第1章 土木工程材料的基本性质37054.pptVIP

微观结构 常见材料 主要特征 晶体 原子、离子或分子按一定规律排列 金刚石、石英、石膏、石灰岩、钢、铁及部分有机化合物 有固定的几何外形和熔点,部分晶体的硬度、强度较高 非晶体 原子、离子或分子以共价键、离子键或分子键结合，但为无序排列（短程有序，长程无序） 玻璃、粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰 无固定的几何外形和熔点，与同组成的晶体相比，强度、化学稳定性、导热性较差，各项同性。 胶体 物质以极微小的质点（1-100um）分散在介质中，分散粒子较少时形成溶胶结构，较多时发生凝聚，形成凝胶结构，凝胶完全脱水则成为干凝胶 建筑涂料为溶胶，水泥浆、胶粘剂为凝胶，硅酸盐水泥主要水化产物的最后形式为干凝胶 溶胶具有较大的流动性和很强的粘结力，凝胶具有触变性，干凝胶具有固体的性质，即产生强度 指通过用电子显微镜、X-射线衍射仪等手段来研究的原子级或分子级结构。尺寸范围在10-6-10-10m。 微 观 结 构 晶体 非晶体（玻璃体） 混 凝 土 结 构 1.2 材料的力学性质▲ 及材料耐久性 本节的学习目标 1）掌握材料的强度和比强度概念。认识到材料的实际强度与实验强度的关系。 2）理解影响强度的因素。 3）掌握弹性材料与塑性材料的差别。 4）掌握脆性材料与韧性材料的差别，并知道强度与硬度的关联。 5）了解材料的耐久性 。 第1章 土木工程材料的基本性质 材料的力学性质：指材料在外力作用下所引起的变化的性质。 变化 破坏：当外力超过材料的承受极限时，材料出现断裂等丧失使用功能的变化。 变形：在外力的作用下，材料通过形状的改变来吸收能量。 弹性变形 塑性变形 脆性材料 韧性材料 1.2 材料的力学性质 1.2.1 材料的强度及比强度 强度(Strength) ——材料抵抗外力破坏的能力 1.几种强度： （1）抗压强度、抗拉强度、抗剪强度? 三种受力方式 抗压强度、抗拉强度、抗剪强度表示公式? （MPa） F——破坏时的最大荷载，N A——受力截面面积，mm2 （2）抗弯强度（抗折强度) 单点加荷：? 三分点加荷：? L/2 L/2 第四种受力方式 2.影响材料强度的因素： 材料的组成 材料分子结合力 存在缺陷 孔隙率 增加 强度降低 含水率 增加 强度降低 试件尺寸 大 强度降低 加荷速度 快 强度降低等 试验条件 试验条件 材料本身 《工程实例分析》 （1）测试强度与加荷速度 人们在测试混凝土等材料的强度时可观察到，同一试件，加荷速度过快，所测值偏高。请分析原因。 原因分析：材料的强度除与其组成结构有关外，还与其测试条件有关，包括加荷速度、温度、试件大小和形状等。当加荷速度较快时，荷载的增长大于材料变形速度 ，测出的数值就会偏高。为此，在材料的强度测试中，一般都规定其加荷速度范围。 (2) 砖浸水后强度下降 某地发生历史罕见的洪水。洪水退后，许多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的多孔的红砖，见下图。请分析原因。  未烧透的红砖 原因分析：这些红砖没有烧透，砖内开口孔隙率大，吸水率高。吸水后，红砖强度下降，特别是当有水进入砖内时，未烧透的粘土遇水分散，强度下降更大，不能承受房屋的重量，从而导致房屋倒塌。 3.比强度 ——指材料强度与其表观密度之比。 意义：反映材料轻质高强的指标。 值越大，材料越轻质高强 1.2.2 材料的弹性与塑性 1.弹性：外力作用产生变形,外力取消变形完全恢复。 可恢复的材料变形称为弹性变形——可逆变形。 弹性材料：具有弹性的材料。 指标：弹性模量（常数） 意义：E表示材料抵抗变形的指标，E值越大，材料越不易变形，即抵抗变形的能力越强。 弹性变形 塑性变形 2.塑性——外力作用产生变形,外力取消变形不能恢复。 外力作用下产生变形,外力取消后,仍保持变形后的形状和尺寸,并且不产生裂纹的性质。 材料不能恢复的残留变形称为塑性变形——不可逆变形（永久变形）。 塑性材料：具有塑性的材料。 完全的弹性材料或塑性材料是很少的。 1）有的材料在应力水平较低时，变形特征主要表现为弹性，而应力水平较高时，主要为塑性。例如钢材。 图1.2.1 低碳钢受拉的应力—应变曲线 ab—弹性变形 图1.2.2 混凝土的变形曲线 ob—塑性变形 荷载 A b a 0 变形 2）有的材料受力后，弹塑性变形同时产生，取消外力，弹性变形可以恢复