1.1 材料基本性质与发展史（课件）《水利工程材料》上好课（高教版·江西专版）

《水利工程材料》（高教版·江西专版） 上好课—中职专业课 项目一 建筑材料基础与工程特性 1.1 材料基本性质与发展史 教学目标 知识目标 掌握建筑材料按成分、功能的分类及典型代表材料 识记材料物理、力学、耐久性相关概念与技术指标 能力目标 能区分密度、表观密度、堆积密度等易混淆物理指标 可根据工程场景简单判断选用合适类型建筑工程材料 情感目标 树立工程质量意识，理解材料性能对水利建筑的重要性 认识材料发展历程，体会材料进步推动工程行业发展 教学引入 古人修桥建房用的是什么材料？现在修建大坝、高楼，又会用到哪些材料？ 一起走进建筑材料的世界，了解建筑材料的分类、性质、发展史 知识讲授—建筑材料的定义 建筑物建造过程中所使用的各种材料的统称 构成建筑实体的物质基础 知识讲授—建筑材料的分类 按基本成分 有机材料 天然有机材料：木材为典型代表 自重小、强度较高、 弹性和韧性良好、易于加工 常用于构建房屋、 桥梁等结构的骨架 也大量应用于室内装修， 如制作地板、窗框和家具等 知识讲授—建筑材料的分类 按基本成分 有机材料 N O C 以碳(C)元素为核心 常结合氢(H)、氧(O)、氮(N)等元素 且与生命体或其衍生物相关的材料 天然有机材料 人工合成有机材料 知识讲授—建筑材料的分类 按基本成分 有机材料 人工合成有机材料：塑料为典型代表 自重小、强度高、耐腐蚀、绝缘、吸声、保温 在现代建筑中应用广泛 如塑料板、管道、门窗等 知识讲授—建筑材料的分类 按基本成分 无机材料 以无机物为主要成分 金属材料 非金属材料 强度高、韧性好、焊接性良好 对结构强度和稳定性 要求极高的建筑工程 桥梁、高楼大厦、大型场馆、隧道等 金属材料： 知识讲授—建筑材料的分类 按基本成分 无机材料 非金属材料：水泥为典型代表 知识讲授—建筑材料的分类 按基本成分 复合材料 有机材料 + 无机材料 发挥两者优势的新型材料 典型代表：玻璃钢 知识讲授—建筑材料的分类 按基本成分 复合材料 玻璃钢 知识讲授—建筑材料的分类 按功能 结构材料 主要承担建筑物所承受的各种荷载作用 是确保建筑结构稳定和安全的关键材料 基础、柱、梁等主要受力构件常采用： 高层写字楼： 柱和梁多使用钢筋混凝土 承受竖向和水平荷载 大跨度的体育馆建筑: 钢结构大空间无柱设计 知识讲授—建筑材料的分类 按功能 功能材料 具备除结构承载外的其他特定功能 围护作用 墙体材料（砖、 砌块、墙板等） 防水作用 各类防水涂料、 防水卷材等 装饰作用 各种墙面涂料、壁纸、石材、陶瓷砖 保温隔热作用 岩棉、玻璃棉、 聚苯板等 分隔空间，抵御外界风雨、温度变化 减少建筑物内外热量传递，降低能耗 美化建筑物 内外表面 有效防止水分渗透 知识讲授—建筑材料的分类 按功能 功能材料 知识讲授—建筑材料的基本性质 物理性质 与质量和体积相关 密度 在绝对密实状态下单位体积的质量（对于建筑材料） 对于判断材料的种类、评估材料的质量等具有重要意义 𝜌——材料的密度 𝑚—— 材料的质量 𝑉—— 材料在绝对密实状态下的体积 知识讲授—建筑材料的基本性质 物理性质 与质量和体积相关 表观密度 指材料在自然状态下单位体积的质量 在实际使用中更关注（它考虑了材料内部孔隙的存在） 不同表观密度的混凝土适用于 不同的建筑部位和工程要求 知识讲授—建筑材料的基本性质 物理性质 与质量和体积相关 堆积密度 指散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量 常用于散粒材料，如砂、石子等 堆积密度的大小与颗粒的形状、粒径、堆积方式等因素有关 准确掌握散粒材料的堆积密度是 保证工程质量的重要前提 知识讲授—建筑材料的基本性质 物理性质 与质量和体积相关 孔隙率 指材料内部孔隙（包括开孔与闭孔）体积占总体积的百分比 反映了材料内部孔隙的多少 𝑃——材料的孔隙率，% ——材料内部所有孔隙的总体积 ——材料的总体积 一般来说，孔隙率越大，材料的强度越低，吸水性越强，保温隔热性越好 知识讲授—建筑材料的基本性质 物理性质 与质量和体积相关 空隙率 指散粒材料颗粒间空隙体积占堆积体积的百分比 与颗粒内部孔隙无关 —— 空隙率，%； ——颗粒之间的空隙体积 ——散粒材料的堆积体积 知识讲授—建筑材料的基本性质 物理性质 与水相关 吸水性 材料在水中吸收水分的性质 通常用质量吸水率或体积吸水率来表示 知识讲授—建筑材料的基本性质 物理性质 与水相关 吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质 其大小用含水率表示 即材料中所含水分的质量 占材料干燥质量的百分比 许多建筑材料，如水泥、石膏等在储存和使用过程中会受到吸湿性的影响 知识讲授—建筑材料的基本性质 物理性质 与水相关 耐水性 材料长期在饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质 经常处于潮湿环境或与水接触的部位（基础、卫生间、水池等） 通常用软化系数来衡量 大于 0.85常用于水利工程长期浸水部位 小于 0.75 的材料不宜用于潮湿环境 知识讲授—建筑材料的基本性质 物理性质 与水相关 抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质 是决定材料能否用于防水工程的关键性能 混凝土、石材等密实材料抗渗性优良 通过降低孔隙率、优化级配可提升抗渗能力，是水利工程防渗的核心材料 知识讲授—建筑材料的基本性质 物理性质 与水相关 抗冻性 材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质 在寒冷地区的建筑工程中， 对材料的抗冻性要求较高 若抗冻性不足：表面剥落、开裂， 严重影响建筑物的耐久性 知识讲授—建筑材料的基本性质 力学性质 强度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力 材料的强度大小与材料的组成、 结构、孔隙率等因素有关 一般来说，孔隙率越小， 材料的强度越高 抗压强度 抗拉强度 抗弯强度 抗剪强度 知识讲授—建筑材料的基本性质 力学性质 弹性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后， 能够完全恢复原来形状和尺寸的性质 塑性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后， 不能恢复原来形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质 黏土在一定条件下可以被塑造成 各种形状，并且保持其形状不变 钢材在一定的受力范围内， 表现出良好的弹性 知识讲授—建筑材料的基本性质 力学性质 脆性 材料在外力作用下，当外力达到一定程度时，材料突然破坏，而破坏时并无明显的塑性变形的性质称为脆性 材料在冲击、振动荷载作用下，能够吸收较大的能量， 同时也能产生一定的塑性变形而不破坏的性质 陶瓷、玻璃抗压强度较高， 但抗拉强度较低， 需要注意避免承受过大的拉力 钢材、木材等材料具有较好的韧性， 适用于桥梁、建筑的框架结构等 韧性 知识讲授—建筑材料的基本性质 耐久性 指材料在长期使用过程中，抵抗各种自然因素 （如物理、化学、生物等）和人为因素作用，保持其原有性能的能力 知识讲授—建筑材料的发展史 传动部分 知识点背诵 材料分类：按成分分有机、无机、复合材料；按功能分结构、功能材料。 体积相关指标：密度（绝对密实）、表观密度（自然状态）、堆积密度（散粒堆积），孔隙率、空隙率。 水相关性质：吸水性、吸湿性、耐水性（软化系数）、抗渗性、抗冻性。 力学与耐久：强度、弹塑性、脆性韧性；耐久性抵抗各类环境破坏；了解材料发展简史。 单项选择题 1.下列属于人工合成有机建筑材料的是 （ ） 水泥 B. 木材 C. 钢材 D. 塑料 答案：D 解析：塑料属于人工合成有机材料；木材是天然有机；钢材、水泥属于无机材料。 课后练习 单项选择题 2.在外力取消后变形可以完全恢复，该性质是（ ） 塑性 B. 弹性 C. 脆性 D. 韧性 答案：B 解析：弹性：卸除外力变形完全恢复；塑性：外力去掉保留永久变形。 课后练习 管道穿墙、穿楼板时应当设置 单项选择题 3.评价材料耐水性的指标是（ ） 吸水率 B. 软化系数 C. 抗冻等级 D. 渗透系数 答案：B 解析：软化系数用来衡量耐水性；水利长期浸水部位材料软化系数应大于 0.85。 课后练习 判断题 1.材料孔隙率越大，材料的强度就越高。 （ ） 课后练习 答案：× 解析：一般孔隙率越大，内部孔洞越多，材料有效受力面积减小，强度越低。 判断题 2.抗渗性用来评价材料在静水中浸泡后强度下降的程度。 （ ） 课后练习 答案：× 解析：抗渗性抵抗压力水渗透；耐水性评价泡水后强度降低的情况。 认知题 1.脆性材料和韧性材料有何差异，各举实例？ 课后练习 参考答案 脆性：受力达到限度突然破坏，无明显塑性变形，如玻璃、陶瓷；韧性：受冲击振动吸收能量不易破坏，如钢材、木材。 解析：桥梁、受震动构件优先选韧性材料；脆性材料抗压好，抗拉差，不宜承受冲击荷载。 课堂小结 1.建筑材料按照化学成分分为哪三类？ 2.简述弹性与塑性的区别。 3.简述建筑材料发展的大致历程。 课后作业 感谢观看 $