土木工程材料第一章土木工程材料的基本性质PPT演示课件

硬度与耐磨性
材料抵抗硬物压入其表面的能力称 为硬度；材料抵抗磨损的能力称为 耐磨性。
材料的耐久性
01 02
耐久性
材料在使用过程中，能够经受住各种自然因素（如阳光、氧气、湿度、 温度等）和环境因素（如化学物质、生物侵蚀等）的作用，保持其原有 性能的能力。
耐火性
材料在火灾情况下保持其完整性和隔热性的能力。
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《土木工程材料》ppt课件
• 引言 • 土木工程材料的性质 • 土木工程材料分类 • 土木工程材料的应用 • 土木工程材料的发展趋势 • 结语
01 引言
课程简介
01
课程名称：《土木工程材料》
02
适用专业：土木工程、建筑工程等
03
课程性质：专业必修课
04
学分：3学分
课程目标
了解各种土木工程材料的生产工艺、应用范围 和发展趋势。
详细描述
包括钢筋混凝土、玻璃纤维增强塑料等，这些材料具有优异的性能和用途，如钢 筋混凝土具有较高的抗压和抗拉强度，适用于建造高层建筑和大型基础设施。
04 土木工程材料的应用
建筑材料的选用
水泥
用于混凝土、砂浆等建筑材料 ，要求强度等级高、耐久性好
。
钢材
用于梁、柱、板等结构件，要 求具有高强度和良好的塑性、 韧性。
本课程总结
了解土木工程材料的种类 和特性
增强对环保和可持续发展 的认识和实践能力
掌握材料的选择和试验方 法
需要进一步深入研究和学 习的方向
下一步学习建议
01
深入学习与实践
02
参与实际工程项目，应用所学知识进行材料选择和 质量控制
03
参加学术研讨会和交流活动，了解最新研究进展和 技术动态

如硅酸钠玻璃是典型的玻璃 体结构，其结构中，Na、Si、 也称无定型结构。 和O离子无序堆积。 而石英玻璃是晶体，其结构 结构特点： 中Si、和O离子有序堆积。 质点排列无序，且无周
期性； 没有固定的几何外形。 胶体结构—只由微细的固体粒子和分散介质（液
体）组成的结构 种类：
针状晶体的微观结构
解答：
1）∵ V’o=10L, m’2=13.5kg; ρ0’ =（m’/V0’）= 13.5/10 = 1.35 g/cm3 ∵ m’=1000g, 吸水后质量=1036g. 设水的密度＝1。 则， Vo = 791－(1411－1036) = 416mL ∴ ρ0 =（m’/V0）= 1000/416 = 2.40 g/cm3 ∵ V=18.8mL, m=50g; ∴ ρ=(m/V)= 50/18.8=2.66 g/cm3 碎石在水中吸水的质量 2) P = [1－ρ0/ρ] ×100% =(1－2.40/2.66)=9.77% ＝开口孔隙体积 其中： P开= 36/416=8.65% P闭= 9.77%－8.65%=1.12% 3) D=1－P=90.23% P’=[1－ρ0’/ρ0] ×100% =(1－1.35/2.40)=43.8% D’=1－P’=1－43.8%=56.2%
单位体积的质量。
堆积密度ρ0’ ——松散堆积状态下
密度、表观密度和堆积密度测量方法
密度
表观密度 堆积密度
试样—颗粒；质量测量—固定体积法
堆积体积＝自然状态体 积＋堆积空隙体积
为什么要蜡封？ 试样— 粉末；体积测量—排液法。
排除任何孔隙后，材料的绝 对密实体积 自然状态下体积＝绝对密实体 积＋孔隙(开口与闭口)体积
V ×100% = 1－P V0

颗粒材料体积
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土木工程材料
二、密度、表观密度和堆积密度
密度 表观密度 堆积密度
9
土木工程材料
1.密 度 (specific density)
定义：
材料在绝对密实状态下单位体积旳质量。
绝密体积：材料在绝对密实状态下旳体积。
不涉及内部孔隙旳体积。如图：
计算式： m
V
绝对密实材料
测定措施：李氏瓶法、排水法。 注意：测试时，材料必须是绝对干燥状态。
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土木工程材料
试 验 演 示
1.密 度(specific density)
李氏瓶法
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土木工程材料
2.表观密度(relative density)
定义：材料在自然状态下单位体积旳质量。
表观体积：整体材料旳外观体积V0 （如图） （V0=闭口孔+开口孔+实体）
计算公式：
0
测定措施
m V0
➢ 规则材料：几何法
亲水性材料旳吸水（湿）性比憎水性材料强 ➢亲水性孔壁使水自动吸入； ➢憎水性孔壁难以使水吸入。
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土木工程材料
思索题
1.为何房屋一楼潮湿？怎样处理？
原因：地下水沿材料毛细管上升，然后 在空气中挥发。 处理问题旳原理与方法
➢ 阻塞毛细通道，掺加引气剂 ➢ 对材料中旳毛细管壁进行憎水处理。
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土木工程材料
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土木工程材料
4. 抗渗性
➢定义：材料抵抗压力水渗透旳性质。 ➢指标：
渗透系数 or 抗渗等级
在一定时间t内，透过材料试件 在原则试验措施下进行透
旳水量Q，与试件旳渗水面积 A及水头差H成正比，与渗透 距离(试件旳厚度)d成反比。

在测定有孔隙材料（如砖、石等）的密度时，应把材料磨成细 粉，干燥后，用李氏密度瓶测定其绝对密实体积。
2. 表观密度（视密度）
m
V
式中： —材料的表观密度，kg/m3或g/cm3；
m —材料在干燥状态下的质量； V —材料在包含闭口孔隙条件下的体积，m3或cm3。
材料在包含闭口孔隙条件下的体积是采用排液置换法或水中称 重法测量。
开口孔隙：与外界相连通的孔隙； 闭口孔隙：与外界隔绝的孔隙。 极细孔隙：孔径D<0.01mm； 细小孔隙：孔径D<1.0mm； 粗大孔隙：孔径D>1.0mm。
(一) 密度、表观密度、体积密度和堆积密度
1. 密度
m
V
式中： —材料的密度，g/cm3； m—材料的质量（干燥至恒重），g；
V —材料在绝对密实状态下的体积，cm3。
软化系数的范围波动在0～1之间。通常将软化系数大于等于 0 .85的材料看作是耐水材料。
4．抗渗性
抗渗性指材料抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用渗透 系数或抗渗等级来表示。
Qd K S AtH
式中：K S —渗透系数，cm/h； Q —透水量，cm3； d —试件厚度，cm； A —透水面积，cm2；
1.空隙率
材料空隙率是指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间 空隙体积占堆积体积的百分率。
2.填充率
P' V1 V0 100% (1 1 ) 100%
V1
0
填充率是指散粒状材料在自然堆积状态下，其中的颗粒体积 占自然堆积状态下的体积的百分率。
D' V0 100% 1 100%
V1
0
例：某容量筒质量为3.4 kg，容积为10L。容量筒装满 绝对干燥石子后的总质量为18.4 kg。若向筒内注入水， 待石子吸水饱和后，再注满此筒，共注入水 4.27 kg。 将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为15.2kg。 求该石子的表观密度、体积密度、堆积密度和填充率。

课程引入
不同的土木工程材料在工程结构物中起着不同的作用： 梁板柱材料承受各种外力； 结构材料承受上部荷载及其地下水与冰冻作用； 路面、跑道遭受磨损； 工业建筑可能受酸、碱、盐等介质的侵蚀。
如何保证结构物的使用功能、安全性和耐久性？
土木工程材料应具有抵御上述各种作用的性质。 材料的基本性质是掌握材料知识、正确选择与合理使用 土木工程材料的基础。
材料受潮后导热性增大，故保温隔热材料需保持干燥状态。
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1.1.4.2 吸水性与吸湿性
二、吸湿性 1、概念——指材料在空气中吸收水气的性质 。 2、表达式——用含水率表示
3、注意：材料在与空气湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率, 建筑 材料在正常状态下, 均处于平衡含水率状态。 4、吸水性与吸湿性的相互关系
开口 孔隙
闭口 孔隙
固体 物质
材料体积组成示意图
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装在容器 里的粒状、 粉状或块 状材料
1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度
补充2：材料孔隙形成的原因
(1)水分子的占据作用
建筑材料加水拌和,用水量通常超过理论上的用水量, 多余的水 分占据的空间即为孔隙
(2)外加的发泡作用
3、判断——软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降低越多，
其耐水性越差。工程中将 KP >0.85 的材料称为耐水材料。经常 位于水中或受潮严重的重要结构,K软 不宜小于0.85；受潮较轻或 次要结构所用材料，K 不第宜27小页于/共065.页70。
1.1.4.4 抗渗性
定 义 ： 材 料 抵 抗 压 力 水 或 其 他 液 体 渗 透 的 性 质 。 用 渗 透 系 数 或 抗 渗 等 级 表 示 。 判 断 ： 材 料 的 渗 透 系 数 越 小 ， 抗 渗 性 越 好 。 影 响 因 素 ： 材 料 的 孔 隙 率 和 孔 隙 特 征 。 如 绝 对 致 密 的 材 料 或 仅 具 有 封 闭 孔 隙 的 材 料 ，

2002年水泥产量的大幅度增长与我国 持续快速稳定增长的宏观经济形势密切
相关。今年我国经济增长速度将达到
8％，GDP将突破10万亿元大关。建筑材料 工业在国民经济建设中意义重大
2.必须恰当选择和合理使用原材料 材料质量的优劣，配制是否合理，选用 是否恰当直接影响建筑工程质量
3.发展绿色建材
四.建筑材料课程的作用、任务和学习方法 1.作用
2. 金属材料以元素含量来表示。
3. 化学组成决定着材料的化学性质，影 响其物理性质和力学性质。
1.2 矿物组成
材料中的元素和化合物以特定的矿 物形式存在并决定着材料的许多重要 性质。
矿物组成是无机非金属材料中化合 物存在的基本形式。
1.3 相组成
材料中结构相近性质相同的均匀部分。
2. 材料的结构与构造 2.1 宏观结构（构造） 材料的宏观结构是指用肉眼和放大镜 能够分辨的粗大组织。其尺寸约为毫 米级大小，以及更大尺寸的构造情况。 宏观构造，按孔隙尺寸可以分为：
土木工程材料的基本性质，是指材料 处于不同的使用条件和使用环境时，通 常必须考虑的最基本的、共有的性质。 因为土木建筑材料所处建（构）筑物的 部位不同、使用环境不同、人们对材料 的使用功能要求不同，所起的作用就不 同，要求的性质也就有所不同。
第一节 材料的组成与结构
1. 材料的组成 1.1 化学组成 无机非金属建筑材料的化学组成以各 种氧化物含量来表示。
土木工程材料
Civil engineering materials
绪论
一.建筑材料的分类 用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工
程材料。 1.按化学成分分类： 1.1 无机材料：金属材料：
黑色金属材料——钢、铁 有色金属材料——铝、铜、 合金 非金属材料：天然石材——大理石、花岗石 陶瓷和玻璃——砖、瓦、卫生陶瓷、 玻璃

本节将探讨土木工程中的常见问题，以及相应的选材与质量检测解决方案。
1
建筑材料的选用与应用
介绍如何根据工程要求选择适合的材料，并讨论材料在具体应用中的表现。
2
建材质量检测与评定
详细介绍常见的建材质量检测方法和评定标准，以确保工程质量。
3
遇到的常见问题及解决方案
分享工程中常见的问题案例，以及解决这些问题的最佳实践。
介绍主要材料种类、性能参数和应用领域。
重要概念
本节将介绍土木工程材料的基本分类和材料性能与特点。
基本材料分类
• 金属材料 • 高分子材料 • 玻璃与陶瓷材料
材料性能与特点
• 强度与韧性 • 耐腐蚀性 • 导热性与绝缘性
主要材料
本节将对土木工程中常用的主要材料进行介绍，包括水泥与混凝土、金属材料、高分子材料以及玻璃与 陶瓷材料。
总结和答疑
在本节中，我们将对所学内容进行简要总结，并回答学生的疑问。
《土木工程材料材料》 PPT课件
这个PPT课件旨在介绍土木工程材料的基本知识和应用。我们将涵盖课程目 标、材料分类、重要概念以及主要材料的性能与特点等内容。
课程介绍
本节将介绍《土木工程材料材料》课程的目标和大纲，为学生提供对本课程内容的整体了解。
课程目标
深入理解土木工程材料的基本概念和性能特点。
课程大纲
实例分析
本节通过三个实际的工程案例，展示材料在土木工程中的应用。
工程案例一
探索混凝土在大型建筑工程中 的应用，以及其在提升结构强 度和耐久性方面的效果。
工程案例二
工程案例三
介绍钢材在桥梁建设中的作用， 包括承重能力、抗震性能和快 速施工等方面的优势。
探索高分子涂料在建筑保温、 防水和装饰中的应用，以及其 环保与节能特性。

2.主要内容
除介绍了建筑材料的一些基本性质外，主要讲述了建筑 工程中常用的气硬性胶凝材料、水泥、混凝土、建筑砂浆、墙 体材料和屋面材料、土木工程用钢材和铝合金、木材、高分子 建筑材料、沥青材料。
3.基本要求
（1）掌握常用建筑材料的组成、基本性能及技术要求，理解 材料组成及结构对材料性质的影响，能够根据工程实际条件 合理地选择和使用各种建筑材料；
（2）注意外界条件对材料性能的影响； （3）在学习中要避免死记硬背，要注意理解，运用对比方法 来学习；既要学习材料的共性，更要掌握材料的特性。 （4）了解各种材料的原料、生产等方面的知识； （5）掌握常用建筑材料贮藏和运输时的注意事项。
第一章 土木工程材料的 基本性质
材料所处的环境和部位不同，所起的作用也各不相同， 为此要求材料必须具备不同的性质。 土木工程材料的基本性质是指材料处于不同的使用条 件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、共有的性质。 土木工程材料的基本性质一般包括物理性质、力学性质、 化学性质和耐久性等。
材料内部孔隙构造上的特征，如大小、形状、分布、连 通等统称为孔隙特征。在一般工程应用上，材料的孔隙特征 通常是指孔隙的连通性。
开口孔隙(简称开孔)是指材料内部孔隙不仅彼此互相贯通， 并且与外界相通。开口孔隙能提高材料的吸水性、透水性、吸 声性，并降低材料的抗冻性。
闭口孔隙(简称闭孔)是指材料内部孔隙彼此不连通，而且 与外界隔绝。闭口孔隙能提高材料的保温隔热性能和耐久性。 材料的孔隙率也可分为开口孔隙率Pk和闭口孔隙率Pb，即
第一节 材料的物理性质
一.与质量状态有关的物理性质
1．密度(ρ)

m V
密度(真密度)是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
式中ρ密度(g/cm3)或(kg/m3)；m材料在干燥状态下的质量(g) 或(kg)；V材料在绝对密实状态下的体积(cm3)或(m3)。