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1、1,第1章 土木工程材料的基本性质,学习重点 （1）密度、表观密度、堆积密度 （2）孔隙率、空隙率 （3）含水率、吸水率、软化系数 （4）抗压、抗拉、抗剪、抗弯强度 （5）弹性、塑性；脆性、韧性 学习难点 密度、表观密度、堆积密度的区分，孔隙率、空隙率的计算。,2,1.1 材料科学的基本理论 1.2 材料的基本物理性质 （1）密度,第1章 土木工程材料的基本性质,1.固体 2.闭口孔隙 3.开口孔隙,绝对密实状态下（不含孔隙情况下），单位体积的干质量。 如何测量？,3,李氏瓶测定“绝对密实体积”,密度：绝对密实状态下（不含孔隙情况下），单位体积的干质量。,4,近似密度,砂石等材料用排液置换法测
2、量近似密度时，对应的体积是？,1.固体 2.闭口孔隙 3.开口孔隙,5,表观密度,计算表观密度对应的体积是？,1.固体 2.闭口孔隙 3.开口孔隙,对于规则形状材料的体积，可用量具测得。对于不规则形状材料的体积，可用封蜡排液法测得。,6,堆积密度,指散粒或粉状材料在堆积状态下单位体积的质量，包含了颗粒之间的“空隙”。,材料堆积体积包括： 实体体积+孔隙体积（闭口孔隙体积+开口孔隙体积）空隙体积 材料的堆积密度反映散粒构造材料堆积的紧密程度及材料可能的堆放空间。,7,三种密度的比较,对应质量呢？,干重！,8,1.2.2 材料的密实度与孔隙率,（1）密实度：表示材料内被固体所填充的程度。,（2）孔
3、隙率：材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。,9,1.2.3 材料的填充率与空隙率,（1） 填充率：表观体积（包括颗粒的固体、开口闭口孔隙）与堆积体积的比值。,（2）空隙率：空隙体积与堆积体积的比值。,空隙率可作为控制混凝土骨料的级配及计算砂率的依据。,10,P18 习题 1.4,（1）求表观密度,（2）求空隙率,11,1.2.4 材料与水相关的性质,1 亲水与憎水,12,1.2.4 材料与水相关的性质 1 亲水与憎水,润湿边角:当材料与水接触时，在材料、水以及空气三相的交点处，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角，称为润湿边角，角愈小，表明材料愈易被水润湿。 亲水性材料（90）
4、，如砖、石材、混凝土、钢材、木材等。 憎水性材料（90），如沥青、石蜡等。,13,2 材料的吸水性与吸湿性,1）含水率 例： 100g土中含水20g，该土的含水率为20，对吗？ 2)吸水性、吸水率 材料与水接触吸收水分的性质称为吸水性。材料吸水饱和时的含水率称为吸水率。材料具有细微而连通的孔隙，则其吸水率较大；封闭或粗大的孔隙材料，其吸水率较低。 不同材料的吸水率差别很大。,（X）,14,2 材料的吸水性与吸湿性,3）吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。 吸湿作用一般是可逆的，最后与空气湿度达到平衡，平衡时的含水率称为平衡含水率。 保温材料吸湿后，将大大降低其保温隔热性能，要特别
5、注意采取有效防护措施。 木材的吸湿性特别明显。,15,3 材料的耐水性,材料抵抗水的破坏作用的能力称为材料的耐水性。狭义耐水性指水对材料力学性质及结构性质的劣化作用。 定向吸附，劈裂破坏； 吸水膨胀，开裂破坏； 物质溶解，孔隙增大。 在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时，必须选用软化系数0.85的材料。,16,4. 材料的抗渗性,材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。抗渗性是决定材料耐久性的主要指标。材料的抗渗性通常用渗透系数表示。渗透系数的物理意义是：一定厚度的材料，在一定水压力下，在单位时间内透过单位面积的水量。,17,4. 材料的抗渗性,材料的抗渗性与材料内部的孔隙率特别是开口孔隙率
6、有关，开口空隙率越大，大孔含量越多，则抗渗性越差。 地下建筑及水工建筑等，因经常受压力水的作用，所用材料应具有一定的抗渗性。对于防水材料则应具有好的抗渗性。,18,练 习,某材料的密度为2.68g/cm3，干表观密度为1680Kg/m3，现将一重930g的该材料浸入水中，吸水饱和后取出称重为1035g，试求该材料的孔隙率、吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。,吸水率105/930=11.3%,19,1.3 材料的基本力学性质,1.3.1 材料的理论强度 实际强度往往远小于理论强度，为什么？ 材料性质不均匀，缺陷：微裂纹，微孔隙。应力集中。 “千里之堤，溃于蚁穴。” 应力: 单位面积上的内力。 应力
7、单位: MPa, KPa, Pa, N/m2,20,1.3.2 材料的强度,强度：材料破坏时所承受的极限应力值。 根据所受外力的作用形式不同材料强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗弯（抗折、弯拉）强度、抗剪强度等。,21,例题：P18，题1.2。,饱水抗压强度 185/(0.115*0.12)=13406kPa=13.4MPa 干燥抗压强度 207/(0.115*0.12)=15000kPa=15MPa 软化系数 13.4/15=0.8930.85，故可用于常与水接触的工程结构物。,22,材料的“物尽其用”,砖、石、混凝土：抗压强度较高，抗拉强度较低。 钢材：抗压强度及抗拉强度均较高。,强度与孔隙
8、率的关系：孔隙率越大，强度越-?。 同一种材料的强度分级： C30（强度为30MPa的混凝土），C50? HPB235（强度为235MPa的热轧光圆钢筋） HRB335（强度为335MPa的热轧带肋钢筋）。,低,23,1.3.3 弹性与塑性,材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。可完全恢复的变形称为弹性变形。 材料在外力作用下，当应力超过一定限值时产生显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质称为塑性。不可恢复的变形称为塑性变形。 实际上，单纯的弹性材料是没有的，大多数材料在受力不大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表
9、现为塑性，所以可称之为弹塑性材料。,24,1.3.4 脆性与韧性,材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。 材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。,25,1.4 材料的耐久性,耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗各种环境因素的破坏作用，保持其原有性能而不变质、不破坏的性质。它是材料的一种复杂的、综合的性质，包括抗渗性、抗冻性、碳化、老化、锈蚀、腐朽等性能。,宁波北仑港码头混凝土梁开裂,26,本章小结,（1）密度、表观密度、堆积密度 （2）孔隙率、空隙率 （3）含水率、吸水率、软化系数 （4）抗压、抗拉、抗剪、抗弯强度 （5）弹性、塑性；脆性、韧性,