建筑材料1~2

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第一章土木工程材料学概论EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials教材土木工程材料唐朝晖程瑶丁文霞徐光黎中国地质大学出版社EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials什么是建筑材料建筑材料是人类建造活动所用一切材料的总称土木工程材料是指土木工程中使用的各种材料及制品,它是一切土木工程的物质基础周口店猿人洞遗址遗迹遗址遗产EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials建筑材料分类分类实例无机材料金属材料黑色金属有色金属非金属材料天然石材烧土制品胶凝材料及制品玻璃无机纤维材料有机材料植物材料沥青材料合成高分子材料复合材料有机与无机非金属材料复合金属与无机非金属材料复合金属与有机材料复合EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials建筑材料分类土木工程材料在建筑物中的使用功能分类土木工程结构材料构成土木工程结构受力构件和结构所用的材料砖、石、水泥、水泥混凝土钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土、沥青和沥青混凝土轻钢结构、铝合金结构、复合材料、合成材料墙体材料(围护材料)建筑物内外及分隔墙体所用的材料,承重和非承重砌墙砖、混凝土及加气混凝土砌块混凝土墙板、石膏板、金属板材和复合墙体建筑功能材料担负某些建筑功能的非承重用材料防水材料、绝热材料、吸声材料装饰材料、耐火材料、采光材料EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials发展历史随生产力发展而发展木材、岩石、竹、粘土等天然材料金字塔(2000-3000BC):石材、石灰、石膏万里长城(200BC):条石、大砖、石灰砂浆、土圆形大剧场(70-80AC):石材、石灰砂浆布达拉宫(641建,1645重建):石材、石灰砂浆EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials金字塔胡夫金字塔高146.59m,底部232m见方,用230多万块、每块重2.5T岩石EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials万里长城万里长城(200BC):条石、大砖、石灰砂浆EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials圆形大剧场罗马斗兽场(70-80AC)石材、石灰砂浆布达拉宫多次重修整体为石木结构EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials18世纪中叶:钢材、水泥(J.Aspdin,1824)19世纪:钢筋混凝土(1890-1892)中国,189820世纪:预应力混凝土、高分子材料EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials钢材与水泥中国钢材产量0.199中国47%010000200003000040000500006000019451950195519601965197019751980198519901995200020052010中国水泥产量1985年开始位居世界第一目前有一半以上水泥由中国生产亿吨0510152019451950195519601965197019751980198519901995200020052010EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials建筑材料与人类环境EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials建筑材料与人类环境冶炼钢材EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials建筑材料与人类环境同时建筑材料的生产可以消耗许多工农业废料绿色建材EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials土木工程材料在土木工程中的地位建筑材料的更新是新型结构出现和发展的基础需求促进发展直接影响工程建设项目的造价是进一步学习钢混上部结构基础工程等课程的基础EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials土木工程材料的标准化国家标准行业标准地方标准企业标准GB国家标准GBJ建筑工程国家标准JGJ建设部行业标准JC国家建材局标准YB冶金部标准JG建工行业标准JT交通行业标准QB企业标准DB地方标准ZB国家级专业标准国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175-2007建设部行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000•ASA-AmericanStandardAssociation•ASTM–AmericanSocietyforTestingMaterials美国材料试验学会•BS-BritishStandard•DIN–DeutschIndustrieNormen•ISO-InternationalStandardOrganizationEngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials学习任务与内容土木工程材料是一门实用性很强的专业基础课基本任务是:获得土木工程材料的基础知识掌握土木工程材料的技术性能、应用方法及其试验检测技能对土木工程材料的储运和保护也有所了解,以便在今后的工作实践中正确选择与合理使用土木工程材料实验课是本课程的重要教学环节,是为了加深了解材料的性能和掌握实验方法,培养科学研究能力以及严谨的科学态度。第二章土木工程材料的基本性质EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials材料的基本物理性质密度实际密度(TrueDensity)表观密度(ApparentDensity)堆积密度(BulkDensity)物质单位体积的质量实体闭口孔隙EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials材料的基本物理性质实际密度(TrueDensity):绝对密实状态实体闭口孔隙实体Vm=ρ材料在绝对密实状态下体积孔隙材料钢材玻璃直接求取卵石、砂直接用排水法测其绝对体积的近似值材料在干燥状态下质量表观密度(ApparentDensity)00Vm=ρ自然状态下材料在自然状态下体积材料在自然状态下质量干表观密度湿表观密度测量方法:规则形状根据实际测量不规则形状用蜡封排液法EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials材料的基本物理性质实际密度与表观密度EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials材料的基本物理性质材料的堆积密度(BulkDensity)散粒材料在自然堆积状态下散粒材料在自然堆积状态下体积散粒材料在自然堆积状态下质量'0'0Vm=ρ捣实体积则称紧密堆积密度材料名称密度g/cm3)表观密度(kg/m3)堆积密度(kg/m3)孔隙率(%)钢材7.8~7.97850—0花岗岩2.7~3.02500~2900—0.5~3.0石灰岩2.4~2.61800~26001400~1700(碎石)—砂2.5~2.6—1500~1700—粘土2.5~2.7—1600~1800—水泥2.8~3.1—1200~1300—烧结普通砖2.6~2.71600~1900—20~40烧结空心砖2.5~2.71000~1480——红松木1.55~1.60400~600—55~75常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials材料的基本物理性质密实度(Dense)固体物质部分的体积占总体积的比例<1.0强度吸水性耐久性导热性密实度孔隙率(Porosity)000100%(1)100%VVPVρρ−=×=−×000100%mVVDVmVρρ===×孔隙体积(Vp)占材料总体积(V0)百分率1PD=−•孔隙率较小,且连通孔较少的材料,其吸水性较小,强度较高,抗冻性和抗渗性较好•需要保温隔热建筑物或部位,要求其所用材料的孔隙率要较大空隙率材料在松散状态下,颗粒空隙体积占松散体积的百分比00000'''100%(1)100%'VVPVρρ−=×=−×控制混凝土骨料级配和计算混凝土含砂率时,砂、石子的空隙率是重要依据EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials材料的基本物理性质材料的水理性质——亲水性与憎水性cossvsllvγγθγ=+湿润角θcos()svsllvθγγγ=−固气界面张力力图降低表面能固液界面张力力图保持液体球形液体表面张力力图保持液体球形090θ0svsllvγγγ−90θsvslγγ0θ=svsllvγγγ−=EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials材料的基本物理性质材料的水理性质——吸水性水中饱和吸水率质量吸水率体积吸水率100%mmWm−==×干湿质干吸收的水分质量干燥材料质量01100%VmmWVVρ−===⋅×水干湿体干水吸水的水分体积干燥时体积0001100%=WmmVρρρρ−=⋅⋅×⋅⋅干湿质干水•花岗岩0.5%~0.7%•混凝土2%~3%•粘土砖8%~26%•木材~可超过100%材料的水理性质——吸湿性100%mmWm−=×干含含干空气湿度较大但温度较低时,则材料的含水率就大,反之则小材料中所含水分与空气的湿度相平衡时的含水率,称为平衡含水率影响其他物理力学性质EngineeringGeology&GeotechnicalEngineeringFaculty,CUGBuildingMaterials材料的基本物理性质材料的水理性质——耐水性材料在水的作用下.不破坏,其强度也不显著降低的性质称为材料的耐水性fkf==饱软干饱水状态下的抗压强度干燥状态下的抗压强度经常位于水中或潮湿环境中的重要结构物的材料软化系数不宜小于0.85受潮较轻的或次要结构物的材料软化系数不宜小于0.75软化系数大于0.8的材料通常可以认为是耐水的材料材料的水理性质——抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性渗透系数K=hWKAtdK=⋅⋅=水头差渗透断面积渗透时间水量渗透途径承受0.4MPa静水压力而不渗透P2、P4、P6、P8、P10、P12EngineeringGeology&GeotechnicalEng

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