第二章 建筑材料的基本性质(2)

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.2,材料的力学性能,2.1.1,材料的强度、强度等级和比强度,1,、强度,材料在外力,(,荷载,),作用下抵抗破坏的能力，称为强度。,当材料承受外力作用时，内部就产生应力。随着外力逐渐增加，应力也相应增大。直至材料内部质点间的作用力不能再抵抗这种应力时，材料即破坏，此时的极限应力值就是材料的强度。,根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪和抗弯,(,抗折,),强度等,(,图,2.3,),。,在试验室采用破坏试验法测试材料的强度。按照国家标准规定的试验方法，将制作好的试件安放在材料试验机上，施加外力,(,荷载,),，直至破坏，根据试件尺寸和破坏时的荷载值，计算材料的强度。,材料的抗拉、抗压和抗剪强度的计算式为：,F/P:,破坏荷载,A,：受荷面积,材料的抗弯强度与试件受力情况、截面形状以及支承条件有关。通常是将矩形截面的条形试件放在两个支点上，中间作用一集中荷载。,材料的抗弯强度的计算式为：,材料的强度主要取决于它的组成和结构。一般说材料孔隙率越大，强度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，强度也不相同。,F/P:,受弯时破坏荷载,L,：两支点间的距离,b,：材料截面宽度,h,：材料截面高度,图,2.3,材料受力示意图,(a),拉力；,(b),压力；,(c),剪切；,(d),弯曲,抗压强度测试,直接拉伸测试,劈裂拉伸测试,四点弯曲试验,混凝土路面砖抗折强度试验,混凝土路面砖抗压强度试验,常用建筑材料的强度值见表,1-2,影响材料强度的因素,1.,材料的组成、结构,：材料的强度与其组成及结构有关，即使材料的组成相同，其结构不同，强度也不一样。,2.,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。这些是材料的内部因素。,3.,试件的形状和尺寸,：受压时，立方体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。,还与测试条件（试验环境的温度、湿度、受力面状态）和方法（加荷速度）等外部因素有关。,材 料,抗压强度,抗拉强度,抗弯强度,花岗岩,100250,58,1014,普通粘土砖,7.530,1.64.0,普通混凝土,1580,19,松木,(,顺纹,),3050,80120,60100,建筑钢材,2401500,2401500,表,1-2,常用建筑材料的强度值（MPa）,2,、,强度等级,如石材、混凝土、砖等脆性材料主要用于抗压，因此按其抗压极限强度来划分等级。,混凝土强度等级：,cement,C15,、,C20,、,C25,、,C30,C80,等,砂浆强度等级：mortar,M5,、,M7.5,、,M10,等,。,为了掌握材料的力学性质，合理选择材料，依据国家标准规定，将结构材料按极限强度值划分成若干不同的等级，即强度等级。,强度等级：将材料按静力强度高低划分的等级。,钢材主要用于抗拉，故以其屈服点作为划分等级的依据。,如：,Q235,、,Q345,、,Q390,等。Q 屈服点,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。,3,、,比强度,比强度是按单位质量计算的材料强度，其值等于材料的强度与其表现密度之比，它是衡量材料轻质高强的一个重要指标，优质结构材料的比强度应高。,比强度其数值越大，表明材料越轻质高强。,2.2.2,材料的弹性和塑性,材料在外力作用下产生变形，若除去外力后变形随即消失，这种性质称为,弹性,。这种可恢复的变形称为,弹性变形,。,材料在外力作用下产生变形，若除去外力后仍保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为,塑性,。不能恢复的变形称为,塑性变形,。,材料的应力应变曲线见图,2.4,图,2.4,材料的应力应变曲线,a,、完全弹性材料,b,、弹塑性材料,塑性变形为不可逆变形。,实际上，只有单纯的弹性或塑性变形的材料是不存在的，各种材料在不同的应力作用下，会表现出不同的变形性能。如大多数材料在受力不大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表现为塑性，所以可称之为弹塑性材料。,弹性变形为可逆变形,。,例：钢筋受力变形,混凝土受力变形,钢材在受力较小的情况下主要产生弹性变形。,2.2.3,材料的脆性和韧性,材料受力破坏时，无显著的变形而突然断裂的性质称为,脆性,。在常温、静荷载下具有脆性的材料称为,脆性材料,。,例如：石料、砖、砼、陶瓷、玻璃等无机非金属材料一般均属于脆性材料。,脆性材料的抗压强度比抗拉强度大得多，可达几倍甚至几十倍，但其抵抗冲击或振动荷载的能力差，故常用于承受静压力作用的工程部位如基础、墙体、柱子、墩座等。,在冲击、振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质称为,韧性或冲击韧性,。材料的韧性是用冲击试验来测试的，以试件破坏时单位面积所消耗的功表示。,建筑钢材、木材、沥青混凝土等都属于韧性材料。用作承受冲击和震动荷载的构件，如路面、桥梁、吊车梁以及有抗震要求的构件。,2.2.4,材料的硬度和耐磨性,硬度是材料表面能抵抗其他较硬物体压入或刻画的能力。不同材料的硬度测定方法不同。,耐磨性是材料表面抵抗力磨损的能力。建筑工程中，用于道路、地面、踏步等部位的材料，均应考虑其硬度和耐磨性。一般来说，强度较高且密实的材料，其硬度较大，耐磨性较好。,2.3,材料的耐久性,建筑材料在使用过程中，能长期抵抗各种环境因素作用而不破坏，且能保持原有性质的性能。,材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用。,材料的耐久性,是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。,物理作用有干湿变化、温度变化及冻融变化等。这些作用将使材料发生体积的胀缩，或导致内部裂缝的扩展，时间长久之后会使材料逐渐破坏。,化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。,机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。,生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。,青藏公路三叉河大桥,被有害离子侵蚀的混凝土墩,美术馆地下室顶板钢筋锈蚀情况,南方某海港码头混凝土被锈蚀,耐久性是一个综合性质，包括,抗渗性、抗冻性、抗蚀性、抗老化、耐热性、耐磨性等。,砖、石料、混凝土等矿物材料，多是由于物理作用而破坏，也可能同时会受到化学作用的破坏。金属材料主要是由于化学作用引起的腐蚀。木材等有机质材料常因生物作用而破坏。沥青材料、高分子材料在阳光、空气和热的作用下，会逐渐老化而使材料变脆或开裂。,不同材料所处的工作环境不同，耐久性包含的内容不同。所以，要提高材料的耐久性，应根据材料种类特点以及建筑物所处的环境条件进行具体分析，选择正确的方法。,例如处于冻融环境的工程，所用材料的耐久性以抗冻性指标来表示。处于暴露环境的有机材料，其耐久性则应以抗老化能力来表示。,本章内容结束,1,、大多数建筑材料均应具备的性质，即材料的,。,2,、材料的,及,是决定材料性质的基本因素，要掌握材料的性质必须了解材料的,、,与材料性质之间的关系。,3,、建筑材料按化学性质分三大类：,、,、,。,4,、建筑材料的技术性质主要有：,、,、,。,5,、当水与材料接触时，沿水滴表面作切线，此切线和水与材料接触面的夹角，称,。,6,、材料吸收水分的能力，可用吸水率表示，一般有两种表示方法：,和,。,7,、材料在水作用下，保持原有性质的能力，称,用,表示。,8,、材料抵抗压力水渗透的性质称,，用,或,表示。,9,、材料抗渗性大小与,和,有关。,10,、材料的变形特征有两种类型,和,。,11,、根据材料被破坏前塑性变形显著与否，将材料分为,与,两大类。,1,、某铁块的体积密度,0,=m/,（）。,A,、,V,0,B,、,V,孔,C,、,V D,、,V,0,2,、某粗砂的堆积密度,=m/,（）。,A,、,V,0,B,、,V,孔,C,、,V D,、,V,0,3,、散粒材料的体积,V,0,=,（）。,A,、,V+V,孔,B,、,V+V,孔,+V,空,C,、,V+V,空,D,、,V+V,闭,4,、材料憎水性是指润湿角（）。,A,、,90,0,C,、,=90,0,D,、,=0,5,、材料的吸水率与（）有关。,A,、亲水性,B,、憎水性,C,、孔隙率,D,、孔隙形态特征,E,、水的密度。,6,、材料的耐水性可用（）表示。,A,、亲水性,B,、憎水性,C,、抗渗性,D,、软化系数,7,、材料抗冻性的好坏取决于（）。,A,、水饱和度,B,、孔隙特征,C,、变形能力,D,、软化系数,8,、下述导热系数最小的是（）。,A,、水,B,、冰,C,、空气,D,、木材,E,、发泡塑料,11,、下述材料中比热容最大的是（）。,A,、木材,B,、石材,C,、钢材,D,、水,12,、按材料比强度高低排列正确的是（）,A,、木材、石材、钢材,B,、石材、钢材、木材,C,、钢材、木材、石材,D,、木材、钢材、石材,1,、某工地所用卵石材料的密度为,2.65g/cm,3,、表观密度为,2.61g/cm,3,、堆积密度为,1680 kg/m,3,，计算此石子的孔隙率与空隙率？,2,、有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重,2900g,，其绝干质量为,2550g,。砖的尺寸为,240,*,115,*,53mm,，经干燥并磨成细粉后取,50g,，用排水法测得绝对密实体积为,18.62 cm,3,。试计算该砖的吸水率、实际密度、孔隙率、,3,、某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为,174,、,178,、,165MPa,，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。,