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1、目目 录录1 绪论绪论3 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料4 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料-水泥水泥5 混凝土混凝土6 建筑砂浆建筑砂浆6 烧结砖烧结砖2 建筑钢材建筑钢材8 合成树脂合成树脂9 沥青材料沥青材料10 木材木材11 其它工程材料其它工程材料 12 土木工程材料试验土木工程材料试验1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述 1.1 概概 述述土木工程材料是土木工程的物质基础土木工程材料是土木工程的物质基础材料
2、科学与工程简介材料科学与工程简介土木工程材料的发展历程及前沿土木工程材料的发展历程及前沿土木工程材料的分类土木工程材料的分类土木工程材料的标准化土木工程材料的标准化学习目的与意义学习目的与意义学习内容学习内容一、土木工程材料是土木工程的物质基础一、土木工程材料是土木工程的物质基础茅草房茅草房土坯房土坯房 秦秦砖砖汉汉瓦瓦 画像砖、瓦当画像砖、瓦当 金字塔及狮身人面像金字塔及狮身人面像 古罗马斗兽场古罗马斗兽场 故宫故宫(“(“玉砌朱栏玉砌朱栏”)”)汉白玉汉白玉:纯白色的大理石纯白色的大理石 三峡工程三峡工程预计混凝土浇筑约预计混凝土浇筑约2 800万万m3 “鸟巢鸟巢”总用钢量总用钢量11万
3、吨万吨 “水立方水立方”世界最大的膜结构工程世界最大的膜结构工程四氟乙烯聚合物四氟乙烯聚合物ETFE 玻璃幕墙玻璃幕墙玻璃改变世界玻璃改变世界 新型干粉砂浆新型干粉砂浆自流平砂浆自流平砂浆瓷砖粘结砂浆瓷砖粘结砂浆无收缩灌浆无收缩灌浆 你想拥有吗？你想拥有吗？再装修一下呢再装修一下呢陶瓷的魅力陶瓷的魅力 石拱桥石拱桥赵州桥赵州桥“天下第一桥天下第一桥”小桥小桥 流水流水 人家人家西湖断桥西湖断桥枫桥枫桥 洛阳桥洛阳桥我国第一座跨海大石桥，被我国第一座跨海大石桥，被誉为誉为“海内第一桥海内第一桥”高速公路高速公路水泥混凝土和沥青混合料水泥混凝土和沥青混合料 悬索式双塔结构悬索式双塔结构 沙特阿拉伯
4、跨海大桥沙特阿拉伯跨海大桥北京四元桥北京四元桥中国目前最大城市立交桥中国目前最大城市立交桥 材料：材料：用于结构、机器、器件等产品的具有某些性能的用于结构、机器、器件等产品的具有某些性能的物质物质。是冶金、机械、化工、建筑、信息、能源、航天航空等工业是冶金、机械、化工、建筑、信息、能源、航天航空等工业的的支撑支撑，是社会发展与技术进步的，是社会发展与技术进步的物质基础物质基础和和技术先导技术先导。土木工程材料：土木工程材料：应用于土木工程中使用的各种材料和制品。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。材料科学与工程是属于工学门类的一级学科。以以数学数学、力
5、学力学以及以及物理物理、化学化学等自然科学学科为基础，以工等自然科学学科为基础，以工程学科为服务和支撑对象，是一个程学科为服务和支撑对象，是一个理工结合理工结合，多学科交叉多学科交叉的的新兴学科，其研究领域涉及新兴学科，其研究领域涉及自然科学自然科学、应用科学应用科学以及以及工程学工程学。二、材料科学与工程简介二、材料科学与工程简介 按材料的化学成分分类：按材料的化学成分分类：按功能分类：按功能分类：结构材料结构材料功能材料功能材料土木工程材料土木工程材料三、土木工程材料的分类三、土木工程材料的分类 主要作为承重的材料，如梁、板、柱所用材料。主要作为承重的材料，如梁、板、柱所用材料。主要利用材
6、料的某些特殊功能，如用于防水、装主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、装饰、保温等的材料。饰、保温等的材料。石、土、木石、土、木；秦秦砖砖汉汉瓦瓦；波特兰波特兰水泥水泥的发明的发明（1824年）年）及随后及随后混凝土混凝土的问世；的问世；炼钢技术炼钢技术（19世纪中叶）世纪中叶）及及钢材钢材的应用；的应用；人工合成人工合成高分子材料高分子材料（20世纪初）世纪初）及及化学建材化学建材；预应力混凝土预应力混凝土；特殊特殊功能功能材料；材料；机敏机敏材料、材料、智能智能材料。自感知、自调节、自修复材料；材料。自感知、自调节、自修复材料；材料材料取旧利废取旧利废。环境友好型材料、绿色建材；。环境友
7、好型材料、绿色建材；轻质轻质、高强高强、耐久耐久、复合复合。计算材料学计算材料学。四、土木工程材料发展历程及前沿四、土木工程材料发展历程及前沿 五、土木工程材料的标准化五、土木工程材料的标准化技术标准的技术标准的代号代号推荐性标准推荐性标准（T）。）。如如GB/T、JC/T、JG/T。国家标准国家标准（GB）国际标准国际标准（ISO）美国材料试验学会标准美国材料试验学会标准（ASTM）日本工业标准日本工业标准（JIS）德国工业标准德国工业标准（DIN）英国标准英国标准（BS）法国标准法国标准（NF）建筑工程国家标准建筑工程国家标准（GBJ）国家级专业标准国家级专业标准（ZB）建设部行业标准建设
8、部行业标准（JGJ）建筑工程行业标准建筑工程行业标准（JG）建材标准建材标准（JC）冶金部标准冶金部标准（YB）中国工程建设标准化协会标准中国工程建设标准化协会标准（CECS）化工部标准化工部标准（HG）地方标准（地方标准（DB）企业标准（企业标准（QB）土木工程材料：土木工程材料：专业技术基础课专业技术基础课理解土木工程理解土木工程；设计设计；施工、监理、检测施工、监理、检测；新材料、新产品研制开发新材料、新产品研制开发。材料费用材料费用一般占建筑工程总造价的一般占建筑工程总造价的50-70。六、学习目的与意义六、学习目的与意义 1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1
9、.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数材料的密度、表观密度和堆积密度材料的密度、表观密度和堆积密度材料的孔隙和空隙材料的孔隙和空隙 一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度1、密度密度（）定义：定义：材料在材料在绝对密实状态绝对密实状态下，单位体积的质量。下，单位体积的质量。可按下式计算：密度，密度，g/cmg/cm3 3；m m 材料在
10、材料在干燥状态干燥状态下的下的质量，质量，g g；V V 材料在材料在绝对密实状态绝对密实状态下的体积，下的体积，cmcm3 3（density）1、密度密度（）所谓绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔所谓绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔隙的固体物质的实体体积。隙的固体物质的实体体积。如何测？如何测？测量方法测量方法 有较多孔隙的材有较多孔隙的材料，采用磨细后料，采用磨细后用李氏瓶测定其用李氏瓶测定其体积的方法。体积的方法。李氏密度瓶李氏密度瓶1、密度密度（）一般要求细粉的粒径至少小于0.20mm 某某些些致致密密材材料料，如如卵卵石石等等，可可用用直直接接 排排液液法法，用用
11、这这种种方方法法测测量量的的体体积积，由由 于于无无法法排排除除内内部部封封闭闭的的孔孔隙隙，所所以以称称 这样测得的密度为近似密度这样测得的密度为近似密度(a)。测量方法测量方法1、密度密度（）2、表观密度（表观密度（0）定义：定义：材料在材料在自然状态自然状态下，单位体积的质量。下，单位体积的质量。计算：计算：0 0 表现密度，表现密度，g/cmg/cm3 3或或 kg/m kg/m3 3；m m 材料的质量，材料的质量，g g，或，或 kg kg；V0 材料在自然状态下的体积，材料在自然状态下的体积，或称表观体积，或称表观体积，cmcm3 3 或或 m m3 3（unit weight）
12、一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度表观体积表观体积:包括孔隙在内的体积。即包括孔隙在内的体积。即固体体积固体体积孔隙体积孔隙体积。如何测？如何测？不规则：排液、蜡封不规则：排液、蜡封 一般测定表观密度时，以一般测定表观密度时，以干燥状态为准干燥状态为准，而对含水状，而对含水状态下测得的表观密度，须注明含水情况。态下测得的表观密度，须注明含水情况。2、表观密度（表观密度（0）规则：量尺寸计算规则：量尺寸计算3、堆积密度堆积密度（0/）定义：定义：粉状或粒状材料，在堆积状态下，粉状或粒状材料，在堆
13、积状态下，单位体积的质量。单位体积的质量。计算：计算：0 0 堆积密度，堆积密度，kg/mkg/m3 3；m m 材料的质量，材料的质量，kg kg；V V 0 0 材料的自然堆积体积，材料的自然堆积体积，m m3 3。（heaped density）一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度3、堆积密度堆积密度（0/）堆积体积堆积体积:固体体积孔隙体积颗粒间空隙。固体体积孔隙体积颗粒间空隙。一般针对一般针对粉状或粒状材料粉状或粒状材料。如何测？如何测？自然堆积：堆积方式是松散的；自然堆积：堆积方式是
14、松散的；紧密堆积：堆积方式是捣实的。紧密堆积：堆积方式是捣实的。散粒材料填充容器的体积。散粒材料填充容器的体积。常用土木工程材料的密度、表观密度及堆积密度常用土木工程材料的密度、表观密度及堆积密度材料材料密度密度/gcm-3表观密度表观密度0/kgm-3堆积密度堆积密度/0/kgm-3石灰岩石灰岩2.6018002600花岗岩花岗岩2.8025002900碎石（石灰岩）碎石（石灰岩）2.6014001700砂砂2.6014501650普通粘土砖普通粘土砖2.5016001800空心粘土砖空心粘土砖2.5010001400水泥水泥3.2012001300普通混凝土普通混凝土21002600轻集料
15、混凝土轻集料混凝土8001900木材木材1.55400800钢材钢材7.857850泡沫塑料泡沫塑料2050 密度的应用密度的应用干粉砂浆生产线干粉砂浆生产线 二、二、二、二、材料的孔隙和空隙材料的孔隙和空隙材料的孔隙和空隙材料的孔隙和空隙1、材料的孔隙材料的孔隙(1)(1)孔隙率孔隙率:材料内部孔隙体积（材料内部孔隙体积（V VP P)占材料总体积占材料总体积(V(V0 0）的百分率的百分率 材料的孔隙从两个方面对材料的性能产生影响：一是孔隙的多少（孔隙数量），二是孔隙特征。孔隙数量用孔隙率表征。(2)(2)密实度密实度:材料内部固体物质的实际体积占材料总体积的材料内部固体物质的实际体积占材
16、料总体积的百分率百分率或或即即密实度密实度+孔隙率孔隙率=1例：某种普通粘土砖0=1500kg/m3，=2.5g/cm3。那么其密实度？孔隙率？D=0100%=15002500100%=60%p=1-D=40%孔隙率孔隙率反映反映孔隙多少孔隙多少 或或 致密程度致密程度孔隙增多孔隙增多强度强度降低降低导热性能导热性能降低降低透气透气性，性，透水透水性，性，吸水性吸水性变大变大抗冻性抗冻性一般提高。一般提高。体积密度体积密度减小减小 1、材料的孔隙材料的孔隙材料的孔隙特征主要有三方面：材料的孔隙特征主要有三方面：（1 1）按孔隙尺寸大小分微孔、细孔和大孔；）按孔隙尺寸大小分微孔、细孔和大孔；（2
17、 2）按空隙间是否贯通分互相隔开的孤立孔和互相）按空隙间是否贯通分互相隔开的孤立孔和互相贯通的连通孔；贯通的连通孔；（3 3）按孔隙是否与外界连通分为与外界连通的）按孔隙是否与外界连通分为与外界连通的开口开口孔孔和不与外界连通的封闭孔（和不与外界连通的封闭孔（闭口孔闭口孔）。）。1、材料的孔隙材料的孔隙 材料的孔隙从两个方面对材料的性能产生影响：一是孔隙的多少（孔隙数量），二是孔隙特征。（3 3）按孔隙是否与外界连通分为与外界连通的）按孔隙是否与外界连通分为与外界连通的开口孔开口孔和不和不与外界连通的封闭孔（与外界连通的封闭孔（闭口孔闭口孔）。）。把开口孔体积记为把开口孔体积记为V VK K，
18、闭口孔体积记为，闭口孔体积记为V VB B，则孔隙体积则孔隙体积:V=Vk+VB定义开口孔孔隙率为：定义开口孔孔隙率为：定义闭口孔孔隙率为：定义闭口孔孔隙率为：则孔隙率为：则孔隙率为：(1)(1)空隙率空隙率:散粒材料颗粒间的散粒材料颗粒间的空隙体积空隙体积占占堆积体积堆积体积 的百分率的百分率2.（散粒）材料的空隙（散粒）材料的空隙散粒材料颗粒间的空隙多少用空隙率表示。散粒材料颗粒间的空隙多少用空隙率表示。(2)(2)填充率填充率:颗粒的颗粒的自然状态体积自然状态体积占占堆积体积堆积体积的百的百分率分率2.（散粒）材料的空隙（散粒）材料的空隙与空隙率相对应的是填充率与空隙率相对应的是填充率或
19、或填充率填充率+空隙率空隙率=1例1：烧结普通砖的尺寸为烧结普通砖的尺寸为240mm115mm53mm240mm115mm53mm，已知其孔隙率为，已知其孔隙率为37%37%，干燥质量为，干燥质量为2487g2487g，浸水饱和后质量，浸水饱和后质量为为2984g2984g。试求该砖的表观密度、密度、。试求该砖的表观密度、密度、开口孔隙率及闭口孔隙率。开口孔隙率及闭口孔隙率。V=Vo-VV=Vo-V孔孔 =921.6cm=921.6cm3 3 解：解：V Vo o=2411.55.3=1462.8=2411.55.3=1462.8 cmcm3 3o o=m/V=m/Vo o=2487/1462
20、.8=1.7g/cm=2487/1462.8=1.7g/cm3 3P=VP=V孔孔/V/Vo o100%=37%100%=37%故故 V V孔孔=P=P V Vo o=541.236cm=541.236cm3 3=m/V=2487/921.6=2.7g/cm=m/V=2487/921.6=2.7g/cm3 3P PB B=P-P=P-PK K=37%-34%=3%=37%-34%=3%V VK K=（m m含水含水-m)/-m)/水水 =（2984-24872984-2487）/1=497/1=497 cmcm3 3 P PK K =V=VK K/V/Vo o 100%100%=497/146
21、2.8100%=34%=497/1462.8100%=34%例例2 2：某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？解石子的孔隙率P为：石子的空隙率P，为：例例例例3 3 3 3：有一个：有一个：有一个：有一个1.01.01.01.0升的容器，平装满碎石后，碎石重升的容器，平装满碎石后，碎石重升的容器，平装满碎石后，碎石重升的容器，平装满碎石后，碎石重1.5Kg1.5Kg1.5Kg1.5Kg。为测其碎石的表观密度，将所有碎石倒入一个为测其碎石的表观密度，将所有碎石倒入一个为测其碎石的表观密度，将所有碎石
22、倒入一个为测其碎石的表观密度，将所有碎石倒入一个8.558.558.558.55升的量升的量升的量升的量器中，向量器中加满水后称重为器中，向量器中加满水后称重为器中，向量器中加满水后称重为器中，向量器中加满水后称重为9.3Kg9.3Kg9.3Kg9.3Kg，试求碎石的堆积密，试求碎石的堆积密，试求碎石的堆积密，试求碎石的堆积密度、表观密度及堆积的空隙率。度、表观密度及堆积的空隙率。度、表观密度及堆积的空隙率。度、表观密度及堆积的空隙率。1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性
23、1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述1.3 材料的力学性质材料的力学性质强度与比强度强度与比强度弹性与塑性弹性与塑性硬度与耐磨性硬度与耐磨性脆性与韧性脆性与韧性 材料的强度：材料的强度：外力作用下不破坏时能承受的最大应力。外力作用下不破坏时能承受的最大应力。按外力作用方式：按外力作用方式：抗压强度抗压强度、抗拉强度抗拉强度、抗弯强度抗弯强度及及抗剪强度。抗剪强度。压力压力 拉力拉力 弯曲弯曲 剪力剪力一、强度与比强度一、强度与比强度各种强度的计算公式如下：各种强度的计算公式如下：抗压、抗拉、抗剪的强度抗压、抗拉、抗剪的强度f 强度，强度，Mpa；P 破坏时最大荷载，破坏
24、时最大荷载，N；A 受力截面面积，受力截面面积，mm2。一、强度与比强度一、强度与比强度 抗弯强度抗弯强度1）(中点集中荷载)2）(三分点两相等集中荷载)f ff f 抗弯强度，抗弯强度，MpMpa a；P P 弯曲破坏时最大荷载，弯曲破坏时最大荷载，N N；L L 两支点的间距，两支点的间距，mmmm；b b 试件横截面积宽度，试件横截面积宽度，mmmm；h h 试件横截面积高度，试件横截面积高度，mmmm。常用土木工程材料的强度常用土木工程材料的强度（N/mm2或或MPa）材料材料抗压强度抗压强度抗拉强度抗拉强度抗弯强度抗弯强度花岗岩花岗岩100250581014普通粘土砖普通粘土砖103
25、02.65.0混凝土混凝土10100183.010.0松木（顺纹）松木（顺纹）30508012060100建筑钢材建筑钢材24015002401500材料强度的影响因素：材料强度的影响因素：材料组成、孔隙率、含水率、尺寸、加载速度、表面状况。材料组成、孔隙率、含水率、尺寸、加载速度、表面状况。材料的比强度材料的比强度定义：单位体积重量的材料强度，等于材料的强度与其表观密度之比。一、强度与比强度一、强度与比强度衡量材料衡量材料轻质高强轻质高强性能的主要指标。性能的主要指标。钢材、木材和混凝土的强度比较钢材、木材和混凝土的强度比较材料材料表观密度表观密度/kgm-3抗拉强度抗拉强度/MPa比强度比
26、强度低碳钢低碳钢78004200.053松木松木50035（顺纹）（顺纹）0.070普通混凝土普通混凝土2400300.012 材料的比强度材料的比强度一、强度与比强度一、强度与比强度二、材料的弹性与塑性二、材料的弹性与塑性二、材料的弹性与塑性二、材料的弹性与塑性 材料在承受外力时，如撤除外力的作用后，材料在承受外力时，如撤除外力的作用后，材料的几何形状能恢复原状，材料的这种性能称材料的几何形状能恢复原状，材料的这种性能称为为弹性弹性，这种可恢复的变形称为，这种可恢复的变形称为弹性变形弹性变形；若撤除外力，材料仍保持变形后的形态和尺若撤除外力，材料仍保持变形后的形态和尺寸，且不产生裂缝的性质，
27、称为寸，且不产生裂缝的性质，称为塑性塑性，这种不可，这种不可恢复的变形称为恢复的变形称为塑性变形塑性变形。1.弹性：弹性：弹性变形：弹性变形：可完全恢复的变形可完全恢复的变形材料的弹性变形曲线材料的弹性变形曲线外力作用外力作用变形变形外力除去外力除去 变形保持变形保持塑性变形：塑性变形：不能恢复的变形不能恢复的变形材料的塑性变形曲线材料的塑性变形曲线二、弹性与塑性二、弹性与塑性外力作用外力作用变形变形外力除去外力除去变形变形完全恢复完全恢复2.塑性：塑性：应力；应力；应变，为材料受外力变形尺寸增量与原尺寸之比；应变，为材料受外力变形尺寸增量与原尺寸之比；弹性模量；弹性模量；材料在弹性范围内，其
28、应力和应变之间关系符合如下公式：材料在弹性范围内，其应力和应变之间关系符合如下公式：弹性模量是材料刚度的度量，物理意义为单位应变所需弹性模量是材料刚度的度量，物理意义为单位应变所需要的应力，反映了材料抵抗变形的能力。是结构设计中的主要的应力，反映了材料抵抗变形的能力。是结构设计中的主要参数之一。要参数之一。真实材料中，完全的弹性材料或完全的塑性材料不存在。真实材料中，完全的弹性材料或完全的塑性材料不存在。3.弹塑性变形：弹塑性变形：材料的弹塑性变形曲线材料的弹塑性变形曲线外力作用外力作用变形；卸载后变形；卸载后弹性变形恢复，塑性变形保留。弹性变形恢复，塑性变形保留。材料受力时，弹性变形和塑性变
29、形同时发生，外力材料受力时，弹性变形和塑性变形同时发生，外力去除后，弹性变形恢复，塑性变形保留。去除后，弹性变形恢复，塑性变形保留。1.脆性：脆性：外力达到一定限度外力达到一定限度材料突然破坏（无明显塑性变形）材料突然破坏（无明显塑性变形）脆性材料的变形曲线脆性材料的变形曲线常见脆性材料：常见脆性材料：砖、玻璃、生铁、混凝土、陶瓷、石材、砂浆砖、玻璃、生铁、混凝土、陶瓷、石材、砂浆2.韧性：韧性：冲击、振动荷载作用冲击、振动荷载作用材料吸收较大的能量而不发生破坏材料吸收较大的能量而不发生破坏三、脆性和韧性三、脆性和韧性 1.硬度：硬度：材料表面抵抗其它较硬物体材料表面抵抗其它较硬物体压入压入或
30、或刻划刻划的能力。的能力。回弹法回弹法测混凝土的测混凝土的抗压强度抗压强度。2.耐磨性：耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力，耐磨率表示。材料表面抵抗磨损的能力，耐磨率表示。四、硬度和耐磨性四、硬度和耐磨性莫氏硬度莫氏硬度（刻划法，测定天然矿物）（刻划法，测定天然矿物）布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度（压入法）（压入法）1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的
31、性质 材料的亲水性与憎水性材料的亲水性与憎水性材料的含水状态材料的含水状态耐水性耐水性材料的吸湿性和吸水性材料的吸湿性和吸水性抗冻性抗冻性抗渗性抗渗性(a)亲水性材料(b)憎水性材料 9090 亲水材料 9090 憎水材料润湿边角润湿边角:在材料、水和空气的三相交叉点处沿水在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线，切线与材料和水接触面的夹角。滴表面作切线，切线与材料和水接触面的夹角。一、材料的亲水性和憎水性一、材料的亲水性和憎水性：湿润边角：湿润边角 大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混凝大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、石蜡和某土、木材等都属
32、于亲水性材料，而沥青、石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。些高分子材料属于憎水性材料。一、材料的亲水性和憎水性一、材料的亲水性和憎水性二、材料的含水状态二、材料的含水状态 四种基本含水状态：四种基本含水状态：干燥状态干燥状态材料孔隙中不含或含水极微；材料孔隙中不含或含水极微；气干状态气干状态材料孔隙中所含水与大气湿度平衡；材料孔隙中所含水与大气湿度平衡；饱和面干状态饱和面干状态材料表面干燥，孔隙含水饱和；材料表面干燥，孔隙含水饱和；湿润状态湿润状态材料孔隙含水饱和，表面为水湿润附材料孔隙含水饱和，表面为水湿润附 有一层水膜。有一层水膜。材料也可处于两种基本含水状态之间的过渡状态材料也可处于两种
33、基本含水状态之间的过渡状态二、材料的含水状态二、材料的含水状态 干燥状态干燥状态 气干状态气干状态 饱和面干状态饱和面干状态 湿润状态湿润状态 (1)吸湿性吸湿性 亲水材料在潮湿空气中吸收水分亲水材料在潮湿空气中吸收水分 的性质，用含水率表示。的性质，用含水率表示。Wh 含水率；ms 材料含水状态下的质量，g；mg 材料干燥状态下的质量，g。三、材料的吸湿性和吸水性三、材料的吸湿性和吸水性含水率：含水率：材料中所含水的质量与材料中所含水的质量与干燥状态下干燥状态下材料的质量之比材料的质量之比。材料的含水率随环境温度和湿度变化而变化。材料的含水率随环境温度和湿度变化而变化。平衡含水率：平衡含水率
34、：材料中所含水分与环境温度所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。对应的湿度相平衡时的含水率。材料在干燥空气中放出所含水分的性质称还湿性。材料在干燥空气中放出所含水分的性质称还湿性。三、材料的吸湿性和吸水性三、材料的吸湿性和吸水性练习：练习：含水率为含水率为10的的100g湿砂，其中干砂多少？湿砂，其中干砂多少？三、材料的吸湿性和吸水性三、材料的吸湿性和吸水性 吸水性吸水性是指材料在水中能吸收水分的是指材料在水中能吸收水分的性质。吸水性的大小用吸水率表示。性质。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率吸水率为材料浸水后在规定时间内为材料浸水后在规定时间内吸入水的质量（或体积）占材料干
35、燥质量吸入水的质量（或体积）占材料干燥质量（或干燥时体积）的百分比。（或干燥时体积）的百分比。三、材料的吸湿性和吸水性三、材料的吸湿性和吸水性体积吸水率体积吸水率质量吸水率质量吸水率 三、材料的吸湿性和吸水性三、材料的吸湿性和吸水性材料吸水材料吸水体积膨胀体积膨胀导热性能导热性能增加增加表观密度表观密度变大变大强度强度降低（少数除外，如混凝土）降低（少数除外，如混凝土）吸水性的影响因素吸水性的影响因素：材料成分材料成分（亲水、憎水）（亲水、憎水）、孔隙率大小、孔隙率大小、孔隙特征孔隙特征（细微连通、粗大或封闭）（细微连通、粗大或封闭）。三、材料的吸湿性和吸水性三、材料的吸湿性和吸水性材料长期在
36、水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质。材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质。水分水分分散于材料内微粒的表面分散于材料内微粒的表面削弱削弱结合力结合力降低强度降低强度四、耐水性四、耐水性耐水性用耐水性用软化系数软化系数KR表示：表示：fb材料在材料在吸水饱和状态下吸水饱和状态下的抗压强度，的抗压强度，MPa。fg材料在材料在干燥状态下干燥状态下的抗压强度，的抗压强度，MPa。0KR1;常位于常位于水中水中或或潮湿潮湿环境的环境的重要结构：重要结构：KR 0.85（耐水材料）；（耐水材料）；受潮较轻受潮较轻或或次要结构：次要结构：KR 0.75。抗渗性是指材料在压力水作用下抵抗水渗透
37、的性质。常用渗透系数或抗渗标号表示。五、抗渗性五、抗渗性渗透系数：k k 渗透系数，渗透系数，cm/hcm/h；Q Q 透水量，透水量，cmcm；d d 试件厚度，试件厚度，cmcm；A A 透水面积，透水面积，cmcm；t t 时间，时间，h h；H H 静水压力水头，静水压力水头，cmcm。材料的抗渗性也可以用抗渗等级P来表示。例如：某防水混凝土的抗渗等级为P6，表示该混凝土试件经标准养护28d后，按照规定的试验方法在0.6MPa压力水的作用下无渗透现象。五、抗渗性五、抗渗性 材料的渗透系数越小或抗渗标号越高表明材料的抗渗性越好。压力水的渗透压力水的渗透影响工程的使用影响工程的使用带入带入
38、腐蚀性腐蚀性介质介质带出某些成分带出某些成分五、抗渗性五、抗渗性 材料在含水状态下能经受多次材料在含水状态下能经受多次冻融循环冻融循环作用而作用而不破坏不破坏，强度强度也不显著降低也不显著降低的性质。的性质。材料吸水材料吸水负温作用负温作用水水冻结成冰，体积膨胀冻结成冰，体积膨胀材料材料局部破坏局部破坏冻融循环冻融循环破坏逐步加剧破坏逐步加剧（冻融破坏）（冻融破坏）常用常用抗冻等级抗冻等级（F）来评价：来评价：六、抗冻性六、抗冻性 在规定的吸水饱和试件在标准试验条件下，经一定在规定的吸水饱和试件在标准试验条件下，经一定次数的冻融循环后，强度降低不超过规定数值，也无明次数的冻融循环后，强度降低不
39、超过规定数值，也无明显损坏和剥落，则此冻融循环次数即为抗冻标号。显损坏和剥落，则此冻融循环次数即为抗冻标号。1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述1.5 材料的热性质材料的热性质 热容性热容性导热性导热性热变形性热变形性一、热容性一、热容性热容量（热容量（C）：）：材料温度升高或降低材料温度升高或降低1K时所吸收或放出的热量。时所吸收或放出的热量。比热容（比热容（c）：）：单位质量单位质量材料温度升高材料温度升高1
40、K时所需热量。时所需热量。热容性：材料在温度变化时吸收或放出热量的能力。热容性：材料在温度变化时吸收或放出热量的能力。一般同种材料的热容性，用一般同种材料的热容性，用热容量热容量比较；不同材料的热容性，比较；不同材料的热容性，用用比热比热作比较。作比较。导热系数导热系数（）：）：在数值上等于厚度为在数值上等于厚度为1m的材料，当其相对的材料，当其相对两侧表面温度差为两侧表面温度差为1K时，经单位面积时，经单位面积（1m2）单位时间单位时间（1s）所通过的热量。所通过的热量。二、导热性二、导热性 导热系数导热系数，；Q 传导传导热量热量，J；d 材料材料厚度厚度，m；A 材料传热材料传热面积面积
41、，m2；Z 热传导热传导时间时间，s；t1-t2材料两侧材料两侧温差温差，K。导热性：材料两侧有温差时热量由高温侧向低温侧导热性：材料两侧有温差时热量由高温侧向低温侧传递的能力。常用导热系数表示。传递的能力。常用导热系数表示。材料的导热性能与孔隙特征有关，增加孤立的、不连通材料的导热性能与孔隙特征有关，增加孤立的、不连通孔隙可降低材料导热能力。孔隙可降低材料导热能力。定义：定义：材料在温度变化时的尺寸变化。材料在温度变化时的尺寸变化。有保温隔热要求的工程尽量选用热容量大、有保温隔热要求的工程尽量选用热容量大、导热系数小的材料。导热系数小的材料。三、热变形性三、热变形性常用线膨胀系数表示。常用线
42、膨胀系数表示。线膨胀系数：线膨胀系数：1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述材料在使用中，抵抗其材料在使用中，抵抗其自身自身和和环境环境的的长期破坏长期破坏作用，保持其作用，保持其原有性能而原有性能而不变质不变质、不破坏不破坏的性质。的性质。土木工程材料耐久性与土木工程材料耐久性与破坏因素破坏因素有关。有关。破坏因素包括破坏因素包括物理作用物理作用、化学作用化学作用和和生物作用生物作用。如。如抗渗性、抗渗性、抗冻性
43、抗冻性、冲磨气蚀冲磨气蚀、碳化碳化、化学侵蚀化学侵蚀、老化老化、钢筋锈蚀钢筋锈蚀、碱集料反应碱集料反应、腐朽腐朽、虫柱虫柱、耐热耐热、耐火耐火等。等。1.6 材料的耐久性材料的耐久性 材料的耐久性：材料的耐久性：西直门立交桥承台的破坏西直门立交桥承台的破坏离岸式码头钢筋混凝土柱的腐蚀离岸式码头钢筋混凝土柱的腐蚀外墙面砖的腐蚀外墙面砖的腐蚀混凝土中钢筋的锈蚀混凝土中钢筋的锈蚀 现代工程中，对耐久性的要求愈来愈高，提出耐久性指现代工程中，对耐久性的要求愈来愈高，提出耐久性指标的工程设计也愈来愈多。对材料的质量评定也应逐渐由强标的工程设计也愈来愈多。对材料的质量评定也应逐渐由强度指标发展为度指标发展
44、为耐久性指标耐久性指标。未来工程设计中将用。未来工程设计中将用耐久性设计耐久性设计取代目前按强度进行的设计。取代目前按强度进行的设计。1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述1.7 材料的绿色化材料的绿色化绿色化：建筑工程中所用材料向着绿色建材方向发展。绿色建材：建筑材料不仅具有令人满意的使用性能，而且在其生命周期的各阶段（全过程）还应满足环保、健康和安全等要求。绿色建材研究开发重点除了考虑材料的使用性能外，还必须同时考虑材料对环境及人体的影响。绿色建材包括五个方面的特征。1.7 材料的绿色化材料的绿色化谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH