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1、1,第1章 土木工程材料的基本性质,2,1.1 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,3,1.1 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,4,1. 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 V0 V,5,三种密度区别：m为材料的烘干质量；v不同，可为实体体积，表观
2、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。,6,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。,7,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
3、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,8,2. 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。,9,（2）空隙率与填充率 散粒状材料,空隙率,填充度,10,1.1.2 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,11,2. 吸水性(Absorpti
4、on)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,m1材料湿质量，g mo材料干质量，g,12,3.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,fb材料饱水状态抗压强度，MPa fg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。 KR0.85，称为耐水材料,13,4.抗渗性(
5、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P2，另有P4、P6 、P8、P10,渗透系数：,透水量：,Ks的意义：抗渗系数越小，表明抗渗性能越好。,14,5. 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 ,15,1.2 材料的力学性质 1.2.1 强度 (Strength) 材料抵抗外力破坏的能力
6、。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，NA受力截面面积，mm2,16,（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/2,17,2.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,18,1.2.2 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
7、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,19,1.2.3 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。,20,1.2.4 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.
8、耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。（路面材料要求）,21,1.3 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”,22,1.4 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。,23,1.4.2 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。,24,1.4.3 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),25,作 业：P18 1、2、3、4注意：定义的给定条件和含义,26,The end of this Part. Thanks !,
