材料性质(性能)(特性)课件

掌握目的取决于第一章第一章.土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质材料性质合理应用技术要求 物理性质掌握目的 化学性质 力学性 1.材料组成化学组成矿物组成相组成 2.材料结构宏观结构细定义特征A.晶体结构B.玻璃体结构定义特征C.胶体结构定义特第一节第一节.材料的基本物理性质材料的基本物理性质第一节.材料的基本物理性质1.密度2.表观密度03.堆积闭口孔隙开口孔隙实 体开口孔隙闭口孔隙实体VV闭闭V开开Vo孔隙体积 V孔孔=V开开+V闭闭空 隙V空空堆积体积 Vo=Vo+V空空=V+V开开+V闭闭+V空空表观体积 Vo=V+V孔孔=V+V开开+V闭闭VoV孔孔V空=V空iV0=V0i闭口孔隙开口孔隙实 体开口孔隙闭口孔隙实体VV闭V开V1 1.密度密度 2.2.表观密度表观密度 3.3.堆积密度堆积密度 式中：V实体体积,李氏密度瓶测V 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V V0干容重湿容重饱水容重1.密度 2.表观密度 3.堆积密度 式中：V实体体积,李4.4.孔隙率孔隙率 5.5.开口孔隙率开口孔隙率 6.6.闭口孔隙率闭口孔隙率 7.7.空隙率空隙率 4.孔隙率 5.开口孔隙率 6.闭口孔隙率 7.空隙率 孔隙、孔隙率与孔隙孔隙、孔隙率与孔隙(形态形态)特征特征 粗孔与细孔粗孔与细孔 毛细孔使材料吸水率，耐久性，一般来说粗孔不易吸满水，微细孔隙 吸水率非常大.开孔与闭孔开孔与闭孔 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.孔隙、孔隙率与孔隙(形态)特征 粗孔与细孔 开孔与闭孔1V=170 cm3V+V闭=210 cm3V0=V+V开+V闭=260 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210cm3；取出用湿布抹干再浸入水中排出水的体积260cm3；试样磨细后烘干再浸入水中，排出水的体积170cm3。求：该材料密度，表观密度0，开口孔隙率PK，闭口孔隙率PB 则：解解：V=170 cm3V闭=40 cm3V开=50 cm3密度表观密度开口孔隙率闭口孔隙率V=170 cm3 某材料干燥试样重450 吸(含)水率，对材料的许多性质有不良影响：如容重、体积、导热性，强度及抗冻性等二.材料与水有关的性质1.亲水性润湿(边)角90亲水 6.材料的含干燥(即，绝干)状态4.耐水性材料抵抗水的破坏材料性质(性能)(特性)课件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:干容重0解解:8.重量吸水率 9.体积吸水率 二者关系 10.含水率 某材受控于三.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 一一.强度强度 1.1.定义定义 材料在外力作用下抵抗破坏的能力 2.2.分类分类 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 3.3.比强度比强度 材料强度与表观密度之比。是衡量材料轻质、高强的指标。第二节第二节.材料的基本力学性质材料的基本力学性质例例:直径为18mm的钢筋,最大破坏荷载120KN,求其抗拉强度f解：由题知:A=92 抗拉强度 f =Fmax/A=120103/92=471.57 MPa 一.强度第二节.材料的基本力学性质例:直径为18mm的钢4.4.强度与强度等级强度与强度等级 A.A.强度等级：强度等级：土木材料常根据（极限）强度的大小划分为不同的强度等级或标号 我国的规范以前采用标号值；目前采用强度等级值。B.B.强度与强度等级强度与强度等级 区别：a.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。c.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.5.5.影响材料强度的因素影响材料强度的因素 A.A.材料的组成、结构与构造材料的组成、结构与构造 即使材料的组成相同，其构造不同，强度也不一样。B.B.孔隙率与孔隙特征：孔隙率与孔隙特征：孔隙率愈大，材料的强度愈小。一般表观密度大的材料，其强度也大。对于同一材料，其强度与孔隙率之间存在近似直线的反比关系。4.强度与强度等级 A.强度等级：5.影响材料强度的因素 C.C.试件的形状和尺寸：试件的形状和尺寸：受压时，立方体试件强度棱柱体试件强度，相同材料采用小试件测得的强度较大试件高。D.D.加荷速度：加荷速度：当加荷速度快时，由于变形（裂纹扩展）速度慢于荷载增加速度，故测得的强度值偏高。E.E.试验环境的温度、湿度：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。F.F.受力面状态：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。C.试件的形状和尺寸：混凝土路面砖抗折强度试验混凝土路面砖抗压强度试验混凝土路面砖抗折强度试验混凝土路面砖抗压强度试验建筑钢筋的拉伸试验建筑钢筋的拉伸试验二.弹性与塑性 在外力作用下，材料既产生内力(M、V、N、T),又产生变形(弹、塑)A.弹性变形弹性变形弹属于可逆变形，胡克定律（=）代表弹性材料 B.塑性变形塑性变形(又称：残余变形、永久变形)塑属于不可逆变形 A.脆性脆性外力作用下直至破坏无明显塑性变形而突然发生破坏的性质 特征f压压 f拉拉,适合受压构件,不适合受拉、承受冲击、振动荷载构件 B.韧性韧性冲击外力下既吸收能量又产生变形而不破坏的性质。抗震结构、承受动荷载的结构需要考虑材料的韧性韧性 静静荷载荷载作用时不产生加速度的荷载。如结构自重 动荷载动荷载作用时产生加速度的荷载。如冲击、振动荷载三.脆性与韧性建筑钢材建筑钢材外力小时产生弹，外力超某限值时产生塑弹性塑性材料弹性塑性材料 混凝土混凝土外力作用时弹和塑同时产生弹塑性材料弹塑性材料混凝土混凝土、玻璃玻璃、石材石材、陶瓷陶瓷、铸铁铸铁等材料均为脆性材料如木材木材、钢材钢材二.弹性与塑性 在外力作用下，材料既产生内力(M、V、N1.一质量为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。求该碎石:(1)堆积密度0 (1571 kg/m3)；(2)质量吸水率Wm (2%)(3)表观密度0 (2530 kg/m3)；(4)空隙率P (37.9%)提示：已知 m=19.814.1=15.71kg，V空空=V水水=(23.914.116.02)/=3.79L 则 V0=103.79=6.21L=6.21 10-3 m3 表观密度0 =m/V0=15.71/6.21 10-3=2529.79 kg/m3 2.某材料在吸水饱和时的容重 0饱为1600kg/m3，体积吸水率 Wv为15%。计算该材料:(1)干容重0干 (1450kg/m3)(2)质量吸水率 Wm (10.3%)(3)开口孔隙率 P k (15%)(4)若材料的密度为2.6g/cm3,求孔隙率P(44.2%)1.一质量为4.1kg，体积为10L的容量筒，内部装满最