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时间:2019-02-22
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1、1土木工程材料的基本性质教学内容土木工程材料的基本性质:物理性质,力学性质,与水有关性质,热工性质,耐久性以及材料组成、结构及其对材料性质的影响。土木工程材料的技术标准。教学目的:1.了解材料的组成、结构和构造对性质的影响;2.掌握土木工程材料各种性质的基本概念、各种性能指标的数量关系。3.理解各种因素对材料性质变化的影响及作用。。教学重点:1.材料各种性质的概念2.材料状态参数的计算分析3.种因素对材料性质变化的影响及作用。。教学难点:1.材料三种密度的概念极其区别;2.材料的微观结构及其对性质的影响。教学方法:该章内容涉及到中学物理学过的比重、弹性
2、、吸湿等内容,需要结合材料在工程中的实际应用,重新认识和理解比重、弹性、吸湿等相关知识。其它各种性质,应有针对性的学习和掌握,举例说明各种性质不同,材料选择的原则与方法不同。对材料组成、结构是影响性质的本质只需掌握一种分析、研究的思维方法。参考资料:1.《土木工程材料》湖南天津等大学联合编写中国建筑工业出版社出版2.《建筑材料》湖南同济等大学联合编写中国建筑工业出版社出版作业布置:1.P101、2、3、4、52.补充:1、2、3、4教学过程设计:1.1材料的组成、结构1.组成材料的组成:包括化学组成和矿物组成。它是决定材料各种性质的重要因素。2.结构材
3、料的结构可分为宏观结构、细观结构和微观结构。它是决定材料各种性质的最重要因素。1)宏观结构(构造):用肉眼或放大镜能够分辨的毫米级以上的粗大组织称为宏观结构,可分为:(1)致密结构—如钢材、有色金属、玻璃、塑料、致密的天然石材等,其特点是强度和硬度较高,吸水性小,抗渗和抗冻性较好。(2)多孔结构—如加气混凝土、泡沫塑料等,其特点是强度较低,吸水性大,抗渗和抗冻性较差,绝缘性较好。(3)微孔结构—如普通烧结砖、建筑石膏制品等,其特点与多孔结构材料特点相同。4(4)纤维结构—如木材、竹材、玻璃纤维增强塑料、石棉制品等,其特点是平行纤维方向与垂直纤维方向的各
4、种性质具有明显差异。(5)片状或层状结构—如胶合板、纸面石膏板、各种夹心板等,其特点是平面各向同性,同时提高了材料的强度、硬度等,综合性能好。(6)散粒结构—如砂子、石子、膨胀珍珠岩等,其特点是颗粒之间存在大量空隙,其空隙率大小主要取决于颗粒级配、颗粒形状及大小等。2)细观结构:用光学显微镜所观察到的微米级组织结构称为细观结构。材料的细观结构对其力学性质、耐久性等影响很大。3)微观结构:用电子显微镜、X射线衍射仪等手段来研究材料原子、分子级的微观组织称为微观结构,分为晶体与非晶体。1.2材料的基本状态参数1.密度、表观密度与堆积密度①密度(ρ):是指材
5、料在绝对密实状态下,单位体积的干质量。②表观密度(ρo):是指材料在自然状态下,单位体积的干质量。③堆积密度(ρoˊ):是指粒状或粉状材料在堆积状态下,单位体积的质量。重点比较三者之间的区别。2..材料的密实度与孔隙率①密实度(D):是指材料体积内被固体物质充实的程度,也就是固体体积占总体积的比例。②孔隙率(P):指材料体积内,孔隙体积占总体积的百分率。D+P=13.材料的填充率与空隙率①填充率(Dˊ):是指散粒材料在堆积体积中,被其颗粒填充的程度。②空隙率(Pˊ):是指散粒材料在堆积体积中,颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率。Dˊ+Pˊ=11.3材
6、料与水有关的性质①材料的亲水性与憎水性材料在空气中与水接触时,能被水湿润者为亲水性,具有亲水性的材料称为亲水材料;否则为憎水性,具有憎水性的材料称为憎水性材料。②材料的吸水性与吸湿性(1)含水率(Wh):指材料中所含水的质量占其干质量的百分率。(2)吸水性:指材料与水接触吸收水分的性质,其大小用吸水率表示,分为体积吸水率和体积吸水率。一般材料的孔隙率愈大,吸水性愈强;开口而连通的细小孔隙愈多,吸水性愈强;闭口孔隙,水分不易进入;开口的粗大孔隙,水分容易进入,但不能存留,故吸水性较小。材料的吸水性会对其性质产生不利影响。如材料吸水后,使其质量增加,体积膨
7、胀,导热性增加,强度和耐久性下降。③材料的耐水性耐水性是指材料长期在水作用下,保持其原有性质的能力。结构材料的耐水性主要指强度的变化,用软化系数(KR)来表示。KR的大小,说明材料吸水饱和后其强度下降的程度。KR越大,表明材料吸水饱和后其强度下降越少,其耐水性越强;反之则耐水性越差。一般认为KR≥0.85的材料,称为耐水性材料。经常位于水中或受潮严重的重要结构物,应选用KR≥0.85的材料;受潮较轻的或次要结构物,应选用KR≥0.75的材料。4④材料的抗渗性抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性能。用抗渗系数K表示。⑤材料的抗冻性抗冻性是指材料在吸
8、水饱和状态下,能经受多次冻融循环而不破坏,其强度也不严重降低的性质。用抗冻等级表示。抗冻等级是
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