《CDP基本性质N》PPT课件.ppt

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1、土木工程材料（土木工程材料的基本性质）陈德鹏安徽工业大学本科生课程本章教学目标熟悉：主要技术性质的物理意义、影响因素及对其它性质的影响。掌握：材料各种基本性质的概念、指标及计算。了解：材料的各性质在工程实践中的意义。土木工程的功能要求的材料性能承受荷载长期可靠性防水、隔热隔声、防火采光、绝缘不污染环境强度、刚度耐久性物理性能安全性土木工程要求材料具备哪些性能土木工程材料如何满足性能要求？性能组成结构材料的组成—结构—性能关系材料组成、结构与性能之关系——现代材料科学的核心材料的组成化学组成化学组成是指材料的化学元素及化合物的种类与数量。矿物组成通常将无机非金属材料中具有特定的晶体

2、结构、特定的物理力学性能的组织结构称为矿物。矿物组成是指构成材料的矿物的种类和数量。相组成材料中结构相近、性质相同的均匀部分称为相。复合材料的性质与其构成材料的相组成和界面特性有密切关系。所谓界面是指多相材料中相与相之间的分界面。材料的结构与构造宏观结构密实结构、微孔结构、多孔结构纤维结构、层状结构、散粒结构堆积结构亚微观结构（细观结构）：（10-3～10-9m）显微结构纳米结构微观结构晶体非晶体玻璃体胶体微观尺度细观尺度宏观尺度本章内容材料的基本物理性质材料的力学性质材料的耐久性材料的环境协调性名称定义表达式单位备注密度表观密度堆积密度（一）材料的密度、表观密度与堆积密度一、材

3、料与质量有关的基本物理性质材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。材料在自然状态下，单位体积的质量。材料在堆积状态下，单位体积的质量。g/cm3㎏/m3㎏/m3或g/cm3（二）密实度与孔隙率孔隙率材料孔隙示意图孔隙率是指材料内，孔隙体积占总体积的百分率。（二）密实度与孔隙率密实度材料孔隙示意图密实度是指材料体积内，被固体物质所充实的程度。空隙率材料空隙率示意图空隙率是指散粒材料在其堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占材料堆积体积的百分率。（三）填充率与空隙率（三）填充率与空隙率填充率填充率是指散粒材料在其堆积体积中，被其颗粒填充的程度。材料空隙率示意图（一）材料的亲水性与憎水性二、材

4、料与水有关的性质（二）吸水性定义：吸水性是指材料在水中吸收水分的性质，其大小用吸水率表示。影响吸水性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等。质量吸水率体积吸水率……（三）吸湿性定义：材料在空气中，吸收空气中水分的性质，称为吸湿性。其大小用含水率表示。材料的孔隙率；材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等；周围空气的温度和湿度。影响吸湿性的因素：平衡含水率吸水率和含水率有何区别与联系？（四）材料的耐水性定义：材料在长期水作用下，其强度也不显著降低的性质，称为耐水性。其衡量指标为：软化系数越小，说

5、明材料吸水饱和后的强度降低越多，其耐水性越差。软化系数对经常处于水中或受潮严重的重要结构物的材料，其KR>0.85；受潮较轻的或次要结构物的材料，其KR≥0.75；青砖房屋和红砖房屋被水泡后哪种容易倒塌，为什么？衡量指标：①渗透系数Ks，单位cm/hKs越大，材料的抗渗性越差。（五）材料的抗渗性定义：材料抵抗压力水渗透的性质。QAdH②对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级Pn表示。混凝土的抗渗等级以每组六个试件中四个试件未出现渗水时的最大水压力计算，其计算式为：Pn=10H－1H－六个试件中三个渗水时的水压力，MPa。影响材料抗渗性的因素有哪些？材料的孔隙率越大，其抗冻性是否越差

6、？（六）材料的抗冻性定义：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。衡量指标：抗冻性指标用抗冻等级Fn表示，表示经过n次冻融循环次数后，质量损失不超过5%，强度损失不超过25%（动弹性模量下降≤40%）。冻融破坏的原因及过程：孔隙及孔隙水孔隙水结冰→材料开裂→饱水程度增加→开裂加剧→材料冻融破坏为什么新建房屋的保温性能较差？三、材料的热工性质导热性－材料传导热量的能力称为导热性。其大小用热导率，又称导热系数（λ）表示。At2t1Q式中λ－导热系数（W/m.K）Q－传导的热量（J）A－热传导面积（m2）d－材料的厚度（m）t－热传导时间（s）(T

7、2-T1)－材料两侧温差（K）绝热材料：λ<0.23W/(m·K)热传导性与导热系数比热容与热容线膨胀系数最高使用温度材料线膨胀系数的测量线膨胀系数的单位：/C材料的线膨胀系数与组成和结构有关：有机材料＞金属材料＞无机非金属材料非晶体材料＞晶体材料材料导热性的测量材料的导热性用导热系数或热阻表示导热系数与组成、结构和孔隙率、孔隙特征有关：金属＞非金属；多孔材料＜密实材料封闭孔隙＜开口连通孔隙三、材料的热工性质强度与比强度弹性与塑性脆性与韧性硬度与耐磨性工程材料的力学性质Mech