MU,MU5、MU10,砂浆：M,M5、M10,30,四、材料的强度等级 砼：CC10、C20 砖：MUMU5、M,五、材料的硬度与耐磨性,硬度,材料表面抵抗硬物压入或刻划的性质,耐磨性,材料表面抵抗磨损的能力,31,五、材料的硬度与耐磨性 硬度材料表面抵抗硬物压入或刻划的性质,一、材料经受的环境作用,第四节 材料的耐久性,物理作用,化学作用,机械作用,生物作用,材料在环境的多种因素作用下，能经久不改变其原有性质、不破坏，长久保持其使用性能的性质物理作用,32,一、材料经受的环境作用第四节 材料的耐久性 物理作用 化学作,二、材料耐久性测定,三、提高材料耐久性的重要意义,保证建筑物的耐久性,采用快速检验法，实质是模拟实际使用条件，将材料在实验室进行相关的快速试验,在实验室进行快速试验的项目主要有干湿循环、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。,33,二、材料耐久性测定三、提高材料耐久性的重要意义保证建筑物的耐,