土木工程材料精品ppt课件

土木工程材料教学目的：使学生掌握土木工程材料的制备、性能、用途、质量检测和控制方法。掌握土木工程材料的选择和提高其性能的方法。引言，第1章，1.1概述，土木工程材料与土木工程的关系：土木工程材料是所有土木工程的材料基础，(1)土木工程材料的各种物理和力学性能是结构设计的基本基础。(2)土建材料是选择施工方案和进行施工设计的基础。(3)土建工程材料成本占土建工程总投资的60% 70%，是控制土建工程成本的关键。(4)土木工程材料的质量直接影响到土木工程的质量。1.1.1土木工程材料的分类土木工程材料有很多种，我们可以根据不同的原则对其进行分类：(1)根据材料在工程中的功能分类，结构材料在建筑物中承受各种载荷，充当骨架，其质量直接危及结构的安全。这些材料包括钢和水泥混凝土。围护和隔离材料，它们在建筑中起着围护和隔离的作用，为了形成建筑空间，这些材料应该具有隔热、隔音、防水等功能。也称为功能材料。一、装饰材料、特殊功能材料，用于建筑内外装饰，其颜色和纹理应符合建筑内外环境的设计要求。包括耐高温、耐腐蚀性强、防辐射、太阳能转换等具有特殊功能要求的材料。(2)根据材料的化学成分分类，1.1.2土木工程材料标准化，标准内容：规范，分类，技术要求，检验方法，验收规则，标志，运输和储存和其他标准类型：国际标准化组织国际标准，国家标准(GBGB/T)，行业标准(日本)，地方标准(德国)，企业标准(英国)，1.2材料的基本状态参数，1.2.1密度，材料的表观密度和体积密度，1.2.1.1密度，定义：绝对致密状态下材料的单位体积质量。可计算如下：密度，g/cm3；材料的质量，g；V处于绝对致密状态的材料体积，cm3。(密度)的测量方法，材料多孔，采用研磨后用李氏瓶测量其体积的方法。一些密实的材料，如卵石等。可通过直接排液法测量。用这种方法测量的体积称为近似密度(A)，因为它不能消除内部的封闭孔隙。1.2.1.2表观密度，定义：自然状态下材料的单位体积质量。计算：0表达密度，g/cm3或kg/m3；m材料质量，g或kg；v0处于自然状态的材料体积，cm3或m3。(单位重量)，1.2.1.3堆积密度，定义：堆积状态下每单位体积粉状或粒状材料的质量。计算：0堆积密度，kg/m3；材料质量，千克；v0松散材料的体积，m3。(堆积密度)，V0，V，VK，VB，裸眼，闭孔，闭孔，自然状态下的散装材料，裸眼，固体，空隙，裸眼，闭孔，容器中的粒状，粉状或散装材料，(1)孔隙率：材料内部孔隙体积占材料总体积的百分比。材料的孔隙率以两种方式影响材料的性能：一种是孔的数量(孔的数量)，另一种是孔的特性。孔隙的数量以孔隙度为特征。(2)密实度：材料内部固体物质的实际体积占材料总体积的百分比，孔隙特征主要表现在三个方面：(1)微孔、细孔和大孔根据孔径大小划分；(2)根据间隙是否连通，将相互连通的隔离孔和连通孔分开；(3)根据孔隙是否与外界相通，分为与外界相通的开放孔隙和与外界不相通的封闭孔隙(封闭孔隙)。如果开放孔的体积是Vk，封闭孔的体积是VB，则p(1)空隙率：散装材料中颗粒之间的空隙体积与散装体积的百分比，1.2.2.2材料的空隙率，(2)散装材料中颗粒的自然状态体积与填充率：的百分比，1.3材料的机械性能，1.3.1强度和比强度，1.1材料强度，它定义了材料在没有受到外力破坏时所能承受的最大应力。根据外力的不同模式，材料有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度的计算公式如下：抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、F-强度、Mpa。P -故障时的最大负载，n；a -应力截面面积，mm2。弯曲强度，FF弯曲强度，Mpa；P -弯曲破坏时的最大载荷，n；两点之间的距离为mm，b试样横截面的宽度，mm；试件横截面的高度为毫米。许多土木工程材料通常根据其强度分为几个等级，通常称为“标签”。材料的强度受到以下三个因素的影响：材料的内部结构和结构、环境条件(温度、湿度、含水量等)。)中，强度值的测试条件(样品尺寸、加载速度等。)，其次，材料的比强度(定义材料每单位体积重量的强度)等于材料的强度与其表观密度之比，即衡量材料是否轻质和高强度的指标，以及1.3.2材料的弹性和塑性、弹性和塑性。当材料受到外力作用时，例如外力的消除，材料的几何形状可以恢复到其原始状态，这种材料的性质称为弹性。如果变形只能部分恢复，剩余部分不能消失，剩余部分称为塑性变形。材料在弹性范围内的应力应变关系符合以下公式：= 应力；应变是由外力变形的材料的尺寸增量与原始尺寸之比； 弹性模量；弹性模量是材料硬度的量度。它的物理含义是单位应变所需的应力，反映了材料抵抗变形的能力。它是结构设计的主要参数之一。弹塑性材料：当材料受力时，弹性变形和塑性变形同时发生。外力消除后，弹性变形恢复，塑性变形保持不变。1.3.3脆性和韧性，(1)脆性材料在外力作用下没有明显的塑性变形和突然破坏。具有这种破坏性的材料被称为脆性材料。从应力应变图可以看出材料的脆性。(2)韧性或冲击韧性是指韧性材料在冲击或振动载荷下能够吸收大量能量并产生一定的变形而不损坏的特性。一般来说，冲击破坏过程中单位截面吸收的能量是作为一个指标来衡量的。硬度和耐磨性硬度：材料抵抗较硬材料刮擦或压入的能力通常是通过刮擦和压入来确定的。计分法叫做莫氏硬度。压入法用于称量布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。耐磨性：材料抗磨损的能力，用材料的抗磨损率、1.3.5蠕变和应力松弛来表示。当材料在恒定外力的作用下，它的变形随着时间慢慢增加，这被称为蠕变。当材料在连续外力的作用下，总变形值保持不变，由于蠕变和材料内应力随时间逐渐减小，称为应力松弛。蠕变和应力松弛是两个相互关联的现象。1.4材料与水相关的性质，90亲水性材料，90疏水性材料，1.4.1材料的亲水性和疏水性，润湿角：在材料、水和空气三相的相交处沿水滴表面的切线、切线和材料与水接触面之间的角度。1.4.2材料的含水状态，四种基本含水状态：干燥状态材料的孔隙中没有或只有很少的水；风干状态下材料孔隙中的水分与大气湿度平衡；冲浪该材料还可以处于两种基本含水状态之间的过渡状态，即饱和水、表面水和材料的含水状态，(a)干燥状态，(b)风干状态，(c)饱和表面干燥状态，(d)潮湿状态，(a)、(b)、(c)、(d)，1.4.3材料的吸湿性和吸水性，吸湿性亲水材料在潮湿空气中吸水的性质。就含水量而言，WH含水量；%，ms含水状态下材料的质量，g；mg-干燥状态下材料的质量，g。材料的含水量随环境温度和湿度的变化而变化。平衡水分含量：当材料中的水分与环境温度对应的湿度达到平衡时的水分含量。这种材料在干燥空气中释放水分的特性被称为水分减少。(2)材料在水中的吸水性能。用吸水率来表示，重量吸水率和体积吸水率有两种定义：当重量吸水率材料吸水饱和时，吸水重量占材料干燥时的重量百分比；体积吸水率33，354当材料吸水饱和时，吸水体积占材料干燥时体积的百分比。材料的体积吸水率等于其重量吸水率乘以干燥状态下材料的表观密度。1.4.4耐水性，定义了在长时间水的作用下不会损坏且强度不会显著降低的材料的特性，由软化系数表示：软化系数材料在吸水饱和状态下的抗压强度与在干燥状态下的抗压强度之比。软化系数为0.8的材料称为防水材料，1.4.5为不渗透性，它定义了能抵抗加压水渗透的材料的特性。渗透系数或抗渗标签通常表示为：渗透系数：K渗透系数，cm/h；q水渗透率，cm；D -试件厚度，厘米；可渗透面积，厘米；T -，h；H -静压头，厘米。抗渗标记(Pn):由按照规定的材料制成的试样在标准试验条件下能够承受的最大水压(MPa)。材料的渗透系数越小或抗渗标记越高，材料的抗渗性越好。1.4.6抗冻性定义了一种材料能够经受多次冻融循环而不损坏，并且在含水条件下强度不会显著降低的特性。常用防冻标签(Fn)表示在标准试验条件下，经过一定次数的冻融循环后，规定的吸水饱和试样的强度下降不超过规定值，且无明显损伤或剥落，则冻融循环次数即为防冻标签。材料的抗冻性与吸水率、材料强度和孔隙特征有关。含水量大，强度低，开孔抗冻性差。1.5材料的热性能，1.5.1。热容量，定义，当温度变化时材料吸收或释放热量的能力，不同材料的热容量可以通过比热来比较。比热：单位质量的材料上升到单位温度所需的热量。1.5.2导热率，定义为当材料的两面存在温差时，从高温侧向低温侧传热的能力。通常用热导率来表示。材料的热导率与孔隙特征有关。添加隔离和未连接的孔会降低材料的热导率。1.5.3热变形性，定义，材料尺寸随温度变化而变化，常用线性膨胀系数。对于有保温要求的项目，应尽量选用热容量大、导热系数小的材料。1.6材料的耐久性，土木工程材料受到各种破坏性因素(物理、化学、环境、生物等)的影响。)在使用过程中，能够保持其使用性能的特性称为土木工程材料的耐久性。环境影响因素往往是复杂多变的，它们单独或相互作用从工程技术发展的角度来看，用基于耐久性的工程设计取代基于强度的工程设计更加科学和实用。然而，为了根据耐久性进行工程设计，需要对各种材料的耐久性进行更广泛和深入的研究。提高材料的耐久性是土木工程材料生产和应用中的重要问题之一。第二章是关于气动胶结材料：它可以与水混合，将粒状或块状材料粘结成一个整体。气动胶结材料：只能在空气中硬化、保持或发展强度；水硬性胶凝材料：它不仅能在空气中硬化，还能在水中更好地硬化，以保持和发展强度。胶凝材料分类：胶凝材料、有机胶凝材料、无机胶凝材料、天然有机胶凝材料如沥青和天然树脂、合成有机胶凝材料如各种合成树脂、气动胶凝材料如石灰、石膏、水玻璃等。各种水泥、石灰、石灰、石灰等水硬性胶凝材料生产概况：以碳酸钙为主要成分的原料在900 1000煅烧，得到大量生石灰氧化钙。块状生石灰加工成产品：生石灰粉(磨细生石灰)、熟石灰部分(加水消化干燥)、石灰膏(加入过量的水消化得到一定稠度的石灰膏)，生石灰消化成熟石灰，其主要成分为氢氧化钙，烧成CaCO3CaO CO2，熟石灰技术要求264.9103 J，2.1.2石灰。根据现行建筑材料行业标准，各种石灰产品分为三个等级，每个等级都有自己的技术标准。2.1.3石灰的特性、可塑性和保水性在石灰的水化过程中产生大的水化热，体积增大，缓慢硬化，硬化过程中体积收缩大，硬化后强度大，耐水性低，脱水结晶，碳化，Ca(HO)2CO 2NH2OCaCO3(N1)H2O，制作石灰乳涂料，制备砂浆，混合石灰土和石灰混合土以生产硅酸盐产品，2.1.4石灰的应用，2.2石膏，石膏，2.2.1建筑石膏生产简介。石膏是一种以硫酸钙为主要成分的气动胶凝材料。二水石膏受热时的变化，SO42H2O，可溶性硬石膏在140饱和蒸汽或部分盐溶液中，220，可溶性硬石膏，320 360，硫酸钙不溶性硬石膏500 700，110 170，分类：建筑石膏高强度石膏硬石膏水泥高温煅烧石膏建筑石膏生产概况：原材料(天然二水石膏矿石，天然无水石膏，化学石膏等。)被加热、煅烧、脱水和研磨以获得石膏产品。不同类型的石膏产品具有不同的加热温度和方法。建筑石膏是通过开封和加热到107-170获得的.一、建筑石膏即半水石膏，2.2.2石膏的技术要求，分为三个等级并有其技术指标。它们容易吸收水分，在储存和运输过程中必须防潮，储存时间一般不超过三个月。产品标识顺序为：产品名称、抗折强度值、标准编号、2.2.3建筑石膏特性，凝固硬化为快速硬化时体积微膨胀硬化后孔隙率较大。表观密度和强度低、隔热性好、吸音性好、耐火性好、一定的温度和湿度调节性、耐水性和抗冻性差、加工性能好、硬化过程、水合过饱和胶凝晶体的溶解、2.2.4建筑石膏的应用、抹灰石膏建筑石膏产品的制备、2.3水玻璃、硅酸钠、2.3.1水玻璃的特性、溶于水的硅酸盐由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅组成、化学通式：r 2对SiO 2n-水玻璃模数，即二氧化硅与碱金属的分子比一般在1.53.5之间，工程中常用2.62.8。氮越小，水玻璃中的晶体成分越