土木工程材料第一章
土木工程材料(第一章)PPT课件
钢材 松木 水泥
砂
7.85 1.55 2.80~3.20 2.66
—— 0.40 ~ 0.80
—— 2.65
—— —— 900 ~ 1300 1450 ~ 1650
碎石（石灰石） 2.60 ~ 2.80
2.60
1400 ~ 1700
普通混凝土 普通黏土砖
2.60 2.60
1.95 ~ 2.50 16.0 ~ 1.90
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
19
公式： V0V 0V10 % 0(10)10 % 0
密实度与孔隙率关系：
D1
10
土木工程材料基本性质
间隙率（P0/）
定义：散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积的百 分率。
公式：0' V0'V 0'V010% 0(1 0 0 ' )10% 0
11
土木工程材料基本性质
算例： 某石灰岩的密度为2.68 g/cm3，孔隙率为1.5%。 今将该石灰岩破碎成碎石，碎石的堆积密度为1520㎏／
土木工程材料的基本性质
1
材料的基本物理性质
土木工程材料基本性质
四个状态参数：密度、表观密度、毛体积密度、
堆积密度 三个计算参数：密实度、孔隙率、间隙率
2
土木工程材料基本性质
V V´ V0
1.固体 2.闭口孔隙 3.开口孔隙
3
密度（ρ）
第1章 土木工程材料_基本性质
第一章土木工程材料的基本性质本章导学学习目的：土木工程材料有无机材料、有机材料及复合材料，它具有结构或功能的作用。
而土木工程包括建筑工程、道路工程、桥梁工程、地下工程、岩土工程等，土木工程材料为这些工程服务，通过学习其基本性质，了解土木工程基本性质与工程特性的关系。
教学要求：通过工程实例说明土木工程材料的分类；通过各种土木工程特点的分析，说明土木工程材料的物理、力学性质及耐久性；重点讲解土木工程材料的密度、与水有关的性质、强度、弹性、粘性与塑性。
1.1土木工程材料的分类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。
由于组成、结构和构造不同，土木工程材料品种繁多、性能各不相同、在土木工程中的功能各异，而且价格相差悬殊，在土木工程中的用量很大，因此，正确选择和合理使用土木工程材料，对土木工程结构物安全、实用、美观、耐久及造价有着重大的意义。
由于土木工程材料种类繁多，为了研究、使用和论述方便，常从不同角度对它进行分类。
最通常的是按材料的化学成分及其使用功能分类。
1.1.1按化学成分分类根据材料的化学成分，可分为有机材料、无机材料以及复合材料三大类，如表1－1所示。
1.1.2按使用功能分类根据材料在土木工程中的部位或使用性能，大体上可分为二大类，即土木工程结构材料（如钢筋混凝土、预应力混凝土、沥青混凝土、水泥混凝土、墙体材料、路面基层及底基层材料等）和土木工程功能材料（如吸声材料、耐火材料、排水材料等）。
1．土木工程结构材料土木工程结构材料主要指构成土木工程受力构件和结构所用的材料。
如梁、板、柱、基础、框架、墙体、拱圈、沥青混凝土路面、无机结合料稳定基层及底基层和其它受力构件、结构等所用的材料都属于这一类。
对这类材料主要技术性能的要求是强度和耐久性。
目前所用的土木工程结构材料主要有砖、石、水泥、水泥混凝土、钢材、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土、沥青和沥青混凝土。
在相当长的时期内，钢材、钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土仍是我国土木工程中主要结构材料；沥青、沥青混凝土、水泥混凝土、无机结合料稳定基层及底基层则是我国交通土建工程中主要路面材料。
中南大学土木工程材料 课件 土木工程材料课件 第一章
主要内容
材料的组成与结构
材料的物理性质 材料的力学性质 材料的耐久性及安全性
§1.1 材料的组成与结构
影响材料性质的因素很多，有外界 的，也有材料的内部因素，即材料的 组织结构对材料性质的影响是最基本 的因素,起着决定性的作用。材料的组 织结构，具体的讲，就是材料的组成、 结构和构造。
天然石膏晶体颗粒的堆积结构—纤维轴向平行 混凝土的宏观结构
1. 宏观构造
材料内部的孔隙特征和孔结构； 混凝土中砂、石和水泥石的堆积和分布情况； 纤维增强复合材料中的纤维分布状态等。
蜂 气 窝 泡 结 堆 构 材料构造是指宏观的组织状态和具有特定性 积质的材料单元的组合情况，其尺寸范围在10 结 3m以上，肉眼可分辨。如： 构
晶体类型
根据质点（离子、原子或分子）间结合键的不同分为： 1）离子晶体 离子键结合，如: 亚硝酸钠、硫酸铝等； 2）共价晶体 共价键结合，如：金刚石、碳化硅等； 3）分子晶体 分子键结合，如：减水剂、液晶等； 4）金属晶体 金属键结合，如：金属材料等。
晶-6m
(电子显微镜)
尺寸为10-10~10-8m
(高倍电镜)
以混凝土为例
水泥浆体的微观结构： 混凝土内部的宏观结构： 由晶体态水化物、非晶态水 硬化水泥浆体的细观结构： 由大小不等、形状各异 化物和微小孔隙及孔隙中的水构 孔隙、水分布于由水泥矿物 的砂、石颗粒与孔隙以及 成 水分布在水泥浆体中而构 水化物、未水化的水泥颗粒构成 的固体连续相组成 成
水
吸湿性
开口孔隙越多，材料吸水率越大； 开口连通孔径较小，因毛细管作用而容易吸水。
材料在潮湿空气中，会吸收水分的性质称为吸湿性。
《土木工程材料(第3版)》教学课件第1章 绪论 土木工程材料的基本性质
进入20世纪后，由于社会生产力突飞猛进，以及材料科学与工 程学的形成和发展，土木工程材料不仅性能和质量不断改善，而且品 种不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功 能的新型土木工程材料也应运而生。
五、抗渗性
材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。
材料的抗渗性用渗透系数K表示，一般用抗渗标号P表示。如 P2、P4、P10分别表示可抵抗0.2、0.4、1.0 MPa 压力水不 渗漏。
1.3 材料与水有关的性质
六、抗冻性
材料在含水状态下能经受多次冻融循环而不破坏、强 度不显著下降，且质量也不显著减少的性质。
P+D=1
开口孔隙率PK 材料内开口孔隙体积占总体积的百分率。 PK＝VK/V0 闭口孔隙率PB 材料内闭口孔隙体积占总体积的百分率。 PB＝VB/V0
VP=VK+VB P=PK+PB
1.1 材料的基本物理性质
3.空隙率（P’）－－散粒或粉状材料在堆积状 态下，颗粒间空隙体积（VS）占材料堆积体积 （V’0）的百分率。
材料在吸水饱和状态下，所吸水的体积占材料干燥状态
下的体积的百分比。
Wv=
mb－mg× V0
1 ρw
×100％
ρw －水的密度； V0 －材料干燥状态下的体积，
cm3或m3。
1.3 材料与水有关的性质
2.吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质,用含水率
表示。
Wh=
《土木工程材料教案》课件
《土木工程材料教案》PPT课件第一章：土木工程材料概述1.1 课程介绍了解土木工程材料的基本概念、分类及应用领域。
掌握土木工程材料的基本性质和选择原则。
1.2 教学内容土木工程材料的定义和分类土木工程材料的性质土木工程材料的选择原则1.3 教学方法讲授法：介绍土木工程材料的基本概念、分类及应用领域。
互动法：讨论土木工程材料的选择原则及实际应用案例。
1.4 教学目标了解土木工程材料的基本概念、分类及应用领域。
掌握土木工程材料的基本性质和选择原则。
第二章：土木工程材料的性质2.1 课程介绍学习土木工程材料的力学性质、耐久性质和工程性质。
2.2 教学内容土木工程材料的力学性质：强度、弹性、塑性、韧性等土木工程材料的耐久性质：抗渗性、抗碳化性、抗侵蚀性等土木工程材料的工程性质：密度、吸水率、导热性等2.3 教学方法实验法：通过实验了解土木工程材料的性质讲授法：讲解土木工程材料的力学性质、耐久性质和工程性质2.4 教学目标学习土木工程材料的力学性质、耐久性质和工程性质能够理解并应用这些性质来选择合适的土木工程材料第三章：土木工程材料的选择原则3.1 课程介绍学习如何选择合适的土木工程材料，并了解选择原则的重要性。
3.2 教学内容选择原则的定义和重要性选择原则的具体内容：适用性、可靠性、经济性、环境友好性等3.3 教学方法讲授法：讲解选择原则的定义和重要性案例分析法：分析实际案例，理解选择原则的具体应用3.4 教学目标了解选择原则的定义和重要性学习选择原则的具体内容，并能够应用到实际工程中第四章：土木工程材料的测试方法4.1 课程介绍学习土木工程材料的常用测试方法，并了解其在实际工程中的应用。
4.2 教学内容常用测试方法的介绍：拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等测试方法的实际应用案例4.3 教学方法实验法：进行土木工程材料的测试实验讲授法：讲解常用测试方法的基本原理和操作步骤4.4 教学目标学习常用测试方法的基本原理和操作步骤能够理解并应用这些测试方法来评估土木工程材料的性能第五章：土木工程材料的应用案例5.1 课程介绍通过实际案例来学习土木工程材料的选择和应用。
土木工程材料材料基本性质
火烧
难碳化
防火处理的 木材和刨花板
可燃材料
高温 火烧
立即起火 或微燃
木材
42
1.1.4 热工性质
• 耐燃性
钢铁、铝、玻璃等材料受到火烧或高温作 用会发生变形、熔融，所以虽然是非燃烧
材料，但不是耐燃的材料
43
1.1.4 热工性质
• 耐燃性
44
1.1.4 热工性质
• 耐燃性案例
某在建住宅楼不慎发生火灾，混凝土被破坏
组成相同，其构造不同，强度也不同。
孔隙率愈大
强度愈低
53 6-23
1.2.1 强度
• 影响材料强度的几个因素
2. 材料的强度也与其含水状态有关， 含有水分的材料，其强度较干燥时的低
3. 材料的强度也与其温度有关 一般温度高时，材料的强度将降低
例如：沥青混凝土，钢铁
54 7-23
1.2.1 强度
• 影响材料强度的几个因素
• 耐水性
材料长期在水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质
耐水性用 软化系数
KR的大小表明材料在浸 水饱和强度降低的程度。
KR值愈小，表示材料吸水饱和后 强度下降愈多，即耐水性愈差。
28
1.1.3 与水有关的性质
• 耐水性
一般来说，材料被水浸湿后，强度均会有所降低。这是 因为水分被组成材料的微粒表面吸附，形成水膜，削弱
对于细微连通的孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大。 封闭的孔隙内水分不易进去，而开口大孔虽然水分易进入，
但不易存留，只能润湿孔壁，所以吸水率仍然较小。
24
1.1.3 与水有关的性质
•吸水性与吸湿性
空气湿度 环境温度
吸湿性
微小开口孔隙
土木工程材料课件ppt
建材行业的 推荐 技术标准的二类
标准代号 标准
类目顺序号
标准颁发 年代号
土木工程材料
五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术 标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质 量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批 后，在该地区或行业中执行。
各种材料的吸水率很不相同，差异很大
如花岗岩的吸水率只有0.5％-0.7％ 混凝土的吸水率为2％-3％ 粘土砖的吸水率达8％-20％ 木材的吸水率可超过100％
土木工程材料
4、材料的耐水性
定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显
下降的性质。
软化系数：
KR
fb fg
KR =材料吸水饱和后的抗压强度 /材料干燥时的抗压强度
土木工程材料 3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示
亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 还湿性： 亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms mg mg
*100%
材料在吸湿状态下的重量 材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度
平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时 的含水率
K Qd AtH
影响因素： 孔隙率及孔隙特征
开口的连通大孔越多
抗渗性越差
闭口孔隙率大的材料
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力 （MPa）来确定，
P P 材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力： 2 4 P6
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
(2) 砖浸水后强度下降
某地发生历史罕见的洪水。洪水退后，许 多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的 多孔的红砖，见下图。请分析原因。
原因分析：这些红砖没有烧透，砖
内开口孔隙率大，吸水率高。吸水
后，红砖强度下降，特别是当有水
进入砖内时，未烧透的粘土遇水分
散，强度下降更大，不能承受房屋
未烧透的的重红量，砖从而导致房屋倒塌。
保温层的目的是较少外界温度变化对住户的 影响，材料保温性能的主要描述指标为导热 系数和热容量，其中导热系数越小越好。观
A B 察两种材料的剖面，可见A材料为多孔结构， B材料为密实结构，多孔材料的导热系数较 小，适于作保温层材料。
7.其它性质
1 耐火性
耐火材料、难熔材料、易熔材料
2 耐燃性
韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。
1.2.4 材料的硬度和耐磨性（了解性内容）
1.硬度——抵抗外物压入或刻划的能力。 可采用：莫氏硬度（石料、陶瓷等）； 布氏、洛氏硬度（金属材料）。 特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。
2.耐磨性——材料表面抵抗磨损的能力。
（路面材料要求）
1.3 材料的耐久性
材料在各种环境因素作用下，在长期使用过程中 保持其性能稳定的性质。
5. 材料的抗冻性
——材料饱水状态下<，思能考经>：受孔多隙次率冻越融交替作用， 既不破坏，强度又不大显，著材降料低的的抗性冻质性。
抗冻等级：能经受冻融是否循越环差的？最大次数，
记为F50、F100、F200、F300 …
材料的孔隙包括开口孔隙和闭口孔隙两种，材料的孔 隙率则是开口孔隙率和闭口孔隙率之和。材料受冻融 破坏主要是因其孔隙中的水结冰所致。进入孔隙的水 越多，材料的抗冻性越差。水较难进入材料的闭口孔 隙中。若材料的孔隙主要是闭口孔隙，即使材料的孔 隙率大，进入材料内部的水分也不会很多。在这样的
土木工程材料第一章.pptx
计算：
0
m V0
0––– 表现密度，g/cm3或 kg/m3； m ––– 材料的质量，g，或 kg； V0––– 材料在自然状态下的体积，
或称表观体积，cm3 或 m3
2、 表观密度（ρ0）
表观体积:包括孔隙在内的体积。即固体体积＋孔隙体积。
如何测？
规则：量尺寸计算 不规则：排液、蜡封
一般测定表观密度时，以干燥状态为准，而对含水状 态下测得的表观密度，须注明含水情况。
➢ 土木工程材料：应用于土木工程中使用的各种材料和制品。 ➢ 材料科学与工程是属于工学门类的一级学科。
以数学、力学以及物理、化学等自然科学学科为基础，以工 程学科为服务和支撑对象，是一个理工结合，多学科交叉的 新兴学科，其研究领域涉及自然科学、应用科学以及工程学。
三、土木工程材料的分类 按材料的化学成分分类：
2.50
空心粘土砖
2.50
水泥
3.20
普通混凝土
—
轻集料混凝土
—
木材
1.55
钢材
7.85
泡沫塑料
—
表观密度ρ0/kg·m-3
1800~2600 2500~2900
— — 1600~1800 1000~1400 — 2100~2600 800~1900 400~800 7850 20~50
五、土木工程材料的标准化
技术标准的代号 国家标准（GB） 国际标准（ISO）
美国材料试验学会标准（ASTM）
日本工业标准（JIS） 德国工业标准（DIN） 英国标准（BS） 法国标准（NF） 建筑工程国家标准（GBJ） 国家级专业标准（ZB）
建设部行业标准（JGJ） 建筑工程行业标准（JG） 建材标准（JC） 冶金部标准（YB）
土木工程材料第一章
防水防潮材料
• 亲水性材料的含水状态可分为四种基本状态
• • • •
干燥状态：材料的孔隙中不含水或含水极微； 气干状态：材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡； 饱和面干状态：材料表面干燥，而孔隙中充满水达到饱和； 湿润状态：材料不仅孔隙中含水饱和，而且表面上为水润湿 附有一层水膜。 • 除上述四种基本含水状态外，材料还可以处于两种基本状态 之间的过渡状态中。
D P 1 或
填充率+空隙率=1
/ / V V V P / S/ 0 / 0 100% (1 0 ) 100% 0 V0 V0
例 题
某工地质检员从一堆碎石料中取样，并将其洗净后干 燥，用一个10升的金属桶，称得一桶碎石的净质量是 13.50Kg；再从桶中取出1000g的碎石，让其吸水饱和后用 布擦干，称其质量为1036g；然后放入一广口瓶中，并用水 注满这广口瓶，连盖称重为1411g，水温为25C，将碎石倒 出后，这个广口瓶盛满水连同盖的质量为791g；另外从洗 净完全干燥后的碎石样中，取一块碎石磨细、过筛成细粉， 称取50g，用李氏瓶测得其体积为18.8毫升。请问？
如何测？
堆积体积:散粒材料填充容器的体积。 固体体积＋孔隙体积＋颗粒间空隙。 一般针对粉状或粒状材料。
二、材料的密实度和孔隙率
1.材料的密实度
密实度（D） ：表观体积中固体物质充实的程度。
V D 100 % V0
或
0 D 100 %
密实度（D） 反应材料的密实程度，D越大，材料越密 实，含有孔隙的材料，密实度均小于1。
三、填充率与空隙率 1. 填充率 填充率（D‘） 。散粒材料在堆积状态下颗粒填充的体积 占堆积体积的百分率
D V0 100% V 0