土木工程材料基本性質(zhì)

土木工程材料基本性質(zhì)第1頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六緒論（★）第一章土木工程材料基本性質(zhì)（★★）第二章建筑金屬材料（★★★）第三章無(wú)機(jī)膠凝材料（★★）第四章混凝土與砂漿（★★★）第五章砌體材料（★）第六章瀝青和瀝青混合材料（★）第七章合成高分子材料（★）第八章木材(自學(xué)）第九章建筑功能材料（★）主要教學(xué)內(nèi)容第2頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六緒論一、土木工程材料的范疇和分類(lèi)二、土木工程與材料的關(guān)系技術(shù)準(zhǔn)標(biāo)簡(jiǎn)介三、土木工程材料學(xué)習(xí)方法與要求學(xué)習(xí)目標(biāo)是了解土木工程材料的分類(lèi)，明確土木工程材料在工程中的重要地位，重點(diǎn)是了解土木工程材料的分類(lèi)、了解各類(lèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。第3頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、土木工程材料的范疇和分類(lèi)廣義土木工程材料：構(gòu)成建筑、構(gòu)筑物的材料；輔助材料；消防水電通訊等器材狹義土木工程材料：直接構(gòu)成土木工程實(shí)體的材料；本書(shū)介紹狹義土木工程材料按化學(xué)成分分：無(wú)機(jī)材料有機(jī)材料 復(fù)合材料第4頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、土木工程與材料的關(guān)系技術(shù)準(zhǔn)標(biāo)簡(jiǎn)介土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）：指對(duì)全國(guó)范圍的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及生產(chǎn)發(fā)展有重大意義的標(biāo)準(zhǔn)。它是由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主管部門(mén)委托有關(guān)部門(mén)起草，或有關(guān)部委提出批報(bào)，經(jīng)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局會(huì)同各有關(guān)部委審批，并由國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布。GB標(biāo)準(zhǔn)為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，任何技術(shù)（產(chǎn)品）不得低于此標(biāo)準(zhǔn)

GB175-1999硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)

標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)

標(biāo)準(zhǔn)頒布年代號(hào)

標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)（產(chǎn)品）名稱(chēng)

推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以“GB/T”為標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)第5頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：全國(guó)性的某行業(yè)范圍的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由國(guó)家中央部委標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)指定有關(guān)研究院所、大專(zhuān)院校、工廠(chǎng)等單位提出或聯(lián)合提出，報(bào)中央部委主管部門(mén)審批后發(fā)布，并報(bào)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局備案。

JC/T479-92建筑生石灰

建材行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的二類(lèi)類(lèi)目順序號(hào)

推薦標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)年代號(hào)

標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)第6頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六地方標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：凡國(guó)家、部未能頒布的產(chǎn)品與過(guò)程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可由相應(yīng)的工廠(chǎng)、公司等單位，根據(jù)生產(chǎn)廠(chǎng)能保證的產(chǎn)品質(zhì)量水平所制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，報(bào)請(qǐng)本地區(qū)或本行業(yè)有關(guān)主管部門(mén)審批后，在該地區(qū)或行業(yè)中執(zhí)行。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：①團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和公司標(biāo)準(zhǔn)。指國(guó)際上有影響的團(tuán)體和公司的標(biāo)準(zhǔn)。如美國(guó)材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ASTM）等。

②區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)。如德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)等。

③國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)，代號(hào)ISO。第7頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、土木工程材料學(xué)習(xí)方法與要求①按主線(xiàn)有重地點(diǎn)面結(jié)合學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)時(shí)以材料組成、結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用為主線(xiàn)。重點(diǎn)是掌握性能與應(yīng)用。對(duì)材料生產(chǎn)只作一般性了解。內(nèi)容較多，不可能面面俱到有重點(diǎn)地學(xué)習(xí)，

②知識(shí)、能力和素質(zhì)的有機(jī)統(tǒng)一學(xué)習(xí)本課程不僅僅是掌握有關(guān)的基本專(zhuān)業(yè)知識(shí)更重要的是培養(yǎng)分析、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，提高綜合素質(zhì)。工程實(shí)例是為引導(dǎo)大家理論聯(lián)系實(shí)際。

第8頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六§1.1材料的物理性質(zhì)

熟練掌握土木工程材料的基本物理性質(zhì)本節(jié)主要討論以下5個(gè)問(wèn)題一、材料的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)：密度、表觀(guān)密度、堆積密度二、密實(shí)度、孔隙率、空隙率、填充率三、材料與水有關(guān)的性質(zhì)四、材料的熱工性質(zhì)五、材料的耐熱性與耐燃性第9頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1、密度：①定義：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量（比重）②測(cè)定：除鋼材、玻璃等少數(shù)材料外，絕大多數(shù)材料都有孔隙，一般進(jìn)行磨細(xì)，干燥后用李氏瓶測(cè)其體積（磚、石材）；另外，用排液置換法測(cè)量卵石等致密材料近似密度。③特點(diǎn)：不變值一、材料的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)：第10頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、材料的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)：1、密度：①定義：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量（比重）材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，cm3

②測(cè)定：除鋼材、玻璃等少數(shù)材料外，絕大多數(shù)材料都有孔隙，一般進(jìn)行磨細(xì)，干燥后用李氏瓶測(cè)其體積（磚、石材）；另外，用排液置換法測(cè)量卵石等致密材料近似密度。③特點(diǎn)：不變值第11頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2、表觀(guān)密度（俗稱(chēng)容重）①定義：材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量（重量）②測(cè)定：與材料含水情況有關(guān)，故測(cè)表觀(guān)密度時(shí)，應(yīng)注明含水情況，通常是指在氣干狀態(tài)（長(zhǎng)期在空氣中狀態(tài)）下的表觀(guān)密度，在烘干狀態(tài)下的表觀(guān)密度稱(chēng)為干表觀(guān)密度。③特點(diǎn)：變化值第12頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3.體積密度①定義：指材料在自然狀態(tài)下單位體積（包括材料實(shí)體積及開(kāi)口孔隙、閉口孔隙）的質(zhì)量。俗稱(chēng)容重，按下式計(jì)算：式中—材料的體積密度kg/m3或g/cm3；—材料的質(zhì)量，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，該質(zhì)量是指自然狀態(tài)下的氣干質(zhì)量?！牧显谧匀粻顟B(tài)下的體積，包括材料實(shí)體積及內(nèi)部孔隙（開(kāi)口孔隙和閉口孔隙）。②測(cè)定：一般是在通風(fēng)良好的室內(nèi)放置7天后測(cè)得的質(zhì)量；③特點(diǎn)：一般用于塊體材料。第13頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六如下圖所示。第14頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

4、堆積密度（松散容重）①定義：散粒材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。②測(cè)定：包含了顆粒之間的空隙③特點(diǎn)：變化值，在容器內(nèi)或規(guī)則性堆積第15頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

常用材料的密度、表觀(guān)密度，堆積密度材料名稱(chēng)密度g/cm3

表觀(guān)密度g/cm3

堆積密度g/cm3

鋼材7.85————松木1.550.40~0.80——水泥2.80~3.20——900~1300砂2.662.651450~1650碎石（石灰石）2.60~2.802.601400~1700普通混凝土2.601.95~2.50——普通黏土磚2.601.60~1.90——第16頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、密實(shí)度孔隙率空隙率填充率

1、密實(shí)度：材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度（物質(zhì)占比例）

2、孔隙率：孔隙的多少（孔隙所占比例）第17頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六開(kāi)口孔隙率先與閉口孔隙對(duì)應(yīng)在于開(kāi)口孔和閉口孔的孔隙率稱(chēng)為開(kāi)口孔隙和閉口孔隙率式中—開(kāi)口孔的體積。第18頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3、空隙率：散粒材料在某堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比率P′反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞拿軐?shí)程度4、填充率：散粒材料在某堆積體積中被顆粒填充的程度

空隙率考慮的是材料顆料間的空隙，這對(duì)填充和粘結(jié)散粒材料時(shí)，研究散粒狀材料的空隙結(jié)構(gòu)和計(jì)算膠結(jié)材料的需要量十分重要

第19頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、材料與水有關(guān)的性質(zhì)1、親水性、憎水性（疏水性）2、材料的含水狀態(tài)3、材料的吸水性與吸濕性4、材料的耐水性5、材料的抗?jié)B性6、材料的抗凍性第20頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1、材料的親水性與憎水性1、親水性與憎水性：當(dāng)材料與水接觸時(shí)，有些材料能被水潤(rùn)濕，有些材料則不能被水潤(rùn)濕，前者稱(chēng)材料具有親水性，后者稱(chēng)具有憎水性。

潤(rùn)濕邊角：材料被水濕潤(rùn)的情況可用潤(rùn)濕邊角θ表示。當(dāng)材料與水接觸時(shí)，在材料、水以及空氣三相的交點(diǎn)處，作沿水滴表面的切線(xiàn)，此切線(xiàn)與材料和水接觸面的夾角θ，稱(chēng)為潤(rùn)濕邊角第21頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六親水性材料：當(dāng)θ≤90°時(shí)，材料表面吸附水，材料能被水潤(rùn)濕而表現(xiàn)出親水性，這種材料稱(chēng)親水性材料。例如：磚、木、混凝土等。憎水性材料：當(dāng)θ＞90°時(shí)，材料表面不吸附水，此稱(chēng)憎水性材料。例如：瀝青、石蠟等。當(dāng)θ=0°時(shí)，表明材料完全被水潤(rùn)濕，稱(chēng)為鋪展。第22頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六材料的含水狀態(tài)（親水性材料）基本含水狀態(tài)(a)干燥狀態(tài)-材料的孔隙中不含水或含水極微(b)氣干狀態(tài)-材料的孔隙中所含水與大氣濕度相平衡(c)飽和面干-材料表面干燥，而孔隙中充滿(mǎn)水達(dá)到飽和(d)濕潤(rùn)狀態(tài)-材料不僅孔隙中含水飽和,而且表面上為水濕潤(rùn)附有一層水膜第23頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2、材料的吸水性和吸濕性1）吸水性：材料在水中吸水的性質(zhì)。用吸水率表示吸水性：質(zhì)量吸水率、體積吸水率A.質(zhì)量吸水率：材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分質(zhì)量占材料干燥時(shí)質(zhì)量的百分率：B.體積吸水率：材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分體積占材料干燥時(shí)體積的百分率：質(zhì)量吸水率與體積吸水率關(guān)系：材料在吸水飽和的重量

材料在干燥狀態(tài)下的重量

干燥材料體積，cm3

第24頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2）吸濕性：用含水率表示親水材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。還濕性：親水材料在干燥空氣中放出所含水分的性質(zhì)。含水率影響材料含水率的因素：環(huán)境的溫度和濕度平衡含水率：材料中所含水分與環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的濕度相平衡時(shí)的含水率。在某一短時(shí)平衡，變值。材料在吸濕狀態(tài)下的重量

材料在干燥狀態(tài)下的重量

第25頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。對(duì)于細(xì)微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大。閉口孔隙水分不能進(jìn)去，而開(kāi)口大孔雖然水分易進(jìn)入，但不能存留，只能潤(rùn)濕孔壁，所以吸水率仍然較小。各種材料的吸水率很不相同，差異很大如花崗巖的吸水率只有0.5％-0.7％混凝土的吸水率為2％-3％粘土磚的吸水率達(dá)8％-20％木材的吸水率可超過(guò)100％材料的吸水性與什么有關(guān)？第26頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3、材料的耐水性定義：材料長(zhǎng)期在飽和水作用下不被破壞，強(qiáng)度也無(wú)明顯下降的性質(zhì)。軟化系數(shù)：KR

在0-1之間耐水材料：KR

＞0.85

鋼材、玻璃、瀝青KR=1；黏土KR=0要求：長(zhǎng)期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)KR

＞0.85用于受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)：KR≥0.75KR=材料吸水飽和后的抗壓強(qiáng)度/材料干燥時(shí)的抗壓強(qiáng)度第27頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4、抗?jié)B性定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)影響因素：孔隙率及孔隙特征開(kāi)口的連通大孔越多抗?jié)B性越差閉口孔隙率大的材料抗?jié)B性仍可良好抗?jié)B等級(jí):以規(guī)定的時(shí)間在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所能承受的最大水壓力（MPa）來(lái)確定，材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水壓力：滲透系數(shù)：一定厚度d的材料，在一定水壓力H作用下，在單位時(shí)間t內(nèi)透過(guò)單位面積的水量Q?？?jié)B性是決定材料耐久性的主要指標(biāo)第28頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5、抗凍性定義：材料在吸水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破環(huán)，強(qiáng)度不明顯降低的性質(zhì)?？箖鰳?biāo)號(hào)（Fn）：混凝土F50含義：混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件經(jīng)28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，浸水4d吸水飽和,在-15Co--20Co條件下凍6h,在10-20oC水中融6h，一凍一融為一次凍融，經(jīng)50次的凍融循環(huán)后，質(zhì)量損失不大于5%，強(qiáng)度損失不超過(guò)25%也無(wú)明顯損壞和剝落，則該混凝土達(dá)到F50。凍融破壞：材料吸水后，在負(fù)溫度下，水在毛細(xì)管內(nèi)結(jié)冰，體積膨脹約9％，冰的動(dòng)脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，使材料遭到局部破壞，隨著冰凍、融化的循環(huán)作用，對(duì)材料的破壞加劇，這種破壞即為凍融破壞。第29頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六討論：材料與水有關(guān)的性質(zhì)主要和哪些因素有關(guān)？1、材料中所吸水分是通過(guò)開(kāi)口孔隙吸入的，故開(kāi)口孔隙率愈大，則材料的吸水量愈多。材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。2、材料的吸濕性隨空氣的濕度和環(huán)境溫度的變化而改變，當(dāng)空氣濕度較大且溫度較低時(shí)，材料的含水率就大，反之則小。3、材料的抗?jié)B性與材料內(nèi)部的孔隙率特別是開(kāi)口孔隙率有關(guān)，開(kāi)口孔隙率越大，大孔含量越多，則抗?jié)B性越差。材料的抗?jié)B性還與材料的憎水性和親水性有關(guān)，憎水性材料的抗?jié)B性?xún)?yōu)于親水性材料。4、材料的抗凍性取決于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。5、從外界條件來(lái)看，材料受凍融破壞的程度，與凍融溫度、結(jié)冰速度、凍融頻繁程度等因素有關(guān)。環(huán)境溫度愈低、降溫愈快、凍融愈頻繁，則材料受凍破壞愈嚴(yán)重。材料的凍融破壞作用是從外表面開(kāi)始產(chǎn)生剝落，逐漸向內(nèi)部深入發(fā)展。第30頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六四、材料的熱工性質(zhì)

1、熱容性2、導(dǎo)熱性3、熱變形性4、耐燃性材料的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量是設(shè)計(jì)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)（墻體、屋蓋）進(jìn)行熱工計(jì)算時(shí)的重要參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)較小而熱容量較大的建筑材料，以使建筑物保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性。同時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)也是工業(yè)窯爐熱工計(jì)算和確定冷藏庫(kù)絕熱層厚度時(shí)的重要數(shù)據(jù)。

材料的熱容：指材料在溫度變化時(shí)吸收和放出熱量的能力。導(dǎo)熱性：指當(dāng)材料兩側(cè)有溫度差時(shí)熱量由高溫側(cè)向低溫側(cè)傳遞的能力，用導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)表示。熱變形性:指材料在溫度變化時(shí)的尺寸變化耐燃性：指材料對(duì)火焰和高溫度的抵抗能力。第31頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

1、熱容量和比熱熱容量是指材料受熱時(shí)吸收熱量和冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。用熱容量來(lái)比較材料熱容性差別材料的比熱，kJ／(kg·K)。材料受熱或冷卻前后的溫度差，K材料的熱容量，kJ材料的質(zhì)量，kg

材料比熱的物理意義是指1kg重的材料，在溫度每改變1K時(shí)所吸收或放出的熱量。用公式表示為第32頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2、導(dǎo)熱性導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是：厚度為1m的材料，當(dāng)溫度每改變1K時(shí)，在lh時(shí)間內(nèi)通過(guò)1m2面積的熱量。用公式表示為：當(dāng)材料兩側(cè)存在溫度差時(shí)，熱量將由溫度高的一側(cè)、通過(guò)材料傳遞到溫度低的一側(cè)，材料的這種傳導(dǎo)熱量的能力，稱(chēng)為導(dǎo)熱性。材料的導(dǎo)熱性可用導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)表示

材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈小，表示其絕熱性能愈好。各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)差別很大，工程中通常把λ＜0.23W／(m·K)的材料稱(chēng)為絕熱材料。λ—材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）a

—材料的厚度，mZ-傳熱時(shí)間，hA

—材料傳熱的面積，m2；第33頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六材料名稱(chēng)導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·K)比熱J/(g·K)鋼550.46銅3700.38花崗巖3.490.92普通混凝土280.88水泥砂漿0.930.84普通粘土磚0.810.84粘土空心磚0.640.92松木0.17～0.352.51泡沫塑料0.031.30冰2.202.05水0.604.19靜止空氣0.025

常用土木工程材料的熱工性質(zhì)指標(biāo)第34頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3、熱變形性用線(xiàn)膨脹系數(shù)表示熱變形性：熱變形性:指材料在溫度變化時(shí)的尺寸變化4、耐燃性：材料對(duì)火焰和高溫度的抵抗能力稱(chēng)為材料的耐燃性，是影響建筑物防火、建筑結(jié)構(gòu)耐火等級(jí)的一項(xiàng)因素?？砂呀ㄖ牧戏譃槿?lèi)：

①非燃燒材料：在空氣中受到火燒或高溫高熱作用不起火、不碳化、不微燃的材料，如鋼鐵、磚、石等。②難燃材料：在空氣中受到火燒或高溫高熱作用時(shí)難起火、難微燃、難碳化，當(dāng)火源移走后，已有的燃燒或微燃立即停止的材料，如經(jīng)過(guò)防火處理的木材和刨花板等。③可燃材料：在空氣中受到火燒或高溫高熱作用時(shí)立即起火或微燃，且火源移走后仍繼續(xù)燃燒的材料，如木材、竹材等。第35頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六§1.2材料的力學(xué)性質(zhì)

本節(jié)共討論以下四個(gè)問(wèn)題一、材料的強(qiáng)度強(qiáng)度等級(jí)比強(qiáng)度理論強(qiáng)度二、材料的彈性與塑性三、材料的脆性與韌性四、材料的硬度和耐磨性材料的力學(xué)性質(zhì)指材料在外力作用下所引起變化的性質(zhì)。這些變化包括材料的變形和破壞。材料的變形指在外力的作用下，通過(guò)形狀的改變來(lái)吸收能量。

第36頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、材料的強(qiáng)度強(qiáng)度等級(jí)比強(qiáng)度理論強(qiáng)度1、強(qiáng)度：在外力作用下，材料抵抗破壞的能力材料在外力作用下破環(huán)時(shí)能承受的最大應(yīng)力。(ａ)抗壓(ｂ)抗拉(ｃ)抗彎(ｄ)抗剪抗彎強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度：第37頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六影響材料強(qiáng)度的因素自身因素材料的組成和結(jié)構(gòu)材料的孔隙率含水率試件尺寸大小受力形式和受力方向試件表面平整度等第38頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六材料抗壓抗拉抗彎花崗巖100~2505~810~14燒結(jié)普通磚7.5~30——1.6~4.0普通混凝土7.5~601~9——松木（順紋）30~5080~12060~100建筑鋼材240~1500240~1500——常用材料的強(qiáng)度（Mpa）第39頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2、強(qiáng)度等級(jí)：材料按其強(qiáng)度的大小分為若干不同的等級(jí)（標(biāo)號(hào)）劃分等級(jí)的作用：（1）掌握材料性質(zhì)，合理選用材料 （2）正確進(jìn)行設(shè)計(jì)（3）控制工程質(zhì)量等混凝土：C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80第40頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3、材料的比強(qiáng)度：?jiǎn)挝惑w積重量的材料強(qiáng)度，即材料的強(qiáng)度與其表觀(guān)密度之比。優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)具有較高的比強(qiáng)度（mpacm3/g）

衡量材料是否輕質(zhì)高強(qiáng)的指標(biāo)高強(qiáng)度鋼絲：1100/7.85=140普通混凝土:40/2.4=17輕骨料混凝土:40/1.8=22玻璃增強(qiáng)塑料：450/2=225燒結(jié)普通磚:15/1.7=9第41頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4、理論強(qiáng)度：從材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理論上來(lái)分析材料所能承受的最大應(yīng)力實(shí)際強(qiáng)度：通過(guò)試驗(yàn)實(shí)際測(cè)定的例：材料的理論抗拉強(qiáng)度公式：式中ft—理論抗拉強(qiáng)度paE—彈性模量N/m2r—固體表面能d—原子間距離，平均2×10-10m材料的理論強(qiáng)度>實(shí)際強(qiáng)度碳素鋼：400mpa鋼:理論強(qiáng)度3000mpa

高強(qiáng)度鋼絲：1800mpa第42頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、材料的彈性和塑性（使用時(shí)受力性質(zhì)）

1、彈性：這種完全恢復(fù)的變形稱(chēng)為彈性變形（瞬時(shí)變形）2、塑性：這種不能恢復(fù)的變形稱(chēng)為塑性變形（永久變形）（a）彈性變形曲線(xiàn)（b）塑性變形曲線(xiàn)

實(shí)際上，單純的彈性材料是沒(méi)有的，大多數(shù)材料在受力不大的情況下表現(xiàn)為彈性，受力超過(guò)一定限度后則表現(xiàn)為塑性，所以可稱(chēng)之為彈塑性材料。

第43頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、材料的脆性與韌性（破壞時(shí)的性質(zhì)）1、脆性：材料受力達(dá)到一定程度，突然發(fā)生破壞，且破壞時(shí)無(wú)明顯塑性變形，材料的這種性質(zhì)稱(chēng)為脆性。脆性特點(diǎn)：受力達(dá)到破壞荷載值時(shí)變形值很小，不利于受震動(dòng)沖擊，抗拉強(qiáng)度<<抗壓強(qiáng)度2、韌性（沖擊韌性）：在沖擊、震動(dòng)荷載作用下，材料能吸收較大能量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)。例如：鑄鐵、硅、石材、陶瓷、玻璃。例：吊車(chē)梁、橋梁、路面等結(jié)構(gòu)具有很好的沖擊韌性第44頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六四、材料的硬度和耐磨性

1硬度:是指材料表面抵抗較硬物壓入或刻劃的能力。反映了材料的耐磨性和加工的難易程度。測(cè)量方法：壓入法，刻劃法。壓入法：常用測(cè)定金屬材料等的硬度，根據(jù)壓痕的面積和深度測(cè)定材料硬度。稱(chēng)為R氏硬度?？虅澐ǎ河糜捕炔煌牟牧蠈?duì)被測(cè)材料的表面進(jìn)行刻劃，通過(guò)它們對(duì)材料的劃痕來(lái)確定材料的硬度。稱(chēng)為莫氏硬度。刻劃法：常用來(lái)測(cè)定天然礦物的硬度。按照材料的硬度分為10個(gè)等級(jí)：滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長(zhǎng)石、石英、黃玉、剛玉、金剛石。第45頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2耐磨性：材料抵抗磨損的能力。磨損：材料與其他物質(zhì)由于表面摩擦作用使質(zhì)量和體積減小的現(xiàn)象。耐磨性用磨損率來(lái)表示：式中M—磨損率，g/cm2M0—磨前質(zhì)量，gM1—磨后質(zhì)量，gA—試樣受磨面積，cm2第46頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六§1.3材料的耐久性

本節(jié)討論以下問(wèn)題：一、耐久性定義；二、影響材料耐久性、結(jié)構(gòu)耐久性的因素；三、研究材料耐久性的重要意義耐久性是一種復(fù)雜的、綜合的性質(zhì),包括材料的抗凍性、耐熱性和耐腐蝕性等。材料在使用過(guò)程中，除受到各種外力作用外，還要受到環(huán)境中各種自然因素的破壞作用，這些破壞作用可分為物理作用、化學(xué)作用和生物作用。要根據(jù)材料所處的結(jié)構(gòu)部位和使用環(huán)境等因素，綜合考慮其耐久性，并根據(jù)各種材料的耐久性特點(diǎn)，合理地選用。第47頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、耐久性：指材料在長(zhǎng)期使用條件下，受各種內(nèi)在或外在因素作用，能長(zhǎng)期不被破壞不失去原有性能，仍能正常使用的特性。二、影響材料耐久性、結(jié)構(gòu)耐久性的因素破壞因素的種類(lèi)：物理作用、機(jī)械作用、化學(xué)作用、生物作用等。第48頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六內(nèi)因第49頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六外因第50頁(yè)，共58頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

§1.4材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

及其對(duì)性能的影響一、材料的組成及其姨材料心質(zhì)的影響1.化學(xué)組成化學(xué)組成是指構(gòu)成材料的化學(xué)元素和化合物的種類(lèi)與數(shù)量。當(dāng)材料處于某一環(huán)境中，材料與環(huán)境中的某一物質(zhì)間必然要按化學(xué)變化的規(guī)律發(fā)生作用，如木材的易用燃、腐朽，混凝土受酸堿鹽的侵蝕、鋼材的銹蝕等者屬化學(xué)作。2.礦物組成這里的礦物是指無(wú)機(jī)非金屬材料具有特定的晶體結(jié)構(gòu)，特定的物理力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)，礦物組成是指構(gòu)成材料的礦物的種類(lèi)與數(shù)量，是決定材料性質(zhì)的重要因素。第51頁(yè)，共58頁(yè)，202