1.基本性质.ppt

1、材料性质 （性能） （特性）,合理应用,技术要求,物理性质,掌握,目的,化学性质,力学性质,耐久性,取决于,材料组成,材料结构,试验条件,第一章.土木工程材料的基本性质,检验检测,常用规格,材料组成,化学组成,矿物组成,相组成,材料结构,宏观结构,细观结构,微观结构,纳观结构,晶体结构,玻璃体结构,胶体结构,试验条件,试件形状、尺寸,试件表面状况、含水状态,试验温、湿度；加荷速度,定义,特征,晶体结构,玻璃体结构,定义,特征,胶体结构,定义,特征,质点在空间按特定的规则呈周期性排列,特定的几何外形；各向异性(金属材 料除外)；固定的熔点，化学稳定性高,高温熔融物经急冷后，质点来不及 按一定的规

2、则排列便凝固成固体,各向同性；导热性较低；无固定的 熔点；化学稳定性差(即，活性高),分散相分散在连续相介 质中形成的分散体系,较强的吸附力和粘结力；比晶体 和玻璃体结构强度低、变形大,第一节.材料的基本物理性质,1.密度,2.表观密度0,3.堆积密度0,4.孔隙率P,5.空隙率P,材料在绝对密实状态下单位体积重量,材料在自然状态下单位体积重量,散粒材料在堆积状态下单位体积重量,一. 材 料 与 质 量 有 关 的 性 质,材料内部孔隙体积占表观体积的百分率,材料之间空隙体积占堆积体积的百分率,体积密度,毛体积密度,比重,容重,松散容重,闭口孔隙,开口孔隙,实 体,开口孔隙,闭口孔隙,实体,V

3、实,V闭,V开,Vo,孔隙体积 V孔= V开 + V闭,空 隙,V空,堆积体积 Vo= Vo + V空=V实+V开 + V闭+ V空,表观体积 Vo= V实+ V孔= V实+V开 + V闭,Vo,V孔,V空=V空i,V0 =V0i,1.密度,2.表观密度,3.堆积密度,式中：V实体体积,李氏密度瓶测V,式中：V0表观体积，表面封蜡测V0,表观密度又称容重，分,式中： V0堆积体积，容量筒测V0,干容重,湿容重,饱水容重,4.孔隙率,5.开口孔隙率,6.闭口孔隙率,7.空隙率,孔隙、孔隙率与孔隙(形态)特征,粗孔与细孔 毛细孔使材料吸水率增大、耐久性 降低。一般来说粗孔不易吸满水， 微细孔隙吸水

4、率非常大.,开孔与闭孔 开孔相对闭孔对材料强度、保温性、耐久性更不利.或增加闭口孔隙，可提高材料保温性、耐久性.,1.一般来说,(单个)孔隙尺寸增大, 材料强度降低,导热系数增大,2.孔隙率增大，材料表观密度减小；强度降低；导热系数 减小；吸水率增大；透气、透水性变大。抗冻性是否降 低，要视孔隙大小和形态特征而定,3.孔隙(形态)特征,V实 =170 cm3 V实 + V闭 =190 cm3 V实 + V开 + V闭 =230 cm3,某材料干燥试样重450g，浸入水中吸水饱和后，排出水的体积为190cm3；取出后用湿布抹干再浸入水中，排出水的体积为230cm3；试样磨细后烘干再浸入水中，排出

5、水的体积为170cm3 。 求该材料的密度,表观密度0 ,开口孔隙率PK ,闭口孔隙率PB 。,思路：,同理：,例题,二.材料与水有关的性质,1.亲水性 憎水性,润湿(边)角90亲水性材料 90憎水性材料,水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子之间的吸引力 大于水分子与材料分子之间的吸引力,2.吸水性,材料在水中吸收水分的性质,指标重量吸水率、体积吸水率,3.吸湿性,材料在空气中吸收水分的性质,指标含水率,吸(含)水率增大，对材料的许多性质有不良影响： 如容重增加、体积膨胀、导热（系数）性增大，强度及抗冻性下降等。,6.材料的含 水状态,干燥(即，绝干)状态,4.耐水性,材料抵抗水的破坏作用的

6、能力,指标软化系数：软化系数增大，材料的耐水性愈好， 反之，材料的耐水性愈差。 工程中将软化系数大于0.85的材料称为耐水材料,5.抗渗性,材料抵抗压力水渗透的性质,指标渗透系数：渗透系数越大，抗渗性越差。 抗渗等级：P4、P6、P8、P10、P12等。 其中：P12表示材料能够承受的最大水压为1.2MPa,气干状态,饱和面干状态,湿润状态,8.重量吸水率,9.体积吸水率,二者关系,10.含水率,某材料饱水容重0饱=1900/m3，体积吸水率wv=46%， 求其干容重0,解:,例题,三.材料与热有关的性质,1.导热性,材料两侧存在温差时,热量由一侧传至另一侧的性质,愈小，材料的保温隔热性能愈好

7、，或绝热性能愈好。 工程界将 0.23W/(mk)的材料，称为绝热材料，或节能材料,指标导热系数,材料组成与结构,材料的孔隙率,材料的孔隙特征,材料的含水状态,受控于,最好的绝热材料为静止（态）空气，其=0.023W/(mk)；,房建中采用的空心砖(砌块)、加气砼砌块中含有较多的静 态空气，是良好的节能材料。,2.热容量,材料加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质,指标比热容,比热容大的材料，热容大，有利于建筑物内部温度稳定,3.热胀冷缩,材料随温度变化时其尺寸变化的性质,指标线膨胀系数,用于计算材料在温度变化时引起的变形或产生的温度应力,建筑物的围护结构宜选用比热容大、导热系数小的材料,4.保

8、温隔热,保温防止室内热量的散失,隔热防止室外热量的进入,一.强度 1.定义 材料在外力作用下抵抗破坏的能力 2.分类 抗压、抗拉、抗剪、抗弯(折) .抗压、抗拉、抗剪强度公式 式中： f 强度（ MPa）； A 受力面积（mm2）； F max 最大破坏荷载（ N） .抗弯（折）强度f 分一点、两点加荷。 公式见教材 3.比强度 材料的强度与其表观密度之比。 是衡量材料轻质、 高强的指标。 例:直径为18mm的钢筋,最大破坏荷载460KN,求其抗拉强度f,第二节.材料的基本力学性质,4.强度与强度等级,.强度等级： 材料常根据极限强度的大小,划分为不同的强度等级或标号。 我国过去的规范中采用标

9、号值；目前我国的规范中采用强度等级值。 .强度和强度等级的区别与联系： 区别： a.强度与强度等级的定义不同。强度是实测值，强度等级是人为规定的强度范围。 b.强度指的是材料的极限值，是唯一的，每一强度等级则包含一系列强度值。 联系： 某一材料强度等级的确定必须以其极限强度值为依据.,5.影响材料强度的因素,材料的组成、结构与构造： 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，强度也不一样。 孔隙率与孔隙特征： 材料的孔隙率愈大，则强度愈小。 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。 一般表观密度大的材料，其强度也大。 试件的形状和尺寸： 受压时，立方体

10、试件的强度值要高于棱柱体试件的强度值，相同材料采用小试件测得的强度较大试件高。,加荷速度： 当加荷速度快时，由于变形速度落后于荷载增长的速度，故测得的强度值偏高，反之，因材料有充裕的变形时间，测得的强度值偏低。 试验环境的温度、湿度： 温度高、湿度大时，试件会有体积膨胀，材料内部质点距离加大，质点间的作用力减弱，测得的强度值偏低。 受力面状态： 受力面的平整度，润滑情况等。试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值偏低。,混凝土路面砖抗折强度试验,混凝土路面砖抗压强度试验,二.弹性与塑性,1.弹性 2.塑性 砼、钢筋-均为弹塑性材料 三.脆性与韧性 1.脆性 抗压强度比抗拉强度高八倍以上 脆性材

11、料特征 适合作受压构件,不适合作受拉构件 不适合承受冲击、振动荷载 2.韧性 抗震结构、承受动荷载的结构需要考虑材料的韧性 静荷载作用时不产生加速度的荷载。如结构自重 动荷载作用时产生加速度的荷载。如冲击、振动荷载 第三节.材料的耐久性,1.一质量为4.1kg，体积为10L的容量筒，内部装满最大粒径为20mm的碎石，称得总质量为19.81kg。向上述容量筒内注水，待石子吸水饱和后再注满水，称得其时总质量为23.91kg。将此吸水饱和的石子用湿布擦干表面，称得石子的质量为16.02kg。 试求该碎石: (1)堆积密度0 (1571kg/m3) (2)质量吸水率 Wm (2%) (3)表观密度0 (25