土木工程概论 教学课件 作者 刘俊玲 第六章 土木工程材料.ppt

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1、第六章土木工程材料土木工程材料的一般性质（1)物理性质表示材料物理状态特征及与各种物理过程有关的性质。如与质量有关的基本物理参数：如密度、表现密度、孔隙率、空隙率等；与水有关的若干性质：亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性、抗渗性、抗冻性；与热有关的性质：热导率、热容、热阻等。（2)力学性质指材料在应力作用下，有关抵抗破坏和变形的能力的性质。包括强度、比强度、弹性、塑性、韧性及脆性。（3)化学性质指材料发生化学变化的能力及抵抗化学腐蚀的稳定性。（4)耐久性指材料在使用过程中能长久保持其原有性质的能力。（1)物理性质表示材料物理状态特征及与各种物理过程有关的性质。如与质量有

2、关的基本物理参数：如密度、表现密度、孔隙率、空隙率等；与水有关的若干性质：亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性、抗渗性、抗冻性；与热有关的性质：热导率、热容、热阻等。第一节土木工程材料的一般性质（2)力学性质指材料在应力作用下，有关抵抗破坏和变形的能力的性质。包括强度、比强度、弹性、塑性、韧性及脆性。（3)化学性质指材料发生化学变化的能力及抵抗化学腐蚀的稳定性。（4)耐久性指材料在使用过程中能长久保持其原有性质的能力。一、材料的物理性质（一）与质量有关的性质1.密度密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。重金属材料的密度为7.50～9.00g/cm3，硅铝酸盐的密度多

3、在1.80～3.30g/cm3之间，有机高分子材料的密度往往小于2.50g/cm3。土木工程材料中除少数材料（钢材、玻璃等）接近绝对密实外，绝大多数材料内部都包含有一些孔隙。在自然状态下含孔块体材料的体积V0是由固体物质的体积（即绝对密度状态下材料的体积）V和孔隙体积Vk两部分组成的（如图5-1所示）。图5-1材料组成示意图1-孔隙；2-固体物质2.表观密度表观密度指材料在自然状态下，单位体积的质量。表观密度的大小除取决于密度外，还与材料孔隙率及孔隙的含水程度有关。材料孔隙越多，表观密度越小；当孔隙中含有水分时，其质量和体积均有所变化。因此在测定表观密度时，须注明含

4、水情况，没有特别标明时常指气干状态下的表观密度，在进行材料对比试验时，则以绝对干燥状态下测得的表观密度值（干表观密度）为准。工程上可以利用表观密度推算材料用量，计算构件自重，确定材料的堆放空间。3.堆积密度堆积密度是指散粒状或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。材料的堆积密度取决于材料的表观密度以及测定时材料装填方式和疏密程度。工程中通常采用松散堆积密度，确定颗粒状材料的堆放空间。4.孔隙率孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率。材料的许多工程性质如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声性等都与材料的孔隙有关。这些性质不仅取决于孔隙率的大小，还与孔

5、隙的大小、形状、分布、连通与否等构造特征密切相关。5.密实度密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例。密实度、孔隙率是从不同角度反映材料的致密程度，一般工程上常用孔隙率反映材料的致密程度。6.空隙率空隙率是指散粒或粉状材料颗粒之间的空隙体积占其自然堆积体积的百分率。空隙率的大小，反映了散粒或粉状材料的颗粒之间相互填充的紧密程度。空隙率在配制混凝土时可作为控制混凝土粗、细骨料配料以及计算混凝土含砂率的依据。（二）与水有关的性质材料能够被水润湿的性质，称为材料的亲水性。材料不能够被水润湿的性质，称为材料的憎水性。所谓润湿就是水被材料

6、表面吸附的过程，它和材料本身的性质有关。根据材料被水润湿的程度，可将材料分为亲水性材料与憎水性材料两大类。材料的亲水性与憎水性可用润湿角来说明，如图5-2所示。a)b)a)材料的亲水；b)材料的憎水性2.吸水性材料在浸水状态下吸收水分的能力称为吸水性。水分的吸入给材料带来一系列不良的影响，往往使材料的许多性质发生改变：体积膨胀，保温性能下降，强度降低，抗冻性变差等。3.吸湿性材料在潮湿的空气中吸收水分的性质，称为吸湿性。吸湿性的大小与自身的特性（亲水性、孔隙率和孔隙特征）和周围环境条件有关，气温越低，相对湿度越大，材料的吸湿性就越大。4.耐水性材料长期在饱和水作用下

7、而不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数表示。软化系数一般在0～1间波动，其值越小，说明材料吸水饱和强度降低越多，材料耐水性越差。软化系数大于0.80的材料，通常可以认为是耐水材料。5.抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性（不透水性）。材料的抗渗性好坏有以下两种不同表示方法。6.抗冻性材料在吸水饱和状态下经受多次冻结和融化作用（冻融循环）而不破坏，同时也不显著降低强度的性质，称为抗冻性。抗冻性的大小用抗冻等级表示。材料的抗冻等级越高，其抗冻性越好，材料可以经受冻融循环的次数越多。（三）与热有关的性质1.导热性材料传导热量的能力称为导