《基本性质》PPT课件

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1、材料性质（性能）（特性）合 理 应 用技术要求 物理性质掌握目的 化学性质 力学性质 耐久性取决于 材料组成 材料结构试验条件第 一 章 .土 木 工 程 材 料 的 基 本 性 质检验检测常用规格 材料组成化 学 组 成矿 物 组 成相 组 成 材料结构宏 观 结 构细 观 结 构微 观 结 构纳 观 结 构 晶 体 结 构玻 璃 体 结 构胶 体 结 构试验条件试 件 形 状 、 尺 寸试 件 表 面 状 况 、 含 水 状 态试 验 温 、 湿 度 ； 加 荷 速 度 定 义特 征晶 体 结 构玻 璃 体 结 构 定 义特 征胶 体 结 构 定 义特 征 质 点 在 空 间 按 特 定

2、的 规 则 呈 周 期 性 排 列特 定 的 几 何 外 形 ； 各 向 异 性 (金 属 材料 除 外 )； 固 定 的 熔 点 ， 化 学 稳 定 性 高高 温 熔 融 物 经 急 冷 后 ， 质 点 来 不 及按 一 定 的 规 则 排 列 便 凝 固 成 固 体各 向 同 性 ； 导 热 性 较 低 ； 无 固 定 的熔 点 ； 化 学 稳 定 性 差 (即 ， 活 性 高 )分 散 相 分 散 在 连 续 相 介 质 中 形 成 的 分 散 体 系较 强 的 吸 附 力 和 粘 结 力 ； 比 晶 体和 玻 璃 体 结 构 强 度 低 、 变 形 大 第 一 节 .材 料 的 基 本

3、 物 理 性 质1.密 度 2.表 观 密 度 03.堆 积 密 度 04.孔 隙 率 P 5.空 隙 率 P 材 料 在 绝 对 密 实 状 态 下 单 位 体 积 重 量材 料 在 自 然 状 态 下 单 位 体 积 重 量散 粒 材 料 在 堆 积 状 态 下 单 位 体 积 重 量一 .材料与质量有关的性质 材 料 内 部 孔 隙 体 积 占 表 观 体 积 的 百 分 率材 料 之 间 空 隙 体 积 占 堆 积 体 积 的 百 分 率体 积 密 度毛 体 积 密 度比 重容 重松 散 容 重 闭 口 孔 隙开 口 孔 隙实 体开 口 孔 隙闭 口 孔 隙 实 体 V实V闭V开 Vo

4、孔 隙 体 积 V孔 = V开 + V闭空 隙 V空堆 积 体 积 V o= Vo + V空 =V实 +V开 + V闭 + V空表 观 体 积 Vo= V实 + V孔 = V实 +V开 + V闭 VoV孔V空 =V空 iV0 =V0i )( 3cmgVm )( 3300 mkgcmgVVV mVm 或闭开实 )( 3300 mkgcmgVVVV mVm 或空闭开实 1.密 度 2.表 观 密 度 3.堆 积 密 度 式 中 ： V实 体 体 积 ,李 氏 密 度 瓶 测 V 式 中 ： V0表 观 体 积 ， 表 面 封 蜡 测 V0表 观 密 度 又 称 容 重 ， 分 000 Vm干干 0

5、0 Vm饱饱 00 Vm湿湿 式 中 ： V0 堆 积 体 积 ， 容 量 筒 测 V0 00 经 比 较 可 得 ： VVV 00 或 得 ： 干 容 重湿 容 重饱 水 容 重 4.孔 隙 率 %10011 00000孔 VVVVVVVP 实实5.开 口 孔 隙 率 %1001 0O2H0 VMMVVPP k 干饱开开6.闭 口 孔 隙 率 kB PPVVVVV VVVVPP 0000 开孔开孔闭闭7.空 隙 率 %10011 00000 000 VVV VVVVP 空 孔 隙 、 孔 隙 率 与 孔 隙 (形 态 )特 征 粗 孔 与 细 孔 毛 细 孔 使 材 料 吸 水 率 增 大

6、、 耐 久 性 降 低 。 一 般 来 说 粗 孔 不 易 吸 满 水 ， 微 细 孔 隙 吸 水 率 非 常 大 . 开 孔 与 闭 孔 开 孔 相 对 闭 孔 对 材 料 强 度 、 保 温 性 、 耐 久 性 更 不 利 .或 增 加 闭 口 孔 隙 ， 可 提 高 材料 保 温 性 、 耐 久 性 .1.一 般 来 说 ,(单 个 )孔 隙 尺 寸 增 大 , 材 料 强 度 降 低 ,导 热 系 数 增 大2.孔 隙 率 增 大 ， 材 料 表 观 密 度 减 小 ； 强 度 降 低 ； 导 热 系 数 减 小 ； 吸 水 率 增 大 ； 透 气 、 透 水 性 变 大 。 抗 冻

7、性 是 否 降 低 ， 要 视 孔 隙 大 小 和 形 态 特 征 而 定3.孔 隙 (形 态 )特 征 V实 =170 cm3V实 + V闭 =190 cm3V实 + V开 + V闭 =230 cm3 某 材 料 干 燥 试 样 重 450g， 浸 入 水 中 吸 水 饱 和 后 ， 排 出 水 的体 积 为 190cm3； 取 出 后 用 湿 布 抹 干 再 浸 入 水 中 ， 排 出 水 的 体 积为 230cm3； 试 样 磨 细 后 烘 干 再 浸 入 水 中 ， 排 出 水 的 体 积 为170cm3 。 求 该 材 料 的 密 度 ,表 观 密 度 0 ,开 口 孔 隙 率 PK

8、 ,闭 口 孔隙 率 PB 。思 路 ： 0VVPk 开 0VVPB 闭同 理 ： Vm 00 Vm 例 题 二 .材 料 与 水 有 关 的 性 质1.亲 水 性 憎 水 性 润 湿 (边 )角 90 亲 水 性 材 料 90 憎 水 性 材 料水 分 子 之 间 的 内 聚 力 小 于 水 分 子 与 材 料 分 子 之 间 的 吸 引 力 大 于 水 分 子 与 材 料 分 子 之 间 的 吸 引 力2.吸 水 性 材 料 在 水 中 吸 收 水 分 的 性 质指 标 重 量 吸 水 率 、 体 积 吸 水 率3.吸 湿 性 材 料 在 空 气 中 吸 收 水 分 的 性 质指 标 含

9、水 率 吸 (含 )水 率 增 大 ， 对 材 料 的 许 多 性 质 有 不 良 影 响 ： 如 容 重 增 加 、 体 积 膨 胀 、 导 热 （ 系 数 ） 性 增 大 ， 强 度及 抗 冻 性 下 降 等 。 6.材 料 的 含 水 状 态 干 燥 (即 ， 绝 干 )状 态4.耐 水 性 材 料 抵 抗 水 的 破 坏 作 用 的 能 力指 标 软 化 系 数 ： 软 化 系 数 增 大 ， 材 料 的 耐 水 性 愈 好 ， 反 之 ， 材 料 的 耐 水 性 愈 差 。 工 程 中 将 软 化 系 数 大 于 0.85的 材 料 称 为 耐 水 材 料5.抗 渗 性 材 料 抵

10、抗 压 力 水 渗 透 的 性 质指 标 渗 透 系 数 ： 渗 透 系 数 越 大 ， 抗 渗 性 越 差 。 抗 渗 等 级 ： P4、 P6、 P8、 P10、 P12等 。 其 中 ： P12表 示 材 料 能 够 承 受 的 最 大 水 压 为 1.2MPa气 干 状 态饱 和 面 干 状 态湿 润 状 态 8.重 量 吸 水 率 %100MMM 干 干饱干水 MMwm9.体 积 吸 水 率 %1001VV 0O2H0 VMMwv 干饱水二 者 关 系 000 干干VMwwmv 0mv ww 10.含 水 率 %100MMM 干 干湿干水 MMw某 材 料 饱 水 容 重 0饱 =1

11、900 /m3， 体 积 吸 水 率 wv=46%， 求 其 干 容 重 0 00O2H0 饱干饱V MMwv解 : 300 44.146.09.1 cmgwv 饱例 题 三 .材 料 与 热 有 关 的 性 质1.导 热 性 材 料 两 侧 存 在 温 差 时 ,热 量 由 一 侧 传 至 另 一 侧 的 性 质 愈 小 ， 材 料 的 保 温 隔 热 性 能 愈 好 ， 或 绝 热 性 能 愈 好 。工 程 界 将 0.23W/(mk)的 材 料 ， 称 为 绝 热 材 料 ， 或 节 能 材 料指 标 导 热 系 数 材 料 组 成 与 结 构材 料 的 孔 隙 率材 料 的 孔 隙 特

12、 征材 料 的 含 水 状 态受 控 于最 好 的 绝 热 材 料 为 静 止 （ 态 ） 空 气 ， 其 =0.023W/(mk)； 房 建 中 采 用 的 空 心 砖 (砌 块 )、 加 气 砼 砌 块 中 含 有 较 多 的 静 态 空 气 ， 是 良 好 的 节 能 材 料 。 2.热 容 量 材 料 加 热 时 吸 收 热 量 ， 冷 却 时 放 出 热 量 的 性 质指 标 比 热 容比 热 容 大 的 材 料 ， 热 容 大 ， 有 利 于 建 筑 物 内 部 温 度 稳 定3.热 胀 冷 缩 材 料 随 温 度 变 化 时 其 尺 寸 变 化 的 性 质指 标 线 膨 胀 系

13、数用 于 计 算 材 料 在 温 度 变 化 时 引 起 的 变 形 或 产 生 的 温 度 应 力建 筑 物 的 围 护 结 构 宜 选 用 比 热 容 大 、 导 热 系 数 小 的 材 料4.保 温 隔 热保 温 防 止 室 内 热 量 的 散 失隔 热 防 止 室 外 热 量 的 进 入 一 .强 度 1.定 义 材 料 在 外 力 作 用 下 抵 抗 破 坏 的 能 力 2.分 类 抗 压 、 抗 拉 、 抗 剪 、 抗 弯 (折 ) .抗 压 、 抗 拉 、 抗 剪 强 度 公 式 式 中 ： f 强 度 （ MPa） ； A 受 力 面 积 （ mm 2） ； F max 最 大

14、 破 坏 荷 载 （ N） .抗 弯 （ 折 ） 强 度 f 分 一 点 、 两 点 加 荷 。 公 式 见 教 材 3.比 强 度 材 料 的 强 度 与 其 表 观 密 度 之 比 。 是 衡 量 材 料 轻 质 、 高 强 的 指 标 。例 :直 径 为 18mm的 钢 筋 ,最 大 破 坏 荷 载 460KN,求 其 抗 拉 强 度 f 第 二 节 .材 料 的 基 本 力 学 性 质AFf m ax 4.强 度 与 强 度 等 级 .强 度 等 级 ： 材 料 常 根 据 极 限 强 度 的 大 小 ,划 分 为 不 同 的 强 度 等 级 或 标 号 。 我 国 过 去 的 规 范

15、 中 采 用 标 号 值 ； 目 前 我 国 的 规 范 中 采 用 强度 等 级 值 。 .强 度 和 强 度 等 级 的 区 别 与 联 系 ： 区 别 ： a.强 度 与 强 度 等 级 的 定 义 不 同 。 强 度 是 实 测 值 ， 强 度 等 级 是人 为 规 定 的 强 度 范 围 。 b.强 度 指 的 是 材 料 的 极 限 值 ， 是 唯 一 的 ， 每 一 强 度 等 级 则 包含 一 系 列 强 度 值 。 联 系 ： 某 一 材 料 强 度 等 级 的 确 定 必 须 以 其 极 限 强 度 值 为 依 据 . 5.影 响 材 料 强 度 的 因 素 材 料 的 组

16、 成 、 结 构 与 构 造 ： 材 料 的 强 度 与 其 组 成 及 结 构 有 关 ， 即 使 材 料 的 组 成 相 同 ， 其 构造 不 同 ， 强 度 也 不 一 样 。 孔 隙 率 与 孔 隙 特 征 ： 材 料 的 孔 隙 率 愈 大 ， 则 强 度 愈 小 。 对 于 同 一 品 种 的 材 料 ， 其 强 度 与 孔 隙 率 之 间 存 在 近 似 直 线 的 反比 关 系 。 一 般 表 观 密 度 大 的 材 料 ， 其 强 度 也 大 。 试 件 的 形 状 和 尺 寸 ： 受 压 时 ， 立 方 体 试 件 的 强 度 值 要 高 于 棱 柱 体 试 件 的 强 度

17、 值 ，相 同 材 料 采 用 小 试 件 测 得 的 强 度 较 大 试 件 高 。 加 荷 速 度 ： 当 加 荷 速 度 快 时 ， 由 于 变 形 速 度 落 后 于 荷 载 增 长 的 速 度 ， 故 测得 的 强 度 值 偏 高 ， 反 之 ， 因 材 料 有 充 裕 的 变 形 时 间 ， 测 得 的 强 度值 偏 低 。 试 验 环 境 的 温 度 、 湿 度 ： 温 度 高 、 湿 度 大 时 ， 试 件 会 有 体 积 膨 胀 ， 材 料 内 部 质 点 距 离 加大 ， 质 点 间 的 作 用 力 减 弱 ， 测 得 的 强 度 值 偏 低 。 受 力 面 状 态 ： 受

18、 力 面 的 平 整 度 ， 润 滑 情 况 等 。 试 件 表 面 不 平 或 表 面 涂 润 滑 剂时 ， 所 测 强 度 值 偏 低 。 混凝土路面砖抗折强度试验 混凝土路面砖抗压强度试验 二 .弹 性 与 塑 性 1.弹 性 2.塑 性 砼 、 钢 筋 -均 为 弹 塑 性 材 料 三 .脆 性 与 韧 性 1.脆 性 抗 压 强 度 比 抗 拉 强 度 高 八 倍 以 上 脆 性 材 料 特 征 适 合 作 受 压 构 件 ,不 适 合 作 受 拉 构 件 不 适 合 承 受 冲 击 、 振 动 荷 载 2.韧 性 抗 震 结 构 、 承 受 动 荷 载 的 结 构 需 要 考 虑

19、材 料 的 韧 性 静 荷 载 作 用 时 不 产 生 加 速 度 的 荷 载 。 如 结 构 自 重 动 荷 载 作 用 时 产 生 加 速 度 的 荷 载 。 如 冲 击 、 振 动 荷 载 第 三 节 .材 料 的 耐 久 性 1.一 质 量 为 4.1kg， 体 积 为 10L的 容 量 筒 ， 内 部 装 满 最 大 粒 径 为 20mm的 碎 石 ，称 得 总 质 量 为 19.81kg。 向 上 述 容 量 筒 内 注 水 ， 待 石 子 吸 水 饱 和 后 再 注 满水 ， 称 得 其 时 总 质 量 为 23.91kg。 将 此 吸 水 饱 和 的 石 子 用 湿 布 擦 干

20、 表 面 ，称 得 石 子 的 质 量 为 16.02kg。 试 求 该 碎 石 : (1)堆 积 密 度 0 (1571kg/m3) (2)质 量 吸 水 率 Wm (2%) (3)表 观 密 度 0 (2530kg/m3) (4)空 隙 率 P (37.9%)2.某 材 料 在 吸 水 饱 和 时 的 容 重 0饱 为 1600kg/m3， 体 积 吸 水 率 Wv为 15% 。 试 计 算 该 材 料 : (1)干 容 重 0干 (1450kg/m3) (2)质 量 吸 水 率 Wm (10.3%) (3)开 口 孔 隙 率 P k (15%) (4)若 材 料 的 密 度 为 2.6g/cm3 ,求 孔 隙 率 P (44.2%) 作业