第03讲第十二章第一节材料科学知识与土木工程材料的基本性质（二）（新版）

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页4、材料的抗渗性材料抵御压力水渗透的性质成为抗渗性，或不透水性。材料的抗渗性通常用渗透系数来表示。渗透系数是指一定厚度的材料，在单位压力水头作用下，在单位时光内透过单位面积的水量。渗透系数越小，材料的抗渗性越好。对于混凝土或砂浆用抗渗等级表示其抗渗性，抗渗等级越大，混凝土或砂浆的抗渗性越好。材料的抗渗性和其孔隙率及孔隙特征有关，普通孔隙率小且为封闭孔的材料，抗渗性好。孔隙率大且是连通孔的材料，抗渗性差。对于防水材料要求具有更高的抗渗性。如地下构筑物和防水工程要求有较高的抗渗性5、材料的抗冻性材料在水饱和状态下，能经历多次冻融循环（冻结和融化）作用而不破坏、强度也不严重降低的性质为抗冻性。用抗冻等级Fn表示，n指材料所能承受的最大冻融次数。抗冻等级越大，材料的抗冻性越好。密实或具有封闭孔隙的材料抗冻性好。（三）材料的导热性当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧，通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的能力，称为导热性。材料导热性可用导热系数来表示。导热系数的物理意义是：厚度为1m的材料，当温度改变1K时，在1s时光内通过1m2面积的热量。材料的导热系数愈小，表示材料的导热性越差，绝热性能愈好。影响材料导热性的因素有：（1）材料的组成与结构：金属材料、无机材料、晶体材料的导热性大于非金属材料、有机材料、非晶体材料。（2）材料的孔隙率：增大孔隙率大，即表观密度小，导热系数小。（3）材料的孔隙特征：相同孔隙率时，微孔或封闭孔隙构造材料的导热系数小，绝热性好。（4）材料的含水情况：材料含水或含冰后会使导热系数增大，绝热性下降。以上各物理性能及其指标汇总于表2中。表2材料的物理性能及其指标亲水性憎水性吸水性吸湿性耐水性抗渗性抗冻性导热性润湿边角吸水率含水率软化系数渗透系数抗冻等级导热系数抗渗等级90°>90°饱和随温度和湿度变化（平衡）越大越好>0.85越小越好越大越好越大越好越大越好三、材料的力学性质1、材料的强度、比强度材料在外力作用下抵御破坏的能力，称为材料的强度。按照外力作用的形式不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等。比强度：指材料强度对其表观密度的比值，是衡量材料轻质高强的主要指标。该值越大，表明材料轻质高强。2、弹性与塑性：弹性：指外力作用下材料产生变形，外力取消后变形出现，材料能彻低恢复本来的形状的性质，这种变形为弹性变形。弹性模量是衡量材料在弹性范围内抵御变形能力的指标，该值越大，材料抵御变形的能力越强，材料受力变形越小。塑性：指外力作用下材料产生变形，外力取消后仍保持变形后的形状和尺寸，但不产生裂隙的性质，这种变形称为塑性变形。弹-塑性材料：受力时弹性和塑性变形同时浮上，如混凝土。3、脆性和韧性材料受外力作用，当外力达到一定数值时，材料发生骤然破坏，且破坏时无显然的塑性变形，这种性质称为脆性，具有这种性质的材料称脆性材料。脆性材料抗压强度比抗拉强度大无数，如混凝土等，相宜作承压构件。材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏的性质称为韧性。如建造钢材。4、硬度硬度是指材料表面抵御硬物压入或刻划的能力。材料的硬度愈大，其强度愈高。通常石料用刻痕法或磨耗法；金属、木材和混凝土用压痕法；矿物材料用刻划法；塑料、橡胶及金属用布氏硬度表示。四、练习题1、胶体结构的材料具有：A、各向同性，并有较强的导热导电性B、各向同性，并有较强的粘结性C、各向异性，并有较强的导热导电性D、各向同性，无粘结性提醒：胶体是由细小固体颗粒（粒径在1~100µm）凝聚在延续介质中而成，各向同性，具有良好的吸附力和较强的粘结力。答案：B2、材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为：A、密度B、表观密度C、密实度D、堆积密度提醒：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度；材料在天然状态下，单位体积的质量称为表观密度；散粒材料在堆积状态下，单位体积的质量称为堆积密度。材料中固体体积占天然状态体积的百分比称为密实度。答案：A3、憎水材料的润湿角是：A、>90°B、≤90°C、>45°D、≤180°

提醒：润湿角≤90°为亲水材料，润湿角>90°为憎水材料。答案：A4、某材料吸水饱和后重100g，比干燥时重了10g，此材料的吸收率为：A、10%B、8%C、7%D、11.1%提醒：吸水率=水的质量/材料在干燥状态下的质量=10/（100-10）=11.1%。答案：D5、建造材料与水相关的物理特性表述准确的是:A、孔隙率越大，其吸水率也越大B、平衡含水率普通是固定不变的C、渗透系数越大，其抗渗性越大D、软化系数越大，其耐水性越好提醒：封闭孔隙或粗壮开口孔隙时，吸水率低；细微连通孔隙时吸水率大，这种材料的吸水性强。平衡含水率随环境温度和湿度变化而异。渗透系数越大，材料的抗渗性越差。材料的软化系数越大。耐水性越好。答案：D6、在组成一定时，为使材料的导热系数降低，应：A、提高材料的孔隙率B、提高材料的含水率C、增强开口大孔的比例D、提高材料的密实度提醒：因为空气的导热系数最小，所以在组成一定时，为使材料的导热系数降低，应提高材料的孔隙率。材料含水后导热系数增大，开口孔会增大空气的对流，使导热系数增大。答案：A7、承受震动和冲击荷载作用的结构，应挑选下列：A抗拉强度较抗压强度高许多倍B变形很小，抗拉强度很低C变形很大，且取消外力后仍保持本来的变形D能够吸收较大能量且能产生一定的变形而不破坏提醒：能够吸收较大能量且能产生一定的变形而不破