土木工程概论 作者 刘宗仁 第3章 土木工程材料

第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址：哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院土木工程概论主编：刘宗仁哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院第 3章 土木工程材料作者：王洪枢 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.1 概述建筑材料是指建筑工程中使用的各种材料及制品。按基本成分分类第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.2 建筑材料物理性质的基本状态参数3.2.1 材料的密度、表观密度、堆积密度1.密度 是指材料在 密 状 下， 位体 的 量。2.表 密度 是指材料在自然状 下， 位体 的 量。 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.堆积密度 是指粉状或粒状材料，在自然堆积状态下，单位体积的质量。 3.2.2 密实度与孔隙率1.密 度 是指材料体 内被固体物 充 的程度。 2.孔隙率 是指材料在自然状 下的体 内，孔隙体 所占的比例。 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.2.3 填充率与空隙率 1.填充率 是指散粒材料在堆积体积中颗粒体积所占的比例。2.空隙率 是指散粒材料在堆 体 中 粒之 的孔隙体 所占的比例。 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.3 材料的力学性质材料的力学性质是指材料在外力作用下所引起形状和体积方面变化的性质。包括材料的变形和破坏性质。3.3.1 强 度 材料在外力（荷 ）作用下，抵抗破坏的能力称 材料的 强 度 。根据外力作用的方式不 同， 材料的 强度可分 抗拉 强 度、抗 强 度、抗剪 强度、抗弯 强 度等。 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.3.2 弹性和塑性 材料的弹性是指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，完全恢复为原来形状的性质。这种可完全恢复的变形称为弹性变形。材料的塑性是指材料在外力作用下 生 形。当外力取消后，材料仍保持 形后的形状和尺寸，且不 生裂 或 生断裂的性 。 种不能恢复的 形称 塑性 形。 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.3.3 脆性与韧性 材料的脆 性 是指材料受到的外力达到一定程度且无明显的变形而突然破坏的性质。材料的 韧 性是指材料在冲击荷载作用下能够吸收较大的能量，产生一定的变形而不发生破坏的性质。韧性又称冲击韧性。第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.3.4 硬度和耐磨性1硬度 材料的硬度是材料表面能抵抗其他较硬物体压入或刻划的能力。2耐磨性材料的耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力。第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.4 材料与水有关的性质 3.4.1 亲水性与憎水性 材料与水接触时，根据水与不同材料表面接触时浸润状态的差别，把材料分为亲水材料和憎水材料，如下图所示 。 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院（）亲水性材料；（）憎水性材料第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.4.2 吸水性与吸湿性 1吸水性 材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。2吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性 称 吸湿性。吸湿性 的大小用 含水率 表示。第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.4.3 耐水性 材料长期在水的作用下，抵抗水破坏作用的能力，称为材料的耐水性。3.4.4 抗渗性 材料在 力水作用下，抵抗水渗透的性能 ,称 抗渗性。 抗渗性可用渗透系数 Ks 表示。材料的抗渗性也可用抗渗等级来表示 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.4.5 抗冻性 抗冻性是指材料在饱和水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。 材料的抗冻性用抗冻等级表示。第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.5 材料的其他性质 3.5.1 导热性 材料传导热量的能力称为导热性 3.5.2 耐久性 材料的耐久性是指材料在使用过程中，受到环境的多种因素作用而保持其原有性能不变的性质。 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.6 气硬性胶凝材料胶凝材料又称胶 材料，凡是在物理、化学作用下，能从 体 成 固的石状体，并能将散粒状或 状材料粘 成整体，而且具有一定机械 强 度的材料， 称 胶凝材料根据胶凝材料的化学 成，可分 无机胶凝材料和有机胶凝材料两大 。无机胶凝材料根据硬化条件不同，又分 气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料两 。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且保持和 展 强 度。水硬性胶凝材料即可在空气中硬化也可在水中硬化，并保持和 展其 强 度。第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.6.1石灰 1.石灰的生产及分类 天然岩石又叫石灰石，主要成分是碳酸钙，将石灰石在 900 1100 下煅烧，排除分解出的二氧化碳后，所得以氧化钙为主要成分的产品为生石灰。 将煅烧生成的块状生石灰经过不同加工，可得石灰的另外三种产品 ： 生石灰粉 、 消石灰粉 、 石灰膏。 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院2.石灰的熟化 生石灰加水生成氢氧化钙的过程称为生石灰熟化或消解。3.石灰的硬化 状生石灰用 量水熟化，或将消石灰粉和水拌合，得到一定稠度的石灰膏，石灰膏会在空气中逐 凝 硬化 。 其 程包括两个 段过程：（ 1）干燥结晶过程 （ 2）碳化过程 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院4.石灰的性质 （ 1）可塑性好 （ 2）强度不高 （ 3）硬化慢且体积收缩大 （ 4）耐水性差 （ 5）生石灰吸湿性强 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院5.石灰的用途 （ 1）制石灰乳涂料 （ 2）配置砂浆 （ 3）拌制灰土和三合土 （ 4）生产硅酸盐制品 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.6.2石膏 常用的石膏胶凝材料有：建筑石膏、高强石膏、无水石膏等。1、石膏的生 和品种 石膏是由天然二水石膏 石 低温煅 、脱水、磨 制成的。 2、建筑石膏的凝 硬化 建筑石膏与适量的水拌合，形成浆体，浆体很快失去塑性并产生强度，发展成为坚硬的固体。这种现象称凝固硬化。 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3、 建筑石膏的性质 （ 1） 硬化后体积微膨胀 （ 2） 硬化后孔隙率较大 ,表面密度和强度较低 （ 3） 隔热、吸声性能好 （ 4） 防火性能好 （ 5） 耐水性和抗冻性差 建筑石膏制 品吸湿、吸水性大 4.石膏的用途 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院3.6.3水玻璃 水玻璃俗称泡花碱 ,是一种能溶于水的硅酸盐胶体 ,建筑工程中常用的是钠水玻璃水溶液、钾水玻璃水溶液。1.水玻璃的生 水玻璃的生 是将以 碱 主要成分的原料加石英砂磨 ,按一定比例配合 ,在玻璃熔炉内加 到 13001400 溶融生成硅酸 ,冷却后成 固 水玻璃 . 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨工业大学华德学院哈尔滨工业大学华德学院 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 大庆石油学院大庆石油学院2.水玻璃的硬化 水玻璃在空气中吸收二氧化碳 ,形成无定形硅酸 ,并逐渐干燥而硬化3.水玻璃的性 （ 1）粘 力 强 （ 2）耐酸性好 （ 3）耐 性好 （ 4）耐碱性和耐水性差 4.水玻璃的用途 第第 3章章 土木工程材料土木工程材料 3.1 概述概述哈尔滨工业大学土木工程学院哈