土木工程材料(材料基本性質(zhì))概要課件

1、土木工程材料土木工程材料第一章土木工程材料的基本性質(zhì)第一章土木工程材料的基本性質(zhì)本章重點(diǎn)及難點(diǎn) 材料的組成結(jié)構(gòu)及物性參數(shù)對(duì)材料的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、耐久性等的影響思考題？ 1. 為什么要研究材料的基本性質(zhì)（物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、耐久性）？ 2. 建筑物對(duì)不同部位的材料性能要求一樣嗎？本章重點(diǎn)及難點(diǎn)思考題？物理性質(zhì)： 與質(zhì)量有關(guān)的基本物理參數(shù) 與水有關(guān)的若干性質(zhì) 與熱有關(guān)的若干性質(zhì) 與聲音有關(guān)的性質(zhì) 力學(xué)性質(zhì)： 材料在應(yīng)力作用下有關(guān)抵抗破壞和變 形的能力，包括強(qiáng)度、比強(qiáng)度、彈性 塑性、韌性及脆性?；瘜W(xué)性質(zhì)： 材料發(fā)生化學(xué)變化的能力及抵抗化學(xué) 腐蝕的穩(wěn)定性。耐久性： 材料在使用過程中能長久保持其原有

2、 性質(zhì)的能力 材料的性質(zhì)分四個(gè)方面物理性質(zhì)： 與質(zhì)量有關(guān)的基本物理參數(shù)材料的性質(zhì)分四個(gè)材料性質(zhì)（性能）（特性）合理應(yīng)用技術(shù)要求 物理性質(zhì)掌握目的 化學(xué)性質(zhì) 力學(xué)性質(zhì) 耐久性取決于 材料組成 材料結(jié)構(gòu)試驗(yàn)條件土木工程材料的基本性質(zhì)檢驗(yàn)檢測(cè)常用規(guī)格材料性質(zhì)合理應(yīng)用技術(shù)要求 物理性質(zhì)掌握目的 化學(xué)性質(zhì) 力學(xué)性 材料組成化學(xué)組成礦物組成相組成 材料結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)納觀結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)玻璃體結(jié)構(gòu)膠體結(jié)構(gòu)試驗(yàn)條件試件形狀、尺寸試件表面狀況、含水狀態(tài)試驗(yàn)溫、濕度；加荷速度 材料組成化學(xué)組成礦物組成相組成 材料結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)微1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)

3、與構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響1.1.1 材料的組成 材料的組成不僅影響材料的化學(xué)性質(zhì)，也是決定材料物理、力學(xué)性質(zhì)的重要因素。1.化學(xué)組成 化學(xué)組成是指材料的化學(xué)元素及化合物的種類和數(shù)量。無機(jī)非金屬材料的化學(xué)成分常用各氧化物的含量來反映。土木工程材料的諸多性質(zhì)都與其化學(xué)成分有關(guān)，如耐火性、力學(xué)性能、耐腐蝕性、耐老化性能等。1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響1.1.1 2.物相組成 物相是指具有相同物理、化學(xué)性質(zhì)，以及一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特征的物質(zhì)。自然界中的物質(zhì)可分為氣相、液相和固相。凡由兩相或兩相以上物質(zhì)組成的材料稱為復(fù)合材料，土木工程材料大多

4、數(shù)是多相固體。 3.礦物組成 礦物是指材料中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)和特定物理力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)。礦物組成是指構(gòu)成材料的礦物的種類和數(shù)量。 1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響2.物相組成1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響1.1.2 材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 通常，按材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的尺度范圍，可分為微觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)。1.微觀結(jié)構(gòu) 指可用電子顯微鏡或X射線來分析研究的原子或分子層次的結(jié)構(gòu)。土木工程材料的使用狀態(tài)一般為固體，固體的微觀結(jié)構(gòu)可分為晶體和非晶體兩大類。（1）晶體結(jié)構(gòu) 晶體是質(zhì)點(diǎn)(原子、分子、離子)按一定規(guī)律在空間呈周期性排列所形成的結(jié)構(gòu)體，晶體具有特定的幾何形狀、

5、固定的熔點(diǎn)和化學(xué)穩(wěn)定性。 1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響1.1.2 材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對(duì)(2)非晶體 非晶體是相對(duì)晶體而言的，又稱玻璃體、無定形體。非晶體是熔融物在急冷時(shí)，質(zhì)點(diǎn)來不及按一定規(guī)律排列，而形成的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)無序排列的固體或固態(tài)液體。非晶體沒有固定的熔點(diǎn)和幾何形狀，且各向同性，其強(qiáng)度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等低于晶體。 2.細(xì)觀結(jié)構(gòu) 細(xì)觀結(jié)構(gòu)（亞微觀結(jié)構(gòu)）是指用光學(xué)顯微鏡所能觀察到的材料結(jié)構(gòu)。其尺寸范圍介于宏觀和微觀之間。 材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)材料的性質(zhì)影響很大。通常，材料內(nèi)部的晶粒越細(xì)小、分布越均勻，其受力越均勻、強(qiáng)度越高、脆性越小、耐久性越好；晶?；虿?/p>

6、同材料組成之間的界面粘結(jié)越好，則其強(qiáng)度和耐久性越好。 1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響(2)非晶體1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響3.宏觀結(jié)構(gòu) 材料的宏觀結(jié)構(gòu)是指用肉眼或放大鏡可分辨出的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造狀況，其尺度范圍在10-3m級(jí)以上的材料結(jié)構(gòu)。 材料的宏觀結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種： （1）按其孔隙特征可分為 致密結(jié)構(gòu) 微孔結(jié)構(gòu) 多孔結(jié)構(gòu) （2）按存在狀態(tài)或構(gòu)造特征可分為 纖維結(jié)構(gòu) 層狀結(jié)構(gòu) 散粒結(jié)構(gòu) 堆聚結(jié)構(gòu) 宏觀結(jié)構(gòu)不同的材料具有不同的性質(zhì)和用途。工程上常用改變材料的密實(shí)度、孔隙結(jié)構(gòu)，應(yīng)用復(fù)合材料等方法，來改善材料的性能，以滿足不同的需要。1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)

7、造對(duì)材料性質(zhì)的影響3.宏觀結(jié)構(gòu)1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響 1.2 材料的基本狀態(tài)參數(shù) (與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)） 1.2 材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.2 材料的基本狀態(tài)參數(shù)1、密度2、表觀密度03、堆積密度04、孔隙率P5、空隙率P材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積重量材料在自然狀態(tài)下單位體積重量散粒材料在堆積狀態(tài)下單位體積重量材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)材料內(nèi)部孔隙體積占表觀體積的百分率材料之間空隙體積占堆積體積的百分率體積密度毛體積密度比重容重松散容重1.2 材料的基本狀態(tài)參數(shù)1、密度2、表觀密度03、堆積材料的體積組成材料的體積組成閉口孔隙開口孔隙實(shí) 體開口孔隙閉口孔隙實(shí)體V實(shí)V閉V開Vo孔隙

8、體積 V孔= V開 + V閉空 隙V空堆積體積 Vo= Vo + V空=V實(shí)+V開 + V閉+ V空表觀體積 Vo= V實(shí)+ V孔= V實(shí)+V開 + V閉VoV孔V空=V空V0 =V0i閉口孔隙開口孔隙實(shí) 體開口孔隙閉口孔隙實(shí)體V實(shí)V閉V開1.密度 2.表觀密度 3.堆積密度 式中：V實(shí)體體積,李氏密度瓶測(cè)V 式中：V0表觀體積，表面封蠟測(cè)V0表觀密度又稱容重，分式中： V0堆積體積，容量筒測(cè)V0干容重濕容重飽水容重1.密度 2.表觀密度 3.堆積密度 式中：V實(shí)體體積,李 某些致密材料，如卵石等，可用直接 排液法，用這種方法測(cè)量的體積，由 于無法排除內(nèi)部封閉的孔隙，所以稱 這樣測(cè)得的密度為近

9、似密度( )。 某些致密材料，如卵石等，可用直接 排液法，用這種工程中砂石材料，直接用排水法測(cè)定其視體積工程中砂石材料，直接用排水法測(cè)定其視體積砂堆積密度的測(cè)定將容量筒內(nèi)材料刮平，容量筒的容積即為材料堆積體積砂堆積密度的測(cè)定將容量筒內(nèi)材料刮平，容量筒的容積即為材料堆積幾種密度的比較1.2 材料的基本狀態(tài)參數(shù)幾種密度的比較1.2 材料的基本狀態(tài)參數(shù)材料的孔隙從兩個(gè)方面對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響：一是孔隙的多少（孔隙數(shù)量），二是孔隙特征。材料的孔隙對(duì)材性的影響 大孔 尺寸大小 細(xì)孔 微孔 孔隙 孤立孔三大 是否相互貫通特征 連通孔 開口孔 與外界是否連通 閉口孔孔的多少：孔隙率 材料的內(nèi)部孔隙示意 1.

10、2 材料的基本狀態(tài)參數(shù)材料的孔隙從兩個(gè)方面對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響：一是孔隙的多少（孔孔隙、孔隙率與孔隙(形態(tài))特征對(duì)材性的影響粗孔與細(xì)孔 毛細(xì)孔使材料吸水率增大、耐久性降低。 一般來說粗孔不易吸滿水，微細(xì)孔隙吸水率 非常大. 開孔與閉孔 開孔相對(duì)閉孔對(duì)材料強(qiáng)度、保溫性、耐久性更不利.或增加閉口孔隙，可提高材料保溫性、耐久性.1.一般來說,(單個(gè))孔隙尺寸增大, 材料強(qiáng)度降低,導(dǎo)熱系數(shù)增大2.孔隙率增大，材料表觀密度減小；強(qiáng)度降低；導(dǎo)熱系數(shù) 減??；吸水率增大；透氣、透水性變大?？箖鲂允欠窠?低，要視孔隙大小和形態(tài)特征而定3.孔隙(形態(tài))特征孔隙、孔隙率與孔隙(形態(tài))特征對(duì)材性的影響粗孔與細(xì)孔 開孔

11、與4.孔隙率 5.開口孔隙率 6.閉口孔隙率 7.空隙率 4.孔隙率 5.開口孔隙率 6.閉口孔隙率 7.空隙率 常用材料密度與體積密度值材料 密度 毛體積密度 堆積密度 （g/cm3) (kg/m3) (kg/m3)鋼材 7.85 7850 -花崗巖 2.6-2.9 2500-2800 -石灰?guī)r 2.6 1800-2600 -普通砼 2.7 2000-2600 -砂 2.6 - 1450-1650 水泥 3.1 - 1200-1300粘土空心磚 2.5 1000-1400 -木材 1.55 400-800 -常用材料密度與體積密度值材料 密度 思考題1.上面幾種密度有何區(qū)別？如何測(cè)定？材料含

12、水對(duì)四者有何影響？2.測(cè)知各種材料的幾種密度有何用途？3.材料的孔隙、空隙、間隙的區(qū)分，孔隙率與空隙率、間隙率的區(qū)別？4.材料的密實(shí)度和填充率有何區(qū)別？密實(shí)度和孔隙率有何關(guān)系？填充率和間隙率有何關(guān)系？5.材料密度、體積密度、孔隙率之間有何關(guān)系？6.材料的堆積密度和間隙率有何關(guān)系？7.材料內(nèi)部孔隙對(duì)材性的影響應(yīng)從哪兩方面分析？ 思考題1.上面幾種密度有何區(qū)別？如何測(cè)定？材料含水對(duì)四者有何 某材料干燥試樣重450g，浸入水中吸水飽和后，排出水的體積為190cm3；取出后用濕布抹干再浸入水中，排出水的體積為230cm3；試樣磨細(xì)后烘干再浸入水中，排出水的體積為170cm3 。 求該材料的密度,表觀密

13、度0 ,開口孔隙率PK ,閉口孔隙率PB 。練習(xí)題V實(shí) =170 cm3V實(shí) + V閉 =190 cm3V實(shí) + V開 + V閉 =230 cm3思路：同理： 某材料干燥試樣重450g，浸入水中吸水飽和后，排出水的 1.3 材料的力學(xué)性質(zhì) 1.3 材料的力學(xué)性質(zhì)1.3.1 強(qiáng)度與比強(qiáng)度（1）材料的強(qiáng)度定義 材料在外力作用下不破壞時(shí)能承受 的最大應(yīng)力 根據(jù)外力作用方式的不同，材料有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。1.3.1 強(qiáng)度與比強(qiáng)度（1）材料的強(qiáng)度定義 材料在 LLF/2F/2FFL/3F FL/3L/3(a) 壓力(b) 拉力(c) 彎曲(d) 剪切材料所受外力： LLF/2F/

14、2FFL/3F FL/3L混凝土路面磚抗折強(qiáng)度試驗(yàn)混凝土路面磚抗折強(qiáng)度試驗(yàn)混凝土路面磚抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)混凝土路面磚抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)土木工程材料(材料基本性質(zhì))概要課件各種強(qiáng)度的計(jì)算公式如下： 抗壓、抗拉、抗剪的強(qiáng)度f 強(qiáng)度， Mpa；P 破壞時(shí)最大荷載，N；A 受力截面面積，mm2。 各種強(qiáng)度的計(jì)算公式如下： 抗壓、抗拉、抗剪的強(qiáng)度f 抗彎強(qiáng)度1）(中點(diǎn)集中荷載)2）(三分點(diǎn)兩相等集中荷載)ff 抗彎強(qiáng)度，Mpa；P 彎曲破壞時(shí)最大荷載，N；L 兩支點(diǎn)的間距，mm； b 試件橫截面積寬度，mm；h 試件橫截面積高度，mm。 抗彎強(qiáng)度1）(中點(diǎn)集中荷載)2）(三分點(diǎn)兩相等集中荷載) 土木工程材料常以其強(qiáng)

15、度大小劃分為若干等級(jí)，俗稱 “ 標(biāo)號(hào) ”。 土木工程材料常以其強(qiáng)度大小劃分為若干等級(jí)，俗材料強(qiáng)度受以下三個(gè)因素的影響： 材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 材料所處的環(huán)境條件(溫度、濕度、含水量等) 強(qiáng)度值的測(cè)試條件(試件尺寸、加荷速度等)材料強(qiáng)度受以下三個(gè)因素的影響： 材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 材料（2）材料的比強(qiáng)度定義 單位體積重量的材料強(qiáng)度,等于材料 的強(qiáng)度與其表觀密度之比衡量材料是否輕質(zhì)、高強(qiáng)的指標(biāo)玻璃鋼：0.225；低碳鋼：0.054；鋁合金：0.160；砼：0.056 （2）材料的比強(qiáng)度定義 單位體積重量的材料強(qiáng)度,等于材料衡1.3.2 材料的彈性與塑性 彈性與塑性 材料在承受外力時(shí)，如撤除外力的作用后

16、，材料的幾何形狀能恢復(fù)原狀，材料的這種性能稱為彈性。如果只能部分恢復(fù)變形，而殘留一部分不能消失的變形，該殘留部份稱為塑性變形。1.3.2 材料的彈性與塑性 彈性與塑性 【分析與討論】（a）彈性變形曲線（b）塑性變形曲線 彈性變形與塑性變形的區(qū)別【分析與討論】（a）彈性變形曲線（b）塑性變形曲線 彈性變形 材料在彈性范圍內(nèi)，其應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系符合如下公式： 應(yīng)力； 應(yīng)變，為材料受外力變形尺寸增量與原尺寸之比； 彈性模量； 彈性模量E ：材料剛度的度量，反映材料抵抗變形的能力，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中變形驗(yàn)算的主要參數(shù)之一。低碳鋼：21 砼：1.453.60 花崗巖200600 （104MPa） 材料在彈性

17、范圍內(nèi)，其應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系符合如下公式彈塑性材料：材料受力時(shí)，彈性變形和塑性變形同時(shí)發(fā)生，外力去除后，彈性變形恢復(fù)，塑性變形保留。（土木工程用材料多為彈塑性材料） 彈塑性材料：材料受力時(shí)，彈性變形和塑性變形同時(shí)發(fā)生，外力去除1.2.3 材料的徐變和應(yīng)力松弛 當(dāng)材料在恒定外力的作用下，其變形隨時(shí)間而緩慢增加的過程，稱為徐變。（屬塑性變形） 當(dāng)材料在持續(xù)外力作用下，總的變形值保持不變，由于徐變而使材料內(nèi)應(yīng)力隨時(shí)間而逐漸降低的過程，稱為應(yīng)力松弛。徐變和應(yīng)力松弛是相互關(guān)聯(lián)的兩種現(xiàn)象。 分析徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響？1.2.3 材料的徐變和應(yīng)力松弛 當(dāng)材料在恒定外力1.3.4 脆性和韌性（1）脆性 材料在外力

18、作用下，無明顯塑性變形 而突然破壞的性質(zhì)。具有這種破壞特征的材料，稱為脆性材料。從應(yīng)力應(yīng)變圖中看材料的脆性1.3.4 脆性和韌性（1）脆性 材料在（2）韌性 材料在沖擊或震動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，產(chǎn)生一定的變形而不破壞的性質(zhì)稱為韌性或沖擊韌性。一般以測(cè)定其沖擊破壞時(shí)單位斷面上吸收的能量作為指標(biāo)。（2）韌性 材料在沖擊或震動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的 脆性材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度，不能承受振動(dòng)和沖擊荷載，也不宜用于受拉部位，只適用于承壓構(gòu)件。大多無機(jī)非金屬材料為脆性材料，如：天然巖石、陶瓷、玻璃、普通混凝土、燒結(jié)普通磚等； 受沖擊或振動(dòng)荷載下的結(jié)構(gòu)，如：吊車梁、橋梁、路面等，應(yīng)選用韌

19、性材料，常用的如低碳鋼、有色金屬等，不應(yīng)用脆性材料?！痉治雠c討論】對(duì)比分析韌性材料與脆性材料 的差異及工程應(yīng)用。 脆性材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度，不能【1.3.5 硬度和耐磨性硬度：材料抵抗較硬物質(zhì)刻劃或壓入的能力常用刻劃法和壓入法測(cè)定。刻劃法稱莫氏硬度；壓入法稱布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。耐磨性：材料抵抗磨損的能力，用耐磨率表示1.3.5 硬度和耐磨性硬度：材料抵抗較硬物質(zhì)刻劃或壓入的1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.4 親水性與憎水性 吸水性與吸濕性 耐水性與抗?jié)B性 抗凍性（概念區(qū)分、評(píng)價(jià)指標(biāo)及應(yīng)用分析）1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì) 親水性與憎水性1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)(a) 親水性材料

20、(b) 憎水性材料 90 親水材料 90 憎水材料1.3.1 材料的親水性與憎水性潤濕邊角: 在材料、水和空氣的三相交叉點(diǎn)處沿水滴表面 作切線，切線與材料和水接觸面的夾角。評(píng)價(jià)指標(biāo) 應(yīng)用分析 土木工程材料多為親水性材料，如混凝土、鋼材、磚石等，少數(shù)材料（多為有機(jī)材料）為憎水材料，如瀝青、石蠟、塑料、有機(jī)硅等。憎水性材料常被用作防水材料或親水性材料的復(fù)面層，以提高其防水、防潮性能。(a) 親水性材料(b) 憎水性材料 901.3.2 材料的含水狀態(tài)四種基本含水狀態(tài)：干燥狀態(tài)材料孔隙中不含或含水極微；氣干狀態(tài)材料孔隙中所含水與大氣濕度平衡；飽和面干狀態(tài)材料表面干燥，孔隙含水飽和；濕潤狀態(tài)材料孔隙含

21、水飽和，表面為水濕潤附有一層水膜。材料也可處于兩種基本含水狀態(tài)之間的過渡狀態(tài)1.3.2 材料的含水狀態(tài)四種基本含水狀態(tài)：飽和水表面水材 料 的 含 水 狀 態(tài)(a) 干燥狀態(tài)(b) 氣干狀態(tài)(c) 飽和面干狀態(tài)(d) 濕潤狀態(tài)(a)(b)(c)(d)飽和水表面水材 料 的 含 水 狀 態(tài)(a) 干燥狀態(tài)(b)1.3.3 材料的吸濕性和吸水性吸濕性 親水材料在潮濕空氣中吸收水分 的性質(zhì)，具有可逆性。 用含水率表示W(wǎng)h 含水率； ms 材料含水狀態(tài)下的質(zhì)量，g；mg 材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g。1.3.3 材料的吸濕性和吸水性吸濕性 親水材材料的含水率隨環(huán)境溫度和濕度變化而變化。平衡含水率：材料中所

22、含水分與環(huán)境溫度所 對(duì)應(yīng)的濕度相平衡時(shí)的含水率。材料在干燥空氣中放出所含水分的性質(zhì)稱還濕性。材料的含水率隨環(huán)境溫度和濕度變化而變化。（2）吸水性材料在水中吸水的性質(zhì)。 用吸水率表示，有重量吸水率和體積吸水率兩個(gè)定義： 重量吸水率（ Wm）材料吸水飽和時(shí)吸收的水分重量 占材料干燥時(shí)重量的百分率； 體積吸水率（W v）材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分體積 占材料干燥時(shí)體積的百分率； 材料的體積吸水率等于其重量吸水率乘上材料干燥狀態(tài)時(shí)的 表觀密度。 W v= W m 0 （2）吸水性材料在水中吸水的性質(zhì)。8.重量吸水率 9.體積吸水率 二者關(guān)系 10.含水率 解:例題某材料飽水容重0飽=1900/m3，體

23、積吸水率wv=46%， 求其干容重08.重量吸水率 9.體積吸水率 二者關(guān)系 10.含水率 解:評(píng)價(jià)指標(biāo) 吸水性質(zhì)量吸水率 Wm 體積吸水率 W v 吸濕性含水率 W h （平衡含水率概念） 應(yīng)用分析 （1）材料吸水性與吸濕性大小對(duì)強(qiáng)度、保溫隔熱性、吸音等工程應(yīng)用性能的影響？ （2）分析孔隙對(duì)吸水性與吸濕性大小的影響？評(píng)價(jià)指標(biāo) 應(yīng)用分析1.3.4 耐水性定義 材料長期在水作用下不破壞、強(qiáng)度也不明顯下降 的性質(zhì) 評(píng)價(jià)指標(biāo) 軟化系數(shù) Kp （結(jié)構(gòu)材料）（ Kp =fw/fd) Kp ：0 1（粘土KP=0，金屬Kp=1） Kp0.85 為耐水材料 應(yīng)用分析 長期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)必用K

24、P0.85 的材料，受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)物KP不宜小于0.75。1.3.4 耐水性定義 材料長期在水作用下不破壞、強(qiáng)1.3.5 抗?jié)B性定義 材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì) （與耐水性區(qū)別） 評(píng)價(jià)指標(biāo) 滲透系數(shù)或抗?jié)B等級(jí) 工程中常用抗?jié)B等級(jí)Pn來評(píng)價(jià)，材料按規(guī)定制作的試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所能承受的最大水壓力（MPa），如P4、P6、P8。材料的滲透系數(shù)越小或抗?jié)B標(biāo)號(hào)越高表明材料的抗?jié)B性越好。應(yīng)用分析 地下建筑、水工建筑及防水材料等要求一定的抗?jié)B性。（1）分析抗?jié)B性的影響因素？（孔隙的影響，材料憎水 性和親水性的影響) （2）分析抗?jié)B性對(duì)耐久性的影響？提高抗?jié)B性措施？1.3.5 抗?jié)B性定義 材料抵抗壓力水

25、滲1.3.6 抗凍性定義 材料在含水狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞， 強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。評(píng)價(jià)指標(biāo) 抗凍等級(jí)Fn 如F25、 F50、 F100、 F200等 以規(guī)定的吸水飽和試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，經(jīng)一定次數(shù)的凍融循環(huán)后，強(qiáng)度降低不超過規(guī)定數(shù)值，也無明顯損壞和剝落，則此凍融循環(huán)次數(shù)即為抗凍等級(jí)。應(yīng)用分析 抗凍等級(jí)的選定據(jù)結(jié)構(gòu)物種類、使用條件、氣候條件決定。 磚、面磚、輕混凝土等墻體材料： F15 、F25或 F35； 道路、橋梁用混凝土： F50、 F100、 F200； 水工混凝土： F5001.3.6 抗凍性定義 材料在含水狀態(tài)下能經(jīng)受多1.3.6 抗凍性定義 材料在含水狀態(tài)下能

26、經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞， 強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。評(píng)價(jià)指標(biāo) 抗凍等級(jí)Fn 如F25、 F50、 F100、 F200等 以規(guī)定的吸水飽和試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，經(jīng)一定次數(shù)的凍融循環(huán)后，強(qiáng)度降低不超過規(guī)定數(shù)值，也無明顯損壞和剝落，則此凍融循環(huán)次數(shù)即為抗凍等級(jí)。應(yīng)用分析 抗凍等級(jí)的選定據(jù)結(jié)構(gòu)物種類、使用條件、氣候條件決定。 磚、面磚、輕混凝土等墻體材料： F15 、F25或 F35； 道路、橋梁用混凝土： F50、 F100、 F200； 水工混凝土： F5001.3.6 抗凍性定義 材料在含水狀態(tài)下能經(jīng)受多1.3.6 抗凍性思考 （1）分析抗凍性的影響因素？ 內(nèi)因：孔隙率、孔隙特征、充水程度

27、（水飽度）及材料 本身強(qiáng)度高低； 外因：凍融溫度、降溫速度、凍融頻繁程度等。 （2）提高抗凍性措施有哪些？ 注：充水程度（水飽度）： KS0.91 抗凍性差， KS0.91 抗凍性較好， 混凝土KS0.8 凍害才明顯減少。1.3.6 抗凍性思考注：充水程度（水飽度）：影響抗凍性的因素1.材料的密實(shí)度（孔隙率） 密實(shí)度越高則其抗凍性越好。2.材料的孔隙特征 開口孔隙越多則其抗凍性越差。3.材料的強(qiáng)度 強(qiáng)度越高則其抗凍性越好。4.材料的耐水性 耐水性越好則其抗凍性也越好。5.材料的吸水量大小 吸水量越大則其抗凍性越差。影響抗凍性的因素例1-1 某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm3、表觀密度

28、為2.61g/cm3、堆積密度為1680 kg/m3，計(jì)算此石子的孔隙率與空隙率？解：石子的孔隙率P為：石子的空隙率P，為：例1-1 某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm3、表觀例1-2 某石材在氣干、絕干、水飽和情況下測(cè)得的抗壓強(qiáng)度分別為174、178、165 MPa，求該石材的軟化系數(shù)，并判斷該石材可否用于水下工程。解：該石材的軟化系數(shù)為:由于該石材的軟化系數(shù)為0.93，大于0.85，故該石材可用于水下工程。例1-2 某石材在氣干、絕干、水飽和情況下測(cè)得的抗壓強(qiáng)度分別1.4材料的熱性質(zhì)導(dǎo)熱性(導(dǎo)熱系數(shù)）、熱容量、比熱等1.4導(dǎo)熱性(導(dǎo)熱系數(shù)）、熱容量、比熱等定義1.4.1 導(dǎo)熱性材料

29、兩側(cè)有溫差時(shí)熱量由高溫側(cè)向低溫側(cè)傳遞的能力。材料的導(dǎo)熱性能與孔隙特征有關(guān)，增加孤立的、不連通孔隙可降低材料導(dǎo)熱能力。評(píng)價(jià)指標(biāo) 導(dǎo)熱系數(shù) 工程應(yīng)用 建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)（墻體、屋蓋）等有保溫隔熱要求的工程盡量選用導(dǎo)熱系數(shù)小、熱容量大的材料，導(dǎo)熱系數(shù)也是工業(yè)窯爐及冷藏庫絕熱層厚度的重要數(shù)據(jù)。定義1.4.1 導(dǎo)熱性材料兩側(cè)有溫差時(shí)熱量由高溫側(cè)向低溫材料與熱有關(guān)的性質(zhì)1.導(dǎo)熱性 愈小，材料的保溫隔熱性能愈好，或絕熱性能愈好。工程界將 0.23W/(mk)的材料，稱為絕熱材料，或節(jié)能材料指標(biāo)導(dǎo)熱系數(shù) 材料組成與結(jié)構(gòu)材料的孔隙率材料的孔隙特征材料的含水狀態(tài)受控于最好的絕熱材料為靜止（態(tài)）空氣，其=0.023W/

30、(mk)； 房建中采用的空心磚(砌塊)、加氣砼砌塊中含有較多的靜態(tài)空氣，是良好的節(jié)能材料。材料兩側(cè)存在溫差時(shí),熱量由一側(cè)傳至另一側(cè)的性質(zhì)材料與熱有關(guān)的性質(zhì)1.導(dǎo)熱性 愈小，材料的保溫隔熱性1.4.2. 熱容性定義材料在溫度變化時(shí)吸收或放出熱量的能力不同材料的熱容性可用比熱進(jìn)行比較。比熱：單位質(zhì)量的材料升高單位溫度所需熱量。評(píng)價(jià)指標(biāo) 比熱1.4.2. 熱容性定義材料在溫度變化時(shí)吸收或放出熱量的1.4.3 熱變形性定義材料在溫度變化時(shí)的尺寸變化評(píng)價(jià)指標(biāo) 線膨脹系數(shù) 工程應(yīng)用 需控制熱變形的工程中須選用 線膨脹系數(shù)小的材料 1.4.3 熱變形性定義材料在溫度變化時(shí)的尺寸變化評(píng)價(jià)2.熱容量材料加熱時(shí)吸

31、收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)指標(biāo)比熱比熱大的材料，熱容大，有利于建筑物內(nèi)部溫度穩(wěn)定3.熱脹冷縮材料隨溫度升高或降低，體積發(fā)生膨脹或收縮的性質(zhì)指標(biāo)熱膨脹系數(shù)用于計(jì)算材料在溫度變化時(shí)，所引起的變形； 所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。包括線膨脹系數(shù)面膨脹系數(shù)體膨脹系數(shù)建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)宜選用比熱大、導(dǎo)熱系數(shù)小的材料2.熱容量材料加熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)指標(biāo)比熱土木工程材料(材料基本性質(zhì))概要課件土木工程材料(材料基本性質(zhì))概要課件土木工程材料(材料基本性質(zhì))概要課件土木工程材料(材料基本性質(zhì))概要課件1.5材料的耐久性1.5 土木工程材料在使用過程中經(jīng)受各種破壞因素 ( 物理的、化學(xué)的、環(huán)境的、生物的等

32、等 ) 的作用，而能保持其使用性能的性質(zhì)稱為土木工程材料的耐久性。環(huán)境影響因素往往是復(fù)雜多變的，它們單獨(dú)或交互作用于材料形成破壞。由于各種破壞因素的復(fù)雜性和多樣性，使得耐久性是一個(gè)綜合性概念。 土木工程材料在使用過程中經(jīng)受各種破壞因素 (材料的耐久性是一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。在構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)及材料選用中，必須慎重考慮材料耐久性問題，以利節(jié)約材料、減少維修費(fèi)用，延長使用壽命。高耐久性材料可抵抗各種破壞作用、延長構(gòu)筑物使用壽命，使之堅(jiān)固穩(wěn)定、經(jīng)久耐用，并可降低維修費(fèi)用，最終使整體綜合費(fèi)用降低，利用率增高，收益增大，從而獲得顯著的綜合經(jīng)濟(jì)效益。從工程技術(shù)發(fā)展角度看，由按耐久性進(jìn)行工程設(shè)計(jì)取代按強(qiáng)度進(jìn)行工程設(shè)計(jì)更具科學(xué)性和實(shí)用性。然而，要按耐久性進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，尚需對(duì)各種材料的耐久性進(jìn)行更為廣泛深入