土木工程材料

1、第一章材料的基本性质目录第一节 材料的基本物理性质第二节 材料的力学性质第三节 材料的其他性质第一节 材料的基本物理性质 密度 表观密度 堆积密度 密实度 孔隙率 空隙率Back定义: 指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。公式: 式中: -密度(g/cm) m-材料在干燥状态下的质量(g) v-材料在绝对密实状态下的体积(cm)图1.1.1密度测量仪器密度定义:指材料在自然状态下，单位体积的质量。公式:式中:0- 表观密度 m-干燥材料的质量 v0-材料自然状态下的体积 表观密度Back定义： 粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。公式 ：式中: o-堆积密度（松散密度）(Kg/m

2、) m -干燥质量(Kg) vo-材料的堆积体积(m) 堆积密度Back图1.1.2 材料的体积示意图Back密实度定义： 材料体积中固体物质充实的程度。公式 ：Back孔隙率定义： 材料体积中孔隙体积所占的比例。公式 ：孔隙率定义： 材料体积中孔隙体积所占的比例。公式 ：孔隙分类 （1）连通孔和封闭孔 （2）按孔隙尺寸大小可分为粗孔、细孔和微孔。 孔隙及其对材料性能的影响 孔隙率与密实度的关系：P+D=1 材料的总体积是由固体物质及材料内部的空隙组成的。封闭孔连通孔图1.1.3 材料的孔隙示意图孔隙对材料性能的影响 空隙率与强度的关系见右图：随着孔隙率增大，表观密度提高，吸水率降低，强度和耐

3、久性提高。吸水率强度耐久性表观密度孔隙率图1.1.4 孔隙对材料性能的影响Back空隙率定义： 散粒材料堆积体积中空隙体积所占的比例。公式 ：Back第二节 材料的力学性质 强度 弹性和塑性 脆性和韧性Back定义： 强度指材料抵抗外力作用下产生破坏的能力。 强度分类及公式:强度弹性及弹性材料 弹性：外力的作用下产生变形,外力取消后,能够完全恢复原来形状的性质。弹性材料：具有弹性的材料。塑性及塑性材料 塑性：作用下产生变形,外力取消后,仍保持变形后的形状和尺寸,并且不产生裂纹的性质。 塑性材料：具有塑性的材料。常见塑性材料:砼拌合物,水泥浆,石灰膏,钢材,沥青等。弹性和塑性 b a 变形荷载

4、0Aab弹性变形Back图1.2.1 弹塑性材料的变形曲线ob塑性变形脆性：材料受外力达到一定程度后突然破坏,破坏时无明显的塑性变形的性质。脆性材料：具有脆性的材料。石材、水泥混凝土、砂浆、玻璃和陶瓷等属于脆性材料。荷载A变形脆性与韧性图1.2.2脆性材料的变形曲线 韧性：在冲击外力和震动荷载作用下,材料能吸收大量的能量，产生一定变形而不致破坏的性质。 韧性材料：具有韧性的材料 钢材和木材等材料均属于韧性材料。 特点：有较高的抗拉和抗压等强度。钢材以抗拉强度极限划分等级。利用之可制备复合材料。 脆性与韧性Back第三节 材料的其他性质 与水有关的性质 亲水性和憎水性 吸水性 耐水性 吸湿性 材

5、料的耐久性Back 定义:指材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质, 090。 具有亲水性质的材料称为亲水性材料，绝大多数工程材料均为亲水性材料，如：石材、水泥基材料、砖、砌块、玻璃及陶瓷等。亲水性1亲水性和憎水性2憎水性 定义：指材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质,90180具有这种性质的材料称为憎水性材料。 隔热及吸声等多孔材料应进行憎水处理，避免性能下降。 图1.3.1材料润湿角（）示意图90o 90180亲水性和憎水性Back吸水性定义： 指材料在水中吸收水分的性质。指标：吸水率（W）：材料吸收水分的重量占材料干燥重量或体积的百分数。公式：质量吸水率 体积吸水率 m1材料在吸水饱

6、和状态下的质量(g) m2材料在干燥状态下的质量（g） V 材料在自然状态下的体积（cm3 ）Backf1-材料在吸水饱和的状态下的抗压强度 f2-材料在干燥状态下的抗压强度 耐水性Back吸湿性定义：材料在潮湿的空气中吸收水分的性质。 指标与公式： 吸湿性用含水率来表示，公式与吸水率相同。平衡含水率指与空气中的湿度达到平衡时的含水率。定义：材料在长期饱和水作用下，不产生破坏，其强度也不明显降低的性质。指标：耐水性用软化系数（Kp）表示。定义材料在各种环境因素作用下，在长期使用过程中保持其性能稳定的性质。环境因素是多种多样的，有物理 (如温度、湿度、机械力等)、化学(大气、光、酸、碱、盐等作用

7、)以及生物(细菌、昆虫等)等方面的作用。耐久性是一个综合性能，包括抵抗上述各类因素的长期作用。对砼材料，耐久性主要包括抗渗性及抗冻性。 耐久性耐久性主要包括：渗透性抗冻性 抗腐蚀性抗碳化性抗侵蚀性抗骨料反应抗骨料反应抗腐蚀性抗侵蚀性抗碳化性抗冻性抗渗性耐久性耐久性Back定义： 抵抗压力水渗透的性质。 指标： 渗透等级 式中：W-渗水量；d-试件厚度；A-渗水面积；H-水头差；t-渗水时间 抗渗等级(P)：能抵抗最大水压力 eg:P6、P8、P10指能抵抗的最大水压力为0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa AWHT时间（h） d图1.3.2 材料的抗渗性示意图抗渗性定义材料吸收饱和后，能经受多次冻融循环，性能不严重降低的性质。指标-抗冻等级：抗压强度下降不超过25%，而且重量损失不超过5%时所能承受的最大冻融循环次数F30-F300。抗冻性Back第一章讲课分析本章学时：讲课2，实验2 主要内容：材料的基本物理性质、力学性质、与水有关的性质等。重点：掌握密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、密实度和空隙率、填充率的概念、计算公式、测试方法及其相互关