土木工程材料第2版柯国军配套教学课件PPT 01土木工程材料.ppt

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1、第1章土木工程材料的基本性质返回总目录材料的基本物理性质材料的力学性质材料的耐久性材料的组成、结构、构造与性质思考题本章内容材料的基本物理性质一、材料的体积组成大多数土木工程材料的内部都含有孔隙，孔隙的多少和孔隙的特征对材料的性能均产生影响，掌握含孔材料的体积组成是正确理解和掌握材料物理性质的起点。孔隙特征指孔尺寸大小、孔与外界是否连通两个内容。孔隙与外界相连通的叫开口孔，与外界不相连通的叫闭口孔。含孔材料的体积组成如图1.1所示。图1.1含孔材料体积组成示意图1.固体物质；2.闭孔；3.开孔材料的基本物理性质从图1.1可知，含孔材料

2、的体积包括以下三种。(1)材料绝对密实体积。用V表示，是指不包括材料内部孔隙的固体物质本身的体积。(2)材料的孔体积。用VP表示，指材料所含孔隙的体积，分为开口孔体积(记为VK)和闭口孔体积(记为VB)。(3)材料在自然状态下的体积。用V0表示，是指材料的实体积与材料所含全部孔隙体积之和。上述几种体积存在以下的关系：V0=V+VP(1.1)其中VP=VK+VB(1.2)散粒状材料的体积组成如图1.2所示。其中V0′表示材料堆积体积，是指在堆积状态下的材料颗粒体积和颗粒之间的间隙体积之和，Vj表示颗粒与颗粒之间的间隙体积。散粒状材料体积关系

3、如下：V0′=V0+Vj=V+VP+Vj(1.3)图1.2散粒材料堆积体积组成示意图1.颗粒的固体物质；2.颗粒的闭口孔隙；3.颗粒的开口孔隙；4.颗粒间的间隙材料的基本物理性质二、材料的密度、表观密度和堆积密度1.密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量，称为材料的密度(俗称比重)。其计算式如下：(1.4)式中——材料的密度(g/cm3)。m——材料的质量(干燥至恒重)(g)。V——材料的绝对密实体积(cm3)。密度的单位在SI制中为kg/m3，我国建设工程中一般用g/cm3，偶尔用kg/L，忽略不写时，隐含的单位为g/cm3，如水的密度

4、为1。多孔材料的密度测定，关键是测出绝对密实体积。在常用的土木工程材料中，除钢、玻璃、沥青等可近似认为不含孔隙外，绝大多数含有孔隙。测定含孔材料绝对密实体积的简单方法是将该材料磨成细粉，干燥后用排液法(李氏瓶，见15.1.1)测得的粉末体积即为绝对密实体积。由于磨得越细，内部孔隙消除得越完全，测得的体积也就越精确，因此，一般要求细粉的粒径至少小于0.2mm。对于砂石，因其孔隙率很小，VV0，常不经磨细，直接用排水法测定其密度。对于本身不绝对密实，而用排液法测得的密度叫视密度或叫视比重。材料的基本物理性质材料的基本物理性质2.表观密度材料在

5、自然状态下单位体积的质量，称为材料的表观密度(原称容重)。其计算式如下：(1.5)式中——材料的表观密度(kg/m3)。m——材料的质量(kg)。V0——材料在自然状态下的体积(m3)。测定材料在自然状态下的体积的方法较简单，若材料外观形状规则，可直接度量外形尺寸，按几何公式计算；若外观形状不规则，可用排液法测得，为了防止液体由孔隙渗入材料内部而影响测定值，应在材料表面涂蜡。对于砂石，由于孔隙率很小，常把视密度叫作表观密度(见15.3.3)，如果要测定砂石真正意义上的表观密度，应蜡封开口孔后用排水法测定。当材料含水时，重量增大，体积也会发

6、生变化，所以测定表观密度时须同时测定其含水率，注明含水状态。材料的含水状态有风干(气干)、烘干、饱和面干和湿润四种。一般为气干状态，烘干状态下的表观密度叫干表观密度。材料的基本物理性质3.堆积密度散粒材料在堆积状态下单位堆积体积的质量，称为材料的堆积密度(原称松散容重)。其计算式如下：(1.6)式中——散粒材料的堆积密度(kg/m3)。m——材料的质量(kg)。——散粒材料的堆积体积(m3)。材料的堆积密度定义中亦未注明材料的含水状态。根据散粒材料的堆积状态，堆积体积分为自然堆积体积和紧密堆积体积(人工捣实后)。由紧密堆积测得的堆积密度称

7、为紧密堆积密度。材料的基本物理性质表1-1常用土木工程材料的密度、表观密度和堆积密度材料名称密度(g/cm3)表观密度(kg/m3)堆积密度(kg/m3)石灰岩2.6～2.81800～2600—花岗岩2.7～3.02000～2850—水泥2.8～3.1—900～1300(松散堆积)1400～1700(紧密堆积)混凝土用砂2.5～2.6—1450～1650混凝土用石2.6～2.9—1400～1700普通混凝土—2100～2500—粘土2.5～2.7—1600～1800钢材7.857850—铝合金2.7～2.92700～2900—烧结普通砖2

8、.5～2.71500～1800—建筑陶瓷2.5～2.71800～2500—红松木1.55～1.60400～800—玻璃2.45～2.552450～2550—泡沫塑料—10～50—材料的基本物理