第一章、土木工程材料的基本性质.ppt

第一章土木工程材料的基本性质 第一节材料的物理性质 第二节材料的基本力学性质 第三节材料的耐久性 第四节材料的组成与结构 第五节材料的环保与生态效应 第一节材料的物理性质 包括与重量 构造状态有关的性质 密度 孔隙率 与水有关的性质 亲水性 吸水性 耐水性 与热有关的性质 导热性 与声有关的性质 吸声性 基本概念 密度 表观密度 容积密度 堆积密度 孔隙率 孔隙特征 空隙率 润湿角 亲水性 吸水率 含水率 导热系数 热阻 热容量 亲水性材料 绝热材料 吸声材料 第二节材料的基本力学性质 包括承受荷载的能力 强度 变形 弹性 塑性 弹性模量 断裂 脆性 韧性 等 基本概念 强度 比强度 弹性变形 弹性模量 刚度 脆性材料 第三节材料的耐久性 环境介质的侵蚀作用包括物理作用 化学作用 生物作用 基本概念 耐久性 软化系数 渗透系数 抗渗等级 抗冻等级 耐候性 耐水性材料 第四节材料的组成与结构 材料科学的一个基本原理是 材料的性能取决于材料的组成与结构 基本概念 化学组成 矿物组成 宏观结构 细观结构 微观结构 宏观构造 晶体 玻璃体 胶体 第五节材料的环保与生态效应 从材料的全寿命周期考虑材料对资源 能源 生态环境的影响 基本概念 绿色材料 资源化 废弃物 思考题 1 材料的密度 表观密度 体积密度 堆积密度有何区别 材料含水后对它们有何影响 2 试分析材料的孔隙率和孔隙特征对材料的强度 吸水性 抗渗性 抗冻性 导热性及吸声性的影响 3 一块砖 外形尺寸240 115 53mm 从室外取来时重量为2700g 浸水饱和后重量为2850g 绝干时重量为2600g 求此砖的含水率 吸水率 干表观密度 4 某石灰石的密度为2 70g cm3 孔隙率为1 2 将该石灰石破碎成石子 石子的堆积密度为1580kg m3 求此石子的表观密度和空隙率 5 某岩石在气干 绝干 水饱和状态下测得的抗压强度分别为172 178 168MPa 求该岩石的软化系数 并指出该岩石可否用于水下工程 6 建筑物的屋面 外墙 基础所使用的材料各应具备哪些性质 7 材料的组成是如何影响其性能的 8 材料的结构是如何影响其性能的 9 材料科学的基本原理 举例说明 10 材料的性能与使用性能有何关系 11 材料的耐久性包括哪些内容 思考题参考答案 1 材料的密度 表观密度 体积密度 堆积密度有何区别 材料含水后对它们有何影响 2 试分析材料的孔隙率和孔隙特征对材料的强度 吸水性 抗渗性 抗冻性 导热性及吸声性的影响 1 定义 测试方法 2 大小 0 0 3 适用对象 块材 散粒状 4 影响因素 孔隙率 含水率 孔隙率越大 表观密度越小 强度越低 开孔能提高材料的吸水性 透水性 吸声性 降低抗冻性 细小的闭孔能提高材料的隔热保温性能和耐久性 细小的开孔能提高材料的吸声性 3 一块砖 外形尺寸240 115 53mm 从室外取来时重量为2700g 浸水饱和后重量为2850g 绝干时重量为2600g 求此砖的含水率 吸水率 干表观密度 W含 2700 2600 2600 100 W吸 2850 2600 2600 100 0 2600 24 11 5 5 3 4 某石灰石的密度为2 70g cm3 孔隙率为1 2 将该石灰石破碎成石子 石子的堆积密度为1580kg m3 求此石子的表观密度和空隙率 5 某岩石在气干 绝干 水饱和状态下测得的抗压强度分别为172 178 168MPa 求该岩石的软化系数 并指出该岩石可否用于水下工程 6 建筑物的屋面 外墙 基础所使用的材料各应具备哪些性质 0 1 0 012 2 70P 1 1580 0 100 K软 168 178K软 0 85 屋面 抗弯 抗冲 轻质 抗渗 抗冻 保温隔热 耐候性 外墙 抗压 抗冲 轻质 抗渗 抗冻 保温隔热 耐候性 隔声 基础 抗压 耐水 耐腐蚀 抗渗 7 材料的组成是如何影响其性能的 8 材料的结构是如何影响其性能的 9 材料科学的基本原理 举例说明 对于材料研究而言 原子是材料的基本组成单位 原子间键合力的强弱 决定了材料的强度 熔点 导电性等性能 原子量的大小 决定了材料的密度 原子的外层电子 决定了材料的化学活性 材料的宏观结构 孔结构 构造 与其强度 渗透性 保温性能等密切相关 在材料加工 材料宏观物理力学性能计算等方面有所应用 材料的细观结构 相组织 微裂缝等 与其使用性能 老化 断裂等 密切相关 材料的微观结构 晶体 非晶体 与其物理力学性能 强度 硬度 弹塑性 导热性等 密切相关 材料的组成 结构决定其性能 例 混凝土材料 通过调整原材料品种及配合比 可以获得具有不同强度 表观密度等性质的混凝土 通过抽孔 引气等措施改变其宏观结构 可改变其表观密度 渗透性等性质 通过控制微裂缝 水化程度 可改变其强度 10 材料的性能与使用性能有何关系 11 材料的耐久性包括哪些内容 材料在使用过程中 受到外加荷载 环境介质的作用 随着时间的增长 材料的组成 结构将发生变化 从而造成性能变化 所以 材料的性能与材料的使用性能有联系 又有区别 可以这样理解 材料的性能表示 标准状态 下 某一时刻的测试结果 材料的使用性能表示 实际使用条件 下 随着时间变化而造成的材料组成 结构的变化 耐久性表示材料在长期使用过程中 能保持其原有性能而不变质 破坏的性质 材料在使用过程中所受的破坏作