[工学]2chapter1土木工程材料的基本性质.ppt

Chapter 1 土木工程材料的基本性质 Properties of Civil Engineering Materials 亲水性与憎水性——θ角称为润湿角或接触角无机非金属材料θ＜90°沥青及合成高分子材料θ＞90° 吸水性与吸湿性——重量吸水率Wm与体积吸水率Wv；Wm 与Wv的关系（Wv ＝ ρ’干Wm / ρ水） 耐水性——软化系数K软 抗渗性——渗透系数或抗渗等级 抗冻性——冰冻的破坏作用、抗冻性的概念及影响因素 【例4】已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%，此试样在自然状态下体积为40cm3，质量为85.50g，吸水饱和后的质量为89.77g，烘干后的质量为82.30g。求该材料的密度、视密度、开口孔隙率、闭口孔隙率、含水率。　 解：密度=干质量/密实状态下的体积=82.30/40×（1-0.24）=2.7g/cm3 　　 开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积=（89.77-82.3）÷1/40=0.187 =18.7%????? 闭口孔隙率=孔隙率-开口孔隙率=0.24-0.187=0.053 =5.3%????? 视密度=干质量/包含闭口孔隙的体积=82.3/40×（1-0.187）=2.53 ?g/cm3 ??? ? 含水率=水的质量/干重=(85.5-82.3)/82.3 =3.9% 导热性——概念及影响因素 比热及热容量——概念及影响因素 耐燃性——概念及影响因素 §1.2 材料的力学性质 力学性质——材料在外力的作用下有关变形的性质和抵抗破坏的能力 材料的变形——弹性变形与塑性变形 材料的强度——静力强度、疲劳强度与理论强度 影响强度测试结果的主要因素【受力状况、试件的状况（如尺寸、截面积、形状等）、试验装置及环境条件】及环箍效应 脆性——材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质。 具有该性质的材料称为脆性材料。（抵抗振动及冲击作用能力差） 砖、混凝土、石材、玻璃、陶瓷、铸铁等属脆性材料。 材料抵抗冲击或震动等动荷载作用的性能，称为韧性（或冲击韧性），以试件受冲击时单位体积(面积)内所能吸收的冲击功来表示。 材料的冲击韧性可以反映材料既具有一定强度，又具有良好受力变形的综合性能。 脆性材料的冲击韧性小 ；塑性材料韧性大 硬度：材料表面抵抗其他物体压入（如金属材料）或刻划（陶瓷等材料）的能力。 耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。 材料的耐磨性与材料的组成结构及强度、硬度有关。 进入第二章学习 1.2.2.3 徐变与应力松驰 固体材料在持久荷载的作用下，变形随时间的延长而逐渐增长的现象称徐变；材料在持久荷载作用下，若变形因受约束不能增长，其应力随时间延长而逐渐减小的现象叫应力松弛。 2) 产生徐变的原因： 对晶体材料，晶格的滑移及位错的移动； 对非晶体材料，外力作用下发生黏性流动。 3) 徐变的影响因素： 与应力大小（图1-2）、环境温度和湿度有关。 1.2.2 材料的变形性质 1.应力未超过某一极限值 2.应力达到或超过某一极限值 4) 混凝土材料的徐变对材料性能的影响 有利面：可削弱材料结构内部局部的应力集中现象； 不利面：会导致预应力混凝土结构中的应力损失 1.2.2.3 徐变与应力松驰 1.2.2 材料的变形性质 1.2.3 材料的脆性和韧性 1.2.3 材料的脆性和韧性 1.2.4 材料的硬度、耐磨性 材料的硬度大、韧性高、构造密实，抗磨损和磨耗的能力较强。 耐久性Durability ——概念及影响因素 环境协调性Harmony with environment——概念及影响因素 § 1.3 材料的耐久性与环境协调性（★）Durability and Harmony with environment 1.3.1 引起材料破坏的原因及材料的耐久性 物理作用包括干湿变化、温度变化及冻融作用。 化学作用包括酸、碱、盐等物质的水溶液或气体对材料的侵蚀破坏。 生物及生物化学作用是指材料被昆虫、菌类等蛀蚀及腐朽。 1.3.1.1 引起材料破坏的作用因素 包括物理作用、化学作用及生物作用。 1.3.1.2 不同的材料所受的主要破坏作用不同 砖、石及砼等矿物质材料，主要有物理破坏作用（大气或水位变化区）或同时有化学侵蚀（水中）； 金属材料，主要是化学腐蚀或电化学腐蚀作用； 木材及植物纤维等有机质材料，生物作用而破坏。 沥青质材料及高分子材料，多是阳光、空气及热作用而逐渐破坏。 1.3.1 引起材料破坏的原因及材料的耐久性 耐久性是材料的一种复杂的、综合的性质，是指材料在所处的环境条件下，保持其原有性能，抵抗破坏作用的能力。 1.3.1.3 材料的耐久性(★) 材料的耐久性，包括抗渗性、抗冻性、耐蚀性、耐磨性、抗老化性