材料的基本物理性质与力学性质

第一章材料的基本性质目录第一节材料的基本物理性质第二节材料的力学性质第三节材料的其他性质第一节材料的基本物理性质

密度

表观密度

堆积密度

密实度

孔隙率

空隙率Back定义:

指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。公式:

式中:ρ-密度(g/cm³)m-材料在干燥状态下的质量(g)v-材料在绝对密实状态下的体积(cm³)图1.1.1密度测量仪器密度定义:指材料在自然状态下，单位体积的质量。公式:式中:ρ0-表观密度m-干燥材料的质量v0-材料自然状态下的体积表观密度Back定义：粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。公式：式中:ρo´-堆积密度（松散密度）(Kg/m³)m-干燥质量(Kg)vo´-材料的堆积体积(m³)堆积密度Back图1.1.2材料的体积示意图Back密实度定义：材料体积中固体物质充实的程度。公式：Back孔隙率定义：材料体积中孔隙体积所占的比例。公式：孔隙率定义：材料体积中孔隙体积所占的比例。公式：②孔隙分类（1）连通孔和封闭孔（2）按孔隙尺寸大小可分为粗孔、细孔和微孔。

孔隙及其对材料性能的影响

①孔隙率与密实度的关系：P+D=1材料的总体积是由固体物质及材料内部的空隙组成的。封闭孔连通孔图1.1.3材料的孔隙示意图孔隙对材材料性能能的影响响空隙率与与强度的的关系见见右图：：随着孔孔隙率增增大，表表观密度度提高，，吸水率率降低，，强度和和耐久性性提高。。吸水率强度耐久性表观密度孔隙率图1.1.4孔孔隙隙对材料料性能的的影响Back空隙率定义：散粒材料料堆积体体积中空空隙体积积所占的的比例。。公式：：Back第二节材材料的的力学性性质强度弹性和塑塑性脆性和韧韧性Back定义：强度指材材料抵抗抗外力作作用下产产生破坏坏的能力力。强度分类类及公式式:强度弹性及弹弹性材料料弹性：外外力的作作用下产产生变形形,外力力取消后后,能够够完全恢恢复原来来形状的的性质。。弹性材料料：具有有弹性的的材料。。塑性及塑塑性材料料塑性：作作用下产产生变形形,外力力取消后后,仍保保持变形形后的形形状和尺尺寸,并并且不产产生裂纹纹的性质质。塑性材料料：具有有塑性的的材料。。常见塑性性材料:砼拌合合物,水水泥浆,石灰膏膏,钢材材,沥青青等。弹性和塑塑性ba变变形形荷载0Aab—弹性变形形Back图1.2.1弹弹塑塑性材料料的变形形曲线ob—塑性变形形脆性：材材料受外外力达到到一定程程度后突突然破坏坏,破坏坏时无明明显的塑塑性变形形的性质质。脆性材料料：具有有脆性的的材料。。石材、水水泥混凝凝土、砂砂浆、玻玻璃和陶陶瓷等属属于脆性性材料。。荷载A变形脆性与韧韧性图1.2.2脆脆性材材料的变形曲线线韧性：在冲击外外力和震震动荷载载作用下下,材料料能吸收收大量的的能量，，产生一一定变形形而不致致破坏的的性质。韧性材料料：具有有韧性的的材料钢材和木木材等材材料均属属于韧性性材料。。特点：有较高的的抗拉和和抗压等等强度。。钢材以以抗拉强强度极限限划分等等级。利利用之可可制备复复合材料料。脆性与韧韧性Back第三节材材料料的其他他性质与水有关关的性质质亲水性和和憎水性性吸水性耐水性吸湿性材料的耐耐久性Back定义:指指材料在在空气中中与水接接触时能能被水润润湿的性性质,0°≤≤θ≤90°。。具有亲水水性质的的材料称称为亲水水性材料料，绝大大多数工工程材料料均为亲亲水性材材料，如如：石材材、水泥泥基材料料、砖、、砌块、、玻璃及及陶瓷等等。亲水性1亲水性和和憎水性性2憎水性定义：指指材料在在空气中中与水接接触时不不能被水水润湿的的性质,90°°≤θ≤≤180°具有有这种性性质的材材料称为为憎水性性材料。。隔热及吸吸声等多多孔材料料应进行行憎水处处理，避避免性能能下降。。图1.3.1材材料润润湿角（（θ）示示意图θ<90o90°≤≤θ≤180°°亲水性和和憎水性性Back吸水性定义：指材料在在水中吸吸收水分分的性质质。指标：吸吸水率（（W）：：材料吸吸收水分分的重量量占材料料干燥重重量或体体积的百百分数。。公式：质量吸水水率体积吸水水率m1－材料在在吸水饱饱和状态态下的质质量(g)m2－材料在在干燥状状态下的的质量（（g）V－材料在在自然状状态下的的体积（（cm3）Backf1-材料在在吸水饱饱和的状状态下的的抗压强强度f2-材料在在干燥状状态下的的抗压强强度耐水性Back吸湿性定义：材材料在潮潮湿的空空气中吸吸收水分分的性质质。指标与公公式：吸湿性用用含水率率来表示示，公式式与吸水水率相同同。平衡含水水率指与与空气中中的湿度度达到平平衡时的的含水率率。定义：材材料在长长期饱和和水作用用下，不不产生破破坏，其其强度也也不明显显降低的的性质。。指标：耐耐水性用用软化系系数（Kp）表表示。定义材料在各各种环境境因素作作用下，，在长期期使用过过程中保保持其性性能稳定定的性质质。环境因素素是多种种多样的的，有物物理(如温度度、湿度度、机械械力等)、化学学(大气气、光、、酸、碱碱、盐等等作用)以及生生物(细细菌、昆昆虫等)等方面面的作用用。耐久性是是一个综综合性能能，包括括抵抗上上述各类类因素的的长期作作用。对砼材料料，耐久久性主要要包括抗渗性及抗冻性。耐久性耐久性主主要包括括：渗透性抗冻性抗腐蚀性性抗碳化性性抗侵蚀性性抗骨料反反应抗骨料反应抗腐蚀性抗侵蚀性抗碳化性抗冻性抗渗性耐久性耐久性Back定义：抵抵抗压压力水渗渗透的性性质。指标：①渗透等等级式中：W-渗水水量；d-试件件厚度；；A-渗渗水面积积；H-水头差差；t-渗水时时间②抗渗等等级(P)：能能抵抗最最大水压压力eg:P6、P8、P10……指能抵抵抗的最最大水压压力为0.6MPa、、0.8MPa、1.0MPa…AWHT时间（h）

d图1.3.2材料的抗渗性示意图抗渗性定义材料吸收收饱和后后，能经经受多次次冻融循循环，性性能不严严重降低低的性质质。指标-抗抗冻等级级：抗压强度度下降不不超过25%，，而且重重量损失失不超过过5%时时所能承承受的最最大冻融融循环次次数F30-F300。抗冻性Back第一章讲讲课分分析本章学时时：讲课课2，实实验2主要内容容：材料料的基本本物理性性质、力力学性质质、与水水有关的的性质等等。重点：掌握密度度、表观观密度、、堆积密密度、孔孔隙率、、密实度度和空隙隙率、填填充率的的概念、、计算公公式、测测试方法法及其相相互关系系；掌握强度度公式、、计算及及实验方方法；掌握亲