建筑材料的力学性质.docx

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1、4建筑材料的力学性质1．强度材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度。建筑材料受外力作用时，内部就产生应力。外力增加，应力相应增大，直至建筑材料内部质点间结合力不足以抵抗所作用的外力时，建筑材料即发生破坏。此时的极限应力值，就是建筑材料的强度，也称极限强度。根据外力作用形式的不同，建筑材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等，如图2—2所示。图2—2材料受外力作用示意图（a）抗压（b）抗拉（c）抗弯（d）抗剪建筑材料的这些强度，是通过标准试件的静力破坏试验而测得的。建筑材料的抗压、抗拉和抗剪强度的计算公式为：（

2、2—13）式中：f——材料的极限强度（抗压、抗拉或抗剪），N/mm2；P——试件破坏时的最大荷载，N；A——试件受力面积，mm2。建筑材料的抗弯强度与试件的受力情况，截面形状及支承条件有关。对于矩形截面的条形试件，当其两支点间的中间作用为一集中荷载时，其抗弯极限强度按下式计算：（2—14）式中：——材料的抗弯极限强度，N/mm2;P——试件破坏时的最大荷载，N；l——试件两支点间的距离，mm；b、h——试件截面的宽、高，mm。建筑材料的强度主要取决于建筑材料的成分、结构及构造。种类不同的建筑材料，其强度不同。即使是同一类建筑材料，由于组

3、成、结构或构造不同，其强度也有很大差异。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值线的反比关系，如图2–3所示。某些具有层状或纤维状构造的材料，受力方向不同，强度大小也不同。材料的强度，还与其含水状态、温度，以及试件的形状、尺寸、加荷速度等有关。大部分建筑材料根据其强度的大小，划分为若干不同的标号或强度等级。砖、石、水泥、混凝土等材料，主要根据其抗压强度划分强度等级。建筑钢材的牌号主要是按其抗拉强度划分的。建筑材料的强度等级，对掌握材料性能，合理选材，正确进行设计和控制工程质量，具有很大的实际意义。2

4、．弹性和塑性（1）弹性图2–3材料强度与孔隙率的关系材料在外力作用下产生变形，外力取消后变形即行消失。材料能够完全恢复到原来形状的性质，称为材料的弹性。这种完全恢复的变形，称为弹性变形。材料的弹性变形曲线，如图2–4所示。材料的弹性变形与荷载成正比。（2）塑性在外力作用下材料产生变形，在外力取消后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性。这种不能恢复的变形，称为塑性变形。图2–4弹性变形曲线图2–5弹、塑性变形曲线图2–6脆性材料的变形曲线钢材在弹性极限内接近于完全弹性材料，其它建筑材料多为非完全弹性材料。非完全弹性材料在受力时，

5、弹性变形和塑性变形同时产生，如图2–5所示。外力取消后，弹性变形ab可以消失，而塑性变形ob不能消失。3．脆性与韧性（1）脆性脆性是指材料受力达到一定程度后突然破坏，而破坏时并无明显塑性变形的性质。脆性材料的变形曲线如图2–6所示，其特点是材料在接近破坏时，变形仍很小。混凝土、玻璃、砖、石及陶瓷等属于脆性材料。它们抵抗冲击作用的能力差，但是抗压强度较高。（2）韧性韧性是指材料在冲击、震动荷载的作用下，能承受较大的变形也不致破坏的性质。用作桥梁、地面、路面及吊车梁等的材料，都要求具有较高的抗冲击韧性。