密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、开口孔隙率、闭口孔隙率的定义和区别教学内容.ppt

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1、第1章 土木工程材料的基本(jbn)性质学习重点（1）密度、表观密度、堆积密度（2）孔隙率、空隙率（3）含水率、吸水率、软化系数（4）抗压、抗拉、抗剪、抗弯强度（5）弹性、塑性；脆性、韧性(rn xn)学习难点密度、表观密度、堆积密度的区分，孔隙率、空隙率的计算。1第一页，共26页。1.1 材料科学的基本(jbn)理论1.2 材料的基本(jbn)物理性质（1）密度第1章 土木工程材料(cilio)的基本性质1.固体固体(gt)2.闭口孔隙闭口孔隙3.开口孔隙开口孔隙绝对密实状态下（不含孔隙情况下），单位体积的干质量。如何测量？2第二页，共26页。李氏瓶测定(cdng)“绝对密实体积”密度(md

2、)：绝对密实状态下（不含孔隙情况下），单位体积的干质量。3第三页，共26页。近似(jn s)密度砂石等材料用排液置换法测量近似密度(md)时，对应的体积是？1.固体固体(gt)2.闭口孔隙闭口孔隙3.开口孔隙开口孔隙4第四页，共26页。表观(bio un)密度计算表观密度对应(duyng)的体积是？1.固体固体(gt)2.闭口孔隙闭口孔隙3.开口孔隙开口孔隙对于规则形状材料的体积，可用量具测得。对于不规则形状材料的体积，可用封蜡排液法测得。5第五页，共26页。堆积(duj)密度指散粒或粉状材料在堆积状态下单位(dnwi)体积的质量，包含了颗粒之间的“空隙”。材料堆积体积包括：实体体积+孔隙体积

3、（闭口孔隙体积+开口孔隙体积）空隙(kngx)体积材料的堆积密度反映散粒构造材料堆积的紧密程度及材料可能的堆放空间。6第六页，共26页。三种(sn zhn)密度的比较密度密度表观密度表观密度堆积密度堆积密度对应体对应体积积实体体积实体体积实体体积开实体体积开口、闭口孔隙口、闭口孔隙体积体积实体体积开实体体积开口、闭口孔隙口、闭口孔隙体积空隙体体积空隙体积积对应(duyng)质量呢？干重(n zhn)！7第七页，共26页。1.2.2材料(cilio)的密实度与孔隙率（1）密实度：表示材料内被固体所填充(tinchng)的程度。（2）孔隙率：材料(cilio)内部孔隙的体积占材料(cilio)总体

4、积的百分率。8第八页，共26页。1.2.3 材料的填充(tinchng)率与空隙率（1）填充(tinchng)率：表观体积（包括颗粒的固体、开口闭口孔隙）与堆积体积的比值。（2）空隙率：空隙体积与堆积(duj)体积的比值。空隙率可作为控制混凝土骨料的级配及计算砂率的依据。9第九页，共26页。P18 习题(xt)1.4（1）求表观(bio un)密度（2）求空隙(kngx)率10第十页，共26页。1.2.4材料与水相关(xinggun)的性质1 亲水与憎水11第十一页，共26页。1.2.4材料(cilio)与水相关的性质1 亲水与憎水润湿边角:当材料与水接触时，在材料、水以及空气三相(sn xi

5、n)的交点处，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角，称为润湿边角，角愈小，表明材料愈易被水润湿。亲水性材料（90），如砖、石材、混凝土、钢材、木材等。憎水性材料（90），如沥青、石蜡等。12第十二页，共26页。2 材料(cilio)的吸水性与吸湿性1）含水率例：100g土中含水20g，该土的含水率为20，对吗？2)吸水性、吸水率材料与水接触吸收(xshu)水分的性质称为吸水性。材料吸水饱和时的含水率称为吸水率。材料具有细微而连通的孔隙，则其吸水率较大；封闭或粗大的孔隙材料，其吸水率较低。不同材料的吸水率差别很大。（X）13第十三页，共26页。2 材料(cilio)的吸水性与吸湿性3

6、）吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。吸湿作用一般是可逆的，最后与空气湿度达到平衡(pnghng)，平衡(pnghng)时的含水率称为平衡(pnghng)含水率。保温材料吸湿后，将大大降低其保温隔热性能，要特别注意采取有效防护措施。木材的吸湿性特别明显。14第十四页，共26页。3 材料(cilio)的耐水性材料抵抗水的破坏作用的能力称为材料的耐水性。狭义耐水性指水对材料力学性质及结构(jigu)性质的劣化作用。定向吸附，劈裂破坏；吸水膨胀，开裂破坏；物质溶解，孔隙增大。在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构(jigu)时，必须选用软化系数0.85的材料。15第十五页，共26页。4

7、.材料(cilio)的抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。抗渗性是决定材料耐久性的主要指标。材料的抗渗性通常用渗透系数表示。渗透系数的物理意义(yy)是：一定厚度的材料，在一定水压力下，在单位时间内透过单位面积的水量。16第十六页，共26页。4.材料(cilio)的抗渗性材料的抗渗性与材料内部的孔隙率特别是开口孔隙率有关，开口空隙率越大，大孔含量越多，则抗渗性越差。地下建筑(jinzh)及水工建筑(jinzh)等，因经常受压力水的作用，所用材料应具有一定的抗渗性。对于防水材料则应具有好的抗渗性。17第十七页，共26页。练 习某材料的密度为2.68g/cm3，干表观密度为1680Kg/m3

8、，现将一重930g的该材料浸入水中，吸水饱和后取出称重(chn zhn)为1035g，试求该材料的孔隙率、吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。吸水率吸水率105/930=11.3%18第十八页，共26页。1.3 材料的基本力学(l xu)性质1.3.1 材料的理论强度实际强度往往(wngwng)远小于理论强度，为什么？材料性质不均匀，缺陷：微裂纹，微孔隙。应力集中。“千里之堤，溃于蚁穴。”应力:单位面积上的内力。应力单位:MPa,KPa,Pa,N/m219第十九页，共26页。1.3.2 材料(cilio)的强度强度：材料破坏时所承受的极限应力值。根据所受外力的作用形式不同(b tn)材料强度可分为

9、抗压强度、抗拉强度、抗弯（抗折、弯拉）强度、抗剪强度等。20第二十页，共26页。例题(lt)：P18，题1.2。饱水抗压强度饱水抗压强度185/(0.115*0.12)=13406kPa=13.4MPa干燥抗压强度干燥抗压强度207/(0.115*0.12)=15000kPa=15MPa软化系数软化系数13.4/15=0.8930.85，故可用于常与水接触的工程，故可用于常与水接触的工程(gngchng)结构物。结构物。21第二十一页，共26页。材料(cilio)的“物尽其用”砖、石、混凝土：抗压强度较高，抗拉强度砖、石、混凝土：抗压强度较高，抗拉强度(knlqind)较低。较低。钢材：抗压强

10、度及抗拉强度钢材：抗压强度及抗拉强度(knlqind)均较高。均较高。强度与孔隙率的关系：孔隙率越大，强度越强度与孔隙率的关系：孔隙率越大，强度越-?。同一种同一种(yzhn)材料的强度分级：材料的强度分级：C30（强度为（强度为30MPa的混凝土），的混凝土），C50?HPB235（强度为（强度为235MPa的热轧光圆钢筋）的热轧光圆钢筋）HRB335（强度为（强度为335MPa的热轧带肋钢筋）。的热轧带肋钢筋）。低低22第二十二页，共26页。1.3.3 弹性(tnxng)与塑性材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的

11、性质称为弹性。可完全恢复的变形称为弹性变形。形状的性质称为弹性。可完全恢复的变形称为弹性变形。材料在外力作用下，当应力超过一定限值时产生显著变形，且材料在外力作用下，当应力超过一定限值时产生显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸不产生裂缝或发生断裂，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质称为塑性。不可恢复的变形称为塑性变形。的性质称为塑性。不可恢复的变形称为塑性变形。实际上，单纯的弹性材料是没有实际上，单纯的弹性材料是没有(miyu)的，大多数材料在受的，大多数材料在受力不大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表现为塑性，力不大的情况下表现为弹性，受力超

12、过一定限度后则表现为塑性，所以可称之为弹塑性材料。所以可称之为弹塑性材料。23第二十三页，共26页。1.3.4 脆性(cuxng)与韧性材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生(fshng)突然突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。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，这种性质称为韧性。较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。24第二十四页，共26页。1.4 材料(cilio)的耐久性耐久性是指材料

13、在长期耐久性是指材料在长期(chngq)使用过程中，抵抗各种环境因使用过程中，抵抗各种环境因素的破坏作用，保持其原有性能而不变质、不破坏的性质。它是材素的破坏作用，保持其原有性能而不变质、不破坏的性质。它是材料的一种复杂的、综合的性质，包括抗渗性、抗冻性、碳化、老化、料的一种复杂的、综合的性质，包括抗渗性、抗冻性、碳化、老化、锈蚀、腐朽等性能。锈蚀、腐朽等性能。宁波北仑港码头宁波北仑港码头(mtou)混凝土梁开裂混凝土梁开裂25第二十五页，共26页。本章(bn zhn)小结（1）密度、表观密度、堆积(duj)密度（2）孔隙率、空隙率（3）含水率、吸水率、软化系数（4）抗压、抗拉、抗剪、抗弯强度（5）弹性、塑性；脆性、韧性26第二十六页，共26页。