土木工程材料 教学课件 作者 刘娟红 1材料的基本性质.ppt

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1、第一章材料的基本性质北京科技大学刘娟红材料的组成、结构和构造材料的耐久性材料的基本力学性质材料的基本物理性质1材料的基本性质材料的组成、结构和构造材料的耐久性材料的基本力学性质材料的基本物理性质1材料的基本性质材料与水相关的性质材料的填充率与空隙率材料的密实度与孔隙率材料的密度、表观密度、堆积密度1.1材料的基本物理性质材料的热工性质1.1.1材料的密度、表观密度、堆积密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量密度材料在自然状态下单位体积的质量表观密度粉状或散粒材料在自然状态下单位体积的质量堆积密度材料的绝对密实体积是指材料内部没有孔

2、隙时的体积，或不包含内部孔隙材料的表观体积是包含内部孔隙的体积材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙1.1.1材料的密度、表观密度、堆积密度材料名称密度（g/cm³）表观密度（kg/m³）堆积密度（kg/m³）钢材7.85--铝合金2.7--石灰石2.4～2.61600～24001400～1700（碎石）花岗石2.7～3.02500～2900-砂2.5～2.6-1450～1650粘土2.5～2.7-1600～1800粉煤灰1.95～2.40-550～800水泥2.8～3.1-1250～1600普通混凝土-1900～2500-空心砖2.6

3、～2.7-1000～1400玻璃2.45～2.552450～2500-红松木1.55～1.60400～500-石油沥青0.96～1.04--泡沫塑料-20～50-土木工程中常用材料密度1.1.2材料的密实度与孔隙率材料的体积内被固体物质填充的程度密实度材料内部孔隙的体积占其总体积的百分率孔隙率孔径大小、孔隙特征对材料的性能也具有重要的影响1.1.2材料的密实度与孔隙率材料孔隙特征直接影响材料的多种性质吸水、透水、吸声强度、抗渗抗冻、耐久性1.1.3材料的填充率与空隙率在某堆积体积中，被散粒状所填充的程度填充率散粒状材料堆积体积中，颗

4、粒间空隙的体积占其总体积的百分率空隙率粗集料空隙被细集料填充，细集料空隙被细粉填充，细粉空隙被胶凝材料填充，以达到节约胶凝材料的效果。计算配合比1.1.4材料与水相关的性质耐水性抗冻性材料与水相关的性质抗渗性吸水性与吸湿性亲水性与憎水性1.1.4材料与水相关的性质亲水性与憎水性当θ90°时为亲水性材料亲水性材料憎水性材料当θ>90°时为亲水性材料θ亲水性材料憎水性材料亲水性和憎水性1.1.4材料与水相关的性质当材料与水接触时可以发现，有些材料能被水润湿，有些材料则不能被水润湿，前者称材料具有亲水性，后者称具有憎水性。亲水性和憎水性1

5、.1.4材料与水相关的性质吸水性与吸湿性材料与水接触时吸收水分的性质吸水性质量吸水率体积吸水率材料吸水会使材料的强度降低，表观密度和热导率增大，体积膨胀，往往对材料性质产生不利影响。1.1.4材料与水相关的性质吸水性与吸湿性材料吸水率的大小，主要决定于孔隙的孔隙特征吸湿性含水率材料所含水的质量占材料干燥质量的百分率1.1.4材料与水相关的性质耐水性材料在饱和水的长期作用下维持不破坏而且强度也不明显降低的性质软化系数1.1.4材料与水相关的性质抗渗性渗透系数抗渗等级材料抵抗压力水渗透的性质渗透系数越小，材料抗渗性也越好与材料的孔隙率、

6、孔隙特征及亲水性、憎水性有密切关系1.1.4材料与水相关的性质抗冻性材料在吸水饱和状态下，能抵抗多次冻融循环作用而不破坏，同时强度也不严重降低的性质。抗冻等级强度损失率不超过25%且质量损失率不超过5%高抗冻性混凝土快冻法相对动弹性模量质量损失率冻融破坏的大坝坝面使用20年的高速公路桥梁1.1.5材料的热工性质材料的热工性质导热性热阻热容量材料将热量从温度高的一侧传递到温度低的一侧的能力，用导热系数表示。材料将热量从温度高的一侧传递到温度低的一侧的能力，用导热系数表示。热量通过材料层时所受到的阻力R=δ/λ(m2·K/W)材料的热容

7、量对保持室内温度的稳定、减少能耗、冬季施工等有很重要的作用。1.1.4材料的热工性质材　料　名　称导热系数W/(m·k)比热kJ/(kg·k)钢550.46普通混凝土1.800.88加气混凝土0.16-松木（横纹）0.151.63花岗石2.900.80大理石3.400.88泡沫塑料0.0351.30静止空气0.0251.00水0.604.19冰2.202.05粘土砖0.550.84常用土木工程材料的导热系数和比热材料的组成、结构和构造材料的耐久性材料的基本力学性质材料的基本物理性质1材料的基本性质材料的韧性与脆性材料的弹性与塑形材料

8、的硬度与耐磨性材料的强度和比强度1.2材料的基本力学性质1.2.1材料的强度和比强度强度材料在荷载作用下抵抗破坏的能力材料内部抵抗破坏的极限应力抗压、抗拉、抗剪强度抗弯强度两支点中心加载三分点处加载1.2.1材料的强度和比强度与其组成