土木工程材料的基本性质课件

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,精选编辑ppt,*,第1章 土木工程材料的基本性质,1,精选编辑ppt,第1章 土木工程材料的基本性质1精选编辑ppt,1.1 材料的物理性质,1.2 材料的力学性质,1.3 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,第1章 土木工程材料的基本性质,2,精选编辑ppt,1.1 材料的物理性质 第1章 土木工程材料的基本性,1.1 材料的物理性质,1.1.1 物理常数,物理常数：是材料内部组成结构状态的反映参数。,1.固体（实体）2.闭口孔隙 3.开口孔隙,3,精选编辑ppt,1.1 材料的物理性质3精选编辑ppt,1.几种密度,（1）密度(Density)：,材料在绝对密实状态下，单位,实体体积的干质量。,（2）表观密度(Apprent density)：,材料单位表观体积（闭口+实体）的干质量。,V V,0,V,4,精选编辑ppt,1.几种密度V V0 V4精选编辑ppt,三种密度区别：,m为,材料的烘干质量；,v不同，可为,实体体积，表观体积，毛体积,。,密度 表观密度,毛体积密度,（3）毛体积密度(容积密度、容重）(Bulk density)：,材料单位毛体积（闭口+开口+实体）的干质量。,(测试方法不同，获得体积大小不同）,若m为自然气干质量，则称为体积密度。,5,精选编辑ppt,三种密度区别：m为材料的烘干质量；（3）毛体积密度(容积密,反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。,（4）堆积密度(Loose density)：,散粒状材料单位堆积体积（开口,+,闭口,+,实体,+,间隙）,的质量。,6,精选编辑ppt,反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。（4）,几种密度的特点：,相同点：,指单位体积质量。（质量/体积）,区别：,测试方法不同，获得体积大小不同,体积的测试方法：,实体体积,李氏比重瓶法(粉末),表观体积,(实体闭口)排水法(水中重法),毛体积,（实体闭口开口）,规则试件：计算法；,不规则试件：饱和排水法,堆积体积,(实体闭口开口间隙)密度筒法,7,精选编辑ppt,几种密度的特点：7精选编辑ppt,2.孔隙率(Porosity)和空隙率(Peecenbagee of void),（1）孔隙率与密实度(对应概念),单块材料,孔隙率,密实度,同理，可计算出开口闭口孔隙率，实用意义不大。,8,精选编辑ppt,2.孔隙率(Porosity)和空隙率(Peece,（2）空隙率与填充率,散粒状材料,空隙率,填充度,9,精选编辑ppt,（2）空隙率与填充率 散粒状材料 空隙率 填充度 9,1.1.2 材料与水有关的性质,1,.,亲水性,与憎水性,(Water affinity、,Water repellency),亲水性材料：,润湿角90,水分子间内聚力水分子与材料分子间吸引力,憎水性材料：,润湿角90,水分子间内聚力水分子与材料分子间吸引力,10,精选编辑ppt,1.1.2 材料与水有关的性质 亲水性材料：润湿角9,2,.,吸水性(Absorption)与吸湿性(Hygroscopicity),（1）吸水性饱水状态（吸水饱和）,恒值,质量吸水率：材料饱水状态,所吸水分质量占干质量的百分率,体积吸水率：材料饱水状态,所吸收水分体积占干体积百分率,（2）吸湿性自然状态,变值,含水率：自然状态，材料所含水分质量占其干质量的百分率,m,1,材料湿质量，g,m,o,材料干质量，g,11,精选编辑ppt,2.吸水性(Absorption)与吸湿性(Hygr,3.耐水性(Water resistance),材料长期在水的作用下既不破坏强度又不显著下降的性质,指标：,软化系数,f,b,材料饱水状态抗压强度，MPa,f,g,材料干燥状态抗压强度，MPa,注意：,随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。,K,R,0.85，称为耐水材料,12,精选编辑ppt,3.耐水性(Water resistance)fb材料饱,4.抗渗性(Water tightness),抵抗压力水渗透的性质,（1）渗透系数,（2）抗渗等级,指石料、砼或砂浆所能,承受的最大水压力。,如：最大承水压力为0.2MPa，表示为P,2,，另有P,4,、P,6,、P,8,、P,10,渗透系数：,透水量：,K,s,的意义：,抗渗系数越小，表明抗渗性能越好。,13,精选编辑ppt,4.抗渗性(Water tightness)（1）渗透系数,5.抗冻性(Freeze-thaw durability),材料饱水状态下，能经受多次冻融交替作用，既不破坏,强度又不显著下降的性质。,因素：,水、负温度,抗冻等级：,能经受冻融循环的,最大次数,，,记为F50、F100、F200、F300,14,精选编辑ppt,5.抗冻性(Freeze-thaw durability),1.2 材料的力学性质,1.2.1 强度(Strength),材料抵抗外力破坏的能力。,1.几种强度,（1）抗压,(Compressive),、抗拉,(Tensile),、抗剪,(Shearing),强度,（MPa）,F破坏时的最大荷载，N,A受力截面面积，mm,2,15,精选编辑ppt,1.2 材料的力学性质 15精选编辑ppt,（2）抗弯强度（抗折强度 Bending strength）,单点加荷：,三分点加荷：,不同材料，强度等级有不同的划分方法，具体划分在各章分讲,L,/2,L,/2,16,精选编辑ppt,（2）抗弯强度（抗折强度 Bending strength,2.比强度(Strength-weight ratio),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,17,精选编辑ppt,2.比强度(Strength-weight ratio,1.2.2 弹性(Elasticity)和塑性(Mould),1.弹性,外力作用产生变形,外力取消能,完全恢复,。,指标：,弹性模量,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。,2.塑性,外力作用产生变形,外力取消变形,不能恢复,18,精选编辑ppt,1.2.2 弹性(Elasticity)和塑性(Mould),1.2.3 韧性(Fragility)和脆性(Tenacity),1.脆性,无明显塑性变形，突然破坏。,脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等,2.韧性,产生一定变形不破坏,能吸收较大的能量。,韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。,采用,冲击试验,测定。,19,精选编辑ppt,1.2.3 韧性(Fragility)和脆性(Tenaci,1.2.4 硬度(Hardness)和耐磨性(Abradability),1.,硬度,抵抗外物压入或刻划的能力。,可采用：摩氏硬度（石料、陶瓷等）；,布氏、洛氏硬度（金属材料）。,特点：,硬度高，耐磨性强，但不易加工。,2.,耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。,（路面材料要求）,20,精选编辑ppt,1.2.4 硬度(Hardness)和耐磨性(Abrada,1.3 耐久性与环境协调性,1.3.1 耐久性(Durability)材料抵抗外力破坏的能力。,耐久性为综合性质：,(抗渗性、抗冻性、抗蚀性、抗老化、耐热性、耐磨性等),不同环境中，应考虑相应的性质。,1.3.2 环境协调性,对资源和能源消耗少，对环境污染小，循环再生,利用率高。,目前，提倡“绿色建材”,21,精选编辑ppt,1.3 耐久性与环境协调性 21精选编辑ppt,1.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响,1.4.1 材料的组成对性质的影响,1.化学组成,构成材料的化学元素及化合物的种类与数量。,2.矿物组成,矿物种类和数量。天然的，人工烧制的。,3.相,组织均匀的物质。,22,精选编辑ppt,1.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响22精选编辑p,1.4.2 材料的结构对性质的影响,1.宏观结构,2.亚微观结构,（细观）包括纳米微观结构,3.微观结构,晶体,按一定的规则在空间呈有规律的排列。,非晶体,不定形。,原因：,熔融物质急冷，来不及成晶而成。,如玻璃体(粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰)，,化学潜能大，一定条件下发生化学反应。,23,精选编辑ppt,1.4.2 材料的结构对性质的影响23精选编辑ppt,1.4.3 材料的构造对性能的影响,具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。,与结构的区别,：,构造更强调相同材料或不同材料间的搭配组合关系。,如材料的(孔隙、层理、纹理、疵病等),24,精选编辑ppt,1.4.3 材料的构造对性能的影响24精选编辑ppt,作 业：,P18 1、2、3、4,注意：,定义的给定条件和含义,25,精选编辑ppt,作 业：25精选编辑ppt,The end of this Part.,Thanks!,26,精选编辑ppt,The end of this Part.26精选编辑ppt,