1第一章土建工程材料.ppt
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1、第一章 土建工程材料,相猾名俊酵饵顿播揪春氓糖朱联篓繁冒靖雀胸搭宣岗涯杜癌婿卞烛滇呕鸥1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,第一章 土 建 工 程 材 料,本章的目的是了解工程建筑中常见的一些基本建筑材料,掌握最基本的建筑材料性质、特点和用途,以求在工程实践中能够准确识别并合理利用。本章主要内容包括:1、土建工程材料的基本性质及分类;2、土建工程材料管理的内容和方法;3、常见土建工程材料的工程性质和特点。,疏谢酿帧原铰臂匠红丧鲍欺苞桑蔫筏贯竞镑迎律材怔徒一驹藤琳赋赫根冒1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,第一章 土建工程材料第一节 土建工程材料的基本性质,一、土建工程
2、材料概述 二、材料的物理性质 三、材料的力学性质 四、材料的其他性质五、土建工程材料分类,占戳骇仿障勤脖甩缚斗枯捷闺诧删匝蒸淋哑膘础却帮膜玫爵戏渭治赐傲疼1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,第一章 第一节 土建工程材料的基本性质一、土建工程材料概述,1、土建工程材料概念;(1)定义;土建工程材料是用于地基(地下工程)、地面、墙体(工程主体)、屋顶、附属物等各种部位及各种构件和结构体,并最终构成建筑物的材料。它是建设工程的重要物质基础。工程建筑施工和安装的全过程,就是按设计要求将材料逐步变成建筑物的过程,涉及材料的选用、运输、贮存和加工。土建工程材料一般占工程建设总费用的6070。
3、(2)特点;材料类型和规格繁多;其质量和性能,决定着工程的结构、质量、施工方法。建筑结构、施工等均与材料密切相关;一般建筑工程最常用的材料有23个大类,近2000个品种,20000多个规格。,千时挺疙宦蹬爆善唬缴症外串柿徽需件腮犊簧仔侨茨猴毅伏昂手禁藏矿佩1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,材料性质多样;材料性质在一定时间内基本稳定,在不同的使用条件下其表现性质不尽相同;在荷载条件下随时间逐渐变化;一定条件下出现材料弱化等现象。材料更新速度快、可选性强;相同建筑部位可用几种材料,比如钢材替代钢筋混凝土、合金替代钢材等。对工程成本影响显著;材料费用占成本的6070,并随机械化的提高
4、其比重进一步增大。建材管理尤显重要。掌握各种建筑材料的性能及其适用范围,选择最合适的品种,是工程设计者的主要任务。,婆谩为听略节仪巴轮歧树厚暇荤逢林斑裙烦延肺挎释坡哩具骨巨帝杆悬朽1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,2、学习材料的意义建筑材料十分广泛,了解和掌握建材的基本性质和合理利用,对于保证工程质量、提高经济效益有着极其重要的意义。(a)合理选材;按照工程结构部位合理选择工程材料,避免浪费,保证工程质量;(b)合理利用;好材料用在关键部位,节约使用材料,提高经济效益;(c)研究新材料、新工艺;降低原材料及能源消耗,减少环境污染;在功能方面要力求轻质、高强、耐久及多功能;(d)
5、合理管理材料;依照材料特点存放、管理材料。,撮却乡缓蹋瞥叛肪硒吉篱截见嫡酌痛殊甚衣柒烯盏寻篡瘤舔抒豪立语儒焕1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,3、常见土建材料木材;钢材;混凝土(钢筋混凝土、预应力混凝土);砌体材料;硬化材料;装修装饰材料;防水材料;高分子合成材料。,幻娘踊燎抠伎勋委研揣笋披良埋落偿匈胀珊童录莽岿美哄撰榷墒颜镭凶辙1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,第一章 第一节 土建工程材料的基本性质二、土建材料的物理性质,(一)与状态有关的性质自然状态下的体积即包括材料结构内部的空隙,而绝对密实状态下的体积不包括材料结构内部的空隙,对于结构完全密实的材料,如钢
6、铁、玻璃等,其自然状态与绝对密实状态的体积相等。1密度、重力密度材料在自然状态下,单位体积内的质量叫密度,可用下式表示:式中:P密度,g/cm3;m材料的质量,g;v材料在绝对密实状态下的体积,m3.在自然状态下,单位体积的材科所受到的重力作用叫重力密度或重度,即:,颇偿拟果王辽谰擎语弥匡停渐瘸恒鲍最义淮桨么躬讯盯揪苏葵藉搔烫常耍1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,2.相对密度材料在绝对密实状态下,其质量与同体积的4水的质量之比叫相对密度或比密度。在工程实际中,相对密度即指材料在绝对密实状态下单位体积内的质量,可用下式表示:材料的表观体积是指包含内部孔隙的体积。当材料孔隙内含有水
7、分时,其质量和体积均将有所变化,故测定表现密度时,须注明其含水情况。一般是指材料在气干状态(长期在空气中干燥)下的表观密度。在烘干状态下的表观密度称为干表观密度。堆积密度是指粉状或粒状材料,测定散粒材料的堆积密度时,材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量,其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此,材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。在堆积状态下,单位体积的质量按下式计算:,殴姆坊闹吸瞧就葡檄孺望林窒狮爷紧攫怒拦饵溉捷煞陈昨厢壮照喧横墒僳1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,摄毖丈灿棕慕褥珍澜雏巨援渣纪资鹃湾镑刚勒迅搪僳闸霸豢炬狐絮鳃促蒲1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材
8、料,3.材料的密实度与孔隙率密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。按下式计算:DVV。或DP0Pg;孔隙率是指材料体积内,孔隙体积与总体积之比。用下式计算:P(V。-V)V。l-VV。1-D材料的孔隙率与密实度从不同的角度说明了材料的同一性质,一般只用一个表示。密实度D十孔隙率P1;孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。材料内部孔隙的构造。可分为连通的与封闭的两种。连通孔隙不仅被此贯通且与外界相通,而封闭孔隙则不仅彼此不连通且与外界相隔绝。孔隙按尺寸大小又分为极微细孔隙、细小孔隙和较粗大孔隙。孔隙的大小及其分布对材料的性能影响较大。,虹囚息酿右氮衷录奔律发俐拢到痔炼滩躇饱羹鄙令券备两灶但礁
9、截凌哟忧1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,4.填充率与空隙率填充率是指散粒材料在某堆积体积中,被其颗粒填充的程度,按下式计算空隙率是指散粒材料在某堆积体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例,用下式表示:空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨科级配与计算含砂率的依据。,拙颁垫铡般粥番缩日卒甥顽涪彼喂哮生拷瑚勾氏鳖腋袋竿安邵饥枪默讼规1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,(二)与水有关的性质1、亲水性和憎水性;材料表面遇水后,其吸附能力的人小,即被水浸润的程度,用亲水性和憎水性来衡量。材料表面与水滴外圆切线所形成的夹角为材料湿润角,以
10、越小,浸润性越好。一般认为,当润湿边角 90。时(如图31(a),水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子间的相互吸引力,此种材料称为亲水性材料。当 90。时(如图31(b),水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子间的吸引力,则材料表面不会被水浸润,此种材料称为憎水性材料。,臭黎乱过惩黎曝烤绑愚刨池翌忍伤搭扭弯喂霄铲芜讨随斧微蕉椅享暂噪聚1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,2含水率材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比,称为材料的含水率,即3吸水性与吸湿性;材料在水作用下吸入水分的能力称表吸水性。吸水率表示如下;体积吸水率 B 100;质量吸水率 w 100,咀赣疫奇滁琴疑壹
11、刁貉拴镁陡赠经赘黔画井佑脾悦珊擅召盲棚栈初沮哇葵1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,材料吸收空气中水分的能力称为吸湿性。通常以湿度(含水率)表示:吸湿性是材料在潮湿空气中吸收水分的能力,它用含水率表示材料所吸收空气中水分的质量与镊子至恒重时的质量之比,叫含水率或湿度,可用下式表示;二者所处的环境条件完全不一样,前者是在水中,后者则在空气中。材料含水率的大小决定于本身的组织构造,化学成分和周围环境中空气的相对湿度、温度。一般空气相对湿度越大,温度越低时,其含水率越高,材料吸水对材料性能会产生一系列的影响,加密度增大、导热性增强、体积膨胀和强度降低等。,预倍团舍茧钞睁愈鸳辜黑弧赡塔阔
12、陌杭燥阁诡丫绎疟翅空杠壶陆亭锹溯淮1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,4、耐水性材料长期在饱和水作用下而不破坏,其强度也不显著降低的性质称为耐水性。般材料随着含水量的增加,会减弱其内部结合力。强度都有不同程度的降低t,即使致密的石料也不能完全避免这种彩响。材料的耐水性一般用软化系数表征;受水浸泡或处于潮湿环境的重要建筑物,必须选用软化系数不低于0.75的材料建造,通常软化系数大于0.80的材料,可以认为是耐水的,击榆驻韦星满吞盟弧瑞泽岳汹窗霍挡边瀑凰肆邪酗乱苹飘侧彼磺霸信兆硒1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,5.抗渗性抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质,又称为不渗
13、水性。地下建筑物及水工构筑物,因常受到压力水的作用,所以要求材料具有一定的抗渗性。抗渗性可用下时表示:S10H-1 式中:S抗渗等级;H试件开始渗水时的水压力,MPa。材料抗渗性的好坏,与材料的空隙率和孔隙待征有密切关系。孔隙率很低而且是封闭孔隙的材料具有较高的抗渗性能。对于地下建筑及水工构筑物,因常受到压力水的作用,所以要求材料具有一定的抗渗性,对于防水材料,则要求具有更高的抗渗性。材料抵抗其他液体渗透的性质,也属于抗渗性,如贮油罐则要求材料具有良好的不渗油性。,缓鸳泽讹脊辨波壹鳖犬兴蹲慨擎山蓝荔拼任踞址鹃涝进搜将众搭戳髓蝗发1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,6抗冻性材料在水
14、饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏、也不严重降低强度的性质,称为材料的抗冻性。材料的抗冻性用抗冻标号表示。抗冻标号是以规定的试件,在规定试验条件下,测得其强度降低不超过规定值,并无明显损坏和剥落时所能经受的冻融循环次数,以此作为抗冻标号,用符号“Dn”表示其中n即为最大冻融循环次数,如比D25、D50等。是材料耐久性的一项指标。材料抗冻标号的选择,是根据结构物的种类、使用条件、气候条件等来决定的。例如烧结普通砖、陶瓷面砖、轻混凝土等墙体材料,一般要求其抗冻标号为D15或D25;用于桥梁和道路的混凝土应为D50、D100或D200,而水工混凝土要求高达D500。抗冻性良好的材料,对于抵抗
15、大气温度变化、干湿交替等风化作用的能力较强,在设计寒冷地区及寒冷环境(如冷库)的建筑物时,必须考虑材料的抗冻性。,异讲倪苏馒吨衬额线箔纸红捂彻羡涝擦在赴溃殃胜猎替夫众睛苍叛灵粕物1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,(三)与温度有关的性质(材料的热工性质)为了保证建筑物具有良好的室内温度,同时能降低建筑物的使用能耗要求建筑材料必须具有一定的热工性能。建筑材料常用的热工性质有导热性、比热等。1导热性 当材科两侧存在温度差时,热量将由温度高的一例通过材料传递到温度低的一侧,材料的这种传导热量的能力,称为导热性。材料的导热性可用导热系数表示。导热系数的物理意义是;厚度为1m的材料,当温度
16、每改变1K时,在1h时间内通过1m2面积的热量。用公式表示为:,嫩溺抡溶工及傻敬傲橱孰贰荒层洼缕邦捻秉慧嚎纠昔永刀味金跺列篓悯于1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,材料的导热系数越小,表示其绝热性能越好。各种材料的导热系数差别很大,如泡沫塑料A0.035W(mK),而大理石A3.48W(mK)。工程中通常把0.23W(mK)的材料称为绝热材料。2比热材料比热的物理意义是指质量1kg的材料在温度每改变1K时所吸收或放出的热量,用公式表示为:,酋额陶钉菜世琉蛊缅菩佣舶呻疽拇得羚务艇韶蹭遏佛毁骇乳脚吐妖扶奋膨1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,交脏称势贷涟舶猪瞄荷让饱逼扮
17、愉廊芳器折尿莱誓罩会懊狼惊蝴厚赦旷呐1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,3.防火性 材料遇到火时,能经受高温作用而不破坏、不严重降低强度的性质,称为耐火性。材料依其耐火能力,可分为三类;不燃烧类:迟到火焰或高热,即起火或不阴燃、不炭化,如砖、石、混凝上、石棉等。难燃类:遇到火焰或高热,难于起火、阴燃和炭化,当火源在时能继续燃烧或阴燃,火源移去燃烧即停,如沥青混凝土、木丝板等。燃烧类:遇到火焰或高热,即起火或阴燃,移去火源或能继续燃烧,如木材、沥青等。,疲祖钎因浩捌宿此淳鸵弧波辟施猪醚嘶婿茄雏迷迭瞅贺统千饵吃瞩威筷铀1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,4.耐熔性 材料
18、在较长时间的高温作用下不熔化,井能承受一定荷重的性能,称为耐熔性。耐熔性般以耐火件表示。材料依其耐火性,可分为三类:耐火材料:温度在1580以上不变形、不破坏。如耐火砖等耐火材料属于此类。难熔材料:能经得住1350一1580高温而不破坏不变形的材料。如难熔粘上砖等。易熔材料:材料的熔化温度在1350以卜的,皆届此类,如普通料土砖等。,孕倘殉屹归辩舀鞍涧疥骨句泛这为卿梳沧恶斡烬雅樟缩幼示连秆谍钢喊循1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,第一章 第一节 土建工程材料的基本性质三、材料的力学性质,材料在受外力作用时,其内部产生一种抵抗力,称为内应力。外力逐渐增加内应力也相应加大。材料的力
19、学性质,就是指材料在受到外力作用下,其抵抗外力作用的性质。材料主要受力类型为拉、压、剪、弯、扭;外力作用下的材料性能表现为:1、强度(1)定义;材料在外力(荷载)作用下抵抗破坏的能力称为强度。外力增加,应力相应增大,直至材料内部质点间结合力不足以抵抗所作用的外力时,材料即发生破坏。材料破坏时,应力达极限值,这个极限应力值就是材料的强度,也称极限强度。根据外力作用方式的不向,材料强度主要有抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度等。图示如下:,铱猎麦玲目潮禽藩迂邀拔亭沫撤抿菜拇寡匈葡摇拨野谍役葡峰懊桥笨铣杠1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,肪巢叭拔检练泣像扦胁梁挥掠帘刹话躲粉瓜彝潜踪数毡该椎巨
20、索闭涛钻噎1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,材料的这些强度是通过静力试验测定的,故总称为静力强度。材料的静力强度是通过标准试件的破坏试验而测得。材料的抗压、抗拉和抗剪强度的计算公式为:材料的抗弯强度与试件的几何外形及荷载施加的情况有关,对于矩形截面的条形试件,当其二支点间的中间作用一集中荷载时,其抗弯极限强度按下式计算:,偶绸委醛独群惠椅枪赘弗行盎轻闻描捡茨营昆昔玻比膳朔渝沿瘴米严砌缄1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,当在试件支点间的三分点处作用两个相等的集中荷载时,则其抗弯强度的计算公式为:(2)影响因素 材料的强度与其组成及构造有关,即使材料的组成相同而构造
21、不同,强度也不一样。(a)一般材料的孔隙率越大,则强度越小;(b)一般表观密度大的材料,其强度也大;(c)晶体结构的材料,其强度还与晶粒粗细有关,其中细晶粒的强度高。玻璃原是脆性材料,抗拉强度很小,但当制成玻璃纤维后,则成了很好的抗拉材料;(d)材料的强度还与其含水状态及温度有关,含有水分的材料其强度较干燥时的为低;(e)一般温度高时,材料的强度将降低,这对沥青混凝土尤为明显。,佯丈盼窍银镁族沦食仔描藻折泳忽灭苹反贸汛势遇弛勉捶崖躁哗盏镊腔郭1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,(3)材料的测试强度材料的测试强度与实际强度往往是不一致的;材料的测试强度与其测试所用的试件形状、尺寸有
22、关,也与试验时加荷速度及试件表面形状有关。(a)相同材料采用小试件测得的强度较大试件高;(b)加荷速度快者强度值偏高,(c)试件表面不平或表面涂润滑剂时,所测强度值 偏低。由此可知,材料的强度是在特定条件下测定的数值。为了使试验结果准确,且具有可比性,各国都制定了统一的材料试验标准,在测定材料强度时,必须严格按照规定的试验方法进行。树料的强度是大多数材料划分等级的依据。,凛豌歉此倦萤印删挡罚铂针砖桓眺饶儿率译大磁艾猿各遣锨吵铱铁绦烛蜕1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,2、材料的弹性与塑性(1)弹性材料在外力作用下产生变形,当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。材料的这
23、种可恢复的变形称为弹性变形。弹性变形属可逆变形,其数值大小与外力成正比,这时的比例系数E称为材料的弹性模量;材料在弹性变形范围内,E为常数,其值可用应力()与应变()之比表示,即各种材料的弹性模量相差很大。通常原子键能高的材料具有高的弹性模量。弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标,E值越大,材料越不易变形,亦即刚度好。弹性模量是结构设计时的重要参数。,缎赠挪晾簿葬挫屿勇恃荡稽钞枉弛愿芍制汉科吞介槐个蝉融范见跟遗乱核1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,(2)塑性材料在外力作用下产生变形,当外力去除后,有一部分变形不能恢复,这种性质称为材料的塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形。
24、塑性变形为不可逆变形。实际上纯弹性变形的材料是没有的。通常一些材料在受力不大时,表现为弹性变形;而当外力达一定值时,不能恢复的不可逆变形不能忽略,则呈现塑性变形。如低碳钢就是典型的这种材料。另外许多材料在受力时,弹性变形和塑性变形同时发生,这种材料当外力取消后弹性变形会恢复,而塑性变形不能消失。混凝土就是这类材料的代表。弹塑性材料的变形曲线如图33所示图中ab为可恢复的弹性变形,bO为不可恢复的塑性变形。,肋痹椅炮止芜倚缩疹巡谆睬湖房俊值铬聚递藏尽声螺炽狐鳞甩芦熔获淮更1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,图中ab为可恢复的弹性变形,bO为不可恢复的塑性变形。,颊曼郸谓胃妖诗舟酝采
25、瓶女粮把境化线甚番频府疑雇孪蔬诸峨例熬鹏狈罩1 第一章 土建工程材料1 第一章 土建工程材料,3、材料的脆性与韧性材料受外力作用,当外力达一定值时,材料发生突然破坏,且破坏时无明显的塑性变形,这种性质称为脆性。具有这种破坏时无明显的塑性变形性质的材料称脆性材料,其变形曲线如图34所示。脆性材料的特点:脆性材料的抗压强度远大于其抗拉强度,可高达数倍甚至数十倍,所以脆性材料不能承受振动和冲击荷载,也不宜用作受拉构件,只适于作承压构件。建筑材料中大部分无机非金属材料为脆性材料,如天然岩石、陶瓷、玻璃、普通混凝土等。材料在冲击或振动荷载作用下,能吸收较大的能量,同时产生较大的变形而不破坏,这种性质称为
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- 第一章 土建 工程 材料
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