第一章 材料的基本性質(zhì)

1、2021-6-23 土木工程材料土木工程材料 主講：肖夏杰主講：肖夏杰 Tel0375-3397012 E-mail: QQ：384846720 第一章 建筑材料基本性質(zhì) 1.1、 材料的物理性質(zhì) 1.2、 材料的基本力學(xué)性質(zhì) 1.3、 材料的耐久性 預(yù)備知識(shí)1： 2021-6-23 * *材料的體積材料的體積 體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有 不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。 自然狀態(tài)下材料體積的構(gòu)成：自然狀態(tài)下材料體積的構(gòu)成： 固體體積固體體積+孔隙體積孔隙體積 空隙體積空隙體積

2、=開口孔隙體積開口孔隙體積 +閉口孔隙體積閉口孔隙體積 固體 物質(zhì) 閉口 孔隙 開口口 孔隙 2021-6-23 材料的體積材料的體積=固體體積固體體積+開口孔隙體積開口孔隙體積+閉口空隙體積閉口空隙體積 （V0） (V) (Vk) （Vb） 封閉孔隙（體積為Vb） 開口孔隙（體積為Vk） 固體物質(zhì)（體積為V） 材料在自然狀態(tài)下總體積：V0V+Vp 孔隙體積：VpVb+Vk Vp孔隙體積 2021-6-23 1.1、材料的物理性質(zhì) 1.1.1與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì) 1.1.2與水有關(guān)的性質(zhì) 1.1.3與熱有關(guān)的性質(zhì) 2021-6-23 1.1材料的物理性質(zhì) 1 密度密度 材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積

3、的質(zhì)量用材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量用表表 示。按下式計(jì)算：示。按下式計(jì)算： 1.1.1與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì) V m 式中：式中： 材料的密度，單位：材料的密度，單位：g/cm3 ； m 干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位g; V 干燥材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積干燥材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積,單位：?jiǎn)挝唬篶m3 2021-6-23 實(shí)驗(yàn)測(cè)量：大實(shí)驗(yàn)測(cè)量：大多數(shù)有孔隙的材料，在測(cè)定材料的多數(shù)有孔隙的材料，在測(cè)定材料的 密度時(shí)，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉，干燥后用李氏瓶測(cè)密度時(shí)，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉，干燥后用李氏瓶測(cè) 定其體積。材料磨得越細(xì)，測(cè)得的密度數(shù)值就越定其體積。材料磨得越細(xì)，測(cè)得的密度數(shù)值就

4、越 精確精確。 *材材料的絕對(duì)密實(shí)體積是指不包括材料孔隙在料的絕對(duì)密實(shí)體積是指不包括材料孔隙在 內(nèi)的體積。鋼材、玻璃等少數(shù)密實(shí)材料可根據(jù)內(nèi)的體積。鋼材、玻璃等少數(shù)密實(shí)材料可根據(jù) 外形尺寸求得體積。外形尺寸求得體積。 2021-6-23 固體 物質(zhì) 閉口 孔隙 開口口 孔隙 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)2：材料體積組成示意圖材料體積組成示意圖 狀態(tài)狀態(tài)1 1 2021-6-23 狀態(tài)二（堆積狀態(tài)）狀態(tài)二（堆積狀態(tài)） 裝在容器里的粒狀、粉狀或塊狀材料裝在容器里的粒狀、粉狀或塊狀材料(V0/) 裝在容器裝在容器 里的粒狀、里的粒狀、 粉狀或塊粉狀或塊 狀材料狀材料 VVVV 閉開0 空閉開 VVVVV 0 VV

5、V b 2021-6-23 V0 實(shí)實(shí) 體體 空空 隙隙 開口孔隙開口孔隙 封閉孔隙封閉孔隙 V VK Vb V0 V 2021-6-23 2.視密度：視密度：視密度是指材料在自然狀態(tài)下不含開視密度是指材料在自然狀態(tài)下不含開 口孔隙時(shí)，單位體積的質(zhì)量?？诳紫稌r(shí)，單位體積的質(zhì)量。 V m 式中：式中： 堆積材料的視密度，單位：堆積材料的視密度，單位：g/cm3 或或 kg/cm3 ； m 堆積材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位堆積材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位g或或kg; V 堆積材料含閉口孔不含開口孔的體積堆積材料含閉口孔不含開口孔的體積,單位：?jiǎn)挝唬?cm3或或m3 （視體積） （視體積） VVV b

6、2021-6-23 3. 表觀密度（體積密度、體密度） 材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為表觀密 度，用 表示。按下式計(jì)算： 0 KbK VVVVVV V m 0 0 0 其中 材料在自然狀態(tài)下的體積是指包含材料內(nèi) 部孔隙的體積。（表觀體積） m 堆積材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位堆積材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位g或或 kg; 2021-6-23 當(dāng)材料孔隙內(nèi)含有水分時(shí)，其質(zhì)量和體積 （可以忽略）均有所變化，故測(cè)定表觀密 度時(shí)，須注明其含水情況。 按照含水狀態(tài)分為：干表觀密度、氣干表 觀密度和飽和表觀密度。 2021-6-23 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)3：孔隙的分類 按尺寸大?。?微細(xì)孔隙（D0.01mm)

7、 細(xì)小孔隙（ 0.01mm D 1mm) 粗大孔隙（D1mm) 孔隙的構(gòu)造： 開口孔隙 閉口孔隙 閉口氣孔 開口氣孔 2021-6-23 4.堆積密度 散?；蚍蹱畈牧?，如砂、 石子、水泥等，在自然堆積 狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為 堆積密度，用 表示。按下 式計(jì)算： 0 0 0 V m 堆積體積堆積體積=顆粒體積顆粒體積+空隙體積空隙體積 2021-6-23 m 堆積材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位堆積材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位g或或kg; 由于散粒材料堆積的緊密程度不同，堆積密度 可分為疏松堆積密度、振實(shí)堆積密度和緊密堆 積密度。 空空空 為材料的堆積體積式中 VVVVVVVVVV V KK b00

8、0 2021-6-23 5.密實(shí)度與孔隙率密實(shí)度與孔隙率 密實(shí)度密實(shí)度：定義：定義 材料體積中固體物質(zhì)充實(shí)的程度。材料體積中固體物質(zhì)充實(shí)的程度。 公式公式 密實(shí)度反映材料的密實(shí)程度，D越大，材料越密 實(shí)，含有孔隙的材料，密實(shí)度均小于1。 %100(%)/ 0 0 VVD Kb VVVV表觀體積表觀密度 00 ; 體積：密實(shí)狀態(tài)下的密度、V 2021-6-23 孔隙率 定義 在材料自然體積 內(nèi)孔隙體積所占的比 例，稱為材料的孔隙 率，用表示。按下 式計(jì)算： %100)1 (1%100 0 00 0 V V V VV P m v0 閉口孔隙 開口孔隙 V 2021-6-23 bk ppp 孔隙率=

9、開口孔隙率+閉口孔隙率 開口孔隙率Pk= %100 0 V V 開口孔隙 閉口孔隙率Pb= 1 %100 0 PD V V 閉口孔隙 2021-6-23 6.6.填充率與空隙率填充率與空隙率 空隙率空隙率: 散粒材料在某種堆積體積內(nèi)，顆粒之間的空隙體積所占 的比例。 空隙率與填充率的關(guān)系：P+D=1 空隙率的大小反映了散粒材料顆粒間相互填充的致密程度。空隙 率可作為控制混凝土骨料級(jí)配與計(jì)算含砂量的依據(jù)。 %100) 1 () 1 ( 0 0 0 0 V V P 填充率填充率：某堆積體中，被散粒材料的顆粒所填充的程度：某堆積體中，被散粒材料的顆粒所填充的程度 %100%100 0 0 0 0 V

10、 V D 2021-6-23 【應(yīng)用實(shí)例】為了提高某瀝青混凝土路面的高溫穩(wěn)定性，要 求所選碎石的空隙率不小于35%。已知碎石的密度為 2.65g/cm3,表觀密度為2610kg/m3，堆積密度為1680 kg/m3。 試問該碎石的空隙率是否滿足要求？其孔隙率又該如何計(jì)算 呢？ 解：解：空隙率：P，=（1- ）100% =（1- )100%= 35.6%35% 該碎石的空隙率滿足要求。 =2610kg/m3=2.61g/cm3 孔隙率：P=（1- ）100%=（1- ）100%=1.5% 該碎石的孔隙率為1.5%。 0 , 0 2610 1680 0 0 65. 2 61. 2 2021-6-2

11、3 概念 密實(shí)度密實(shí)度孔隙率孔隙率空隙率空隙率 區(qū)別 材料體積內(nèi)被 固體物質(zhì)充實(shí) 的程度 指材料內(nèi)部孔 隙的體積占材 料總體積的百 分率 指散粒材料在其 堆集體積中, 顆 粒之間的空隙體 積所占的比例 表示DPP， 計(jì)算公式 0 0 V V D 0 0 0 1 V VV P 0 00 0 00 11 V V V VV P 2021-6-23 作業(yè)：P17 1 復(fù)習(xí)1.1.1 與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)P8例題1-1 自學(xué)1.1.2與水有關(guān)的性質(zhì) 2021-6-23 1.1.2與水有關(guān)的性質(zhì)與水有關(guān)的性質(zhì) 1.1.3與熱有關(guān)的性質(zhì)與熱有關(guān)的性質(zhì) 1.1.2與水有關(guān)的性質(zhì)與水有關(guān)的性質(zhì) 預(yù)備知識(shí)：潤(rùn)濕角：當(dāng)

12、材料與水在空氣中 接觸時(shí)，將出現(xiàn)如1-3圖所示的兩種情況。 在材料、空氣、水三相的交點(diǎn)處，沿水滴 表面作切線，切線與水和材料接觸面所成 的夾角稱為潤(rùn)濕角，用表示。 第二講第二講 2021-6-23 圖13 材料潤(rùn)濕示意圖 （）親水性材料；（）憎水性材料 1. . 材料的親水性與憎水性材料的親水性與憎水性 2021-6-23 越小，表明材料越易被水潤(rùn)濕。一般認(rèn)為，當(dāng) 90o時(shí)，如圖1-3（a）所示，材料表面吸附水分， 能被水潤(rùn)濕，材料表現(xiàn)出親水性；當(dāng)90o時(shí)， 如圖1-3（b）所示，材料表面不易吸附水分，不 能被水潤(rùn)濕，材料表現(xiàn)出憎水性。 親水性材料易被水潤(rùn)濕，且水能通過毛細(xì)管作用 而被吸入材料

13、內(nèi)部。憎水性材料則能阻止水分滲 入毛細(xì)管中，從而降低材料的吸水性。建筑材料 大多數(shù)為親水性材料，如水泥、混凝土、砂、石、 磚、木材等，只有少數(shù)材料為憎水性材料，如瀝 青、石蠟等。建筑工程中憎水性材料常被用作防 水材料，或作為親水性材料的覆面層，以提高其 防水、防潮性能。 2021-6-23 (b) (a) （a）親水性材料 （b）憎水性材料 2021-6-23 2 吸水性 ：材料浸入水中吸收水的能力稱為 材料的吸水性，常用質(zhì)量吸水率表示。 （1）質(zhì)量吸水率 %100 干 干濕 m mm Wm m干材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量 m濕材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量 2021-6-23 （2）體積吸水率： 指材料

14、吸水飽和時(shí)，所吸水分的體積占自 然狀態(tài)體積的百分率。 %100 1 V - w0 干濕 mm W v 式中 Wv材料的體積吸水率，%； m干材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g； m濕材料在吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量，g； W水的密度，在常溫下取1g/ cm3。 2021-6-23 吸水飽和狀態(tài)時(shí)，吸入水的體積等于材料內(nèi) 開口孔隙的體積。 因此體積吸水率等于開口孔隙率。質(zhì)量吸水 率與體積吸水率的關(guān)系為： 工程中常用質(zhì)量吸水率表示材料的吸水性。 同一材料的吸水率基本是一固定值。 w m v Wm W 干 2021-6-23 )/(7 . 2 %)371 (3 . 55 .1124 2487 3 cmg v m

15、解：密度 )/k(1700 053. 0115. 024. 0 2487 3 0 0 mg v m 干表觀密度 例：燒結(jié)普通磚的尺寸為240mm115mm53mm，已 知其孔隙率為37%，干燥質(zhì)量為2487g，浸水飽和質(zhì)量為 2984g。求該磚的密度、干表觀密度、吸水率、開口孔隙 率及閉口孔隙率。 %34%100 0 . 1 1 3 . 55 .1124 24872984 %100 1 %20%100 2487 24872984 %100 0 v m W V mm W m mm W 干濕 干 干濕 體積吸水率 質(zhì)量吸水率 2021-6-23 開口孔隙率=體積吸水率 %34 VK WP 閉口孔隙

16、率 %3%34%37 Kb PPP 2021-6-23 3.吸濕性 材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸 濕性，吸濕性常用含水率來表示。即 %100 干 干含 含 m mm W 式中 W含材料的含水率，%； m含材料在含水狀態(tài)下的質(zhì)量，g； m干材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g； 平衡含水率：材料中的水分與周圍空氣的濕度達(dá)到平衡時(shí)的 含水率，稱為平衡含水率。 2021-6-23 (1)耐水性 材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞，且其強(qiáng)度也不顯 著降低的性質(zhì)稱為耐水性，材料的耐水性用軟化系 數(shù)表示?？砂聪率接?jì)算： 式中 k軟材料的軟化系數(shù)； f飽材料在飽和水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa； f干材料在干燥狀態(tài)下的抗壓

17、強(qiáng)度，MPa。 軟化系數(shù)的大小反映材料在浸水飽和后強(qiáng)度降低的程度。 耐水性材料要求軟化系數(shù)0.850.9 干 飽 軟 f f K 2021-6-23 【例】普通粘土磚進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，浸水飽和 后的抗壓強(qiáng)度為13.3 MPa，干燥狀態(tài)下的抗 壓強(qiáng)度為15.0MPa,問此磚能否用于受潮嚴(yán)重 的重要結(jié)構(gòu)？ a3 .13 MPf 飽 已知： a0 .15 MPf 干 85. 088. 0 15 26.13 干 飽 軟 解：軟化系數(shù) f f k 因此該磚可用于受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)。 2021-6-23 1).軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后的強(qiáng)度降低 越多，其耐水性越差。 2).對(duì)經(jīng)常處于水中或受潮嚴(yán)重的重

18、要結(jié)構(gòu)物（如地 下構(gòu)筑物、基礎(chǔ)、水工結(jié)構(gòu)）的材料，其K軟0.85； (2) 抗?jié)B性 材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為材料的抗?jié)B性材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為材料的抗?jié)B性 （不透水性）。（不透水性）?？?jié)B性是指材料抵抗水、油等液體 壓力滲透的性質(zhì)。 2021-6-23 地下建筑及水工建筑物，因常受到壓力水的作 用，所以要求材料具有一定的抗?jié)B性。對(duì)于防 水材料則要求具有更高的抗?jié)B性。 材料的抗?jié)B性與孔隙率和孔隙特征有關(guān)，封閉 孔隙且孔隙率小的材料抗?jié)B性好，連通孔隙且 孔隙率的材料抗?jié)B性差。 2021-6-23 抗?jié)B等級(jí)PN 抗?jié)B等級(jí)指材料在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下進(jìn)行透水試 驗(yàn)，以試件在透水前所能承受的最大水壓

19、力 （0.1MPa）來確定的。如P6、P8 表示材料能承受 0.6、0.8Pa的水壓而不滲水。 影響抗?jié)B性的主要因素 （1）親水性 （2）孔隙率 （3）孔隙特征 2021-6-23 5 抗凍性 材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍 融循環(huán)作用而不破壞，同時(shí)也不嚴(yán)重降低強(qiáng) 度的性質(zhì)稱為抗凍性。 抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，抵抗 凍融循環(huán)作用的能力。 2021-6-23 抗凍等級(jí)(FN) 將材料吸水飽和后，按規(guī)定方法進(jìn)行-20 +20度凍融循環(huán)試驗(yàn)，以質(zhì)量損失不超過5、 強(qiáng)度下降不超過25時(shí)，所能經(jīng)受的最大凍融循 環(huán)次數(shù)來確定。用符號(hào)“F”和最大凍融循環(huán)次數(shù) 表示，如F25、F50、F100 2

20、021-6-23 影響材料抗凍性的因素 （1）孔隙率、孔隙特征 （2）材料的強(qiáng)度、韌性 （3）材料的軟化系數(shù) （4）凍結(jié)條件：凍結(jié)溫度、凍結(jié)速度、凍 融循環(huán)作用的頻繁程度 2021-6-23 1. 某輕質(zhì)板材，其密度為2.80g/cm3，干燥狀 態(tài)時(shí)表觀密度為800kg/m3，測(cè)得其體積吸水 率為66.4%，試計(jì)算該板的 （1）質(zhì)量吸水率（Wm） （2）閉口孔隙率（Pb） 2021-6-23 （1）質(zhì)量吸水率Wm為： （2）材料的孔隙率P為： 材料的體積吸水率即為材料的開口孔隙率，因此閉口 孔隙率為： Pb=P- Pk=71.4%-66.4%=5% %83 800 1000%4 .66 水 v

21、 m W W %4 .71%100 8 . 2 8 . 0 1%1001 0 P 2021-6-23 1.1.3與熱有關(guān)的性質(zhì)與熱有關(guān)的性質(zhì) 1 1導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 定義定義 材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)。 表示方法表示方法 導(dǎo)熱系數(shù)：為單位厚度(1m)的材料、兩面溫度差為1 時(shí)、在單位時(shí)間(1h)內(nèi)通過單位面積(1)的熱量。 計(jì)算公式計(jì)算公式 )( 12 ttFZ Qd 材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W/(mK)。 Q傳導(dǎo)的熱量(J)。 d材料的厚度(m)。 A材料傳熱的面積(m2)。 z傳熱時(shí)間(s)。 t1t2材料兩側(cè)的溫度差(K)。 材料的導(dǎo)熱系數(shù)越小，其熱傳導(dǎo)能力越差， 絕熱性能越好。 2021-6-23 影響

22、導(dǎo)熱系數(shù)的因素 無機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于有機(jī)材料 晶體的導(dǎo)熱系數(shù)大于無定形體的導(dǎo)熱系數(shù) 材料的孔隙率愈大,即空氣愈多,導(dǎo)熱系數(shù)愈小； 材料的含水率增加,導(dǎo)熱系數(shù)也增加 大多數(shù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度和濕度升高而增加 2021-6-23 2 2 熱容量熱容量 定義定義 材料在溫度升高時(shí)吸收熱量、溫度降低時(shí)放出熱量 的性質(zhì)。 表示方法表示方法 比熱C ： 單位質(zhì)量的材料在溫度升高或降低1K時(shí)， 所吸收或放出的熱量。 計(jì)算公式計(jì)算公式 Q材料的熱容量(J)。 C材料的比熱容，J/(gK)。 m材料的質(zhì)量(g)。 t1t2材料受熱或冷卻前后的溫差(K)。 21 () Q c m tt 2021-6-23 材

23、料名稱 建筑 鋼材 普通 混凝土 粘土磚花崗巖 泡沫 混凝土 石膏板 導(dǎo)熱系數(shù) W/（mK） 581.510.553.490.030.24 比熱 J/（gK） 0.480.880.840.851.301.1 線膨脹系數(shù) 10-6/K 10 20 5.8 15 57 5.5 5.8 幾種材料的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)及線膨脹系數(shù)幾種材料的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)及線膨脹系數(shù) 2021-6-23 1.2.1強(qiáng)度強(qiáng)度 1 1定義定義：材料在外力作用下抵抗破壞的能力。 * *力的形式：力的形式： (1)壓力；抗壓強(qiáng)度 (2)拉力；抗壓強(qiáng)度 (3)剪切；抗壓強(qiáng)度 (4)彎曲；抗壓強(qiáng)度 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)

24、2021-6-23 材料受力示意圖材料受力示意圖 (a)拉力；拉力；(b)壓力；壓力；(c)剪切；剪切；(d)彎曲彎曲 2021-6-23 2 材料的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度 AFf b h P P P P P P P P 2 aaa l=3a P 2 l 2021-6-23 計(jì)算公式計(jì)算公式 抗壓強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度 F f A 2 3 2 F L f b h 式中式中: f: fmaxmax 材料的抗彎強(qiáng)度材料的抗彎強(qiáng)度, , MPaMPa ; ; F F 材料受彎時(shí)的破壞荷載材料受彎時(shí)的破壞荷載, , N;N; L L試件受彎時(shí)兩支點(diǎn)的間距試件受彎時(shí)兩支點(diǎn)的間距, , mm;mm; b b、h h

25、材料截面寬度、高度材料截面寬度、高度, , mmmm。 式中式中: f抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度,MPa F材料受拉、壓、剪破壞時(shí)的荷載材料受拉、壓、剪破壞時(shí)的荷載, N; A材料的受力面積材料的受力面積, mm2 。 2021-6-23 例：對(duì)蒸壓灰砂磚試樣進(jìn)行抗壓和抗折試驗(yàn)，試件尺對(duì)蒸壓灰砂磚試樣進(jìn)行抗壓和抗折試驗(yàn)，試件尺 寸如圖寸如圖1-4所示。測(cè)得最大破壞荷載為所示。測(cè)得最大破壞荷載為207 kN,最大抗最大抗 折荷載為折荷載為3040N,試求該磚的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分試求該磚的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分 別為多少？別為多少？ 120mm 115mm 53mm 2021-6-2

26、3 影響因素影響因素 材料的組成材料的組成 孔隙率孔隙率 增加增加 強(qiáng)度降低強(qiáng)度降低 含水率含水率 增加增加 強(qiáng)度降低強(qiáng)度降低 溫度溫度 升高升高 強(qiáng)度降低強(qiáng)度降低 試件尺寸試件尺寸 大大 強(qiáng)度降低強(qiáng)度降低 加荷速度加荷速度 快快 強(qiáng)度降低等強(qiáng)度降低等 2021-6-23 3 材料的強(qiáng)度等級(jí) 按強(qiáng)度值的高低劃分為若干等級(jí)， 即材料的強(qiáng)度等級(jí)。 脆性材料按抗壓強(qiáng)度劃分：如巖石、 磚和混凝土等。 鋼材按抗拉屈服強(qiáng)度劃分。 2021-6-23 石材按極限抗壓強(qiáng)度分9個(gè)等級(jí)：MU10 MU100； 燒結(jié)普通磚按抗壓強(qiáng)度分5個(gè)等級(jí)： MU10MU30 ； 普通混凝土按抗壓強(qiáng)度分12個(gè)等級(jí)： C7.5C6

27、0； 碳素結(jié)構(gòu)鋼按抗拉屈服強(qiáng)度分5個(gè)牌號(hào)： Q195Q275。 2021-6-23 1彈性和朔性彈性和朔性 彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除 去外力后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈去外力后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈 性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。用彈性性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。用彈性 模量模量E表示，表示，E越大，材料的剛度越大，材料在越大，材料的剛度越大，材料在 外力作用下抵抗變形的能力就越大。外力作用下抵抗變形的能力就越大。 朔性朔性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去 外力后仍保持變形后的形狀和尺寸

28、，并且不產(chǎn)外力后仍保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn) 生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。不能恢復(fù)的變形稱為生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。不能恢復(fù)的變形稱為 塑性變形。塑性變形。 2.4.2彈性與朔性彈性與朔性 2021-6-23 彈性變形的大小與外力成正彈性變形的大小與外力成正 比，比例系數(shù)稱為材料的彈比，比例系數(shù)稱為材料的彈 性模量性模量 。為常數(shù)，其值為常數(shù)，其值 為應(yīng)力為應(yīng)力與應(yīng)變與應(yīng)變之比，即之比，即 E OOO A A A B abba 塑彈 式中式中材料所受的應(yīng)力（材料所受的應(yīng)力（MPa）；）； 在應(yīng)力在作用下的應(yīng)變?cè)趹?yīng)力在作用下的應(yīng)變 彈性模量彈性模量 E 是衡量材料抵抗變形能力的一個(gè)指標(biāo)。是衡量材料

29、抵抗變形能力的一個(gè)指標(biāo)。 值愈大，材料愈不易變形，材料的剛度愈好。值愈大，材料愈不易變形，材料的剛度愈好。 2021-6-23 當(dāng)材料在當(dāng)材料在外力外力作用下不能產(chǎn)生位移時(shí)，它的作用下不能產(chǎn)生位移時(shí)，它的 幾何幾何形狀形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種和尺寸將發(fā)生變化，這種形變形變就稱就稱 為為應(yīng)變應(yīng)變。材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相。材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相 等但方向相反的反作用力抵抗等但方向相反的反作用力抵抗外力外力把分布把分布 內(nèi)力在一點(diǎn)的集度稱為應(yīng)力內(nèi)力在一點(diǎn)的集度稱為應(yīng)力 2021-6-23 2 塑性及塑性變形塑性及塑性變形 材料在外力作用下產(chǎn)生材料在外力作用下產(chǎn)生 變形，當(dāng)外力去除后

30、，有一變形，當(dāng)外力去除后，有一 部分變形不能恢復(fù)，這種性部分變形不能恢復(fù)，這種性 質(zhì)稱為材料的塑性。這種不質(zhì)稱為材料的塑性。這種不 能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。 塑性變形為不可逆變形。塑性變形為不可逆變形。 塑性階段，應(yīng)力與應(yīng)變不塑性階段，應(yīng)力與應(yīng)變不 成正比。成正比。 OOO A A A B abba 塑彈 2021-6-23 3 彈塑性材料的變形特征 OOO A A A B abba 塑彈 2021-6-23 1脆性與韌性定義定義 脆性：材料受力破壞時(shí)，無顯著的變形而脆性：材料受力破壞時(shí)，無顯著的變形而 突然斷裂的性質(zhì)稱為脆性。突然斷裂的性質(zhì)稱為脆性。 韌性韌性：材

31、料受力時(shí)，發(fā)生較大變形而不斷材料受力時(shí)，發(fā)生較大變形而不斷 裂的性質(zhì)稱為韌性。裂的性質(zhì)稱為韌性。 2.4.3脆性與韌性 2脆性材料特性：抗壓強(qiáng)度大于抗拉強(qiáng)度；脆性材料特性：抗壓強(qiáng)度大于抗拉強(qiáng)度； 破壞時(shí)應(yīng)變??；承受沖擊和震動(dòng)能力差；破壞時(shí)應(yīng)變?。怀惺軟_擊和震動(dòng)能力差； 宜做承壓構(gòu)件，如磚、石材、混凝土等宜做承壓構(gòu)件，如磚、石材、混凝土等 2021-6-23 3 韌性材料的特征韌性材料的特征 材料在沖擊或震動(dòng)荷載作用下能承受材料在沖擊或震動(dòng)荷載作用下能承受 較大變形不致破壞的性質(zhì)。較大變形不致破壞的性質(zhì)。 韌性材料的變形能力大，且抗拉強(qiáng)度韌性材料的變形能力大，且抗拉強(qiáng)度 幾乎與抗壓強(qiáng)度相等。幾乎

32、與抗壓強(qiáng)度相等。 如低碳鋼、低合金鋼等屬于韌性材料。如低碳鋼、低合金鋼等屬于韌性材料。 2021-6-23 定義定義 材料抵抗外物壓入的性質(zhì)稱為硬度。材料抵抗外物壓入的性質(zhì)稱為硬度。 硬度是指材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力。 莫氏硬度（HM）：采用刻劃法，并與十個(gè)硬 度標(biāo)準(zhǔn)比較，確定硬度。 材料抵抗外物磨損的性質(zhì)稱為耐磨性。材料抵抗外物磨損的性質(zhì)稱為耐磨性。 2.4.4 硬度與耐磨性硬度與耐磨性 2021-6-23 定義定義 材料在使用過程中抵抗周圍各種介質(zhì)的侵蝕而不破壞，材料在使用過程中抵抗周圍各種介質(zhì)的侵蝕而不破壞， 也不易失去原有性能的性質(zhì)稱作耐久性。也不易失去原有性能的性質(zhì)稱作耐久性

33、。 影響因素影響因素 物理作用、化學(xué)作用、生物作用、機(jī)械作用物理作用、化學(xué)作用、生物作用、機(jī)械作用 1.3材料的耐久性材料的耐久性 物理作用：溫度變化、干濕變化、凍融循環(huán)作用物理作用：溫度變化、干濕變化、凍融循環(huán)作用 化學(xué)作用：酸、堿、鹽等溶液的侵蝕化學(xué)作用：酸、堿、鹽等溶液的侵蝕 機(jī)械作用：持續(xù)荷載機(jī)械作用：持續(xù)荷載 生物作用：菌類、昆蟲生物作用：菌類、昆蟲 2021-6-23 措施措施 1.設(shè)法減輕大氣或其他介質(zhì)對(duì)材料的破壞作用，如設(shè)法減輕大氣或其他介質(zhì)對(duì)材料的破壞作用，如 降低溫度、排除侵蝕性介質(zhì)等。降低溫度、排除侵蝕性介質(zhì)等。 2.提高材料本身的密實(shí)度，改變材料的孔隙構(gòu)造。提高材料本身

34、的密實(shí)度，改變材料的孔隙構(gòu)造。 如混凝土在施工中加強(qiáng)澆筑和振搗可提高混凝土的如混凝土在施工中加強(qiáng)澆筑和振搗可提高混凝土的 密實(shí)度。密實(shí)度。 3.適當(dāng)改變成分，提高材料的大氣穩(wěn)定性。如在瀝適當(dāng)改變成分，提高材料的大氣穩(wěn)定性。如在瀝 青中加入青中加入SBS改性劑可提高瀝青的大氣穩(wěn)定性，延改性劑可提高瀝青的大氣穩(wěn)定性，延 緩瀝青的老化。緩瀝青的老化。 4.在材料表面設(shè)置保護(hù)層，如抹灰、做飾面、刷涂在材料表面設(shè)置保護(hù)層，如抹灰、做飾面、刷涂 料等料等。 2021-6-23 提高耐久性的意義 耐久性良好的建筑材料，才能保證建筑 物的耐久性。提高材料的耐久性，對(duì)節(jié)約建 筑材料、保證建筑物長(zhǎng)期正常使用、減少維 修費(fèi)用、延長(zhǎng)建筑物使用壽命等均有十分重 要的意義。 2021-6-23 作業(yè)：作業(yè)：P17實(shí)訓(xùn)練習(xí)實(shí)訓(xùn)練習(xí)3 2.本章小結(jié)本章小結(jié) 3 自學(xué)第二章自學(xué)第二章 了解工程中常用的石灰的生產(chǎn)和成分了解工程中常用的石灰的生產(chǎn)和成分 掌握石灰的特性和應(yīng)用掌握石灰的特性和應(yīng)