给排水工程材料的基本性质课件.ppt
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1、给排水工程材料的基排水工程材料的基本性本性质第1页,此课件共48页哦第一节第一节 材料的物理性质材料的物理性质一、一、材料的体积构成及含水状态材料的体积构成及含水状态 1、材料的体积构成、材料的体积构成 (1)块状材料块状材料V0=V+V孔孔孔隙按照特征分为开口孔隙和闭口孔隙孔隙按照特征分为开口孔隙和闭口孔隙(2)散粒材料散粒材料2、材料的含水状态、材料的含水状态干燥状态、气干状态、饱和面干状态、润湿状态干燥状态、气干状态、饱和面干状态、润湿状态第2页,此课件共48页哦二、二、材料的密度、表观密度、体积密度与堆积密度材料的密度、表观密度、体积密度与堆积密度 密度是指物质单位体积的质量。密度是指
2、物质单位体积的质量。1、实际密度、实际密度 材料在绝对密实状态下,单位体积所具有的质量。材料在绝对密实状态下,单位体积所具有的质量。式中:式中:实际密度(实际密度(g/cm3)m材料的质量(材料的质量(g)V材料在绝对密实状态下的体积(材料在绝对密实状态下的体积(cm3)第3页,此课件共48页哦、表观密度、表观密度式中式中0材料的表观密度(材料的表观密度(g/cm3或或kg/m3)m材料的质量(材料的质量(g或或kg)V0材料在自然状态下的体积,或称表观体积材料在自然状态下的体积,或称表观体积(cm3或或m3),包含内部空隙在内的体积包含内部空隙在内的体积单位体积(含材料实体及闭口空隙)材料的
3、干重单位体积(含材料实体及闭口空隙)材料的干重第4页,此课件共48页哦3、体积密度、体积密度式中式中0材料的体积密度(材料的体积密度(g/cm3或或kg/m3)m材料的质量(材料的质量(g或或kg)V材料在自然状态下的体积,材料在自然状态下的体积,包含内部空隙和外部包含内部空隙和外部空隙在内的体积空隙在内的体积材料在自然状态下单位体积的质量,俗称容重材料在自然状态下单位体积的质量,俗称容重第5页,此课件共48页哦4、堆积密度、堆积密度式中式中1散粒材料的堆积密度(散粒材料的堆积密度(g/cm3或或kg/m3)m散粒材料的质量(散粒材料的质量(g或或kg)V1材料在自然状态下的堆积体积(材料在自
4、然状态下的堆积体积(cm3或或m3)思考:实际密度、表观密度、体积密度和堆积密度之间的大思考:实际密度、表观密度、体积密度和堆积密度之间的大小关系如何?小关系如何?计算计算材料材料的堆的堆放空放空间间散粒材料在自然堆积状态下单位体积的重量称为堆积密度。散粒材料在自然堆积状态下单位体积的重量称为堆积密度。可用下式表示可用下式表示第6页,此课件共48页哦三、三、材料的孔隙率和空隙率材料的孔隙率和空隙率1、孔隙率和密实度、孔隙率和密实度孔隙率:材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率,孔隙率:材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率,称为材料的孔隙率(称为材料的孔隙率(P)。可用下式表示:)。可用下式表
5、示:密实度:材料的固体物质部分的体积占总体积的比例,说密实度:材料的固体物质部分的体积占总体积的比例,说明材料体积内被固体物质所充填的程度,即反映了材料的明材料体积内被固体物质所充填的程度,即反映了材料的致密程度,按下式计算:致密程度,按下式计算:第7页,此课件共48页哦2、材料的空隙率与填充率、材料的空隙率与填充率空隙率空隙率:散颗材料(如砂、石子)堆积体积(:散颗材料(如砂、石子)堆积体积(V1)中,颗)中,颗粒间空隙体积(开口孔隙与间隙之和)所占的百分率称为粒间空隙体积(开口孔隙与间隙之和)所占的百分率称为空隙率(空隙率(P)填充率:散粒材料在自然堆积状态下,其中的颗粒体积占填充率:散粒
6、材料在自然堆积状态下,其中的颗粒体积占自然堆积状态下的体积的百分率(自然堆积状态下的体积的百分率(D)第8页,此课件共48页哦四、四、材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.亲水性与憎水性亲水性与憎水性(1)概念)概念v亲水性:材料能被水润湿的性质,如砖、混凝土等。亲水性:材料能被水润湿的性质,如砖、混凝土等。v材料产生亲水性的原因是因其与水接触时,材料与水分材料产生亲水性的原因是因其与水接触时,材料与水分子之间的亲合力大于水分子之间的内聚力所致。当材料子之间的亲合力大于水分子之间的内聚力所致。当材料与水接触,材料与水分子之间的亲合力小于水分子之间与水接触,材料与水分子之间的亲合力小于水分子之
7、间的内聚力时,材料则表现为憎水性。憎水性材料如沥青、的内聚力时,材料则表现为憎水性。憎水性材料如沥青、石油等。石油等。第9页,此课件共48页哦当材料与水接触时,在材料、水、空气三相的交界点,当材料与水接触时,在材料、水、空气三相的交界点,作沿水滴表面的切线,此切线与材料和水接触面的夹作沿水滴表面的切线,此切线与材料和水接触面的夹角角,称为润湿角,称为润湿角。(2)润湿角润湿角材料被水湿润的情况可用材料被水湿润的情况可用润湿角润湿角来表示。来表示。第10页,此课件共48页哦(3)亲水性材料与憎水性材料)亲水性材料与憎水性材料v角愈小,表明材料愈易被水润湿。角愈小,表明材料愈易被水润湿。v当当90
8、时,材料表面吸附水,材料能被水润湿而表现出亲水性,时,材料表面吸附水,材料能被水润湿而表现出亲水性,这种材料称这种材料称亲水性材料亲水性材料。v90时,材料表面不吸附水,此称时,材料表面不吸附水,此称憎水性材料憎水性材料。v当当=0时,表明材料完全被水润湿。时,表明材料完全被水润湿。第11页,此课件共48页哦2、材料的吸水性与吸湿性、材料的吸水性与吸湿性式中式中Wm材料的质量吸水率();材料的质量吸水率();mb材料在吸水饱和状态下的质量(材料在吸水饱和状态下的质量(g););mg材料在干燥状态下的质量(材料在干燥状态下的质量(g)(1)吸水性)吸水性材料在水中能吸收水分的性质称材料在水中能吸
9、收水分的性质称吸水性吸水性。材料的吸水性用吸水率表。材料的吸水性用吸水率表示,有示,有质量吸水率质量吸水率与与体积吸水率体积吸水率两种表示方法。两种表示方法。v质量吸水率质量吸水率质量吸水率质量吸水率是指材料在吸水饱和时,内部所吸水分的质量占材料干是指材料在吸水饱和时,内部所吸水分的质量占材料干燥质量的百分率,用下式计算:燥质量的百分率,用下式计算:第12页,此课件共48页哦式中式中Wv材料的体积吸水率();材料的体积吸水率();V干燥材料在自然状态下的体积干燥材料在自然状态下的体积w水的密度(水的密度(g/cm3)体积吸水率:材料在吸水饱和时,其内部所吸水分的体积吸水率:材料在吸水饱和时,其
10、内部所吸水分的体积占干燥材料自然体积的百分率。体积占干燥材料自然体积的百分率。材料的吸水性与其亲水性、疏水性、孔隙率大小、孔隙特征有关。材料的吸水性与其亲水性、疏水性、孔隙率大小、孔隙特征有关。第13页,此课件共48页哦花岗岩的吸水率:花岗岩的吸水率:0.5%0.7%;混凝土的吸水率:混凝土的吸水率:2%3%;粘土砖的吸水率:粘土砖的吸水率:8%20%;木材的吸水率:可达到木材的吸水率:可达到100%。花花岗岗岩岩第14页,此课件共48页哦式中式中W材料的含水率()材料的含水率()m1材料含水时的质量()材料含水时的质量()m0材料干燥至恒重时的质量()材料干燥至恒重时的质量()材料的吸湿性随
11、空气的湿度和环境温度的变化而改变。材料的吸湿性随空气的湿度和环境温度的变化而改变。(2)吸湿性)吸湿性v材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。v潮湿材料在干燥的空气中也会放出水分,此称还湿性。潮湿材料在干燥的空气中也会放出水分,此称还湿性。v材料的吸湿性用含水率表示。材料的吸湿性用含水率表示。v含水率系指材料内部所含水的质量占材料干燥质量的百分率。含水率系指材料内部所含水的质量占材料干燥质量的百分率。第15页,此课件共48页哦某立方体岩石试件,外形尺寸为某立方体岩石试件,外形尺寸为50mm50mm50mm,测得其在绝干、,测得其在绝干、自然状态及吸
12、水饱和状态下的质量分别为自然状态及吸水饱和状态下的质量分别为325g,325.3g,326.1g,并测,并测得该岩石的密度为得该岩石的密度为2.68g/cm3。试求该岩石的体积吸水率、质量含水率、。试求该岩石的体积吸水率、质量含水率、绝干表观密度、孔隙率。绝干表观密度、孔隙率。解:V0555125cm3m含325.3gm干325gm饱326.1gw1g/cm3例题例题1第16页,此课件共48页哦解:因解:因m干干=482g,m饱饱=487g,V=630-452=178cm3岩石试件经完全干燥后,其质量为岩石试件经完全干燥后,其质量为482g,将放入盛有水的量筒中,将放入盛有水的量筒中,经一定时
13、间岩石吸水饱和后,量筒的水面由原来的经一定时间岩石吸水饱和后,量筒的水面由原来的452cm3上升至上升至630cm3。取出岩石,擦干表面水分后称得质量为取出岩石,擦干表面水分后称得质量为487g。试求该岩石的密度及。试求该岩石的密度及质量吸水率?质量吸水率?(假设岩石内无封闭空隙假设岩石内无封闭空隙)例题例题2第17页,此课件共48页哦3、材料的耐水性、材料的耐水性式中式中:kR材料的软化系数;材料的软化系数;fb材料在饱水状态下的抗压强度(材料在饱水状态下的抗压强度(MPa););fg材料在干燥状态下的抗压强度(材料在干燥状态下的抗压强度(MPa)。)。材料长期在水作用下不破坏,强度也不显著
14、降低的性质称为材料长期在水作用下不破坏,强度也不显著降低的性质称为耐水性。耐水性。第18页,此课件共48页哦关于耐水性不正确的关于耐水性不正确的。A、材料的耐水性用软化系数表示、材料的耐水性用软化系数表示B、材料的软化系数在、材料的软化系数在01之间波动之间波动C、软化系数大于、软化系数大于0.85的材料称为耐水材料。的材料称为耐水材料。D、软化系数小于、软化系数小于0.85的材料称为耐水材料。的材料称为耐水材料。E、软化系数越大,材料吸水饱和后强度降低越多,耐水、软化系数越大,材料吸水饱和后强度降低越多,耐水性越差性越差答案:答案:DE第19页,此课件共48页哦例题例题由于该石材的软化系数为
15、由于该石材的软化系数为0.93,大于,大于0.85,故该石材,故该石材可用于水下工程。可用于水下工程。某某石石材材在在气气干干、绝绝干干、水水饱饱和和情情况况下下测测得得的的抗抗压压强强度度分分别别为为174、178、165MPa,求求该该石石材材的的软软化化系系数数,并判断该石材可否用于水下工程。并判断该石材可否用于水下工程。该石材的软化系数为该石材的软化系数为:第20页,此课件共48页哦4、材料的抗渗性、材料的抗渗性式中式中式中式中 k ks s材料的渗透系数(材料的渗透系数(材料的渗透系数(材料的渗透系数(cm/hcm/h););););QQ渗透水量(渗透水量(渗透水量(渗透水量(cmc
16、m3 3););););dd材料的厚度(材料的厚度(材料的厚度(材料的厚度(cmcm););););AA渗水面积(渗水面积(渗水面积(渗水面积(cmcm2 2););););tt渗水时间(渗水时间(渗水时间(渗水时间(h h););););HH静水压力水头(静水压力水头(静水压力水头(静水压力水头(cmcm)。)。)。)。材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性,或称不透水性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性,或称不透水性一定厚度材料,一定水压力下,在单位时间内透过单位面积的水量一定厚度材料,一定水压力下,在单位时间内透过单位面积的水量一定厚度材料,一定水压力下,在单位时间内透过单位面积的水量一定厚
17、度材料,一定水压力下,在单位时间内透过单位面积的水量材料抗渗性的好坏与材料的材料抗渗性的好坏与材料的材料抗渗性的好坏与材料的材料抗渗性的好坏与材料的孔隙率孔隙率孔隙率孔隙率和和和和空隙特征空隙特征空隙特征空隙特征有关系。有关系。有关系。有关系。第21页,此课件共48页哦材料的抗渗性也可用抗渗等级表示。材料的抗渗性也可用抗渗等级表示。抗抗渗渗等等级级是是以以规规定定的的试试件件、在在标标准准试试验验方方法法下下所所能能承承受受的的最最大大水水压压力力来来确确定定,以以符符号号Pn表表示示,其其中中n为为该该材材料料所所能能承承受受的的最最大大水水压压力力的的十十倍倍的的MPa数。数。第22页,此
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- 排水工程 材料 基本 性质 课件
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