土木工程材料 建筑材料第一講

土木工程材料建筑材料第一講第1頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月緒

論

一、土木工程材料的作用

工程實例一：實例一.dwg從上述的實例中，我們可以看出建筑材料在基本建設(shè)中的重要性。在實際情況中對建筑材料的重視應(yīng)當(dāng)加強，而不只是考慮如何用的問題。在實際工程中往往出現(xiàn)問題的首先是建筑材料的因素。第2頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、土木工程材料的分類第3頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三、土木工程材料的發(fā)展

發(fā)展趨向：1.構(gòu)件的尺寸將日益增大，各種大型板材將廣泛采用；2.構(gòu)件材料的重量將大為減少，輕骨料混凝土、加氣混凝土、輕質(zhì)填充隔墻以及鋁合金型材等將從現(xiàn)有水平提高到更加完善的新階段而被廣泛地應(yīng)用；3.建筑材料的強度將進一步提高；4.單一材料的制品將逐漸由兩種或兩種以上的材料復(fù)合材料所取代；5.特殊功能的材料的質(zhì)量將大為提高，并將陸續(xù)出現(xiàn)具有多種功能的材料。高效、輕質(zhì)、高強、環(huán)保第4頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月四、土木工程材料的選擇和使用

第5頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章

土木材料的基本性質(zhì)

一、材料的組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造§1.1.1材料的組成材料的組成決定材料物理力學(xué)性質(zhì)的主要因素之一，而且，當(dāng)材料與外界自然環(huán)境以及各種物質(zhì)相接觸時，它們之間必然要按照化學(xué)變換規(guī)律發(fā)生作用。

無機非金屬材料的化學(xué)成分常用各氧化物的含量來反映。

化學(xué)組成

金屬材料則常以化學(xué)元素的含量來表示

合成高分子材料常以其鏈節(jié)表示

材料組成無機非金屬材料，通常用礦物成分表示

物相組成

金屬材料，通常用金相組織來表示

第6頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.1.2材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

一、宏觀結(jié)構(gòu)材料的宏觀結(jié)構(gòu)是指用肉眼或放大鏡可分辨出的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造狀況，其尺度范圍在10-3

m級以上

表1-1材料的宏觀結(jié)構(gòu)和構(gòu)造及特征宏觀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征常用的土木工程材料按孔隙特征致密結(jié)構(gòu)微孔結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)無宏觀尺度的孔隙主要具有微細孔隙具有較多粗大孔隙鋼鐵、玻璃、塑料等石膏制品、燒土制品加氣混凝土、泡沫玻璃等按構(gòu)造特征纖維結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)散粒結(jié)構(gòu)聚集結(jié)構(gòu)主要有纖維狀材料構(gòu)成由多層材料疊合構(gòu)成由松散顆粒狀材料構(gòu)成由骨料和膠結(jié)材料構(gòu)成木材、玻璃鋼、巖棉復(fù)合墻板、膠合板砂石材料、膨脹蛭石各種混凝土、砂漿、陶瓷第7頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、介觀結(jié)構(gòu)(亞微觀結(jié)構(gòu))需掌握以下幾點：1.顯微結(jié)構(gòu)是指用光學(xué)顯微鏡所能觀察到的結(jié)構(gòu)，其尺度范圍在10-3～10-7m2.納米結(jié)構(gòu)是指一般掃描透射電子顯微鏡所能觀察到的結(jié)構(gòu)。其尺度范圍在10-7～10-9m。第8頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三、微觀結(jié)構(gòu)

（一）晶體結(jié)構(gòu)定義：晶體是內(nèi)部質(zhì)點（原子、分子、離子）按一定規(guī)律在空間重復(fù)排列的固體，具有一定的幾何形狀和物理性質(zhì)。特點：

晶體的性質(zhì)還與各質(zhì)點之間相互作用的情況有關(guān)。質(zhì)點間的距離越近，其鍵價越高，其強度也越大，如要拆開這種結(jié)構(gòu)，所需的能量也越大。無機非金屬材料中的晶體，通常不是單一的結(jié)合鍵，而是既存在共價鍵又存在離子鍵。（二）玻璃體定義：玻璃體是熔融物在急冷時，質(zhì)點來不及按一定規(guī)律排列而形成的內(nèi)部質(zhì)點無序排列的固體或固態(tài)液體。特點：玻璃體結(jié)構(gòu)的材料沒有固定的熔點和幾何形狀，且各向同性，其化學(xué)穩(wěn)定性差，易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

第9頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）膠體膠體是一些細小分散粒子（直徑1~100μm）分散在介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)。由于膠體的質(zhì)點很微小，其表面積很大，于是表面能很大，吸附能力很強。膠體由于脫水作用或質(zhì)點的凝聚而產(chǎn)生凝膠。凝膠體具有固體的性質(zhì)。在長期應(yīng)力作用下，又具有粘性液體的流動性質(zhì)。它是由于固體微粒由極薄的吸附膜所包圍，這種膜越厚則流動性越大，膜越薄，則剛性越大。混凝土的徐變就是由于水泥膠體所產(chǎn)生的。

第10頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.2材料的物理性質(zhì)

一、密度、表觀密度、毛體積密度和堆積密度（一）基本概念1.閉口孔隙、開口孔隙第11頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）密度

1.定義：密度是材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。2.公式：

式中：ρ——密度，g/cm3m——干燥材料的質(zhì)量，gV——材料在絕對密實狀態(tài)下的體積，cm3

3.測試方法將材料磨細，干燥后用李氏瓶測定體積，材料磨得越細越好，測得的體積越接近真實體積。4.相對密度：材料的密度與4℃純水密度之比稱為相對密度，也稱為比重。

第12頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）表觀密度1.定義：材料在包含閉口孔隙條件下單位體積的質(zhì)量。2.公式：

式中：ρ’——表觀密度，g/cm3m——材料的質(zhì)量，gV/——材料在包含閉口孔隙條件下的體積，cm3

3.測試方法將采用排液置換法測量體積；

第13頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）毛體積密度1.定義：毛體積密度是材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。2.公式：

式中：ρ0——毛體積密度，g/cm3m——材料的質(zhì)量，gV0——材料在自然狀態(tài)下的體積，cm3

3.測試方法對于規(guī)則形狀材料的體積，可用量具測得；對于不規(guī)則形狀材料的體積，可采用排液法或封蠟排液法或用體積儀測得。第14頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）堆積密度1.定義：堆積密度是指散粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。第15頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月2.公式：式中：——堆積密度，g/cm3m——材料的質(zhì)量，g——材料堆積體積，cm3

第16頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、密實度與孔隙率（一）密實度1.定義：材料體積（自然狀態(tài)）內(nèi)固體物質(zhì)的充實程度，稱為材料的密實度D。2.公式：3.密實度D反映材料的密實程度，D越大，材料越密實，含有孔隙的材料，密實度均小于1。第17頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）孔隙率1.定義：孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙體積占材料在自然狀態(tài)下體積的百分率。分為總孔隙率（簡稱孔隙率）、開口孔隙率和閉口孔隙率。2.孔隙率公式：3.開口孔隙率材料內(nèi)部開口孔隙的體積占材料在自然狀態(tài)下體積的百分率，稱為材料的開口孔隙率。由于水可進入開口孔隙，工程中常將材料在吸水飽和狀態(tài)下所吸水的體積，視為開口孔隙的體積（Vk），開口孔隙率（Pk）按下式計算：第18頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月4.閉口孔隙率

材料內(nèi)部閉口孔隙的體積（Vb）占材料在自然狀態(tài)下體積的百分率，稱為材料的閉口孔隙率。閉口孔隙率（Pb）按下式計算：

第19頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三、填充率、空隙率和間隙率

（一）填充率定義：散粒材料在堆積狀態(tài)下顆粒填充的體積占堆積體積的百分率，稱為材料的填充率。公式：第20頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2