土木工程材料第一章

目錄1緒論3氣硬性膠凝資料4水硬性膠凝資料-水泥5混凝土6建筑砂漿6燒結(jié)磚2建筑鋼材8合成樹脂9瀝青資料10木材11其它工程資料

12土木工程資料實驗1.緒言

1.2資料的根本形狀參數(shù)1.5資料的熱性質(zhì)1.3資料的力學性質(zhì)1.6資料的耐久性1.4資料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述

1.1概述土木工程資料是土木工程的物質(zhì)根底資料科學與工程簡介土木工程資料的開展歷程及前沿土木工程資料的分類土木工程資料的規(guī)范化學習目的與意義學習內(nèi)容一、土木工程資料是土木工程的物質(zhì)根底茅草房土坯房

秦磚漢瓦

畫像磚、瓦當

金字塔及獅身人面像

古羅馬斗獸場

故宮(“玉砌朱欄〞)漢白玉:純白色的大理石

三峽工程估計混凝土澆筑約2800萬m3

“鳥巢〞總用鋼量11萬噸

“水立方〞世界最大的膜構(gòu)造工程四氟乙烯聚合物ETFE

玻璃幕墻玻璃改動世界

新型干粉砂漿自流平砂漿瓷磚粘結(jié)砂漿無收縮灌漿

他想擁有嗎？

再裝修一下呢陶瓷的魅力

石拱橋趙州橋“天下第一橋〞

小橋?流水?人家西湖斷橋楓橋

洛陽橋我國第一座跨海大石橋，被譽為“海內(nèi)第一橋〞高速公路水泥混凝土和瀝青混合料

懸索式雙塔構(gòu)造沙特阿拉伯跨海大橋北京四元橋中國目前最大城市立交橋

資料：用于構(gòu)造、機器、器件等產(chǎn)品的具有某些性能的物質(zhì)。是冶金、機械、化工、建筑、信息、能源、航天航空等工業(yè)的支撐，是社會開展與技術(shù)提高的物質(zhì)根底和技術(shù)先導。土木工程資料：運用于土木工程中運用的各種資料和制品。資料科學與工程是屬于工學門類的一級學科。以數(shù)學、力學以及物理、化學等自然科學學科為根底，以工程學科為效力和支撐對象，是一個理工結(jié)合，多學科交叉的新興學科，其研討領(lǐng)域涉及自然科學、運用科學以及工程學。二、資料科學與工程簡介

按資料的化學成分分類：按功能分類：構(gòu)造資料功能資料土木工程資料三、土木工程資料的分類

主要作為承重的資料，如梁、板、柱所用資料。主要利用資料的某些特殊功能，如用于防水、裝飾、保溫等的資料。石、土、木；秦磚漢瓦；波特蘭水泥的發(fā)明〔1824年〕及隨后混凝土的問世；煉鋼技術(shù)〔19世紀中葉〕及鋼材的運用；人工合成高分子資料〔20世紀初〕及化學建材；預(yù)應(yīng)力混凝土；特殊功能資料；機警資料、智能資料。自感知、自調(diào)理、自修復(fù)資料；資料取舊利廢。環(huán)境友好型資料、綠色建材；輕質(zhì)、高強、耐久、復(fù)合。計算資料學。四、土木工程資料開展歷程及前沿

五、土木工程資料的規(guī)范化技術(shù)規(guī)范的代號引薦性規(guī)范〔T〕。如GB/T、JC/T、JG/T。國家規(guī)范〔GB〕國際規(guī)范〔ISO〕美國資料實驗學會規(guī)范〔ASTM〕日本工業(yè)規(guī)范〔JIS〕德國工業(yè)規(guī)范〔DIN〕英國規(guī)范〔BS〕法國規(guī)范〔NF〕建筑工程國家規(guī)范〔GBJ〕國家級專業(yè)規(guī)范〔ZB〕建立部行業(yè)規(guī)范〔JGJ〕建筑工程行業(yè)規(guī)范〔JG〕建材規(guī)范〔JC〕冶金部規(guī)范〔YB〕中國工程建立規(guī)范化協(xié)會規(guī)范〔CECS〕化工部規(guī)范〔HG〕地方規(guī)范〔DB〕企業(yè)規(guī)范〔QB〕

<土木工程資料>：專業(yè)技術(shù)根底課了解土木工程；設(shè)計；施工、監(jiān)理、檢測；新資料、新產(chǎn)品研制開發(fā)。資料費用普通占建筑工程總造價的50-70。六、學習目的與意義

1.緒言

1.2資料的根本形狀參數(shù)1.5資料的熱性質(zhì)1.3資料的力學性質(zhì)1.6資料的耐久性1.4資料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.2資料的根本形狀參數(shù)資料的密度、表觀密度和堆積密度資料的孔隙和空隙

一、資料的密度、表觀密度和堆積密度1、密度〔ρ〕定義：資料在絕對密實形狀下，單位體積的質(zhì)量?？砂聪率接嬎悖酣C––密度，g/cm3；m–––資料在枯燥形狀下的質(zhì)量，g；V–––資料在絕對密實形狀下的體積，cm3〔density〕1、密度〔ρ〕所謂絕對密實形狀下的體積，是指不包括資料內(nèi)部孔隙的固體物質(zhì)的實體體積。如何測？丈量方法有較多孔隙的資料，采用磨細后用李氏瓶測定其體積的方法。李氏密度瓶1、密度〔ρ〕普通要求細粉的粒徑至少小于0.20mm某些致密資料，如卵石等，可用直接

排液法，用這種方法丈量的體積，由

于無法排除內(nèi)部封鎖的孔隙，所以稱

這樣測得的密度為近似密度(a)。丈量方法1、密度〔ρ〕2、表觀密度〔ρ0〕定義：資料在自然形狀下，單位體積的質(zhì)量。計算：0–––表現(xiàn)密度，g/cm3或kg/m3；m–––資料的質(zhì)量，g，或kg；V0–––資料在自然形狀下的體積，或稱表觀體積，cm3或m3〔unitweight〕一、資料的密度、表觀密度和堆積密度表觀體積:包括孔隙在內(nèi)的體積。即固體體積＋孔隙體積。如何測？不規(guī)那么：排液、蠟封普通測定表觀密度時，以枯燥形狀為準，而對含水形狀下測得的表觀密度，須注明含水情況。2、表觀密度〔ρ0〕規(guī)那么：量尺寸計算3、堆積密度〔ρ0/〕定義：粉狀或粒狀資料，在堆積形狀下，單位體積的質(zhì)量。計算：0–––堆積密度，kg/m3；m–––資料的質(zhì)量，kg；V0–––資料的自然堆積體積，m3?！瞙eapeddensity〕一、資料的密度、表觀密度和堆積密度3、堆積密度〔ρ0/〕堆積體積:固體體積＋孔隙體積＋顆粒間空隙。普通針對粉狀或粒狀資料。如何測？自然堆積：堆積方式是松散的；嚴密堆積：堆積方式是搗實的。散粒資料填充容器的體積。常用土木工程資料的密度、表觀密度及堆積密度材料密度ρ/g·cm-3表觀密度ρ0/kg·m-3堆積密度ρ/0/kg·m-3石灰?guī)r2.601800~2600—花崗巖2.802500~2900—碎石（石灰?guī)r）2.60—1400~1700砂2.60—1450~1650普通粘土磚2.501600~1800—空心粘土磚2.501000~1400—水泥3.20—1200~1300普通混凝土—2100~2600—輕集料混凝土—800~1900—木材1.55400~800—鋼材7.857850—泡沫塑料—20~50—

密度的運用干粉砂漿消費線

二、資料的孔隙和空隙1、資料的孔隙(1)孔隙率:資料內(nèi)部孔隙體積〔VP)占資料總體積(V0〕的百分率資料的孔隙從兩個方面對資料的性能產(chǎn)生影響：一是孔隙的多少〔孔隙數(shù)量〕，二是孔隙特征?？紫稊?shù)量用孔隙率表征。(2)密實度:資料內(nèi)部固體物質(zhì)的實踐體積占資料總體積的百分率或即密實度+孔隙率=1例：某種普通粘土磚ρ0=1500kg/m3，ρ=2.5g/cm3。那么其密實度？孔隙率？D=ρ0÷ρ×100%=1500÷2500×100%=60%p=1-D=40%孔隙率反映孔隙多少或致密程度孔隙增多強度降低導熱性能降低透氣性，透水性，吸水性變大抗凍性普通提高。體積密度減小

1、資料的孔隙資料的孔隙特征主要有三方面：〔1〕按孔隙尺寸大小分微孔、細孔和大孔；〔2〕按空隙間能否貫穿分相互隔開的孤立孔和相互貫穿的連通孔；〔3〕按孔隙能否與外界連通分為與外界連通的開口孔和不與外界連通的封鎖孔〔閉口孔〕。1、資料的孔隙資料的孔隙從兩個方面對資料的性能產(chǎn)生影響：一是孔隙的多少〔孔隙數(shù)量〕，二是孔隙特征?！?〕按孔隙能否與外界連通分為與外界連通的開口孔和不與外界連通的封鎖孔〔閉口孔〕。把開口孔體積記為VK，閉口孔體積記為VB，那么孔隙體積:Vｐ=Vk+VB定義開口孔孔隙率為：定義閉口孔孔隙率為：那么孔隙率為：(1)空隙率:散粒資料顆粒間的空隙體積占堆積體積的百分率2.〔散粒〕資料的空隙散粒資料顆粒間的空隙多少用空隙率表示。(2)填充率:顆粒的自然形狀體積占堆積體積的百分率2.〔散?！迟Y料的空隙與空隙率相對應(yīng)的是填充率或填充率+空隙率=1例1：燒結(jié)普通磚的尺寸為240mm×115mm×53mm，知其孔隙率為37%，枯燥質(zhì)量為2487g，浸水飽和后質(zhì)量為2984g。試求該磚的表觀密度、密度、開口孔隙率及閉口孔隙率。V=Vo-V孔=921.6cm3解：Vo=24×11.5×5.3=1462.8cm3ρo=m/Vo=2487/1462.8=1.7g/cm3P=V孔/Vo×100%=37%故V孔=P×Vo=541.236cm3ρ=m/V=2487/921.6=2.7g/cm3PB=P-PK=37%-34%=3%

VK=〔m含水-m)/ρ水=〔2984-2487〕/1=497cm3PK=VK/Vo×100%=497/1462.8×100%=34%例2：某工地所用卵石資料的密度為2.65g/cm3、表觀密度為2.61g/cm3、堆積密度為1680kg/m3，計算此石子的孔隙率與空隙率？解 石子的孔隙率P為：石子的空隙率P，為：例3：有一個1.0升的容器，平裝滿碎石后，碎石重1.5Kg。為測其碎石的表觀密度，將一切碎石倒入一個8.55升的量器中，向量器中加滿水后稱重為9.3Kg，試求碎石的堆積密度、表觀密度及堆積的空隙率。

1.緒言

1.2資料的根本形狀參數(shù)1.5資料的熱性質(zhì)1.3資料的力學性質(zhì)1.6資料的耐久性1.4資料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.3資料的力學性質(zhì)強度與比強度彈性與塑性硬度與耐磨性脆性與韌性

資料的強度：外力作用下不破壞時能接受的最大應(yīng)力。按外力作用方式：抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度及抗剪強度。壓力拉力彎曲剪力一、強度與比強度各種強度的計算公式如下：抗壓、抗拉、抗剪的強度f––––強度，Mpa；P––––破壞時最大荷載，N；A––––受力截面面積，mm2。一、強度與比強度抗彎強度1〕(中點集中荷載)2〕(三分點兩相等集中荷載)ff––––抗彎強度，Mpa；P––––彎曲破壞時最大荷載，N；L––––兩支點的間距，mm；b––––試件橫截面積寬度，mm；h––––試件橫截面積高度，mm。常用土木工程資料的強度〔N/mm2或MPa〕材料抗壓強度抗拉強度抗彎強度花崗巖100～2505～810～14普通粘土磚10～30—2.6～5.0混凝土10～1001～83.0～10.0松木（順紋）30～5080～12060～100建筑鋼材240～1500240～1500—資料強度的影響要素：資料組成、孔隙率、含水率、尺寸、加載速度、外表情況。

資料的比強度定義：單位體積分量的資料強度，等于資料的強度與其表觀密度之比。一、強度與比強度衡量資料輕質(zhì)高強性能的主要目的。鋼材、木材和混凝土的強度比較材料表觀密度/kg·m-3抗拉強度/MPa比強度低碳鋼78004200.053松木50035（順紋）0.070普通混凝土2400300.012

資料的比強度一、強度與比強度二、資料的彈性與塑性資料在接受外力時，如撤除外力的作用后，資料的幾何外形能恢復(fù)原狀，資料的這種性能稱為彈性，這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形；假設(shè)撤除外力，資料仍堅持變形后的形狀和尺寸，且不產(chǎn)生裂痕的性質(zhì)，稱為塑性，這種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。1.彈性：彈性變形：可完全恢復(fù)的變形資料的彈性變形曲線外力作用→變形外力除去→變形堅持塑性變形：不能恢復(fù)的變形資料的塑性變形曲線二、彈性與塑性外力作用→變形外力除去→變形完全恢復(fù)2.塑性：

σ—應(yīng)力；ε—應(yīng)變，為資料受外力變形尺寸增量與原尺寸之比；Ε—彈性模量；資料在彈性范圍內(nèi)，其應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系符合如下公式：σ＝Εε彈性模量是資料剛度的度量，物理意義為單位應(yīng)變所需求的應(yīng)力，反映了資料抵抗變形的才干。是構(gòu)造設(shè)計中的主要參數(shù)之一。真實資料中，完全的彈性資料或完全的塑性資料不存在。3.彈塑性變形：資料的彈塑性變形曲線外力作用→變形；卸載后→彈性變形恢復(fù)，塑性變形保管。

資料受力時，彈性變形和塑性變形同時發(fā)生，外力去除后，彈性變形恢復(fù)，塑性變形保管。1.脆性：外力到達一定限制→資料忽然破壞〔無明顯塑性變形〕脆性資料的變形曲線常見脆性資料：磚、玻璃、生鐵、混凝土、陶瓷、石材、砂漿2.韌性：沖擊、振動荷載作用→資料吸收較大的能量而不發(fā)生破壞三、脆性和韌性

1.硬度：資料外表抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的才干?；貜椃y混凝土的抗壓強度。2.耐磨性：資料外表抵抗磨損的才干，耐磨率表示。四、硬度和耐磨性莫氏硬度〔刻劃法，測定天然礦物〕布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度〔壓入法〕

1.緒言

1.2資料的根本形狀參數(shù)1.5資料的熱性質(zhì)1.3資料的力學性質(zhì)1.6資料的耐久性1.4資料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.4資料與水有關(guān)的性質(zhì)

資料的親水性與憎水性資料的含水形狀耐水性資料的吸濕性和吸水性抗凍性抗?jié)B性

(a)親水性資料

(b)憎水性資料90親水資料90憎水資料潤濕邊角:在資料、水和空氣的三相交叉點處沿水滴外表作切線，切線與資料和水接觸面的夾角。一、資料的親水性和憎水性θ：潮濕邊角大多數(shù)建筑資料，如石材、磚瓦、陶器、混凝土、木材等都屬于親水性資料，而瀝青、石蠟和某些高分子資料屬于憎水性資料。一、資料的親水性和憎水性二、資料的含水形狀

四種根本含水形狀：枯燥形狀——資料孔隙中不含或含水極微；氣干形狀——資料孔隙中所含水與大氣濕度平衡；飽和面干形狀——資料外表枯燥，孔隙含水飽和；潮濕形狀——資料孔隙含水飽和，外表為水潮濕附有一層水膜。資料也可處于兩種根本含水形狀之間的過渡形狀二、資料的含水形狀枯燥形狀氣干形狀飽和面干形狀潮濕形狀

吸濕性––––親水資料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)，用含水率表示。Wh––––含水率；％ms––––資料含水形狀下的質(zhì)量，g；mg––––資料枯燥形狀下的質(zhì)量，g。三、資料的吸濕性和吸水性含水率：資料中所含水的質(zhì)量與枯燥形狀下資料的質(zhì)量之比。資料的含水率隨環(huán)境溫度和濕度變化而變化。平衡含水率：資料中所含水分與環(huán)境溫度所對應(yīng)的濕度相平衡時的含水率。資料在枯燥空氣中放出所含水分的性質(zhì)稱還濕性。三、資料的吸濕性和吸水性練習：含水率為10％的100g濕砂，其中干砂多少？三、資料的吸濕性和吸水性吸水性是指資料在水中能吸收水分的性質(zhì)。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率為資料浸水后在規(guī)定時間內(nèi)吸入水的質(zhì)量〔或體積〕占資料枯燥質(zhì)量〔或枯燥時體積〕的百分比。三、資料的吸濕性和吸水性體積吸水率質(zhì)量吸水率三、資料的吸濕性和吸水性資料吸水體積膨脹導熱性能添加表觀密度變大強度降低〔少數(shù)除外，如混凝土〕吸水性的影響要素：資料成分〔親水、憎水〕、孔隙率大小、孔隙特征〔細微連通、粗大或封鎖〕。

三、資料的吸濕性和吸水性資料長期在水作用下不破壞、強度也不明顯下降的性質(zhì)。水分分散于資料內(nèi)微粒的外表減弱結(jié)合力降低強度四、耐水性耐水性用軟化系數(shù)KR表示：fb——資料在吸水飽和形狀下的抗壓強度，MPa。fg——資料在枯燥形狀下的抗壓強度，MPa。0＜KR＜1;常位于水中或潮濕環(huán)境的重要構(gòu)造：KR≥0.85〔耐水資料〕；受潮較輕或次要構(gòu)造：KR≥0.75。

抗?jié)B性是指資料在壓力水作用下抵抗水浸透的性質(zhì)。常用浸透系數(shù)或抗?jié)B標號表示。五、抗?jié)B性浸透系數(shù)：k––––浸透系數(shù)，cm/h；Q––––透水量，cm3；d––––試件厚度，cm；A––––透水面積，cm2；t––––時間，h；H––––靜水壓力水頭，cm。資料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級P來表示。例如：某防水混凝土的抗?jié)B等級為P6，表示該混凝土試件經(jīng)規(guī)范養(yǎng)護28d后，按照規(guī)定的實驗方法在0.6MPa壓力水的作用下無浸透景象。五、抗?jié)B性資料的浸透系數(shù)越小或抗?jié)B標號越高闡明資料的抗?jié)B性越好。壓力水的浸透影響工程的運用帶入腐蝕性介質(zhì)帶出某些成分五、抗?jié)B性

資料在含水形狀下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。資料吸水負溫作用水凍結(jié)成冰，體積膨脹資料部分破壞凍融循環(huán)破壞逐漸加劇〔凍融破壞〕常用抗凍等級〔F〕來評價：六、抗凍性

在規(guī)定的吸水飽和試件在規(guī)范實驗條件下，經(jīng)一定次數(shù)的凍融循環(huán)后，強度降低不超越規(guī)定數(shù)值，也無明顯損壞和剝落，那么此凍融循環(huán)次數(shù)即為抗凍標號。

1.緒言

1.2資料的根本形狀參數(shù)1.5資料的熱性質(zhì)1.3資料的力學性質(zhì)1.6資料的耐久性1.4資料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.5資料的熱性質(zhì)

熱容性導熱性熱變形性一、熱容性熱容量〔C〕：資料溫度升高或降低1K時所吸收或放出的熱量。比熱容〔c〕：單位質(zhì)量資料溫度升高1K時所需熱量。熱容性：資料在溫度變化時吸收或放出熱量的才干。普通同種資料的熱容性，用熱容量比較；不同資料的熱容性，用比熱作比較。導熱系數(shù)〔λ〕：在數(shù)值上等于厚度為1m的資料，當其相對兩側(cè)外表溫度差為1K時，經(jīng)單位面積〔1m2〕單位時間〔1s〕所經(jīng)過的熱量。二、導熱性λ——導熱系數(shù)，；Q——傳導熱量，J；d——資