第01章 土木工程材料的基本性质

第01章 土木工程材料的基本性质 第1章土木工程材料的基本性质?1.1材料的基本物理性质(physical properties)1.1.1材料在不同状态下的参数? (1)密度(density)? (2)体积密度(bulk density)气干体积密度绝干体积密度? (3)堆积密度（散粒体）(packing density)松堆密度（pacted density）?1.1.2材料的密实度与孔隙率 (1)密实度(density) (2)孔隙率(porosity)1131.1.3材料的空隙率（散粒体）?空隙率(voids ratio,void content,void volume)第1章土木工程材料的基本性质?1.2材料的基本力学性质1.2.1材料的变形 (1)弹性变形 （2）塑性变形1221.2.2材料的强度(strength)? (1)材料的抗压、抗拉及抗剪强度? (2)材料的抗弯强度1.2.3强度等级1.2.4比强度（轻质高强性）1.2.5脆性与韧性1.2.6硬度与耐磨性?1.3材料与水有关的性质1.3.1材料的亲水性与憎水性? (1)亲水性（润湿角90）(hydrophilic nature)? (2)憎水性（润湿角90）(hydrophobic nature)1.3.2材料的吸水性与吸湿性i t? (1)吸水性(water absorptivity)?吸水率(water absorption)? (2)吸湿性(hydroscopic nature)?含水率(moisture content)1.3.3材料的耐水性(抗水性)(water resistance)?软化系数(softening coefficient)1.3.4材料的抗冻性与抗渗性? (1)抗冻性(frost resistance)?水结冰时体积约增大9，从而对孔隙产生压力而使孔壁开裂。 ?冻融循环(freezing andthawing circle)d?抗冻标号(grade)D15(Dong)F15(Freeze)? (2)抗渗性(impermeability)?渗透系数(coefficient ofpermeability)?抗渗等级（抗渗标号）S(Shen)P(Permeate)?1.4材料的热物理性质 (1)材料的导热性导热系数影响材料导热系数的主要因素?物质构成?微观结构,孔隙构造?温度?含水率?热流方向 (2)材料的传热性传热系数与热阻 (3)材料的热容量(heat capacity)比热容1.5材料的耐久性(durability)影响材料耐久性的外因作用于材料的自然因素和有害介质可概括为以下几个方面 (1)物理作用 (2)化学作用 (3)生物作用 (4)机械作用影响材料耐久性的内因 (1)材料的组成 (2)材料的结构 (3)材料的性质，如强度附录材料的密度材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。 按下式计算?1.1m?式中密度，gcm3；m材料在干燥状态的质量，g；V材料的绝对密实体积，cm3。 ?.V?材料的体积密度材料在自然状态下，单位体积的质量。 按下式计算?01.2m m?式中0体积密度，kgm3；m材料的质量，kg；V0材料在自然状态下的外形体积，m3。 ?001.2aPV V V?材料为散粒或粉状，如砂、石子、水泥等，在堆积状态下，单位体积的质量。 按下式计算材料的堆积密度?m m式中材料的堆积密度，kgm3；m材料的质量，kg；材料的自然(松散)堆积体积(包括材料颗粒体积和颗粒之间空隙的体积)，m3。 ?1.3PP oVm mV V V?P?PV材料的密实度材料体积内被固体物质充实的程度。 按下式计算?V?4.1%100%10000?DVVD或材料的孔隙率材料体积内，孔隙体积所占的比例。 按下式计算?5.1%100)1(100?VVVV VP即DP=1或密实度孔隙率=1。 ?)(00?V V材料的空隙率散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。 用下式计算?7.1%100)1(100?VVVP即DP=1或填充率空隙率=1。 ?)(00?VV材料的吸水率材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质，用吸水率表示，即?8.1%1001?mm mW式中W材料质量吸水率，%；m材料干燥状态下质量，g；m1材料吸水饱和状态下质量，g。 m材料的含水率材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力，用含水率表示，即?9.1%100?m mW含含式中W含材料质量吸水率，%；m含材料含水时的质量，g；m材料干燥状态下的质量，g。 ?9.1%100mW含材料的软化系数材料抵抗水破坏作用的性质称为耐水性，用软化系数表示，即?10.1fKswP?式中K P材料的软化系数；f sw材料在吸水饱和状态下的强度，MPa；f材料在干燥状态下的强度，MPa。 ?10.1fKP材料的渗透系数材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性，用渗透系数表示，即?11.1QdK?式中K渗透系数，cmh；Q透水量，cm3；d试件厚度，cm；A透水面积，cm2；t渗水时间，h；H静水压力水头，cm。 ?Ath材料的抗渗等级P=10H1式中P抗渗等级；H试件开始渗水时的水压力，MPa。 S(Shen)P(Permeate)材料的抗压、抗拉及抗剪强度(pressive,tensile andshear strength)材料的抗压、抗拉及抗剪强度按下式计算?12.1maxAFf?式中f材料的强度，MPa；F max破坏时最大荷载，N；A受力截面面积，mm2。 A材料的抗弯强度(bending strength)1)二分法。 将条形试件放在两支点上，中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则抗弯强度按下式计算2)三分法。 在跨度的三分点上作用两个相等的集中荷载，?13.1232maxbhL Ffm?则抗弯强度按下式计算式中f m抗弯强度，MPa；F max弯曲破坏时最大荷载，N；b、h试件横截面的宽及高，mm；L两支点间的距离，mm。 ?14.12maxbhL Ffm?材料的弹性与塑性、脆性与韧性?弹性材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，变形能完全消失的性质。 (elasticity)?塑性材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，仍保持变形后的形状，并不产生裂缝的性质。 (plasticity)?脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，而破坏时无明显的塑性变形的性质。 (brittleness,fragility)?韧性材料在冲击、震动荷载作用下，能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。 (fracture toughness)材料的导热系数(coefficient ofthermal conduction)材料传导热量的性质称为导热性，以导热系数表示，即?15.112T TAtQa?式中导热系数，W(mK)；Q总传热量，J；a材料厚度，m；A热传导面积，m2；t热传导时间，h；T2T1材料两面温度差，K