第1章土木工程材料的基本(jīběn)性質(zhì)學(xué)習(xí)重點(diǎn)（1）密度、表觀密度、堆積密度（2）孔隙率、空隙率（3）含水率、吸水率、軟化系數(shù)（4）抗壓、抗拉、抗剪、抗彎強(qiáng)度（5）彈性、塑性；脆性、韌性(rènxìnɡ)學(xué)習(xí)難點(diǎn)密度、表觀密度、堆積密度的區(qū)分，孔隙率、空隙率的計(jì)算。1第一頁，共26頁。1.1材料科學(xué)的基本(jīběn)理論1.2材料的基本(jīběn)物理性質(zhì)（1）密度第1章土木工程材料(cáiliào)的基本性質(zhì)1.固體(gùtǐ)

2.閉口孔隙

3.開口孔隙絕對密實(shí)狀態(tài)下（不含孔隙情況下），單位體積的干質(zhì)量。如何測量？2第二頁，共26頁。李氏瓶測定(cèdìng)“絕對密實(shí)體積”密度(mìdù)：絕對密實(shí)狀態(tài)下（不含孔隙情況下），單位體積的干質(zhì)量。3第三頁，共26頁。近似(jìnsì)密度砂石等材料用排液置換法測量近似密度(mìdù)時(shí)，對應(yīng)的體積是？？1.固體(gùtǐ)

2.閉口孔隙

3.開口孔隙4第四頁，共26頁。表觀(biǎoɡuān)密度計(jì)算表觀密度對應(yīng)(duìyìng)的體積是？？1.固體(gùtǐ)

2.閉口孔隙

3.開口孔隙對于規(guī)則形狀材料的體積，可用量具測得。對于不規(guī)則形狀材料的體積，可用封蠟排液法測得。5第五頁，共26頁。堆積(duījī)密度指散?；蚍蹱畈牧显诙逊e狀態(tài)下單位(dānwèi)體積的質(zhì)量，包含了顆粒之間的“空隙”。材料堆積體積包括：實(shí)體體積+孔隙體積（閉口孔隙體積+開口孔隙體積）＋空隙(kòngxì)體積材料的堆積密度反映散粒構(gòu)造材料堆積的緊密程度及材料可能的堆放空間。6第六頁，共26頁。三種(sānzhǒnɡ)密度的比較密度表觀密度堆積密度對應(yīng)體積實(shí)體體積實(shí)體體積＋開口、閉口孔隙體積實(shí)體體積＋開口、閉口孔隙體積＋空隙體積對應(yīng)(duìyìng)質(zhì)量呢？干重(ɡànzhònɡ)！7第七頁，共26頁。1.2.2 材料(cáiliào)的密實(shí)度與孔隙率（1）密實(shí)度：表示材料內(nèi)被固體所填充(tiánchōng)的程度。（2）孔隙率：材料(cáiliào)內(nèi)部孔隙的體積占材料(cáiliào)總體積的百分率。8第八頁，共26頁。1.2.3材料的填充(tiánchōng)率與空隙率（1） 填充(tiánchōng)率：表觀體積（包括顆粒的固體、開口閉口孔隙）與堆積體積的比值。（2）空隙率：空隙體積與堆積(duījī)體積的比值?？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇系募?jí)配及計(jì)算砂率的依據(jù)。9第九頁，共26頁。P18習(xí)題(xítí)1.4（1）求表觀(biǎoɡuān)密度（2）求空隙(kòngxì)率10第十頁，共26頁。1.2.4 材料與水相關(guān)(xiāngguān)的性質(zhì)1親水與憎水11第十一頁，共26頁。1.2.4 材料(cáiliào)與水相關(guān)的性質(zhì)

1親水與憎水潤濕邊角:當(dāng)材料與水接觸時(shí)，在材料、水以及空氣三相(sānxiānɡ)的交點(diǎn)處，作沿水滴表面的切線，此切線與材料和水接觸面的夾角θ，稱為潤濕邊角，θ角愈小，表明材料愈易被水潤濕。親水性材料（θ≤90°），如磚、石材、混凝土、鋼材、木材等。憎水性材料（θ＞90°），如瀝青、石蠟等。12第十二頁，共26頁。2材料(cáiliào)的吸水性與吸濕性1）含水率

例：100g土中含水20g，該土的含水率為20％，對嗎？2)吸水性、吸水率材料與水接觸吸收(xīshōu)水分的性質(zhì)稱為吸水性。材料吸水飽和時(shí)的含水率稱為吸水率。材料具有細(xì)微而連通的孔隙，則其吸水率較大；封閉或粗大的孔隙材料，其吸水率較低。不同材料的吸水率差別很大。（X）13第十三頁，共26頁。2材料(cáiliào)的吸水性與吸濕性3）吸濕性材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性。吸濕作用一般是可逆的，最后與空氣濕度達(dá)到平衡(pínghéng)，平衡(pínghéng)時(shí)的含水率稱為平衡(pínghéng)含水率。保溫材料吸濕后，將大大降低其保溫隔熱性能，要特別注意采取有效防護(hù)措施。木材的吸濕性特別明顯。14第十四頁，共26頁。3材料(cáiliào)的耐水性材料抵抗水的破壞作用的能力稱為材料的耐水性。狹義耐水性指水對材料力學(xué)性質(zhì)及結(jié)構(gòu)(jiégòu)性質(zhì)的劣化作用。定向吸附，劈裂破壞；吸水膨脹，開裂破壞；物質(zhì)溶解，孔隙增大。在設(shè)計(jì)長期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)(jiégòu)時(shí)，必須選用軟化系數(shù)＞0.85的材料。15第十五頁，共26頁。4.材料(cáiliào)的抗?jié)B性材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性?？?jié)B性是決定材料耐久性的主要指標(biāo)。材料的抗?jié)B性通常用滲透系數(shù)表示。滲透系數(shù)的物理意義(yìyì)是：一定厚度的材料，在一定水壓力下，在單位時(shí)間內(nèi)透過單位面積的水量。16第十六頁，共26頁。4.材料(cáiliào)的抗?jié)B性材料的抗?jié)B性與材料內(nèi)部的孔隙率特別是開口孔隙率有關(guān)，開口空隙率越大，大孔含量越多，則抗?jié)B性越差。地下建筑(jiànzhù)及水工建筑(jiànzhù)等，因經(jīng)常受壓力水的作用，所用材料應(yīng)具有一定的抗?jié)B性。對于防水材料則應(yīng)具有好的抗?jié)B性。17第十七頁，共26頁。練習(xí)某材料的密度為2.68g/cm3，干表觀密度為1680Kg/m3，現(xiàn)將一重930g的該材料浸入水中，吸水飽和后取出稱重(chēnɡzhònɡ)為1035g，試求該材料的孔隙率、吸水率、開口孔隙率及閉口孔隙率。吸水率＝105/930=11.3%18第十八頁，共26頁。1.3 材料的基本力學(xué)(lìxué)性質(zhì)1.3.1材料的理論強(qiáng)度實(shí)際強(qiáng)度往往(wǎngwǎng)遠(yuǎn)小于理論強(qiáng)度，為什么？材料性質(zhì)不均勻，缺陷：微裂紋，微孔隙。應(yīng)力集中?！扒Ю镏?，潰于蟻穴。”應(yīng)力:單位面積上的內(nèi)力。應(yīng)力單位:MPa,KPa,Pa,N/m219第十九頁，共26頁。1.3.2材料(cáiliào)的強(qiáng)度強(qiáng)度：材料破壞時(shí)所承受的極限應(yīng)力值。根據(jù)所受外力的作用形式不同(bùtónɡ)材料強(qiáng)度可分為抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎（抗折、彎拉）強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。20第二十頁，共26頁。例題(lìtí)：P18，題1.2。飽水抗壓強(qiáng)度＝185/(0.115*0.12)=13406kPa=13.4MPa干燥抗壓強(qiáng)度＝207/(0.115*0.12)=15000kPa=15MPa軟化系數(shù)＝13.4/15=0.893>0.85，故可用于常與水接觸的工程(gōngchéng)結(jié)構(gòu)物。21第二十一頁，共26頁。材料(cáiliào)的“物盡其用”磚、石、混凝土：抗壓強(qiáng)度較高，抗拉強(qiáng)度(kànɡlāqiánɡdù)較低。鋼材：抗壓強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度(kànɡlāqiánɡdù)均較高。強(qiáng)度與孔隙率的關(guān)系：孔隙率越大，強(qiáng)度越-----?。同一種(yīzhǒnɡ)材料的強(qiáng)度分級(jí)：C30（強(qiáng)度為30MPa的混凝土），C50?HPB235（強(qiáng)度為235MPa的熱軋光圓鋼筋）HRB335（強(qiáng)度為335MPa的熱軋帶肋鋼筋）。低22第二十二頁，共26頁。1.3.3彈性(tánxìng)與塑性

材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)稱為彈性。可完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形。

材料在外力作用下，當(dāng)應(yīng)力超過一定限值時(shí)產(chǎn)生顯著變形，且不產(chǎn)生裂縫或發(fā)生斷裂，外力取消后，仍保持變形后的形狀和尺寸的性質(zhì)稱為塑性。不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。

實(shí)際上，單純的彈性材料是沒有(méiyǒu)的，大多數(shù)材料在受力不大的情況下表現(xiàn)為彈性，受力超過一定限度后則表現(xiàn)為塑性，所以可稱之為彈塑性材料。23第二十三頁，共26頁。1.3.4脆性(cuìxìng)與韌性

材料受外力作用，當(dāng)外力達(dá)一定值時(shí)，材料發(fā)生(fāshēng)突然破壞，且破壞時(shí)無明顯的塑性變形，這種性質(zhì)稱為脆性。

材料在沖擊或振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，同時(shí)產(chǎn)生較大的變形而不破壞，這種性質(zhì)稱為韌性。24第二十四頁，共26頁。1.4材料(cáiliào)的耐久性

耐久性是指材料在長期(chángqī)使用過程中，抵抗各種環(huán)境因素的破壞作用，保持其原有性能而不變質(zhì)、不破壞的性質(zhì)。它是材料的一