土木工程材料的基本性质ppt课件

——材料饱水状态下，能经受多次冻融交替作用，既不破坏 强度又不显著下降的性质。
因素：水、负温度 抗冻等级：能经受冻融循环的最大次数，
记为F50、F100、F200、F300 …
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1.2 材料的力学性质
1.2.1 强度 (Strength) ——材料抵抗外力破坏的能力。
1.几种强度 （1）抗压(Compressive)、抗拉(Tensile)、抗剪(Shearing)强度
f
F A
（MPa）
F——破坏时的最大荷载，N A——受力截面面积，mm2
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（2）抗弯强度（抗折强度 Bending strength）
L/2 L/2
单点加荷：
f
ห้องสมุดไป่ตู้
3FL 2bh 2
三分点加 荷：
FL f bh 2
不同材料，强度等级有不同的划分方法，具体划分在各章分讲
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2.比强度(Strength-weight ratio)
质量吸水率：材料饱水状态,所吸水分质量占干质量的百分率 体积吸水率：材料饱水状态,所吸收水分体积占干体积百分率
（2）吸湿性——自然状态 变值
★ 含水率：自然状态，材料所含水分质量占其干质量的百分率
Wm1 m0 10% 0 m0
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m1——材料湿质量，g mo——材料干质量，g
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3.耐水性(Water resistance)
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1.2.4 硬度(Hardness)和耐磨性(Abradability)
1.硬度——抵抗外物压入或刻划的能力。
可采用：摩氏硬度（石料、陶瓷等）； 布氏、洛氏硬度（金属材料）。
特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。
2.耐磨性——材料表面抵抗磨损的能力。
（路面材料要求）
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1.3 耐久性与环境协调性
2.塑性——外力作用产生变形,外力取消变形不能恢复
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1.2.3 韧性(Fragility)和脆性(Tenacity)
1.脆性——无明显塑性变形，突然破坏。 脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等
2.韧性——产生一定变形不破坏,能吸收较大的能量。 韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。 采用冲击试验测定。
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1.1.2 材料与水有关的性质
1.亲水性与憎水性 (Water affinity、Water repellency)
亲水性材料：润湿角θ≤90° 水分子间内聚力＜水分子与材料分子间吸引力
憎水性材料：润湿角θ＞90° 水分子间内聚力＞水分子与材料分子间吸引力
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2. 吸水性(Absorption)与吸湿性(Hygroscopicity) （1）吸水性——饱水状态（吸水饱和）恒值
同理，可计算出开口闭口孔隙率，实用意义不大。
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（2）空隙率与填充率 ——散粒状材料
空隙率 P ' 空 堆隙 积 1% 0 体 体 V 0 1 V 1 V 0积 积 1% 0 (1 0 1 0) 1% 0
填充度 D ' 堆 颗积 粒 1体 体 % 0 0 V V 1 '积 积 1% 0 01 ' 1% 00
（1）渗透系数
透水量：
Q KS
AtH d
渗透系数：
KS
Qd AtH
Ks的意义：抗渗系数越小，表明抗渗性能越好。
（2）抗渗等级
指石料、砼或砂浆所能承受的最大水压力。
如：最大承水压力为0.2MPa，表示为P2，另有P4、P6 、P8、P10…
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5. 抗冻性(Freeze-thaw durability)
第1章 土木工程材料的基本性质
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第1章 土木工程材料的基本性质
1.1 材料的物理性质 ▲ 1.2 材料的力学性质 ▲ 1.3 耐久性与环境协调性 ▲ 1.4 材料的组成、结构、构造及其
对性能的影响
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1.1 材料的物理性质
1.1.1 物理常数 物理常数：是材料内部组成结构状态的反映参数。
1.固体（实体） 2.闭口. 孔隙 3.开口孔隙 3
——反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。
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几种密度的特点： ★
相同点：指单位体积质量。（质量/体积） 区别：测试方法不同，获得体积大小不同
体积的测试方法：
实体体积 ——李氏比重瓶法(粉末)
表观体积(实体＋闭口) —— 排水法(水中重法)
毛体积（实体＋闭口＋开口）
——规则试件：计算法；
——材料长期在水的作用下既不破坏强度又不显著下降的性质 指标：软化系数
KR
fb fg
fb——材料饱水状态抗压强度，MPa fg——材料干燥状态抗压强度，MPa
注意：随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。 KR>0.85，称为耐水材料
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4.抗渗性(Water tightness)
——抵抗压力水渗透的性质
1. 几种密度
（1）密度 (Density)： 材料在绝对密实状态下，单位
实体体积的干质量。 m
v
V V0 V´
（2）表观密度 (Apprent density)：
材料单位表观体积（闭口+实体）的干质量。
0
.
m v0
4
（3）毛体积密度 (容积密度、容重）(Bulk density)：
材料单位毛体积（闭口+开口+实体）的干质量。
(测试方法不同，获得体积大小不同）
h
m v'
若m为自然气干质量，则称为体积密度。
三种密度区别：m为材料的烘干质量；
v不同，可为实体体积，表观体积，毛体积。
密度 .
表观密度 毛体积密度 5
（4）堆积密度 (Loose density)：
散粒状材料单位堆积体积（开口+闭口+实体+间隙）
的质量。
1
m v1
——指材料强度与其表观密度之比。 意义：反映材料轻质高强的指标。
值越大，材料越轻质高强
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1.2.2 弹性(Elasticity)和塑性(Mould)
1.弹性——外力作用产生变形,外力取消能完全恢复。
指标：弹性模量 E
意义：E表示材料抵抗变形的指标，E值越大，材料 越不易变形，即抵抗变形的能力越强。
不规则试件：饱和排水法
堆积体积(实体＋闭口＋开口＋间隙)——密度筒法
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2. 孔隙率(Porosity)和空隙率 (Peecenbagee of void) （1）孔隙率与密实度(对应概念) ——单块材料
孔隙率 P 孔 总隙 体 1% 0 体 积 V 0 V ' 'V 积 1% 0 (0 1 ') 1% 0 密实度 D 实 总体 体 1体 % 0 积 0 V V '积 1% 0 0 ' 1% 00