[工学]1土木工程材料基本性质.ppt

第一章 土木工程材料基本性质 1.1 材料的物理性质 1.2材料的力学性质 1.3材料的耐久性与环境协调性 1.4材料的组成、结构、构造及其对性能的影响 1.1 材料的物理性质 1.1.1 密度 、表观密度和堆积密度 1.1.2 材料的孔隙率和空隙率 1.1.3 与水有关的性质 1.1.4 热工性质 1.1.1 密度 、表观密度和堆积密度 密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 表观密度是指材料在自然状态下的体积，包括材料实体及其开口与闭口孔隙条件下的单位体积的质量。 堆积密度是指散粒或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量。密度、表观密度、体积密度和堆积密度既有联系又有差别。 1.1.2 材料的孔隙率和空隙率 孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。 空隙率则是指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积占堆积体积的百分率。材料的孔隙有闭口和开口，其特征状态对材料的性质有重要影响。 孔隙和空隙 1、密实度－指材料体积内被固体物质所充实的程度。反映材料的致密程度。 公式 影响材料的： 强度 吸水性 耐久性 导热性 2、孔隙率－指材料体积内，孔隙体积与总体积之比。直接反映材料的致密程度。 公式 孔隙率与密实度的关系 P+D=1 孔结构－孔隙率＋孔径尺寸＋开口形状 影响材料的：强度、 吸水性、耐久性、 导热性 3、填充率－指散粒材料在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度。反映散粒材料堆积的致密程度。 公式 4、空隙率－散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占总体积的比率。 公式 空隙率与填充率的关系 P/+D/=1 例 题 1．已知卵石的表观密度为2.6 g/cm3，把它装入一个2m3 的车厢内，装平时共用3500kg。求该卵石的空隙率为多少?若用堆积密度为1500kg/m3的砂子，填充上述车内卵石的全部空隙，共需砂子多少kg? 解： ρ/o =3500/2=1750kg/m3 P/=（1- ρo//ρ0）×100% =（1-1.75/2.6)×100%=32.7% S=2×32.7%×1500=980.8 kg 例2 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？ 解: 石子的孔隙率P为： 1.1.3 与水有关的性质 材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与憎水 两种不同的性质； 材料在潮湿空气中或水中吸收水分的性质，分别称为吸水性与吸湿性； 材料耐水性指材料长期在水的作用下不破坏、强度不明显下降的性质； 抗渗性 指抵抗压力水渗透的性质； 抗冻性指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏，强度也不显著下降的性质。 1.1.4 热工性质 材料的热容指材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。 导热性指当材料两侧有温度差时热量由高温侧向低温侧传递的能力，用导热系数来表示。 材料对火焰和高温度抵抗能力称为材料的耐燃性。 材料燃烧性能分级 燃烧性能指标 GB/T2406-93 塑料燃烧性能试验方法（氧指数法） 正常空气中含氧量为21% 燃烧性能与氧指数的关系 1.2 材料的力学性质 1.2.1 强度 1.2.2 弹性与塑性 1.2.3 韧性与脆性 1.2.4 硬度  1.2.1 强度 1.2.2 弹性与塑性 弹性——材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。 塑性——材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性。 弹性变形与塑性变形的区别在于，前者为可逆变形，后者为不可逆变形。 1.2.3 韧性与脆性 脆性——材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。 韧性——材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。 1.2.4 硬度 材料另一个重要的力学性能是硬度。它是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。金属材料等的硬度常用压入法测定 ，如布氏硬度法，是以单位压痕面积上所受的压力来表示