土木工程材料第一章.pptx

目目 录录1 绪论绪论(xln)3 气硬性气硬性(yngxng)胶凝材料胶凝材料4 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料(cilio)-水泥水泥5 混凝土混凝土6 建筑砂浆建筑砂浆6 烧结砖烧结砖2 建筑钢材建筑钢材8 合成树脂合成树脂9 沥青材料沥青材料10 木材木材11 其它工程材料其它工程材料 12 土木工程材料试验土木工程材料试验第一页，共94页。1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述第二页，共94页。概概 述述土木工程土木工程(tm gngchng)材料是土木工程材料是土木工程(tm gngchng)的物质基础的物质基础材料科学与工程材料科学与工程(gngchng)简介简介土木工程土木工程(tm gngchng)材料的发展历程及前沿材料的发展历程及前沿土木工程材料的分类土木工程材料的分类土木工程材料的标准化土木工程材料的标准化学习目的与意义学习目的与意义学习内容学习内容第三页，共94页。一、土木工程一、土木工程(tm gngchng)材料是土木工程材料是土木工程(tm gngchng)的物质基础的物质基础茅草房茅草房土坯房土坯房 第四页，共94页。秦秦砖砖汉汉瓦瓦 第五页，共94页。画像砖、瓦当画像砖、瓦当(wdng)第六页，共94页。第七页，共94页。金字塔及狮身人面像金字塔及狮身人面像 第八页，共94页。古罗马斗兽场古罗马斗兽场 第九页，共94页。故宫故宫(ggng)(“(ggng)(“玉砌朱玉砌朱栏栏”)”)汉白玉汉白玉:纯白色的大理石纯白色的大理石 第十页，共94页。三峡工程三峡工程预计预计(yj)混凝土浇筑约混凝土浇筑约2 800万万m3 第十一页，共94页。“鸟巢鸟巢(nio cho)”(nio cho)”总用钢量总用钢量11万吨万吨 第十二页，共94页。“水立方水立方”世界世界(shji)最大的膜结构工程最大的膜结构工程四氟乙烯聚合物四氟乙烯聚合物ETFE 第十三页，共94页。玻璃幕墙玻璃幕墙玻璃玻璃(b l)改变世界改变世界 第十四页，共94页。新型新型(xnxng)干粉砂浆干粉砂浆自流平砂浆自流平砂浆瓷砖粘结砂浆瓷砖粘结砂浆无收缩灌浆无收缩灌浆 第十五页，共94页。你想拥有你想拥有(yngyu)(yngyu)吗吗？第十六页，共94页。再装修再装修(zhungxi)(zhungxi)一下一下呢呢陶瓷陶瓷(toc)的魅力的魅力 第十七页，共94页。石拱桥石拱桥赵州桥赵州桥“天下第一天下第一(tin xi d y)桥桥”小桥小桥(xio qio)(xio qio)流水流水 人家人家第十八页，共94页。西湖西湖(x(x h)h)断桥断桥枫桥枫桥(fn(fn qio)qio)洛阳桥洛阳桥我国第一座跨海大石桥，被我国第一座跨海大石桥，被誉为誉为“海内海内(hini)第一桥第一桥”第十九页，共94页。高速公路高速公路(o s(o s n l)n l)水泥混凝土和沥青水泥混凝土和沥青(lqng)混合料混合料 第二十页，共94页。悬索式双塔结构悬索式双塔结构(jigu)沙特阿拉伯跨海大桥沙特阿拉伯跨海大桥北京四元桥北京四元桥中国中国(zhn u)目前最大城市立交桥目前最大城市立交桥 第二十一页，共94页。材料：用于结构、机器、器件等产品的具有某些性能的物质。材料：用于结构、机器、器件等产品的具有某些性能的物质。是冶金、机械、化工、建筑、信息、能源、航天航空等工是冶金、机械、化工、建筑、信息、能源、航天航空等工业的支撑，是社会发展与技术进步的物质基础和技术先导。业的支撑，是社会发展与技术进步的物质基础和技术先导。土木工程材料：应用于土木工程中使用的各种材料和制品。土木工程材料：应用于土木工程中使用的各种材料和制品。材料科学与工程是属于工学门类的一级学科。材料科学与工程是属于工学门类的一级学科。以数学、力学以及物理以数学、力学以及物理(wl)、化学等自然科学学科为基、化学等自然科学学科为基础，以工程学科为服务和支撑对象，是一个理工结合，多学础，以工程学科为服务和支撑对象，是一个理工结合，多学科交叉的新兴学科，其研究领域涉及自然科学、应用科学以科交叉的新兴学科，其研究领域涉及自然科学、应用科学以及工程学。及工程学。二、材料科学与工程二、材料科学与工程(gngchng)简介简介 第二十二页，共94页。按材料按材料(cilio)的化学成分分类：的化学成分分类：按功能按功能(gngnng)分类：分类：结构材料结构材料功能材料功能材料土木工程材料土木工程材料三、土木工程三、土木工程(tm gngchng)材料的分类材料的分类 主要作为承重的材料，如梁、板、柱所用材料。主要作为承重的材料，如梁、板、柱所用材料。主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、装饰、主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、装饰、保温等的材料。保温等的材料。第二十三页，共94页。石、土、木；石、土、木；秦砖汉瓦；秦砖汉瓦；波特兰水泥的发明（波特兰水泥的发明（1824年）及随后混凝土的问世；年）及随后混凝土的问世；炼钢技术（炼钢技术（19世纪中叶）及钢材的应用；世纪中叶）及钢材的应用；人工合成高分子材料（人工合成高分子材料（20世纪初）及化学建材；世纪初）及化学建材；预应力混凝土；预应力混凝土；特殊功能特殊功能(gngnng)材料；材料；机敏材料、智能材料。自感知、自调节、自修复材料；机敏材料、智能材料。自感知、自调节、自修复材料；材料取旧利废。环境友好型材料、绿色建材；材料取旧利废。环境友好型材料、绿色建材；轻质、高强、耐久、复合。轻质、高强、耐久、复合。计算材料学。计算材料学。四、土木工程材料发展四、土木工程材料发展(fzhn)历程及前沿历程及前沿 第二十四页，共94页。五、土木工程五、土木工程(tm gngchng)材料的标准化材料的标准化技术标准的代号技术标准的代号(diho)(diho)推荐性标准推荐性标准(biozhn)（T）。如）。如GB/T、JC/T、JG/T。国家标准国家标准（GB）国际标准国际标准（ISO）美国材料试验学会标准美国材料试验学会标准（ASTM）日本工业标准日本工业标准（JIS）德国工业标准德国工业标准（DIN）英国标准英国标准（BS）法国标准法国标准（NF）建筑工程国家标准建筑工程国家标准（GBJ）国家级专业标准国家级专业标准（ZB）建设部行业标准建设部行业标准（JGJ）建筑工程行业标准建筑工程行业标准（JG）建材标准建材标准（JC）冶金部标准冶金部标准（YB）中国工程建设标准化协会标准中国工程建设标准化协会标准（CECS）化工部标准化工部标准（HG）地方标准（地方标准（DB）企业标准（企业标准（QB）第二十五页，共94页。土木工程材料土木工程材料(cilio)：专业技术基础课：专业技术基础课理解土木工程理解土木工程(tm gngchng)；设计；设计；施工、监理、检测；施工、监理、检测；新材料、新产品研制开发。新材料、新产品研制开发。材料费用一般占建筑工程总造价的材料费用一般占建筑工程总造价的50-70。六、学习目的六、学习目的(md)与意义与意义 第二十六页，共94页。1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述第二十七页，共94页。1.2 材料材料(cilio)的基本状态参数的基本状态参数材料材料(cilio)的密度、表观密度和堆积密度的密度、表观密度和堆积密度材料材料(cilio)的孔隙和空隙的孔隙和空隙 第二十八页，共94页。一、材料一、材料一、材料一、材料(cilio)(cilio)的密度、表观密度和的密度、表观密度和的密度、表观密度和的密度、表观密度和堆积密度堆积密度堆积密度堆积密度1、密度密度(md)（）定义：材料在绝对密实状态下，单位定义：材料在绝对密实状态下，单位(dnwi)体积体积的质量。的质量。可按下式计算：密度，密度，g/cmg/cm3 3；m m 材料在材料在干燥状态干燥状态下的下的质量，质量，g g；V V 材料在材料在绝对密实状态绝对密实状态下的体积，下的体积，cmcm3 3（density）第二十九页，共94页。1、密度密度(md)（）所谓绝对密实状态下的体积，是指不包括材料所谓绝对密实状态下的体积，是指不包括材料(cilio)(cilio)内部内部孔隙的固体物质的实体体积。孔隙的固体物质的实体体积。如何如何(rh)测？测？第三十页，共94页。测量方法测量方法 有较多孔隙的材有较多孔隙的材料，采用磨细后料，采用磨细后用李氏瓶测定其用李氏瓶测定其体积体积(tj)的方的方法。法。李氏密度李氏密度(md)(md)瓶瓶1、密度密度(md)（）第三十一页，共94页。某某些些致致密密材材料料，如如卵卵石石等等，可可用用直直接接 排排液液法法，用用这这种种方方法法测测量量的的体体积积，由由 于于无无法法排排除除内内部部封封闭闭的的孔孔隙隙，所所以以称称 这这样样(zhyng)测测得得的的密密度度为为近近似似密密度度(a)。测量方法测量方法1、密度密度(md)（）第三十二页，共94页。2、表观表观(bio un)密度密度（0）定义定义(dngy)：材料在自然状态下，单位体积的：材料在自然状态下，单位体积的质量。质量。计算计算(j sun)：0 0 表现密度，表现密度，g/cmg/cm3 3或或 kg/m kg/m3 3；m m 材料的质量，材料的质量，g g，或，或 kg kg；V0 材料在自然状态下的体积，材料在自然状态下的体积，或称表观体积，或称表观体积，cmcm3 3 或或 m m3 3（unit weight）一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度第三十三页，共94页。表观表观(bio un)体积体积:包括孔隙在内的体积。即固体体积孔包括孔隙在内的体积。即固体体积孔隙体积。隙体积。如如何何(rh)测测？不规则：排液、蜡封不规则：排液、蜡封 一般测定表观密度时，以干燥一般测定表观密度时，以干燥(gnzo)状态为准，而对含水状态为准，而对含水状态下测得的表观密度，须注明含水情况。状态下测得的表观密度，须注明含水情况。2、表观密度（表观密度（0）规则：量尺寸计算规则：量尺寸计算第三十四页，共94页。3、堆积堆积(duj)密度密度（0/）定义：粉状或粒状材料，在堆积定义：粉状或粒状材料，在堆积(duj)状状态下，单位体积的质量。态下，单位体积的质量。计算计算(j sun)：0 0 堆积密度，堆积密度，kg/mkg/m3 3；m m 材料的质量，材料的质量，kg kg；V V 0 0 材料的自然堆积体积，材料的自然堆积体积，m m3 3。（heaped density）一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度一、材料的密度、表观密度和堆积密度第三十五页，共94页。3、堆积堆积(duj)密度密度（0/）堆积体积堆积体积(tj):固体体积固体体积(tj)孔隙体积孔隙体积(tj)颗粒间颗粒间空隙。空隙。一般针对一般针对(zhndu)粉状或粒状材料。粉状或粒状材料。如何如何测？测？自然堆积：堆积方式是松散的；自然堆积：堆积方式是松散的；紧密堆积：堆积方式是捣实的。紧密堆积：堆积方式是捣实的。散粒材料填充容器的体积。散粒材料填充容器的体积。第三十六页，共94页。常用土木工程材料的密度、表观常用土木工程材料的密度、表观(bio un)(bio un)密度及堆积密密度及堆积密度度材料材料密度密度/gcm-3表观密度表观密度0/kgm-3堆积密度堆积密度/0/kgm-3石灰岩石灰岩2.6018002600花岗岩花岗岩2.8025002900碎石（石灰岩）碎石（石灰岩）2.6014001700砂砂2.6014501650普通粘土砖普通粘土砖2.5016001800空心粘土砖空心粘土砖2.5010001400水泥水泥3.2012001300普通混凝土普通混凝土21002600轻集料混凝土轻集料混凝土8001900木材木材1.55400800钢材钢材7.857850泡沫塑料泡沫塑料2050 第三十七页，共94页。密度密度(md)的应用的应用干粉干粉(gnfn)(gnfn)砂浆生砂浆生产线产线 第三十八页，共94页。二、二、二、二、材料的孔隙材料的孔隙材料的孔隙材料的孔隙(kngx)(kngx)和空隙和空隙和空隙和空隙1、材料材料(cilio)的孔隙的孔隙(1)(1)孔隙率孔隙率:材料材料(cilio)(cilio)内部孔隙体积（内部孔隙体积（VP)VP)占材占材料料(cilio)(cilio)总体积总体积(V0(V0）的百分率的百分率 材料的孔隙从两个方面对材料的性能产生影响：一是孔隙的多少（孔隙数量），二是孔隙特征。孔隙数量用孔隙率表征。第三十九页，共94页。(2)(2)密实度密实度:材料内部材料内部(nib)(nib)固体物质的实际体积占固体物质的实际体积占材料总体积的百分率材料总体积的百分率或或即即密实度密实度+孔隙率孔隙率=1第四十页，共94页。例：某种普通粘土砖0=1500kg/m33。那么(n me)其密实度？孔隙率？D=0100%=15002500100%=60%p=1-D=40%第四十一页，共94页。孔隙率孔隙率反映反映孔隙多少孔隙多少 或或 致密程度致密程度孔隙增多孔隙增多强度强度降低降低导热性能导热性能降低降低透气透气性，性，透水透水性，性，吸水性吸水性变大变大抗冻性抗冻性一般提高。一般提高。体积密度体积密度减小减小 1、材料材料(cilio)的孔隙的孔隙第四十二页，共94页。材料的孔隙材料的孔隙(kngx)(kngx)特征主要有三方面：特征主要有三方面：（1 1）按孔隙）按孔隙(kngx)(kngx)尺寸大小分微孔、细孔和大孔；尺寸大小分微孔、细孔和大孔；（2 2）按空隙间是否贯通分互相隔开的孤立孔和互相贯）按空隙间是否贯通分互相隔开的孤立孔和互相贯通的连通孔；通的连通孔；（3 3）按孔隙）按孔隙(kngx)(kngx)是否与外界连通分为与外界连通是否与外界连通分为与外界连通的开口孔和不与外界连通的封闭孔（闭口孔）。的开口孔和不与外界连通的封闭孔（闭口孔）。1、材料材料(cilio)的孔隙的孔隙 材料的孔隙从两个方面对材料的性能产生影响(yngxing)：一是孔隙的多少（孔隙数量），二是孔隙特征。第四十三页，共94页。（3 3）按孔隙是否与外界连通）按孔隙是否与外界连通(lintng)(lintng)分为与外界连通分为与外界连通(lintng)(lintng)的开口孔和不与外界连通的开口孔和不与外界连通(lintng)(lintng)的封闭孔（闭口孔）。的封闭孔（闭口孔）。把开口把开口(ki ku)(ki ku)孔体积记为孔体积记为VKVK，闭口孔体积记为，闭口孔体积记为VBVB，则孔隙体积则孔隙体积:V=Vk+VB定义定义(dngy)开口孔孔隙率为：开口孔孔隙率为：定义闭口孔孔隙率为：定义闭口孔孔隙率为：则孔隙率为：则孔隙率为：第四十四页，共94页。(1)(1)空隙率空隙率:散粒材料颗粒散粒材料颗粒(kl)(kl)间的空隙体积占堆积体间的空隙体积占堆积体积积 的百分率的百分率2.（散粒）材料（散粒）材料(cilio)的空的空隙隙散粒材料散粒材料(cilio)颗粒间的空隙多少用空隙率表示。颗粒间的空隙多少用空隙率表示。第四十五页，共94页。(2)(2)填充填充(tinchng)(tinchng)率率:颗粒的自然状态体积占堆颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率积体积的百分率2.（散粒）材料（散粒）材料(cilio)的空的空隙隙与空隙与空隙(kngx)率相对应的是填充率率相对应的是填充率或或填充率填充率+空隙率空隙率=1第四十六页，共94页。例1：烧结(shoji)普通砖的尺寸为240mm115mm53mm，已知其孔隙率为37%，干燥质量为2487g，浸水饱和后质量为2984g。试求该砖的表观密度、密度、开口孔隙率及闭口孔隙率。第四十七页，共94页。V=Vo-VV=Vo-V孔孔 3 3 解：解：V Vo o=2411.55.3=1462.8=2411.55.3=1462.8 cmcm3 3o o=m/V=m/Vo o 3 3P=VP=V孔孔/V/Vo o100%=37%100%=37%故故 V V孔孔=P=P V Vo o 3 33 3第四十八页，共94页。P PB B=P-P=P-PK K=37%-34%=3%=37%-34%=3%VK=VK=（m m含水含水(hn shu)-m)/(hn shu)-m)/水水 =（2984-24872984-2487）/1=497 cm3/1=497 cm3 P PK K =V=VK K/V/Vo o 100%100%=497/1462.8100%=34%=497/1462.8100%=34%第四十九页，共94页。例例2 2：3333、堆堆积积密密度度为为1680 1680 kg/m3kg/m3，计计算算(j(j sun)sun)此石子的孔隙率与空隙率？此石子的孔隙率与空隙率？解解石子的孔隙率石子的孔隙率P P为：为：石子(sh z)的空隙率P，为：第五十页，共94页。例例例例3 3 3 3：有一个升的容器，平装满碎石后，碎石重。为测其碎：有一个升的容器，平装满碎石后，碎石重。为测其碎：有一个升的容器，平装满碎石后，碎石重。为测其碎：有一个升的容器，平装满碎石后，碎石重。为测其碎石的表观密度，将所有碎石倒入一个升的量器中，向量器石的表观密度，将所有碎石倒入一个升的量器中，向量器石的表观密度，将所有碎石倒入一个升的量器中，向量器石的表观密度，将所有碎石倒入一个升的量器中，向量器中加满水后称重为，试求碎石的堆积中加满水后称重为，试求碎石的堆积中加满水后称重为，试求碎石的堆积中加满水后称重为，试求碎石的堆积(duj)(duj)(duj)(duj)密度、表观密密度、表观密密度、表观密密度、表观密度及堆积度及堆积度及堆积度及堆积(duj)(duj)(duj)(duj)的空隙率。的空隙率。的空隙率。的空隙率。第五十一页，共94页。1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述第五十二页，共94页。1.3 材料的力学材料的力学(l xu)性质性质强度与比强度强度与比强度弹性与塑性弹性与塑性硬度与耐磨性硬度与耐磨性脆性与韧性脆性与韧性 第五十三页，共94页。材料的强度：外力作用材料的强度：外力作用(wi l zu yn)下不破坏时能承受的最大应力。下不破坏时能承受的最大应力。按外力作用方式按外力作用方式(fngsh)：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度。强度。压力压力 拉力拉力(ll)(ll)弯曲弯曲 剪力剪力一、强度与比强度一、强度与比强度第五十四页，共94页。各种强度各种强度(qingd)的计算公式如下：的计算公式如下：抗压、抗拉、抗剪的强度抗压、抗拉、抗剪的强度(qingd)f 强度强度(qingd)，Mpa；P 破坏时最大荷载，破坏时最大荷载，N；A 受力截面面积，受力截面面积，mm2。一、强度与比强度一、强度与比强度第五十五页，共94页。抗弯强度抗弯强度1）(中点集中荷载)2）(三分点两相等集中荷载)f ff f 抗弯强度，抗弯强度，MpMpa a；P P 弯曲弯曲(wnq)(wnq)破坏时最大荷载，破坏时最大荷载，N N；L L 两支点的间距两支点的间距(jin j)(jin j)，mmmm；b b 试件横截面积宽度试件横截面积宽度(kund)(kund)，mmmm；h h 试件横截面积高度，试件横截面积高度，mmmm。第五十六页，共94页。常用土木工程材料常用土木工程材料(cilio)(cilio)的强度（的强度（N/mm2 N/mm2或或MPa MPa）材料材料抗压强度抗压强度抗拉强度抗拉强度抗弯强度抗弯强度花岗岩花岗岩100250581014普通粘土砖普通粘土砖10302.65.0混凝土混凝土10100183.010.0松木（顺纹）松木（顺纹）30508012060100建筑钢材建筑钢材24015002401500材料强度材料强度(qingd)的影响因素：的影响因素：材料组成、孔隙率、含水率、尺寸、加载速度材料组成、孔隙率、含水率、尺寸、加载速度(sd)、表面状况。、表面状况。第五十七页，共94页。材料材料(cilio)的比强度的比强度定义：单位体积重量的材料强度，等于材料的强度与其(yq)表观密度之比。一、强度一、强度(qingd)与比强度与比强度(qingd)衡量材料衡量材料轻质高强轻质高强性能的主要指标。性能的主要指标。第五十八页，共94页。钢材、木材钢材、木材(mci)(mci)和混凝土的强和混凝土的强度比较度比较材料材料表观密度表观密度/kgm-3抗拉强度抗拉强度/MPa比强度比强度低碳钢低碳钢78004200.053松木松木50035（顺纹）（顺纹）0.070普通混凝土普通混凝土2400300.012 材料材料(cilio)的比强度的比强度一、强度一、强度(qingd)与比强度与比强度(qingd)第五十九页，共94页。二、材料二、材料二、材料二、材料(cilio)(cilio)的弹性的弹性的弹性的弹性与塑性与塑性与塑性与塑性 材料在承受外力时，如撤除外力的作用后，材料材料在承受外力时，如撤除外力的作用后，材料的几何形状能恢复原状，材料的这种性能称为弹性，的几何形状能恢复原状，材料的这种性能称为弹性，这种可恢复的变形称为弹性变形；这种可恢复的变形称为弹性变形；若撤除外力，材料仍保持变形后的形态若撤除外力，材料仍保持变形后的形态(xngti)(xngti)和尺寸，且不产生裂缝的性质，称为塑性，和尺寸，且不产生裂缝的性质，称为塑性，这种不可恢复的变形称为塑性变形。这种不可恢复的变形称为塑性变形。第六十页，共94页。1.弹性弹性(tnxng)：弹性弹性(tnxng)变形：可完全恢复的变形变形：可完全恢复的变形材料的弹性变形曲线材料的弹性变形曲线外力外力(wil)作用作用变形变形外力外力(wil)除去除去 变形变形保持保持塑性变形：塑性变形：不能恢复的变形不能恢复的变形材料的塑性变形曲线材料的塑性变形曲线二、弹性与塑性二、弹性与塑性外力作用外力作用变形变形外力除去外力除去变形变形完全恢复完全恢复2.塑性：塑性：第六十一页，共94页。应力；应力；应变，为材料受外力变形尺寸增量应变，为材料受外力变形尺寸增量(zn lin)与原尺寸之比；与原尺寸之比；弹性模量；弹性模量；材料材料(cilio)在弹性范围内，其应力和应变之间关系符合如下公式：在弹性范围内，其应力和应变之间关系符合如下公式：弹性模量是材料刚度的度量弹性模量是材料刚度的度量(dling)，物理意义为单位，物理意义为单位应变所需要的应力，反映了材料抵抗变形的能力。是结构设计应变所需要的应力，反映了材料抵抗变形的能力。是结构设计中的主要参数之一。中的主要参数之一。第六十二页，共94页。真实真实(zhnsh)材料中，完全的弹性材料或完全的塑性材料不存在。材料中，完全的弹性材料或完全的塑性材料不存在。3.弹塑性变形弹塑性变形(bin xng)：材料的弹塑性变形曲线材料的弹塑性变形曲线外力作用外力作用变形；卸载后变形；卸载后弹性弹性(tnxng)变形恢复，塑性变形保留。变形恢复，塑性变形保留。材料受力时，弹性变形和塑性变形同时发生，外力材料受力时，弹性变形和塑性变形同时发生，外力去除后，弹性变形恢复，塑性变形保留。去除后，弹性变形恢复，塑性变形保留。第六十三页，共94页。1.脆性：外力达到一定限度脆性：外力达到一定限度材料突然破坏材料突然破坏(phui)（无明显塑（无明显塑性变形）性变形）脆性脆性(cuxng)(cuxng)材料材料的变形曲线的变形曲线常见脆性常见脆性(cuxng)材料：砖、玻璃、生铁、混凝土、陶瓷、石材、材料：砖、玻璃、生铁、混凝土、陶瓷、石材、砂浆砂浆2.韧性：韧性：冲击、振动荷载作用冲击、振动荷载作用材料吸收较大的能量而不发生破坏材料吸收较大的能量而不发生破坏三、脆性和韧性三、脆性和韧性 第六十四页，共94页。1.硬度：材料表面硬度：材料表面(biomin)抵抗其它较硬物体压入或刻划抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力。的能力。回弹回弹(hu dn)法测混凝土的抗压强度。法测混凝土的抗压强度。2.耐磨耐磨(nai m)性：材料表面抵抗磨损的能力，耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力，耐磨(nai m)率表示。率表示。四、硬度和耐磨性四、硬度和耐磨性莫氏硬度莫氏硬度（刻划法，测定天然矿物）（刻划法，测定天然矿物）布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度（压入法）（压入法）第六十五页，共94页。1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述第六十六页，共94页。1.4 材料与水有关材料与水有关(yugun)的性质的性质 材料的亲水性与憎水性材料的亲水性与憎水性材料的含水状态材料的含水状态耐水性耐水性材料的吸湿性和吸水性材料的吸湿性和吸水性抗冻性抗冻性抗渗性抗渗性第六十七页，共94页。(a)亲水性材料(b)憎水性材料 90 亲水材料 90 憎水材料润湿边角润湿边角:在材料、水和空气在材料、水和空气(kngq)的三相交叉点处的三相交叉点处沿水滴表面作切线，切线与材料和水接触面的夹角。沿水滴表面作切线，切线与材料和水接触面的夹角。一、材料一、材料(cilio)的亲水性和憎水性的亲水性和憎水性：湿润：湿润(shrn)边角边角第六十八页，共94页。大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混凝土、大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、石蜡和某些木材等都属于亲水性材料，而沥青、石蜡和某些(mu xi)高分子材料属于憎水性材料。高分子材料属于憎水性材料。一、材料一、材料(cilio)的亲水性和憎水性的亲水性和憎水性第六十九页，共94页。二、材料二、材料(cilio)的含水状态的含水状态 四种基本含水状态：四种基本含水状态：干燥状态干燥状态材料孔隙中不含或含水极微；材料孔隙中不含或含水极微；气干状态气干状态材料孔隙中所含水与大气湿度平衡；材料孔隙中所含水与大气湿度平衡；饱和面干状态饱和面干状态材料表面材料表面(biomin)干燥，孔隙含水干燥，孔隙含水饱和；饱和；湿润状态湿润状态材料孔隙含水饱和，表面材料孔隙含水饱和，表面(biomin)为水为水湿润附湿润附 有一层水膜。有一层水膜。材料也可处于两种基本含水状态之间的过渡状态材料也可处于两种基本含水状态之间的过渡状态第七十页，共94页。二、材料的含水二、材料的含水(hn shu)状态状态 干燥干燥(gnzo)(gnzo)状态状态 气干状态气干状态 饱和面干状态饱和面干状态 湿润状态湿润状态 第七十一页，共94页。(1)吸湿性吸湿性 亲水材料在潮湿空气中吸收亲水材料在潮湿空气中吸收(xshu)水分水分(2)的性质，用含水率表示。的性质，用含水率表示。Wh 含水率；ms 材料含水状态(zhungti)下的质量，g；mg 材料干燥(gnzo)状态下的质量，g。三、材料的吸湿性和吸水性三、材料的吸湿性和吸水性含水率：含水率：材料中所含水的质量与材料中所含水的质量与干燥状态下干燥状态下材料的质量之比材料的质量之比。第七十二页，共94页。材料的含水率随环境温度和湿度变化材料的含水率随环境温度和湿度变化(binhu)而而变化变化(binhu)。平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所 对应的湿度相平衡时的含水率。对应的湿度相平衡时的含水率。材料在干燥空气中放出所含水分的性质称还湿性。材料在干燥空气中放出所含水分的性质称还湿性。三、材料三、材料(cilio)的吸湿性和吸水性的吸湿性和吸水性第七十三页，共94页。练习：含水率为练习：含水率为10的的100g湿砂，其中湿砂，其中(qzhng)干砂多少？干砂多少？三、材料三、材料(cilio)的吸湿性和吸水性的吸湿性和吸水性第七十四页，共94页。吸水性是指材料在水中能吸收水分的吸水性是指材料在水中能吸收水分的性质。吸水性的大小用吸水率表示性质。吸水性的大小用吸水率表示(biosh)。吸水率为材料浸水后在规定时间内吸水率为材料浸水后在规定时间内吸入水的质量（或体积）占材料干燥质量吸入水的质量（或体积）占材料干燥质量（或干燥时体积）的百分比。（或干燥时体积）的百分比。三、材料三、材料(cilio)的吸湿性和吸水性的吸湿性和吸水性第七十五页，共94页。体积体积(tj)吸水率吸水率质量质量(zhling)吸水率吸水率 三、材料三、材料(cilio)的吸湿性和吸水性的吸湿性和吸水性第七十六页，共94页。材料材料(cilio)吸水吸水体积膨胀体积膨胀导热性能导热性能增加增加表观密度表观密度变大变大强度强度降低（少数除外，如混凝土）降低（少数除外，如混凝土）吸水性的影响因素：材料成分（亲水、憎水）、孔隙率大小、孔吸水性的影响因素：材料成分（亲水、憎水）、孔隙率大小、孔隙特征隙特征(tzhng)（细微连通、粗大或封闭）。（细微连通、粗大或封闭）。三、材料三、材料(cilio)的吸湿性和吸水性的吸湿性和吸水性第七十七页，共94页。材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显(mngxin)下降的下降的性质。性质。水分水分分散于材料内微粒的表面分散于材料内微粒的表面削弱削弱结合力结合力降低强度降低强度四、耐水性四、耐水性耐水性用软化系数耐水性用软化系数(xsh)KR(xsh)KR表示：表示：fb材料在材料在吸水饱和状态下吸水饱和状态下的抗压强度，的抗压强度，MPa。fg材料在材料在干燥状态下干燥状态下的抗压强度，的抗压强度，MPa。0KR1;常位于水中或潮湿常位于水中或潮湿(chosh)环境的重要结构：环境的重要结构：KR（耐水材（耐水材料）；料）；受潮较轻或次要结构：受潮较轻或次要结构：KR。第七十八页，共94页。抗渗性是指材料在压力(yl)水作用下抵抗水渗透的性质。常用渗透系数或抗渗标号表示。五、抗渗性五、抗渗性渗透系数：k k 渗透系数，渗透系数，cm/hcm/h；Q Q 透水量，透水量，cmcm；d d 试件厚度，试件厚度，cmcm；A A 透水面积，透水面积，cmcm；t t 时间，时间，h h；H H 静水压力水头，静水压力水头，cmcm。第七十九页，共94页。材料的抗渗性也可以用抗渗等级P来表示。例如：某防水混凝土的抗渗等级为P6，表示该混凝土试件经标准养护28d后，按照规定的试验方法(fngf)在0.6MPa压力水的作用下无渗透现象。五、抗渗性五、抗渗性 材料(cilio)的渗透系数越小或抗渗标号越高表明材料(cilio)的抗渗性越好。第八十页，共94页。压力压力(yl)(yl)水的渗透水的渗透影响工程的使用影响工程的使用带入带入腐蚀性腐蚀性介质介质带出某些成分带出某些成分五、抗渗性五、抗渗性 第八十一页，共94页。材料在含水状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著材料在含水状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著(xinzh)降低的性质。降低的性质。材料吸水材料吸水负温作用负温作用水水冻结成冰，体积膨胀冻结成冰，体积膨胀材料材料局部破坏局部破坏冻融循环冻融循环破坏逐步加剧破坏逐步加剧（冻融破坏）（冻融破坏）常用抗冻等级常用抗冻等级(dngj)（F）来评价：）来评价：六、抗冻性六、抗冻性 在规定的吸水饱和试件在标准试验条件下，经一定次数的冻融循环后，强度(qingd)降低不超过规定数值，也无明显损坏和剥落，则此冻融循环次数即为抗冻标号。第八十二页，共94页。1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述第八十三页，共94页。1.5 材料材料(cilio)的热性质的热性质 热容性热容性导热性导热性热变形性热变形性第八十四页，共94页。一、热容一、热容(r rn)性性热容量（热容量（C）：材料温度升高或降低）：材料温度升高或降低1K时所吸收或放出时所吸收或放出(fn ch)的热量。的热量。比热容（比热容（c）：单位质量）：单位质量(zhling)材料温度升高材料温度升高1K时所需热量。时所需热量。热容性：材料在温度变化时吸收或放出热量的能力。热容性：材料在温度变化时吸收或放出热量的能力。一般同种材料的热容性，用一般同种材料的热容性，用热容量热容量比较；不同材料的热容性，用比较；不同材料的热容性，用比比热热作比较。作比较。第八十五页，共94页。导热系数（导热系数（）：在数值上等于厚度）：在数值上等于厚度(hud)为为1m的材料，当其的材料，当其相对两侧表面温度差为相对两侧表面温度差为1K时，经单位面积（时，经单位面积（1m2）单位时间）单位时间（1s）所通过的热量。）所通过的热量。二、导热性二、导热性 导热系数导热系数，；Q 传导传导热量热量，J；d 材料材料厚度厚度，m；A 材料传热材料传热面积面积，m2；Z 热传导热传导时间时间，s；t1-t2材料两侧材料两侧温差温差，K。导热性：材料两侧有温差时热量由高温侧向导热性：材料两侧有温差时热量由高温侧向(c xin)低低温侧传递的能力。常用导热系数表示。温侧传递的能力。常用导热系数表示。材料的导热性能与孔隙特征有关，增加孤立的、不连通材料的导热性能与孔隙特征有关，增加孤立的、不连通(lintng)孔隙可降低材料导热能力。孔隙可降低材料导热能力。第八十六页，共94页。定义定义(dngy)：材料在温度变化材料在温度变化(binhu)时的尺寸变化时的尺寸变化(binhu)。有保温隔热要求的工程尽量有保温隔热要求的工程尽量(jnling)(jnling)选用热容选用热容量大、导热系数小的材料。量大、导热系数小的材料。三、热变形性三、热变形性常用线膨胀系数表示。常用线膨胀系数表示。线膨胀系数：线膨胀系数：第八十七页，共94页。1.绪绪 言言 1.2 材料的基本状态参数材料的基本状态参数1.5 材料的热性质材料的热性质1.3 材料的力学性质材料的力学性质1.6 材料的耐久性材料的耐久性1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1 概述概述第八十八页，共94页。材料在使用中，抵抗其自身和环境材料在使用中，抵抗其自身和环境(hunjng)的长期破坏作用，保的长期破坏作用，保持其原有性能而不变质、不破坏的性质。持其原有性能而不变质、不破坏的性质。土木工程材料耐久性与破坏土木工程材料耐久性与破坏(phui)因素有关。因素有关。破坏因素包括破坏因素包括(boku)物理作用、化学作用和生物作用。如抗渗性、物理作用、化学作用和生物作用。如抗渗性、抗冻性、冲磨气蚀、碳化、化学侵蚀、老化、钢筋锈蚀、碱集料反抗冻性、冲磨气蚀、碳化、化学侵蚀、老化、钢筋锈蚀、碱集料反应、腐朽、虫柱、耐热、耐火等。应、腐朽、虫柱、耐热、耐火等。1.6 材料的耐久性材料的耐久性 材料的耐久性：材料的耐久性：第八十九页，共94页。西直门立交桥承台的破坏西直门立交桥承台的破坏离岸式码头钢筋混凝土柱的腐蚀离岸式码头钢筋混凝土柱的腐蚀第九十页，共94页。外墙面砖的腐蚀外墙面砖的腐蚀混