土木工程材料

刘伟、孙红芳、王琰帅

目录

  • 1 课程介绍
    • 1.1 课程大纲
    • 1.2 课程考核
    • 1.3 任课老师
    • 1.4 课程群号及二维码
  • 2 绪论
    • 2.1 0.1 土木工程材料的范畴和分类
    • 2.2 0.2 土木工程材料的标准化
    • 2.3 0.3 土木工程材料的发展方向
    • 2.4 0.4 土木工程材料的教学目标
    • 2.5 0.5 土木工程材料的课程特点与学习方法
    • 2.6 0.6 视频:教材主编讲绪论
    • 2.7 0.7 测验1:绪论
  • 3 第一章   土木工程材料基本性质
    • 3.1 1.1  材料的物理性质
    • 3.2 1.2 材料的力学性质
    • 3.3 1.3 材料的耐久性、安全性与环境协调性
    • 3.4 1.4 材料的组成、结构对性能的影响
    • 3.5 1.5 课程学习视频(源自校外MOOC)
    • 3.6 1.6 试验视频:基本性质试验
    • 3.7 1.7 测验2:基本性质
    • 3.8 1.8 作业
  • 4 第三章(1)  气硬性胶凝材料
    • 4.1 3.1 石灰
      • 4.1.1 3.1.1  石灰的生产与分类
      • 4.1.2 3.1.2 石灰的硬化与性质
      • 4.1.3 3.1.3 石灰的应用
    • 4.2 3.2 石膏
      • 4.2.1 3.2.1 石膏的种类
      • 4.2.2 3.2.2 建筑石膏的水化硬化
      • 4.2.3 3.2.3 建筑石膏的性能与技术要求
      • 4.2.4 3.2.4 建筑石膏的应用
    • 4.3 3.3 其他气硬性胶凝材料
      • 4.3.1 3.3.1 水玻璃
      • 4.3.2 3.3.2 镁质胶凝材料
    • 4.4 3.1-3.3  课程学习视频
    • 4.5 3.1-3.3  测验3:石灰、石膏
    • 4.6 3.1-3.3  作业:石灰、石膏
  • 5 第三章(2)  水硬性胶凝材料
    • 5.1 3.4 通用硅酸盐水泥
      • 5.1.1 3.4.1 定义及生产概况
      • 5.1.2 3.4.2 水化硬化
      • 5.1.3 3.4.3 技术要求
      • 5.1.4 3.4.4 性能特点及应用
      • 5.1.5 3.4.5 水泥石的腐蚀
    • 5.2 3.4 课程学习视频
    • 5.3 3.4 试验视频
    • 5.4 3.4  测验4:水泥
    • 5.5 3.4 作业:水泥
  • 6 第四章  混凝土-组成材料
    • 6.1 4.1  普通混凝土组成材料
      • 6.1.1 4.1.1 水泥的选用
      • 6.1.2 4.1.2 骨料
      • 6.1.3 4.1.3 水
      • 6.1.4 4.1.4 外加剂
      • 6.1.5 4.1.5 矿物外加剂
    • 6.2 4.1 课程学习视频
    • 6.3 4.1 试验视频
    • 6.4 4.1 测验5:混凝土组成
    • 6.5 4.1 作业:混凝土组成
  • 7 第四章  混凝土-新拌混凝土性能
    • 7.1 4.2 新拌混凝土性能
      • 7.1.1 4.2.1 和易性的含义
      • 7.1.2 4.2.2 和易性的测试方法
      • 7.1.3 4.2.3 和易性的影响因素
      • 7.1.4 4.2.4 混凝土的凝结时间
    • 7.2 4.2 课程学习视频
    • 7.3 4.2 试验视频
    • 7.4 4.2 测试6:新拌混凝土性能
    • 7.5 4.2 作业:新拌混凝土性能
  • 8 第四章  混凝土- 混凝土强度
    • 8.1 4.3.1  混凝土的强度
      • 8.1.1 4.3.1.1  强度概念
      • 8.1.2 4.3.1.2 影响强度的因素
    • 8.2 4.3.1 课程学习视频
    • 8.3 4.3.1 试验视频
    • 8.4 4.3.1 测验7:混凝土强度
    • 8.5 4.3.1 作业:混凝土强度
  • 9 第四章  混凝土-变形性能
    • 9.1 4.3.2 混凝土的变形性能
    • 9.2 4.3.2 课程学习视频
    • 9.3 4.3.2 混凝土裂缝修补视频
    • 9.4 4.3.2 测验8:混凝土变形性能
    • 9.5 4.3.2 作业:混凝土变形性能
  • 10 第四章 混凝土-耐久性专题
    • 10.1 4.3.3 混凝土耐久性专题
    • 10.2 4.3.3 课程学习视频
    • 10.3 4.3.3 试验视频与深圳海砂楼
    • 10.4 4.3.3 测验9:混凝土耐久性
    • 10.5 4.3.3 作业:混凝土耐久性
  • 11 第四章 混凝土-混凝土质量控制与配合比设计
    • 11.1 4.4 混凝土的质量控制与强度评定
    • 11.2 4.5 混凝土配合比设计
    • 11.3 4.4-4.5 课程学习视频
    • 11.4 4.5-4.5 测验10:混凝土质量控制与配合比设计
    • 11.5 4.4-4.5 作业:混凝土质量控制与配合比设计
  • 12 第二章 建筑金属材料-定义及技术性能
    • 12.1 2.1 定义和分类
    • 12.2 2.2 主要技术性能
    • 12.3 2.3 组成与结构
    • 12.4 2.1-2.3 课程学习视频
    • 12.5 2.1-2.3 试验视频
    • 12.6 2.1-2.3 测验11:金属材料01
    • 12.7 2.1-2.3 作业:金属材料01
  • 13 第二章 建筑金属材料-组成及加工等
    • 13.1 2.4 加工处理
    • 13.2 2.5 工程用钢材
    • 13.3 2.6 腐蚀与防护
    • 13.4 2.4-2.6 课程学习视频
    • 13.5 2.4-2.6 测验12:金属材料02
    • 13.6 2.4-2.6 作业:金属材料02
  • 14 第五章 砌筑材料
    • 14.1 5.1 砂浆
    • 14.2 5.2 砌体
    • 14.3 5.1-5.2 测验13:砌筑材料
    • 14.4 5.1-5.2 作业:砌筑材料
  • 15 第六章 沥青和沥青混合料
    • 15.1 6.1 沥青
    • 15.2 6.2 沥青混合料
    • 15.3 6.1-6.2 测验14:沥青和沥青混合料
    • 15.4 6.1-6.2 作业:沥青和沥青混合料
  • 16 第七和八章 高分子和木材
    • 16.1 7.0 高分子
    • 16.2 8.0 木材
    • 16.3 7.0-8.0 测验15:高分子和木材
    • 16.4 7.0-8.0 作业:高分子和木材
  • 17 复习
    • 17.1 复习(2020.06.30)
4.3.1.1  强度概念

1. 立方体抗压强度

国家标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定,将混凝土拌合物制作边长为150mm的立方体试件,在标准条件(温度20℃±2℃,相对湿度95%以上)下,养护到28d龄期,测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度(简称立方体抗压强度),以fcu表示。



2. 混凝土强度等级

按照国家标准GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》,混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件,在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度,以fcu,k表示。

普通混凝土划分为十四个强度等级:C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。混凝土强度等级是混凝土结构设计、施工质量控制和工程验收的重要依据。不同的建筑工程及建筑部位需采用不同强度等级的混凝土,一般有一定的选用范围。

不同的建筑工程,不同的部位常采用不同强度等级的混凝土,在我国混凝土工程目前水平情况下,一般选用范围如下:
①C10~C15——用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构。
②C20~C50——用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构;
③C40~C45——用于预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等,用于25~30层;
④C50~C60——用于30层至60层以上高层建筑;
⑤C60~C80——用于高层建筑,采用高性能混凝土;
⑥C80~C120——采用超高强混凝土于高层建筑。

图4.3.1-1 混凝土抗压强度标准值

3. 混凝土轴心抗压强度

混凝土的轴心抗压强度的测定采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为标准试件。轴心抗压强度设计值以fc表示,轴心抗压强度标准值以fck表示。

混凝土的立方体抗压强度只是评定强度等级的一个标志,它不能直接用来作为结构设计的依据。为了符合工程实际,在结构设计中混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度。轴心抗压强度设计值以fc表示,轴心抗压强度标准值以fck表示。

试验表明,轴心抗压强度fc比同截面的立方体强度值fck小,棱柱体试件高宽比越大,轴心抗压强度越小,但当h/a达到一定值后,强度就不再降低。但是过高的试件在破坏前由于失稳产生较大的附加偏心,又会降低其抗压的试验强度值。试验表明:在立方抗压强度fck=10~55(MPa)的范围内,轴心抗压强度fc与fck之比约为0.70~0.80。

3. 混凝土抗拉强度

混凝土是一种脆性材料,在受拉时很小的变形就要开裂,它在断裂前没有残余变形。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10~1/20,且随着混凝土强度等级的提高,比值降低。混凝土在工作时一般不依靠其抗拉强度。但抗拉强度对于抗开裂性有重要意义,在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂能力的重要指标。有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。

混凝土抗拉强度分为凝土轴心抗拉强度和混凝土劈裂抗拉强度。混凝土轴心抗拉强度ft可按劈裂抗拉强度fts换算得到,换算系数可由试验确定。混凝土劈裂抗拉强度采用立方体劈裂抗拉试验来测定,称为劈裂抗拉强度fts。

图4.3.1-2 混凝土劈裂抗拉试验示意图

立方体劈裂抗拉试验方法的原理是在试件的两个相对表面的中线上,作用着均匀分布的压力,这样就能够在外力作用的竖向平面内产生均布拉伸应力,混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算:

式中 fts—— 混凝土劈裂抗拉强度,MPa;
   P—— 破坏荷载,N;
   A—— 试件劈裂面面积,mm2。

4. 混凝土弯拉(抗折)强度

混凝土的弯曲抗拉强度试验采用150mm×150mm×550mm的梁形试件,按三分点加荷方式加载。由于混凝土是一种非线性材料,因此,混凝土的弯曲抗拉强度大于轴心抗拉强度。

图4.3.1-3 混凝土弯拉试验示意图

混凝土弯曲抗拉强度可按下式计算:

式中 fc——混凝土弯曲抗拉强度,MPa;

   P——破坏荷载,N;
   L——支座间距,mm;
   b——试件截面宽度,mm;
   h——试件截面高度,mm。