土木工程材料

CivilEngineeringMaterial土木工程材料是指在土木工程中所使用的各種材料及其制品的總稱，它是一切土木工程的物質基礎。萬里長城北京故宮布達拉宮承德避暑山莊孔廟孔廟武當山古建筑群云南麗江古城山西平遙古城開平碉樓與村落福建土樓趙州橋應縣木塔五臺山佛光寺中央電視臺新址鳥巢

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年份水泥產量（億噸）增長率（%）2000年5.974.19%2001年6.6110.73%2002年7.259.68%2003年8.6218.91%2004年9.7012.52%2005年10.6910.19%2006年12.3715.71%2007年13.6110.06%2008年13.882.00%2009年16.4618.53%2010年18.6813.51%2011年20.6310.44%

2012年21.845.87%

碎石卵石黃砂現場攪拌混凝土紙面石膏板平板玻璃塑料管道油氈帶肋鋼筋預應力鋼絞線H型鋼2008年中鋼協會員單位粗鋼產量排名排名單位產量（萬噸）

全國合計50048.801寶鋼集團有限公司3544.302河北鋼鐵集團3328.393武漢鋼鐵(集團)公司2773.394鞍本鋼鐵集團2343.935江蘇沙鋼集團2330.466

山東鋼鐵集團有限公司2184.087馬鋼(集團)控股有限公司1503.908首鋼總公司1219.289湖南華菱鋼鐵集團有限責任公司1125.6910包頭鋼鐵(集團)有限責任公司983.90原木板材膠合板大理石花崗巖濟南青花崗巖建筑陶瓷生石灰多孔磚空心磚加氣混凝土砌塊預制混凝土空心板彩鋼門緒論建筑工程對材料的基本要求1.必須具備足夠的強度,能夠安全地承受設計荷載;2.材料自身的質量以輕為宜,以減輕下部結構和地基的負荷;3.具有與使用環境相適應的耐久性,以減少維修費用;4.用于裝飾的材料,應能美化房屋并產生一定的藝術效果;5.用于特殊部位的材料,應具有相應的特殊功能.土木工程材料的分類

1.按用途2.按化學成分結構材料墻體材料功能材料無機材料有機材料：植物材料、瀝青材料、高分子材料復合材料：金屬與非金屬復合材料、有機與無機復合材料金屬材料非金屬材料黑色金屬材料：鋼、鐵有色金屬材料：鋁、銅天然石材陶瓷和玻璃無機膠凝材料砂漿、混凝土材料的標準化

1.標準的定義

2.標準的內容

3.標準的分類4.標準的表示方法國家標準：GB行業標準：JC、JG地方標準：DB企業標準：QB《通用硅酸鹽水泥》GB175－2007材料的基本狀態參數

1.密度：

2.表觀密度：

3.堆積密度：

第一章材料的基本參數4.孔隙率:5.空隙率:練習題：

某一塊狀材料的全干質量為100g，自然狀態體積為40cm3，絕對密實狀態下的體積為33cm3，試計算其密度、表觀密度、孔隙率。

破碎的巖石試件經完全干燥后，其質量為482g，將放入盛有水的量筒中，經一定時間石子吸水飽和后，量筒的水面由原來的452cm3上升至630cm3。取出石子，擦干表面水分后稱得質量為487g。試求該巖石的表觀密度、體積密度及吸水率？材料與水有關的性質1.親水性與憎水性用“潤濕角θ”來區分憎水性材料的作用1.可用作防水材料2.用于親水性材料的表面處理，以降低其吸水性。2.吸水性用“吸水率”來表示分為”質量吸水率”和”體積吸水率”吸水性:材料在浸水狀態下吸入水分的能力質量吸水率:材料吸水飽和時,其所吸收水分的質量占材料干燥時質量的百分率.

體積吸水率:是指材料體積內被水充實的程度.即材料吸水飽和時,所吸收水分的體積占干燥材料自然體積的百分率.質量吸水率與體積吸水率的關系影響材料吸水性大小的因素1.材料本身是親水的還是憎水的2.材料內部的孔隙率的大小3.孔隙特征材料吸水對材料性質的影響1.表觀密度和導熱性增大2.強度降低3.體積增大總體來說,對材料的性能是不利的.3.吸濕性:材料在潮濕空氣中吸收空氣中水分的性質用“含水率”來表示影響含水率大小的因素1.本身是親水的還是憎水的2.孔隙率與孔隙特征3.周圍環境的溫度、濕度“平衡含水率”的概念4.耐水性：材料長期在飽和水作用下而不破壞，其強度也不顯著降低的性質。用“軟化系數”來表示5.抗滲性：材料抵抗壓力水滲透的性質。用”抗滲標號”或”抗滲等級”來表示影響材料抗滲性的因素1.孔隙率2.孔隙特征6.抗凍性:材料在吸水飽和狀態下,能經受多次凍結和融化作用而不破壞,同時強度也不嚴重降低的性質.用”抗凍標號”來表示影響材料抗凍性的因素1.材料的孔隙率和孔隙特征2.材料的吸水飽和程度3.材料的強度材料的熱性質導熱性:材料傳導熱量的能力用“導熱系數”來表示材料名稱鋼材混凝土松木粘土空心磚密閉空氣水導熱系數[w/(m.K)]581.510.17~0.350.640.0230.58幾種典型材料及物質的導熱系數熱容量:材料加熱時吸收熱量,冷卻時放出熱量的能力.用“比熱”來表示比熱:表示1kg的材料,溫度升高1K時所吸收的熱量,或降低1K時放出的熱量幾種典型材料及物質的比熱材料名稱鋼材混凝土松木粘土空心磚密閉空氣水比熱[J/(g.K)]0.480.842.720.921.04.18熱變形性:是指材料在溫度變化時其尺寸的變化.用”線膨脹系數“來表示材料的力學性質:是指材料在外力作用下,有關抵抗破壞和變形的能力的性質.

材料的力學性質包括:強度及變形兩個方面材料的強度:材料可抵抗外力作用而引起破壞的最大能力.按照受力的不同,強度可分為抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度、抗彎強度。Flbh比強度：按單位質量計算的材料強度，其值等于材料的強度與其表觀密度之比。用于衡量材料的輕質高強性能材料的彈性:材料在外力作用下產生變形,當外力取消后,材料變形即可消失并能完全恢復原來形狀的性質.E是衡量材料抵抗變形能力的一個指標塑性：在外力作用下材料產生變形，如果取消外力，仍保持變形后的形狀尺寸，并且不產生裂縫的性質。塑性變形不可逆脆性：在外力作用下，當外力達到一定限度后，材料無明顯的塑性變形而突然破壞的性質。脆性材料的特點：1.抗壓強度高；2.抗拉強度低;3.抵抗沖擊、振動荷載的能力差。韌性:在沖擊、震動荷載作用下，材料能吸收較大的能量，產生一定的變形而不致被破壞的性能。1.抗壓強度高，抗拉強度更高；2.抵抗沖擊、振動荷載的能力強。硬度：材料表面能抵抗其他較硬物體壓入或刻劃的能力。天然石材的硬度用“刻劃法”表示；金屬材料的硬度用“壓入法”表示。耐磨性：材料表面抵抗磨損的能力。磨損率材料的耐久性：材料在使用過程中能長久保持原有性質的能力。耐久性是一個綜合指標：抗凍性、抗風化性、抗老化性、耐化學腐蝕性等。外界的破壞作用物理作用化學作用生物作用干濕變化溫度變化凍融變化酸、堿、鹽水溶液及氣體的侵蝕昆蟲、菌類產生的蛀蝕、腐朽提高材料耐久性的作用延長建筑物的使用壽命；減少使用期間的維修費用。提高材料耐久性的措施1.減輕大氣或周圍介質對材料的破壞作用；2.提高材料本身對外界作用的抵抗能力；3.采用其他材料保護主體材料免受破壞。作業1.何謂材料的密度、表觀密度和堆積密度？如何計算？2.建筑材料的親水性和憎水性在建筑工程中有什么實際意義?3.何謂材料的吸水性、吸濕性、耐水性、抗滲性和抗凍性？各用什么指標表示？4.彈性材料與塑性材料有何不同?5.何謂材料的強度?根據外力作用方式不同,各種強度如何計算?其單位如何表示?1.某工地所用卵石材料的密度2650kg/m3，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?2.有一塊燒結普通磚，在吸水飽和狀態下重2900g，其絕干質量為2550g。經干燥并磨成細粉后取50g，用排水法測得絕對密實體積為18.62cm3.試計算該磚的吸水率、密度、孔隙率?3.某石材在氣干、絕干、水飽和狀態下測得抗壓強度分別為174、178、165MPa，求該石材的軟化系數，并判斷該石材可否用于水下工程？4.質量為3．4kg、容積為l0．0L的容量筒，裝滿絕干石子的總質量(含筒)為18．4kg。向該筒內注入水，在石子吸水飽和后將水注滿并稱得總質量(含筒)為22.67kg。將上述吸水飽和的石子擦干表面后稱得總質量(含筒)為18．6kg。已知該石子的密度為2.70g／cm3。求：該石子的絕干堆積密度、表觀密度、體積密度、吸水率、開口孔隙率、孔隙率、并估計抗凍性。1.含水率為4%的濕砂重100g，其中水的重量4g。2.熱容量大的材料導熱性大，受外界氣溫影響室內溫度變化比較快。3.材料的孔隙率相同時，連通粗孔者比封閉微孔者的導熱系數大。4.從室外取重為G1的磚一塊，浸水飽和后重為G2，烘干后重為G3，則磚的質量吸水率為

W=（G2-G3）/G1。5.同一種材料，其表觀密度越大，則其孔隙率越大。判斷是非題6.將某種含水的材料，置于不同外部環境中，分別測得其密度，其中以干燥條件下的密度最小。7.吸水率小的材料，其孔隙率就小。8.材料的抗凍性與材料的孔隙率有關，與孔隙中的水飽和程度無關。9.在進行材料抗壓強度試驗時，大試件較小試件的試驗結果值偏小。10.材料在進行強度試驗時，加荷速度快者較加荷速度慢者的試驗結果值偏小。１.材料的吸水性（）表示，吸濕性用（）表示。２.材料耐水性的強弱可以用（）來表示，材料耐水性愈好，該值愈（）。３.稱取松散密度為1400kg/m3的干砂200g，裝入廣口瓶中，再把瓶中注滿水，這時稱重為500g。已知空瓶加滿水時的重量為377g，則該砂的表觀密度（），空隙率為（）。填空題４.同種材料的孔隙率愈（），材料的強度愈高；當材料的孔隙率一定時，（）孔隙率愈多，材料的絕熱性愈好。５.當材料的孔隙率增大時，則其密度（），堆積密度（），強度（），吸水率（），抗滲性（），抗凍性（）。６.材料作抗壓強度試驗時，大試件測得的強度值偏低，而小試件相反，其原因是（）和（）。選擇題1.普通混凝土標準試件經28d標準養護后測得抗壓強度為22.6MPa,同時又測得同批混凝土水飽后的抗壓強度為21.5MPa,干燥狀態測得抗壓強度為24.5MPa,該混凝土的軟化系數為().A.0.96B.0.92C.0.13D.0.882.材料的抗滲性指材料抵抗()滲透的性質.A.水B.潮氣C.壓力水D.飽和水3.有一塊磚重2625g,其含水率為5%,該濕磚所含水量為().A.131.25gB.129.76C.130.34D.1254.材料的耐水性指材料()而不破壞,其強度也不顯著降低的性質.

A.在水作用下B.在壓力水作用下

C.長期有飽和水作用下D.長期在濕氣作用下5.材料吸水后,將使材料的()提高.

A.耐久性B.強度及導熱系數C.密度D.表觀密度和導熱系數6.通常材料的軟化系數為()時,可以認為是耐水材料.

A.＞0.95B.＞0.85C.＞0.757.含水率為5%的砂220kg,將其干燥后重量是()kg.

A.209B.209.52C.2108.材質相同的A、B兩種材料,已知表觀密度A＞B,則A材料的保溫效果比B材料().A.好B.差C.差不多D.不好判斷9.材料按其化學組成可以分為哪幾種？A.無機材料，有機材料；B.金屬材料，非金屬材料；C.植物材料，高分子材料，瀝青材料，金屬材料；D.無機材料，有機材料，復合材料。10.涂料屬于以下哪一種材料？A.非金屬材料B.無機材料C.高分子材料D.復合材料11.某棟普通樓房建筑造價為1000萬元，據此估計建筑材料費用大約為下列哪能一項？A.250萬元B.350萬元C.450萬元D.500～600萬元12.基本建設所用的“三大建筑材料”通常指（）A.鋼材、砂石、木材；B.水泥、鋼材、木材；C.水泥、金屬、塑料；D.石材、鋼材、木材13.建筑材料標準按等級分為國際標準、中國國家標準等，指出下列哪一組常用標準編碼符號全部正確？A.ISO（國際標準）、ASTM（澳大利亞標準）、GB（中國國家標準）；B.ISO（國際標準）、ASTM（美國材料試驗標準）、GB（中國國家標準）；C.ISO（意大利標準）、ASTM（美國材料試驗標準）、GB（德國標準）；D.ISO（國際標準）、ASTM（俄羅斯標準）、GB（英國標準）14.在測定燒結普通磚的密度時，需測其體積，具體方法是（）。