【土木工程材料】 第1章 土木工程材料的基本性质

蓝色论文答辩PPT模板答辩学生：易宸指导老师：易老师蓝色论文答辩PPT模板土木工程材料主讲人：单位：CHAPTERONE土木工程材料的基本性质CivilengineeringmaterialsBasicproperties01材料的基本性质材料处于不同使用条件、使用环节时必须考虑的最基本的、共有的性质。

第一节材料的物理性质O土木工程材料的基本性质01材料的体积构成体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。CHAPTERONE土木工程材料的基本性质123绝对密实体积Ｖ干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。(实体体积)材料的堆积体积V0′粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。包含颗粒内部孔隙和颗粒之间的空隙在内的体积。松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。堆积体积（开口+闭口+实体+间隙）表观体积V0包含材料内部孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。（实体体积+闭口体积）CHAPTERONE01材料的表观密度指材料在自然状态下单位体积的质量。单位：g/cm3

或kg/m3材料的堆积密度堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。单位：g/cm3

或kg/m301一.材料的密度、表观密度和堆积密度CHAPTERONE材料的密度指材料在决对密实状态下单位体积的质量。单位：g/cm3

或kg/m3材料的空隙率空隙率是指散粒材料在其堆积体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例(%)。01二.材料的孔隙率和空隙率材料的孔隙率材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率(%)。CHAPTERONE评价指标：亲水性材料润湿边角θ≤90°憎水性材料润湿边角θ＞90°01三.材料与水有关的性质1.亲水性与憎水性①亲水性--材料表面分子与水分子间的引力＞水分子之间的引力。

②憎水性--材料表面分子与水分子间的引力＜水分子之间的引力。CHAPTERONE012.材料的吸水性及吸湿性吸水性

材料能吸收水分的能力，称为材料的吸水性。吸水的大小以吸水率来表示。

①质量吸水率

质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以ｗm

表示。材料吸湿吸水后对其性能的影响:

水分增加→强度降低、导热能力增大，容易产生腐蚀、破坏。材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。②体积吸水率

体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WＶ表示。CHAPTERONE三.材料与水有关的性质01三.材料与水有关的性质3.材料的吸湿性材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。干燥的材料处在较潮湿的空气中时，便会吸收空气中的水分；而当较潮湿的材料处在较干燥的空气中时，便会向空气中放出水分。前者是材料的吸湿过程，后者是材料的干燥过程。由此可见，在空气中，某一材料的含水多少是随空气的湿度变化的。

材料在任一条件下含水的多少称为材料的含水率，并以Ｗh表示。CHAPTERONE014.材料的耐水性材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。衡量材料耐水性的指标是材料的软化系数KR。材料耐水性限制了材料的使用环境，软化系数小的材料耐水性差，其使用环境尤其受到限制。软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将ＫＲ＞0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75

。

CHAPTERONE三.材料与水有关的性质025.材料的抗渗性

抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。土木建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，当材料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力水的渗透，不仅会影响工程的使用，而且渗入的水还会带入能腐蚀材料的介质，或将材料内的某些成分带出造成材料的破坏。

渗透系数：抗渗等级：P4、P6、P8、P10、

P12CHAPTERONE三.材料与水有关的性质016.材料的抗冻性

抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能，用抗冻等级F表示。Ｆ15、Ｆ25、Ｆ50、Ｆ100、Ｆ200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱和程度有关。

CHAPTERONE三.材料与水有关的性质011.材料的导热性

当材料两面存在温度差时，热量从材料一面通过材料传导至另一面的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数λ

表示。式中

λ--导热系数,Ｗ/(ｍ·Ｋ);Ｑ－传导的热量,Ｊ;ｄ--材料厚度，ｍ；Ｆ--热传导面积,m2;Ｚ一热传导时间,h;(t2-t1)--材料两面温度差,KCHAPTERONE四.材料的热工性质012.热容量和比热

材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。单位质量材料温度升高或降低1Ｋ所吸收或放出的热量称为热容量系数或比热。式中

C---材料的比热,J/(g·K);Q---材料吸收或放出的热量(热容量);m---材料质量,g;

(t2-t1)---材料受热或冷却前后的温差,KCHAPTERONE四.材料的热工性质（1）材料的强度

指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。通常情况下，材料内部的应力多由外力（或荷载）作用而引起，随着外力增加，应力也随之增大，直至应力超过材料内部质点所能抵抗的极限，即强度极限，材料发生破坏。在工程上，通常采用破坏试验法对材料的强度进行实测。材料强度与孔隙率、含水率、试件尺寸、加荷速度等因素有关。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。01CHAPTERONE第二节材料的力学性质（2）材料的弹性与塑性

弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。特点：线性、可恢复

塑性：材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。特点：不可恢复01CHAPTERONE第二节材料的力学性质（3）材料的脆性与韧性

脆性：材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性。如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。特点：抗压强度高而抗拉、抗折强度低。

韧性：材料在冲击或动力荷载作用下，能吸收较大能量而不破坏的性能，称为韧性或冲击韧性。韧性以试件破坏时单位面积所消耗的功表示。

01式中ak--材料的冲击韧性,J/mm2;Ｗk--试件破坏时所消耗的功，J

A--材料受力截面积,mm2CHAPTERONE第二节材料的力学性质（4）材料的硬度与耐磨性

硬度：是指材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。常用刻划法、回弹法和压入法测定材料的硬度。刻划法用于天然矿物硬度的划分：按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺