土木工程材料材料基本性质课件.ppt

1、12 无机材料无机材料有机材料有机材料复合材料复合材料建筑工程建筑工程道路工程道路工程桥梁工程桥梁工程地下工程地下工程岩土工程岩土工程服务服务创新创新 材料的基本性质材料的基本性质3 材料的基本性质材料的基本性质物理性质物理性质力学性质力学性质耐久性耐久性密度密度孔隙率孔隙率与水的关系与水的关系热工性质热工性质强度强度弹性塑性弹性塑性韧性脆性韧性脆性硬度硬度耐久性定义耐久性定义环境协调性环境协调性遮风挡雨遮风挡雨耐热隔声耐热隔声耐腐防冻耐腐防冻承重抗震承重抗震各种外力各种外力长期使用长期使用性能退化性能退化4 本章新概念及重点本章新概念及重点表观密度表观密度孔隙率孔隙率空隙率空隙率抗渗性抗渗性

2、吸湿性吸湿性吸水性吸水性耐水性耐水性抗冻性抗冻性耐燃性耐燃性韧性脆性韧性脆性耐久性耐久性5 1.1 材料的基本物理性质材料的基本物理性质 1.2 材料的力学性质材料的力学性质 1.3 材料的耐久性与环境协调性材料的耐久性与环境协调性1.4 材料的组成、结构、构造及其对性材料的组成、结构、构造及其对性 能的影响能的影响 61.1.1 密度、表观密度、体积密度和堆积密度1.1.2 材料的孔隙率和空隙率 1.1.3 与水有关的性质 1.1.4 热工性质 71.1.1 1.1.1 密度、表观密度、体积密度和堆积密度真实真实密度密度表观密度表观密度体积密度体积密度单位体积单位体积的质量的质量材料的绝对密

3、实状态材料的绝对密实状态包括材料实体与闭口孔隙包括材料实体与闭口孔隙包括材料实体及其开口与闭口孔隙包括材料实体及其开口与闭口孔隙密度密度81.1.1 1.1.1 密度、表观密度、体积密度和堆积密度真实真实密度密度Vm 材料的密度，g/cm3；m 材料的质量（干燥至恒重），g；V 材料在绝对密实状态下的体积，cm3测定有孔隙材料的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后，再用李氏瓶李氏瓶测定其绝对密实体积91.1.1 1.1.1 密度、表观密度、体积密度和堆积密度 李氏瓶及测定步骤李氏瓶及测定步骤101.1.1 1.1.1 密度、表观密度、体积密度和堆积密度常见近似无孔隙材料钢、玻璃钢、玻璃常见有孔隙材

4、料111.1.1 1.1.1 密度、表观密度、体积密度和堆积密度表观密度表观密度/Vm 材料的表观密度，g/cm3；m 材料的质量，g；V 材料包含闭口孔隙条件下的体积，cm3通常，材料在包含闭口孔隙条件下的体积式采用排液置换法或水中称重法测量。121.1.1 1.1.1 密度、表观密度、体积密度和堆积密度体积密度体积密度00Vm0 材料的体积密度，g/cm3；m 材料的质量，g；V0 材料包含开闭口孔隙条件下的体积，cm3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131.1.1 1.1.1 密度、表观密度、体积密度和堆积密度堆积密度堆积密度材料的堆积密

5、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！散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量堆积体积堆积体积绝对体积绝对体积内部开闭孔体积内部开闭孔体积颗粒间空隙体积颗粒间空隙体积141.1.1 1.1.1 密度、表观密度、体积密度和堆积密度测量材料密度、表观密度、体积密度和堆积密度的目的目的计算材料用量、构件自重、配料、材料堆放的体积或面积计算材料用量、构件自重、配料、材料堆放的体积或面积151.1.2 1.1.2 材料的孔隙率和空隙率孔隙率材料内部孔隙内部孔隙的体积占材料总体积的百分率 内部孔隙内部孔隙闭口孔隙闭口孔隙开口孔隙开口孔隙161.1.2

6、1.1.2 材料的孔隙率和空隙率空隙率堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积空隙体积占堆积体积的百分率空隙体积空隙体积开口孔隙开口孔隙颗粒间隙颗粒间隙171.1.2 1.1.2 材料的孔隙率和空隙率 材料的孔隙率材料的孔隙率 孔隙率的大小直接反映了材料的密实程度孔隙率的大小直接反映了材料的密实程度材料的密实度材料的密实度D材料内被固体所填充的程度材料内被固体所填充的程度PP+D=1181.1.2 1.1.2 材料的孔隙率和空隙率 材料的孔隙率材料的孔隙率 材料内部除了孔隙的多少以外，孔隙的材料内部除了孔隙的多少以外，孔隙的特征状态特征状态也是影响其性质的重要因素之一也是影响其性质的重要因素之一孔

7、隙特征：开口或闭口、孔隙特征：开口或闭口、粗孔或细孔粗孔或细孔与材料的强度、吸水性、抗渗性、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性和导热性抗冻性和导热性等都有密切关系一般而言，孔隙率较小，且与外部连通孔较少的材料，其吸水性较小，强度较高，抗渗性和抗冻性较好。191.1.2 1.1.2 材料的孔隙率和空隙率 材料的材料的空隙率空隙率 反映了散粒材料的颗粒之间相互填充的密实程度工程应用工程应用：在配制混凝土时，砂、石的空隙率是作为控制混凝在配制混凝土时，砂、石的空隙率是作为控制混凝土中骨料级配与计算混凝土含砂率时的重要依据土中骨料级配与计算混凝土含砂率时的重要依据201.1.3 与水有关的性质亲水性与憎水性

8、亲水性与憎水性吸水性与吸湿性吸水性与吸湿性耐水性耐水性抗渗性抗渗性抗冻性抗冻性211.1.3 与水有关的性质亲水性与憎水性亲水性与憎水性亲水性亲水性憎水性憎水性材料能被水润湿材料能被水润湿材料不能被水润湿材料不能被水润湿221.1.3 与水有关的性质亲水性与憎水性亲水性与憎水性亲水性亲水性憎水性憎水性水能通过毛细管作水能通过毛细管作用而渗入材料内部用而渗入材料内部材料能阻止水分渗入毛细管材料能阻止水分渗入毛细管中，从而降低材料的吸水中，从而降低材料的吸水水泥、混凝土、砂、水泥、混凝土、砂、石、砖、木材石、砖、木材沥青、石蜡沥青、石蜡及某些塑料及某些塑料常用作防水材料，或覆面层，常用作防水材料，

9、或覆面层，以提高其防水、防潮性能以提高其防水、防潮性能231.1.3 与水有关的性质吸水性与吸湿性吸水性与吸湿性吸水性吸水性吸湿性吸湿性材料能在材料能在水水中中吸收水分吸收水分材料在材料在潮湿空潮湿空气气中吸收水分中吸收水分质量吸水率质量吸水率体积吸水率体积吸水率质量吸水率质量吸水率开口孔隙率开口孔隙率241.1.3 与水有关的性质吸水性与吸湿性吸水性与吸湿性吸水性吸水性开口孔隙率愈大，则开口孔隙率愈大，则材料的吸水量愈多材料的吸水量愈多对于细微连通的孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大。对于细微连通的孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大。封闭的孔隙内水分不易进去，而封闭的孔隙内水分不易进去，而开口大孔虽

10、然水分易进入，开口大孔虽然水分易进入，但不易存留，只能润湿孔壁，所以吸水率仍然较小。但不易存留，只能润湿孔壁，所以吸水率仍然较小。孔隙率孔隙率251.1.3 与水有关的性质吸水性与吸湿性吸水性与吸湿性吸湿性吸湿性当空气湿度较大且温度较低时，当空气湿度较大且温度较低时，材料的含水率较大，反之则小材料的含水率较大，反之则小 材料中所含水分与周围空气的湿度相平衡时的含水率，材料中所含水分与周围空气的湿度相平衡时的含水率，称为称为平衡含水率平衡含水率。当材料吸湿达到饱和状态时的含水率即为当材料吸湿达到饱和状态时的含水率即为吸水率吸水率。微小开口孔隙微小开口孔隙空气湿度空气湿度环境温度环境温度具有微小开

11、口孔隙的材料，吸湿性特具有微小开口孔隙的材料，吸湿性特别强，在潮湿空气中能吸收很多水分别强，在潮湿空气中能吸收很多水分261.1.3 与水有关的性质吸水性与吸湿性产生的不利影响吸水性与吸湿性产生的不利影响材料吸水后会导致其材料吸水后会导致其自重增大自重增大、导热性增大导热性增大、强度强度和和耐久性耐久性将产生不同程度的下降。材料将产生不同程度的下降。材料干湿交替还会引起其干湿交替还会引起其形状尺寸的改变形状尺寸的改变而影响使用而影响使用271.1.3 与水有关的性质吸水性与吸湿性案例吸水性与吸湿性案例某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、容量仅容量

12、仅700 kg/m3的加气混凝土砌块。在抹灰前采的加气混凝土砌块。在抹灰前采用传统方式往墙上浇水，发觉原使用的普通烧结用传统方式往墙上浇水，发觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块表面看来粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。281.1.3 与水有关的性质 耐水性耐水性材料长期在水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质材料长期在水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质耐水性用耐水性用软化系数软化系数KR的大小表明材料在浸的大小表明材料在浸水饱和强度降低的程度。水饱和强度降低的程度。KR值愈小，表示材料吸水

13、饱和后值愈小，表示材料吸水饱和后强度下降愈多，即耐水性愈差。强度下降愈多，即耐水性愈差。291.1.3 与水有关的性质 耐水性耐水性一般来说，材料被水浸湿后，强度均会有所降低。这是一般来说，材料被水浸湿后，强度均会有所降低。这是因为水分被组成材料的微粒表面吸附，形成水膜，削弱因为水分被组成材料的微粒表面吸附，形成水膜，削弱了微粒间的结合力了微粒间的结合力。材料的软化系数在材料的软化系数在01之间之间 工程中将工程中将KR0.85的材料，通常认为是耐水的材料的材料，通常认为是耐水的材料301.1.3 与水有关的性质抗渗性抗渗性-材料抵抗材料抵抗压力水渗透压力水渗透的性质的性质渗透系数渗透系数在一

14、定厚度的材料，在一定厚度的材料，一定水压力下，一定水压力下，单位时间内单位时间内 透过单位面积的水量透过单位面积的水量Ks值愈大，表示材料渗透的水量愈多，即抗渗性愈差。值愈大，表示材料渗透的水量愈多，即抗渗性愈差。抗渗性是决定抗渗性是决定材料耐久性材料耐久性的主要指标。的主要指标。31 抗渗性抗渗性1.1.3 与水有关的性质321.1.3 与水有关的性质 影响抗渗性的因素影响抗渗性的因素开口孔隙率开口孔隙率憎水性和亲水性憎水性和亲水性开口孔隙率越大，大孔含量越多，则抗渗性越差开口孔隙率越大，大孔含量越多，则抗渗性越差憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料地下结构、压力

15、管道、压力容器等结构，地下结构、压力管道、压力容器等结构，均要求其所用材料具有一定的抗渗性能。均要求其所用材料具有一定的抗渗性能。抗渗性也是检验防水材料质量的重要指标。抗渗性也是检验防水材料质量的重要指标。331.1.3 与水有关的性质抗冻性抗冻性材料在材料在吸水饱和状态吸水饱和状态下，经受下，经受多次冻融循环多次冻融循环作用作用而重量损失不大，强度也无显著降低的性质而重量损失不大，强度也无显著降低的性质因其孔隙中的水结冰所致。水结冰时体积增大约因其孔隙中的水结冰所致。水结冰时体积增大约9，若材料孔隙中充满水，则结冰膨胀对孔壁产生很大若材料孔隙中充满水，则结冰膨胀对孔壁产生很大应力，当此应力超

16、过材料的抗拉强度时，孔壁将产应力，当此应力超过材料的抗拉强度时，孔壁将产生局部开裂。随着冻融次数的增多，材料破坏加重生局部开裂。随着冻融次数的增多，材料破坏加重341.1.3 与水有关的性质 影响抗冻性的原因影响抗冻性的原因-内部原因内部原因孔隙率及孔隙特征孔隙率及孔隙特征孔隙不充满水孔隙不充满水极细的孔隙极细的孔隙粗大孔隙粗大孔隙闭口孔隙闭口孔隙毛细管孔隙毛细管孔隙有足够的自由空间，不产生很大冻胀应力有足够的自由空间，不产生很大冻胀应力孔壁吸附力作用，冰点低，负温下不结冰孔壁吸附力作用，冰点低，负温下不结冰水分不会充满其中，缓冲冰胀破坏水分不会充满其中，缓冲冰胀破坏水分不能渗入水分不能渗入冰

17、冻破坏作用影响最大冰冻破坏作用影响最大351.1.3 与水有关的性质 影响抗冻性的原因影响抗冻性的原因-外部原因外部原因材料受冻融破坏的程度，与冻融温度、结冰速度、材料受冻融破坏的程度，与冻融温度、结冰速度、冻融频繁程度等因素有关冻融频繁程度等因素有关环境温度愈低、降温愈快、冻融愈频繁，环境温度愈低、降温愈快、冻融愈频繁，则材料受冻破坏愈严重则材料受冻破坏愈严重材料的冻融破坏作用是从外表面开始产生剥落，材料的冻融破坏作用是从外表面开始产生剥落，逐渐向内部深入发展逐渐向内部深入发展361.1.3 与水有关的性质 抗冻性抗冻性抗冻标号用符号抗冻标号用符号“Fn”表示，其中表示，其中“n”即为最大冻

18、融即为最大冻融循环次数，如循环次数，如 F25、F50等等一般要求其抗冻标号为一般要求其抗冻标号为F15或或F25用于桥梁和道路的混凝土应为用于桥梁和道路的混凝土应为F50、F100或或F200而水工混凝土要求高达而水工混凝土要求高达F500。材料的变形能力大、强度高、软化系数大时，其抗冻性较高材料的变形能力大、强度高、软化系数大时，其抗冻性较高一般认为软化系数小于一般认为软化系数小于0.80的材料，其抗冻性较差的材料，其抗冻性较差371.1.4 1.1.4 1.1.4 热工性质热工性质热工性质 降低建筑物的使用能耗降低建筑物的使用能耗 为生产和生活创造适宜的条件为生产和生活创造适宜的条件 阻

19、止冷（热）空气，维持室内温度阻止冷（热）空气，维持室内温度目的目的381.1.4 1.1.4 1.1.4 热工性质热工性质热工性质 热容热容 导热性导热性 耐燃性耐燃性391.1.4 1.1.4 1.1.4 热工性质热工性质热工性质 热容热容材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质 比热比热反映材料的吸热或放热能力大小的物理量反映材料的吸热或放热能力大小的物理量材料的比热，对保持建筑物内部温度稳定有很大意义。材料的比热，对保持建筑物内部温度稳定有很大意义。比热大的材料，能在热流变动或采暖设备供热不均匀时，比热大的材料，能在热流变动或采暖设备供热不均匀时，

20、缓和室内的温度波动。缓和室内的温度波动。401.1.4 1.1.4 1.1.4 热工性质热工性质热工性质 导热性导热性材料传导热量的能力材料传导热量的能力材料的导热系数愈小，表示其绝热性能愈好。材料的导热系数愈小，表示其绝热性能愈好。孔隙粗大或贯通，由于对流作用，孔隙粗大或贯通，由于对流作用，材料的导热系数反而增高材料的导热系数反而增高材料的孔隙率较大者其导热系数较小材料的孔隙率较大者其导热系数较小411.1.4 1.1.4 1.1.4 热工性质热工性质热工性质 热容与导热性热容与导热性材料的导热系数和热容量是设计建筑物围护结构材料的导热系数和热容量是设计建筑物围护结构（墙体、屋盖）进行热工计

21、算时的（墙体、屋盖）进行热工计算时的重要参数重要参数，设，设计时应选用计时应选用导热系数较小导热系数较小而而热容量较大热容量较大的土木工的土木工程筑材料，有利于保持建筑物室内温度的稳定性。程筑材料，有利于保持建筑物室内温度的稳定性。同时，导热系数也是工业窑炉热工计算和确定冷同时，导热系数也是工业窑炉热工计算和确定冷藏绝热层厚度的重要数据。藏绝热层厚度的重要数据。421.1.4 1.1.4 1.1.4 热工性质热工性质热工性质 耐燃性耐燃性-材料对火焰和高温度抵抗能力材料对火焰和高温度抵抗能力非燃烧材料非燃烧材料 难燃材料难燃材料 可燃材料可燃材料 不起火、不碳化不微燃 难起火、难微燃难碳化 立

22、即起火或微燃 高温火烧高温火烧高温火烧钢铁、砖、石钢铁、砖、石 玻璃玻璃 防火处理的防火处理的 木材和刨花板木材和刨花板 木材木材 431.1.4 1.1.4 1.1.4 热工性质热工性质热工性质 耐燃性耐燃性钢铁、铝、玻璃等材料受到火烧或高温作钢铁、铝、玻璃等材料受到火烧或高温作用会发生变形、熔融，所以虽然是非燃烧用会发生变形、熔融，所以虽然是非燃烧材料，但材料，但不是耐燃不是耐燃的材料的材料 441.1.4 1.1.4 1.1.4 热工性质热工性质热工性质 耐燃性耐燃性451.1.4 1.1.4 1.1.4 热工性质热工性质热工性质 耐燃性案例耐燃性案例某在建住宅楼不慎发生火灾，混凝土被破

23、坏某在建住宅楼不慎发生火灾，混凝土被破坏46本节回顾本节回顾本节回顾本节回顾本节回顾本节回顾密度密度孔隙率孔隙率空隙率空隙率抗渗性抗渗性吸湿性吸湿性吸水性吸水性耐水性耐水性抗冻性抗冻性耐燃性耐燃性表观密度表观密度体积密度体积密度堆积密度堆积密度亲水性亲水性憎水性憎水性热容热容导热性导热性47481.2 材料的力学性质材料的力学性质材料的力学性质是指材料在外力作用下的变材料的力学性质是指材料在外力作用下的变形及抵抗破坏的性质形及抵抗破坏的性质。变形变形破坏破坏弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形脆性材料脆性材料韧性材料韧性材料强度强度1-23491.2 材料的力学性质材料的力学性质1.2.1 强度强

24、度1.2.2 弹性与塑性弹性与塑性1.2.3 韧性与脆性韧性与脆性1.2.4 硬度及耐磨性硬度及耐磨性2-23501.2.1 强度强度在外力作用下，材料抵抗破坏的能力在外力作用下，材料抵抗破坏的能力外力外力内部质点结合力极限内部质点结合力极限破坏破坏从本质上来说，材料的强度应是其从本质上来说，材料的强度应是其内部质点间结合力的表现内部质点间结合力的表现！外力在材料内部产生的极限应力，称为材料的强度外力在材料内部产生的极限应力，称为材料的强度3-23511.2.1 强度强度q 根据所受外力的作用形式不同根据所受外力的作用形式不同材料的这些强度是通过静力试验来测定的，材料的这些强度是通过静力试验来

25、测定的，故总称为故总称为静力强度静力强度4-23521.2.1 强度强度材料的静力强度是通过材料的静力强度是通过标准试件标准试件的破坏试验而测得的破坏试验而测得抗压、抗拉和抗剪的计算公式抗压、抗拉和抗剪的计算公式抗弯极限强度的计算公式抗弯极限强度的计算公式5-23531.2.1 强度强度孔隙率愈大孔隙率愈大强度愈低强度愈低 影响材料强度的几个因素影响材料强度的几个因素1.材料的强度与其组成及结构有关，即使材料的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，强度也不同。组成相同，其构造不同，强度也不同。6-23541.2.1 强度强度 影响材料强度的几个因素影响材料强度的几个因素

26、2.材料的强度也与其含水状态有关，材料的强度也与其含水状态有关，含有水分的材料，其强度较干燥时的低含有水分的材料，其强度较干燥时的低3.材料的强度也与其温度有关材料的强度也与其温度有关一般温度高时，材料的强度将降低一般温度高时，材料的强度将降低例如例如：沥青混凝土，钢铁：沥青混凝土，钢铁7-23551.2.1 强度强度 影响材料强度的几个因素影响材料强度的几个因素4.材料的强度与其测试所用的试件材料的强度与其测试所用的试件形状、尺寸形状、尺寸有关，有关，也与试验时也与试验时加荷速度加荷速度及试件及试件表面形状表面形状有关有关相同材料采用小试件测得的强度比大试件的高相同材料采用小试件测得的强度比

27、大试件的高加荷速度快者，强度值偏高加荷速度快者，强度值偏高试件表面不平或表面涂润滑剂的，强度值偏低试件表面不平或表面涂润滑剂的，强度值偏低8-23561.2.1 强度强度由此可知，材料的强度是在特定条件下测定的数值由此可知，材料的强度是在特定条件下测定的数值必须严格按照规定的试验方法进行必须严格按照规定的试验方法进行 影响材料强度的几个因素影响材料强度的几个因素9-23571.2.1 强度强度 材料强度的划分等级材料强度的划分等级各种材料的强度差别甚大，土木工程材料各种材料的强度差别甚大，土木工程材料按其按其强度值强度值的大小划分为若干个强度等级的大小划分为若干个强度等级烧结普通砖分为烧结普通

28、砖分为5个强度等级个强度等级MU10MU30硅酸盐水泥分为硅酸盐水泥分为6个强度等级个强度等级42.5(R),52.5(R),62.5(R)普通混凝土分为普通混凝土分为12个强度等级个强度等级C7.5C6010-23581.2.1 强度强度 材料强度划分等级的意义材料强度划分等级的意义在控制质量时有据可依，保证产品质量在控制质量时有据可依，保证产品质量利于利于掌握材料的性能指标，以便于合理掌握材料的性能指标，以便于合理选用材料，正确地进行设计和控制工程施工质量选用材料，正确地进行设计和控制工程施工质量11-23591.2.1 强度强度 比强度比强度对不同强度的材料进行比较对不同强度的材料进行比

29、较目的目的反映材料反映材料单位体积单位体积质量的强度质量的强度材料强度材料强度与其表观密度与其表观密度比强度比强度=f（MPa）(kg/m3)12-23601.2.1 强度强度 引入比强度的意义引入比强度的意义比强度是衡量材料比强度是衡量材料轻质高强轻质高强性能的重要指标性能的重要指标优质的结构材料，必须具有较高的比强度优质的结构材料，必须具有较高的比强度玻璃钢玻璃钢木材木材低碳钢低碳钢普通普通混凝土混凝土普通混凝土是表观密度大而比强度相对较低的普通混凝土是表观密度大而比强度相对较低的材料，所以努力促进普通混凝土向轻质、高强材料，所以努力促进普通混凝土向轻质、高强发展是一项十分重要的工作发展是

30、一项十分重要的工作！13-23611.2.2 弹性与塑性弹性与塑性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后变形即材料在外力作用下产生变形，当外力取消后变形即可消失并能完全恢复到原始形状的性质称为可消失并能完全恢复到原始形状的性质称为弹性弹性什么是弹性和弹性变形？什么是弹性和弹性变形？材料的这种可恢复的变形称为材料的这种可恢复的变形称为弹性变形弹性变形弹性变形属可逆变形，其数值弹性变形属可逆变形，其数值大小与外力成大小与外力成正比正比，其比例，其比例系数系数E称为称为弹性模量弹性模量常数常数14-23621.2.2 弹性与塑性弹性与塑性弹性模量是衡量材料弹性模量是衡量材料抵抗变形能力抵抗变形能力的

31、一个指标的一个指标引入弹性模量的意义引入弹性模量的意义弹性模量愈大，材料愈不易变形，亦即刚度愈好弹性模量愈大，材料愈不易变形，亦即刚度愈好弹性模量是结构设计的重要参数弹性模量是结构设计的重要参数15-23631.2.2 弹性与塑性弹性与塑性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后变形不材料在外力作用下产生变形，当外力取消后变形不能完全恢复到原始形状的性质称为能完全恢复到原始形状的性质称为塑性塑性什么是塑性和塑性变形？什么是塑性和塑性变形？材料的这种不可恢复的变形称为材料的这种不可恢复的变形称为塑性变形塑性变形16-23641.2.2 弹性与塑性弹性与塑性实际上，纯弹性变形的材料是没有的实际上，纯

32、弹性变形的材料是没有的，大多数材料称之为弹塑性材料大多数材料称之为弹塑性材料例如：例如：低碳钢低碳钢17-23651.2.2 弹性与塑性弹性与塑性许多材料在受力时，弹性变形和塑性变形许多材料在受力时，弹性变形和塑性变形同时产生同时产生，这种材料当外力取消后，弹性变形这种材料当外力取消后，弹性变形即可恢复即可恢复，而塑性变形而塑性变形不能消失不能消失例如：例如：混凝土混凝土18-23661.2.3 韧性与脆性韧性与脆性当外力达到一定值时，材料突然破坏，当外力达到一定值时，材料突然破坏，而无明显的塑性变形的性质称为而无明显的塑性变形的性质称为脆性脆性在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量，在冲击或

33、振动荷载作用下，能吸收较大能量，同时产生较大变形而不破坏的性质称为同时产生较大变形而不破坏的性质称为韧性韧性脆性脆性材料材料韧性韧性材料材料19-23671.2.3 韧性与脆性韧性与脆性脆性材料脆性材料的抗压强度远大于其抗拉的抗压强度远大于其抗拉强度，可高达数倍甚至数十倍强度，可高达数倍甚至数十倍脆性材料抵抗冲击荷载或振动作用脆性材料抵抗冲击荷载或振动作用的能力很差，只适合用作的能力很差，只适合用作承压构件承压构件大部分大部分无机非金属材料无机非金属材料均为脆性材料均为脆性材料天然岩石、陶瓷、天然岩石、陶瓷、玻璃、普通混凝土玻璃、普通混凝土20-23681.2.3 韧性与脆性韧性与脆性冲击韧性

34、冲击韧性指标指标是指用带缺口的试件做冲是指用带缺口的试件做冲击破坏试验时，断口处单位面积所吸收的能量击破坏试验时，断口处单位面积所吸收的能量工程中，要求承受冲击荷载和有抗震要求的结构，如工程中，要求承受冲击荷载和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等所用的材料，应具有较高的韧性。吊车梁、桥梁、路面等所用的材料，应具有较高的韧性。21-23691.2.4 硬度及耐磨性硬度及耐磨性材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力硬度硬度测定材料硬度的方法测定材料硬度的方法22-23701.2.4 硬度及耐磨性硬度及耐磨性材料表面抵抗磨损的能力材料表面抵抗磨损的能力耐磨性耐磨性一般

35、材料的强度较高、材料密实一般材料的强度较高、材料密实硬度较大，则其耐磨性愈好硬度较大，则其耐磨性愈好材料的耐磨性与材料的组成成分、材料的耐磨性与材料的组成成分、结构、强度、硬度等因素有关结构、强度、硬度等因素有关工程中，对于用作踏步、台阶、地面、路面工程中，对于用作踏步、台阶、地面、路面等部位的材料，应具有较高的耐磨性等部位的材料，应具有较高的耐磨性23-2371本节回顾本节回顾强度强度弹性弹性塑性塑性耐磨性耐磨性硬度硬度影响因素影响因素划分等级划分等级比强度比强度韧性韧性脆性脆性721.3 材料的耐久性材料的耐久性建筑物不同建筑物不同部位的材料部位的材料外力作用外力作用自身变化自身变化环境因

36、素环境因素材料在使用过程中能抵抗周围各种介质侵材料在使用过程中能抵抗周围各种介质侵蚀而不破坏，也不易失去原有性能的性质蚀而不破坏，也不易失去原有性能的性质什么是耐久性？什么是耐久性？73土木工程材料除具有良好的土木工程材料除具有良好的使用性能使用性能外外还要提高材料还要提高材料使用寿命使用寿命为什么要提出耐久性？为什么要提出耐久性？1.3 材料的耐久性材料的耐久性741.3 材料的耐久性材料的耐久性材料的一项综合性质材料的一项综合性质抗冻性抗冻性抗风化性抗风化性抗老化性抗老化性耐化学腐蚀性耐化学腐蚀性自然因素的破坏自然因素的破坏物理作用物理作用化学作用化学作用生物作用生物作用751.3 材料的

37、耐久性材料的耐久性物理作用物理作用化学作用化学作用生物作用生物作用干湿交替干湿交替温度变化温度变化冻融循环冻融循环体积产生膨胀或收缩体积产生膨胀或收缩导致内部裂缝的扩展导致内部裂缝的扩展材料受到酸、材料受到酸、碱、盐等物质碱、盐等物质的水溶液或有的水溶液或有害气体的侵蚀害气体的侵蚀使材料的组成成使材料的组成成分发生质的变化分发生质的变化菌类、昆虫菌类、昆虫等的侵害等的侵害导致材料发生腐导致材料发生腐朽、蛀蚀等破坏朽、蛀蚀等破坏761.3 材料的耐久性材料的耐久性生物作用生物作用:白蚁白蚁 北自辽宁丹东、大连；南至海南省的西、南中沙群岛；东北自辽宁丹东、大连；南至海南省的西、南中沙群岛；东自台湾

38、；西至西藏均有白蚁分布自台湾；西至西藏均有白蚁分布。除吉林、黑龙江、内蒙除吉林、黑龙江、内蒙古、青海、宁夏和新疆等省、自治区至今未发现白蚁古、青海、宁夏和新疆等省、自治区至今未发现白蚁据国家建设部门调查，据国家建设部门调查，由白蚁造成的损失每年由白蚁造成的损失每年达十几亿元。达十几亿元。在杭州在杭州，受蚁害得住户比例高达受蚁害得住户比例高达，新建楼房受蚁，新建楼房受蚁害竟高达害竟高达771.3 材料的耐久性材料的耐久性白蚁的危害：白蚁的危害：781.3 材料的耐久性材料的耐久性白蚁的危害：白蚁的危害：791.3 材料的耐久性材料的耐久性q 材料耐久性的测定材料耐久性的测定最可靠的判断最可靠的判

39、断长期的观察和测定长期的观察和测定使用条件使用条件快速检验法快速检验法模拟实际使用条件模拟实际使用条件实验室实验室干湿循环干湿循环冻融循环冻融循环碳化碳化加湿加湿紫外线干燥循环紫外线干燥循环盐溶液浸渍盐溶液浸渍干燥循环干燥循环化学介质浸渍化学介质浸渍801.3 材料的耐久性材料的耐久性q 提高材料耐久性的重要意义提高材料耐久性的重要意义选用土木工程材料时，必须考虑材料选用土木工程材料时，必须考虑材料耐久性耐久性问题。问题。采用耐久性良好的土木工程材料，对采用耐久性良好的土木工程材料，对节约材料节约材料、保证建筑物长期保证建筑物长期正常使用正常使用、减少维修减少维修费用、延长费用、延长建筑物建筑

40、物使用寿命使用寿命等，均具有十分重要的意义。等，均具有十分重要的意义。811.3 材料的耐久性材料的耐久性q 提高材料耐久性的措施提高材料耐久性的措施减轻大气或周围介质对材料的破坏作用减轻大气或周围介质对材料的破坏作用降低湿度，排除侵蚀性物质等降低湿度，排除侵蚀性物质等提高材料本身对外界作用的抵抗性提高材料本身对外界作用的抵抗性提高材料的密度，采取防腐措施等提高材料的密度，采取防腐措施等用其它材料保护主体材料免受破坏用其它材料保护主体材料免受破坏覆面、抹灰、刷涂料等覆面、抹灰、刷涂料等821.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的影响内因内因物理性质物理性

41、质力学性质力学性质耐久性耐久性外外因因831.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的影响什么是内因呢？什么是内因呢？材料的组成、结构、构造对材料性质的影响材料的组成、结构、构造对材料性质的影响841.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的影响q 材料的组成材料的组成化学组成化学组成矿物组成矿物组成构成材料的化学元素及构成材料的化学元素及化学物的种类及数量化学物的种类及数量构成材料的矿构成材料的矿物种类和数量物种类和数量与自然环境接触与自然环境接触发生化学变化发生化学变化决定其材料性决定其材料性质的主要因素质的主要因素不

42、仅影响着材料的化学性质，而且也不仅影响着材料的化学性质，而且也是决定材料物理力学性质的重要因素是决定材料物理力学性质的重要因素851.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料材料酸、碱、盐类侵蚀酸、碱、盐类侵蚀火焰的耐燃、耐火性能火焰的耐燃、耐火性能锈蚀锈蚀 化学组成化学组成化学作用化学作用化学成分（或组成）是材料性质的基础，化学成分（或组成）是材料性质的基础，它对材料的性质起着决定性作用它对材料的性质起着决定性作用！q 材料的组成材料的组成861.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料化学组成相同但矿物

43、组成材料化学组成相同但矿物组成不同也会导致性质的巨大差异不同也会导致性质的巨大差异 矿物组成矿物组成q 材料的组成材料的组成871.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的影响从宏观组成层次讲，人工复合的材料如从宏观组成层次讲，人工复合的材料如混凝土、建筑涂料等是由各种原材料混凝土、建筑涂料等是由各种原材料配配合合而成的，因此影响这类材料性质的主而成的，因此影响这类材料性质的主要因素是其原材料的品质及配合比例。要因素是其原材料的品质及配合比例。5881.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的影响q 材料的结构材料的结构微

44、观结构微观结构强度、硬度、弹塑性、熔点、导热性、导电性等强度、硬度、弹塑性、熔点、导热性、导电性等宏观结构宏观结构孔隙特征孔隙特征构造特征构造特征密实结构密实结构多孔结构多孔结构纤维纤维层状层状纹理纹理粒状粒状堆聚堆聚891.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的影响q 材料的结构材料的结构密实结构密实结构多孔结构多孔结构纤维纤维层状层状纹理纹理粒状粒状堆聚堆聚钢材、天然石材、玻璃钢材、天然石材、玻璃加气混凝土、石膏制品、烧结普通砖加气混凝土、石膏制品、烧结普通砖木材、玻璃纤维、石棉木材、玻璃纤维、石棉胶合板、纸面石膏板、塑料贴面板胶合板、纸面石膏板、塑料

45、贴面板木材、大理石、花岗石木材、大理石、花岗石砂子、石子、膨胀珍珠岩砂子、石子、膨胀珍珠岩水泥混凝土、砂浆、沥青混凝土水泥混凝土、砂浆、沥青混凝土901.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的影响q材料的构造材料的构造 指具有特定性质的材料结构单元相互组合搭配情况指具有特定性质的材料结构单元相互组合搭配情况强调了相同材料或不同材料的搭配组合关系强调了相同材料或不同材料的搭配组合关系节能墙板节能墙板隔热保温、隔声吸声、防火抗震、坚固耐久隔热保温、隔声吸声、防火抗震、坚固耐久2911.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的

46、影响 讨论讨论 两种不同材质的外墙装饰石材两种不同材质的外墙装饰石材大理石大理石花岗岩花岗岩碳酸钙和碳酸镁，呈弱碱性碳酸钙和碳酸镁，呈弱碱性主要为石英，酸性，结构致密主要为石英，酸性，结构致密92本节回顾本节回顾耐久性耐久性测定方法测定方法改进措施改进措施物理作用物理作用化学作用化学作用生物作用生物作用材料组成材料组成材料结构材料结构材料构造材料构造93课后作业课后作业1988年第一届国际材料科学研究会上，首年第一届国际材料科学研究会上，首次提出了次提出了绿色材料绿色材料的概念，绿色已成为的概念，绿色已成为人类环保愿望的标志。人类环保愿望的标志。“绿色建材绿色建材”也成也成为了一个发展趋势。为了一个发展趋势。1、请以、请以“绿色建材绿色建材”为题，写一篇科技论为题，写一篇科技论文文2、字数、字数1500字左右，并附参考文献字左右，并附参考文献3、16K稿纸稿纸要求94课后作业课后作业论文题目论文题目中国矿业大学中国矿业大学 院系院系 班级班级 姓名姓名正文正文参考文献参考文献