材料的基本性质教学课件PPT.ppt

第一章材料的基本性质 第一节材料的基本物理性质 一 材料的密度 材料在绝对密实状态下单位体积的重量 式中 材料的密度 g cm3 m 材料在干燥状态下的重量 g v 干燥材料在绝对密实状态下的体积 cm3 二 材料的表观密度 材料在自然状态下单位体积的重量称为材料的表观密度 原称容重 道路工程中亦称为毛体积密度 用公式表示为 式中 0 材料的表观密度 g cm3或kg m3 m 材料的重量 g或kg v0 材料在自然状态下的体积 cm3或m3 材料表观密度的测定 对于外形规则的材料 只要测得材料的重量和体积 可用量具量测 即可算得 不规则材料的体积要采用排水法求得 但材料表面应预先涂上蜡 以防止水分渗入材料内部而使所测结果不准 三 材料的堆积密度 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 用公式表示为 式中 0 散粒材料的堆积密度 kg m3 m 散粒材料的重量 kg v 0 散粒材料在自然堆积状态下的体积 m3 材料的孔隙结构与孔隙特征 按孔隙与外界是否连通分为 开口孔 封闭孔按孔隙尺寸大小分为 微孔 细孔 大孔按孔隙是否连通分为 孤立孔 连通孔 常用材料的密度 表观密度和堆积密度 材料的孔隙与空隙 孔隙率密实度 材料的空隙 空隙率填充率 散粒材料松散体积组成示意图 材料的力学性质 材料在外力作用下的变形及抵抗破坏的性质 一 材料的强度及强度等级强度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度 材料的强度与其组成和结构的关系 材料的强度与其组成及结构有关 即使材料的组成相同 其构造不同 强度也不同 材料的孔隙率愈大 则强度愈低 对于同一品种的材料 其强度与孔隙率之间存在近似直线的反比关系 材料的强度等级 各种材料的强度差别甚大 土木工程材料按其强度值的大小划分为若干个强度等级 烧结普通砖按抗压强度分为5个强度等级 硅酸盐水泥按抗压强度和抗折强度分为4个强度等级 普通混凝土按其抗压强度分为12个强度等级 强度等级的划分可使生产者在控制质量时有据可依 从而保证产品质量 对使用者则有利于掌握材料的性能指标 以便于合理选用材料 正确地进行设计和便于控制工程施工质量 材料的强度与各种因素的关系 一般表观密度大的材料 其强度也高 含有水分的材料 其强度较干燥时的低 一般温度高时 材料的强度将降低 材料的强度与其测试所用的试件形状 尺寸有关 也与试验时加荷速度及试件表面性状有关 材料的强度是在特定条件下测定的数值 为了使试验结果准确 且具有可比性 各个国家都制定了统一的材料试验标准 常用材料的强度 比强度 比强度反映材料单位体积重量的强度 其值等于材料强度与其表观密度之比 比强度是衡量材料轻质高强性能的重要指标 几种主要材料的比强度 材料的弹性和塑性 弹性 材料在外力作用下产生变形 去除外力后 变形能够完全恢复的性质 塑性 材料在外力作用下产生变形 去除外力后 材料仍然保持变形后的形状和尺寸 且不产生裂缝的性质 材料的脆性与韧性 脆性 材料在外力作用下 无明显塑性变形而突然破坏的性质 韧性 材料在冲击和振动荷载作用下 能吸收较大能量 产生一定的变形而不破坏的性质 材料与水有关的性质 亲水性与憎水性 材料的吸湿性 吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质 材料的吸湿性用含水率表示 平衡含水率 材料所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时的含水率 ms 材料吸湿状态下的质量 mg 材料干燥状态下的质量 材料的吸水性 吸水性 材料在水中吸水的性质 材料的吸水性用吸水率表示 质量吸水率 体积吸水率 二者关系 材料的耐水性 材料长期在水作用下不破坏 强度也不显著下降的性质 耐水性用软化系数表示 fb 材料在饱和吸水状态下的抗压强度 mpa fg 材料在干燥状态下的抗压强度 mpa 材料的抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质 材料的抗渗性用渗透系数表示 q 渗水总量 cm3 a 渗水面积 cm2 d 试件厚度 cm t 渗水时间 h h 静水压力水头 cm 材料的抗冻性 材料在含水状态下 能经受多次冻融循环作用而不破坏 强度也不显著降低的性质 材料的抗冻性用抗冻等级来表示抗冻等级是以规定的吸水饱和试件 在标准试验条件下 经一定次数的冻融循环后 强度降低不超过规定数值 也无明显损坏和剥落的次数 材料的热工性质 热容量 材料在温度变化时吸收或放出热量的性质 比热 单位质量的材料升高单位温度时所需热量 导热性 用导热系数表示 材料的耐久性 材料的耐久性是指在环境的多种因素作用下 能经久不变质 不破坏 长久地保持其性能的性质 耐久性是材料的一项综合性质 诸如抗冻性 抗风化性 抗老化性 耐化学腐蚀性等均属耐久性的范围 材料的强度 抗渗性 耐磨性等也与材料的耐久性有着密切关系 一 环境对材料的作用 物理作用 包括环境温度 湿度的交替变化 即冷热 干湿 冻融等循环作用 化学作用 包括大气和环境水中的酸 碱 盐等溶液或其他有害物质对材料的侵蚀作用 以及日光等对材料的作用 机械作用 包括荷载的持续作用或交变作用引起材料的疲劳 冲击 磨损等破坏 生物作用 包括菌类 昆虫等的侵害作用 导致材料发生腐朽 蛀蚀等破坏 二 材料耐久性的测定 对材料耐久性最可靠的判断 是对其在使用条件下进行长期的观察和测定 但这需要很长时间 近年来采用快速检验法 这种方法是模拟实际使用条件 将材料在实验室进行有关的快速试验 根据试验结