土木工程材料的基本性质ppt课件.ppt

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1、2土木工程材料的基本性质1）质量与体积密度ρ毛体积密度ρ0堆积密度ρ0’密度单位体积材料的质量＝密度相同质量的材料的体积与物相和质点的堆积状态有关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（又称表观密度）。散粒材料在堆积状态下，单位体积的质量。——绝对密实状态下，m/V——自然堆聚状态下，m/V0——松散堆积状态下，m/V0’2.2材料的物理性质密度、表观密度和堆积密度测量方法密度试样—粉末；体积测量—排液法。表观密度试样—块体；体积测量—直接测、蜡封排液法。堆积密度试样—颗粒；质量测量

2、—固定体积法排除任何孔隙后，材料的绝对密实体积自然状态下体积＝绝对密实体积＋孔隙(开口与闭口)体积堆积体积＝自然状态体积＋堆积空隙体积为什么要蜡封？问题？对于某一种材料来说，其密度、毛体积密度和堆积密度之间的相互关系怎样？答：密度＞毛体积密度＞堆积密度为什么？答：自然状态下的体积＝绝对密实体积＋孔隙体积；堆积体积＝密实体积＋孔隙体积＋空隙体积。a)孔隙率定义：材料中的孔隙体积与总体积的百分比称为孔隙率p。p=如果材料处于干燥状态：p=[1－]×100%V0-Vρ×100%ρ0V02）孔隙率（p）与密实度（D）b)密

3、实度定义：材料体积中被固体物质充实的程度D，D=×100%=1－p材料的密实度越大，则强度越高、吸水率越小、导热性越大。VV03）间隙率（p’）与填充率（D’）b)填充率定义：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率。a)间隙率定义：散粒材料颗粒间的空隙体积（Vs）占堆积体积的百分率。强度与比强度弹性与塑性脆性与韧性硬度与耐磨性2.3材料的力学性质工程结构设计以承受最大荷载(强度)，而有最小的变形(刚度)为了工程应用效率最优，应按照材料的强度和刚度，选择材料材料的力学性质指材料在荷载(外力)作用下的强度与刚度(形变)1

4、)强度与比强度强度—材料抵抗荷载作用下的变形，保持原有形状(不发生形变)或抵抗破坏的性能量度根据荷载种类与作用方向，强度有：抗压强度抗拉强度抗弯强度抗剪强度工程设计所涉及的材料强度。强度等级—土木工程材料常根据其极限强度值的大小，人为划分的若干“强度等级”比强度—材料强度与材料的表观密度之比抗压强度测试直接拉伸测试劈裂拉伸测试四点弯曲试验弹性极限强度：材料应力~应变曲线上的弹性区最大应力极限强度:材料应力~应变曲线上的最大应力破坏(断裂)强度:材料破坏(断裂)时的强度2)变形性能卸载后材料的变形行为：变形可完全恢复

5、变形不可恢复或部分恢复弹性当撤去外力或外力恢复到原受力状态，材料能够完全恢复原来变形的性质称为弹性；具有这种性质的材料称为弹性材料；根据其应力—应变曲线，有:线弹性和非线弹性。塑性当撤去外力或外力恢复到原受力状态，材料仍保持变形后形状和尺寸、并不发生裂缝的性质称为塑性；具有这种性质的材料称为塑性材料；其应力—应变曲线是非线性的，且不连续，每一点的应力与应变之比都不相同。弹性与塑性线弹性特征：应力与应变成正比；应力～应变曲线是一条直线应力与应变之比(直线斜率)是弹性模量，为常数。非线性特征：应力～应变曲线不是直线而是

6、曲线应力与应变之比——弹性模量不是常数刚度与弹性模量Stiffness&ModulusofElasticity刚度:材料抵抗变形能力的量度弹性模量：应力与应变之比—-曲线上的斜率刚度用弹性模量来测量E=dd3)脆性和韧性脆性材料在外力作用下，不发生明显的变形而突然破坏的一种性能，称为脆性；特点：其应力—应变曲线下的面积很小。具有这种性质的材料称为脆性材料韧性材料在外力作用下，能吸收大量的能量，并能承受较大的变形而不至于破坏的性能，称为韧性。特点：其应力—应变曲线下的面积较大，这个面积就是其破坏前吸收的总能量

7、。具有这种性质的材料称为韧性材料，对于脆性材料，极限强度与破坏强度是一致的。对于韧性材料，极限强度高于破坏（断裂）强度。脆性材料在受压下的破坏形式韧性材料受压下的破坏形式PPFrictionforcesbulgebulge4)硬度和耐磨性硬度——材料抵抗较硬物质刻划或压入的能力。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。耐磨性——材料表面抵抗磨损的能力。1）亲水性与憎水性根据水与材料表面的润湿角（接触角）θ的大小，有：亲水性0≤θ≤90°时，材料表面可被水所湿润；材料表面被水湿润，水可被材料所吸附，材料的这种性能

8、称为亲水性，这种材料称为亲水性材料。憎水性90°＜θ≤180°时，材料表面不可被水湿润，材料称为憎水性材料，这种性能称为材料的憎水性。2.4材料与水有关的性质亲水性与憎水性材料的特征：材料的亲水性与憎水性主要取决于材料的组成与结构：有机材料一般是憎水性，无机材料都是亲水性。水在憎水性材料的表面有自动收缩成珠的趋势，不能润湿材料的表面。对工程防水有利。水在