材料的基本性质

土木工程材料

CivilEngineeringMaterial土木工程材料是指在土木工程中所使用的各种材料及其制品的总称，它是一切土木工程的物质基础。万里长城北京故宫布达拉宫承德避暑山庄孔庙孔庙武当山古建筑群云南丽江古城山西平遥古城开平碉楼与村落福建土楼赵州桥应县木塔五台山佛光寺中央电视台新址鸟巢

国家大剧院雅典卫城圆明园复原图我国水泥产量发展示意图

年份水泥产量（亿吨）增长率（%）2000年5.974.19%2001年6.6110.73%2002年7.259.68%2003年8.6218.91%2004年9.7012.52%2005年10.6910.19%2006年12.3715.71%2007年13.6110.06%2008年13.882.00%2009年16.4618.53%2010年18.6813.51%2011年20.6310.44%

2012年21.845.87%

碎石卵石黄砂现场搅拌混凝土纸面石膏板平板玻璃塑料管道油毡带肋钢筋预应力钢绞线H型钢2008年中钢协会员单位粗钢产量排名排名单位产量（万吨）

全国合计50048.801宝钢集团有限公司3544.302河北钢铁集团3328.393武汉钢铁(集团)公司2773.394鞍本钢铁集团2343.935江苏沙钢集团2330.466

山东钢铁集团有限公司2184.087马钢(集团)控股有限公司1503.908首钢总公司1219.289湖南华菱钢铁集团有限责任公司1125.6910包头钢铁(集团)有限责任公司983.90原木板材胶合板大理石花岗岩济南青花岗岩建筑陶瓷生石灰多孔砖空心砖加气混凝土砌块预制混凝土空心板彩钢门绪论建筑工程对材料的基本要求1.必须具备足够的强度,能够安全地承受设计荷载;2.材料自身的质量以轻为宜,以减轻下部结构和地基的负荷;3.具有与使用环境相适应的耐久性,以减少维修费用;4.用于装饰的材料,应能美化房屋并产生一定的艺术效果;5.用于特殊部位的材料,应具有相应的特殊功能.土木工程材料的分类

1.按用途2.按化学成分结构材料墙体材料功能材料无机材料有机材料：植物材料、沥青材料、高分子材料复合材料：金属与非金属复合材料、有机与无机复合材料金属材料非金属材料黑色金属材料：钢、铁有色金属材料：铝、铜天然石材陶瓷和玻璃无机胶凝材料砂浆、混凝土材料的标准化

1.标准的定义

2.标准的内容

3.标准的分类4.标准的表示方法国家标准：GB行业标准：JC、JG地方标准：DB企业标准：QB《通用硅酸盐水泥》GB175－2007材料的基本状态参数

1.密度：

2.表观密度：

3.堆积密度：

第一章材料的基本参数4.孔隙率:5.空隙率:练习题：

某一块状材料的全干质量为100g，自然状态体积为40cm3，绝对密实状态下的体积为33cm3，试计算其密度、表观密度、孔隙率。

破碎的岩石试件经完全干燥后，其质量为482g，将放入盛有水的量筒中，经一定时间石子吸水饱和后，量筒的水面由原来的452cm3上升至630cm3。取出石子，擦干表面水分后称得质量为487g。试求该岩石的表观密度、体积密度及吸水率？材料与水有关的性质1.亲水性与憎水性用“润湿角θ”来区分憎水性材料的作用1.可用作防水材料2.用于亲水性材料的表面处理，以降低其吸水性。2.吸水性用“吸水率”来表示分为”质量吸水率”和”体积吸水率”吸水性:材料在浸水状态下吸入水分的能力质量吸水率:材料吸水饱和时,其所吸收水分的质量占材料干燥时质量的百分率.

体积吸水率:是指材料体积内被水充实的程度.即材料吸水饱和时,所吸收水分的体积占干燥材料自然体积的百分率.质量吸水率与体积吸水率的关系影响材料吸水性大小的因素1.材料本身是亲水的还是憎水的2.材料内部的孔隙率的大小3.孔隙特征材料吸水对材料性质的影响1.表观密度和导热性增大2.强度降低3.体积增大总体来说,对材料的性能是不利的.3.吸湿性:材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质用“含水率”来表示影响含水率大小的因素1.本身是亲水的还是憎水的2.孔隙率与孔隙特征3.周围环境的温度、湿度“平衡含水率”的概念4.耐水性：材料长期在饱和水作用下而不破坏，其强度也不显著降低的性质。用“软化系数”来表示5.抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质。用”抗渗标号”或”抗渗等级”来表示影响材料抗渗性的因素1.孔隙率2.孔隙特征6.抗冻性:材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻结和融化作用而不破坏,同时强度也不严重降低的性质.用”抗冻标号”来表示影响材料抗冻性的因素1.材料的孔隙率和孔隙特征2.材料的吸水饱和程度3.材料的强度材料的热性质导热性:材料传导热量的能力用“导热系数”来表示材料名称钢材混凝土松木粘土空心砖密闭空气水导热系数[w/(m.K)]581.510.17~0.350.640.0230.58几种典型材料及物质的导热系数热容量:材料加热时吸收热量,冷却时放出热量的能力.用“比热”来表示比热:表示1kg的材料,温度升高1K时所吸收的热量,或降低1K时放出的热量几种典型材料及物质的比热材料名称钢材混凝土松木粘土空心砖密闭空气水比热[J/(g.K)]0.480.842.720.921.04.18热变形性:是指材料在温度变化时其尺寸的变化.用”线膨胀系数“来表示材料的力学性质:是指材料在外力作用下,有关抵抗破坏和变形的能力的性质.

材料的力学性质包括:强度及变形两个方面材料的强度:材料可抵抗外力作用而引起破坏的最大能力.按照受力的不同,强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度。Flbh比强度：按单位质量计算的材料强度，其值等于材料的强度与其表观密度之比。用于衡量材料的轻质高强性能材料的弹性:材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质.E是衡量材料抵抗变形能力的一个指标塑性：在外力作用下材料产生变形，如果取消外力，仍保持变形后的形状尺寸，并且不产生裂缝的性质。塑性变形不可逆脆性：在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料无明显的塑性变形而突然破坏的性质。脆性材料的特点：1.抗压强度高；2.抗拉强度低;3.抵抗冲击、振动荷载的能力差。韧性:在冲击、震动荷载作用下，材料能吸收较大的能量，产生一定的变形而不致被破坏的性能。1.抗压强度高，抗拉强度更高；2.抵抗冲击、振动荷载的能力强。硬度：材料表面能抵抗其他较硬物体压入或刻划的能力。天然石材的硬度用“刻划法”表示；金属材料的硬度用“压入法”表示。耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。磨损率材料的耐久性：材料在使用过程中能长久保持原有性质的能力。耐久性是一个综合指标：抗冻性、抗风化性、抗老化性、耐化学腐蚀性等。外界的破坏作用物理作用化学作用生物作用干湿变化温度变化冻融变化酸、碱、盐水溶液及气体的侵蚀昆虫、菌类产生的蛀蚀、腐朽提高材料耐久性的作用延长建筑物的使用寿命；减少使用期间的维修费用。提高材料耐久性的措施1.减轻大气或周围介质对材料的破坏作用；2.提高材料本身对外界作用的抵抗能力；3.采用其他材料保护主体材料免受破坏。作业1.何谓材料的密度、表观密度和堆积密度？如何计算？2.建筑材料的亲水性和憎水性在建筑工程中有什么实际意义?3.何谓材料的吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性和抗冻性？各用什么指标表示？4.弹性材料与塑性材料有何不同?5.何谓材料的强度?根据外力作用方式不同,各种强度如何计算?其单位如何表示?1.某工地所用卵石材料的密度2650kg/m3，表观密度为2.61g/cm3,堆积密度为1680kg/m3,计算此石子的孔隙率与空隙率?2.有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为2550g。经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为18.62cm3.试计算该砖的吸水率、密度、孔隙率?3.某石材在气干、绝干、水饱和状态下测得抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程？4.质量为3．4kg、容积为l0．0L的容量筒，装满绝干石子的总质量(含筒)为18．4kg。向该筒内注入水，在石子吸水饱和后将水注满并称得总质量(含筒)为22.67kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量(含筒)为18．6kg。已知该石子的密度为2.70g／cm3。求：该石子的绝干堆积密度、表观密度、体积密度、吸水率、开口孔隙率、孔隙率、并估计抗冻性。1.含水率为4%的湿砂重100g，其中水的重量4g。2.热容量大的材料导热性大，受外界气温影响室内温度变化比较快。3.材料的孔隙率相同时，连通粗孔者比封闭微孔者的导热系数大。4.从室外取重为G1的砖一块，浸水饱和后重为G2，烘干后重为G3，则砖的质量吸水率为

W=（G2-G3）/G1。5.同一种材料，其表观密度越大，则其孔隙率越大。判断是非题6.将某种含水的材料，置于不同外部环境中，分别测得其密度，其中以干燥条件下的密度最小。7.吸水率小的材料，其孔隙率就小。8.材料的抗冻性与材料的孔隙率有关，与孔隙中的水饱和程度无关。9.在进行材料抗压强度试验时，大试件较小试件的试验结果值偏小。10.材料在进行强度试验时，加荷速度快者较加荷速度慢者的试验结果值偏小。１.材料的吸水性（）表示，吸湿性用（）表示。２.材料耐水性的强弱可以用（）来表示，材料耐水性愈好，该值愈（）。３.称取松散密度为1400kg/m3的干砂200g，装入广口瓶中，再把瓶中注满水，这时称重为500g。已知空瓶加满水时的重量为377g，则该砂的表观密度（），空隙率为（）。填空题４.同种材料的孔隙率愈（），材料的强度愈高；当材料的孔隙率一定时，（）孔隙率愈多，材料的绝热性愈好。５.当材料的孔隙率增大时，则其密度（），堆积密度（），强度（），吸水率（），抗渗性（），抗冻性（）。６.材料作抗压强度试验时，大试件测得的强度值偏低，而小试件相反，其原因是（）和（）。选择题1.普通混凝土标准试件经28d标准养护后测得抗压强度为22.6MPa,同时又测得同批混凝土水饱后的抗压强度为21.5MPa,干燥状态测得抗压强度为24.5MPa,该混凝土的软化系数为().A.0.96B.0.92C.0.13D.0.882.材料的抗渗性指材料抵抗()渗透的性质.A.水B.潮气C.压力水D.饱和水3.有一块砖重2625g,其含水率为5%,该湿砖所含水量为().A.131.25gB.129.76C.130.34D.1254.材料的耐水性指材料()而不破坏,其强度也不显著降低的性质.

A.在水作用下B.在压力水作用下

C.长期有饱和水作用下D.长期在湿气作用下5.材料吸水后,将使材料的()提高.

A.耐久性B.强度及导热系数C.密度D.表观密度和导热系数6.通常材料的软化系数为()时,可以认为是耐水材料.

A.＞0.95B.＞0.85C.＞0.757.含水率为5%的砂220kg,将其干燥后重量是()kg.

A.209B.209.52C.2108.材质相同的A、B两种材料,已知表观密度A＞B,则A材料的保温效果比B材料().A.好B.差C.差不多D.不好判断9.材料按其化学组成可以分为哪几种？A.无机材料，有机材料；B.金属材料，非金属材料；C.植物材料，高分子材料，沥青材料，金属材料；D.无机材料，有机材料，复合材料。10.涂料属于以下哪一种材料？A.非金属材料B.无机材料C.高分子材料D.复合材料11.某栋普通楼房建筑造价为1000万元，据此估计建筑材料费用大约为下列哪能一项？A.250万元B.350万元C.450万元D.500～600万元12.基本建设所用的“三大建筑材料”通常指（）A.钢材、砂石、木材；B.水泥、钢材、木材；C.水泥、金属、塑料；D.石材、钢材、木材13.建筑材料标准按等级分为国际标准、中国国家标准等，指出下列哪一组常用标准编码符号全部正确？A.ISO（国际标准）、ASTM（澳大利亚标准）、GB（中国国家标准）；B.ISO（国际标准）、ASTM（美国材料试验标准）、GB（中国国家标准）；C.ISO（意大利标准）、ASTM（美国材料试验标准）、GB（德国标准）；D.ISO（国际标准）、ASTM（俄罗斯标准）、GB（英国标准）14.在测定烧结普通砖的密度时，需测其体积，具体方法是（）。