第2章土木工程基本性质--(专)资料.ppt

刻划法实验 刻划法是指用一套硬度等级不同的参比材料，通过测定对材料的划痕来确定所测材料的硬度。陶瓷等材料的硬度用刻划法测定。宏观 观察与讨论 脆性材料与韧性材料 观察以下两动画，请对比分析韧性材料与脆性材料的差异。 讨论 2.2 材料的力学性质 讨论 2.2 材料的力学性质 具有脆性性质的材料称脆性材料。脆性材料的抗压强度远大于其抗拉强度，可高达数倍甚至数十倍，脆性材料抵抗冲击载荷或振动作用的能力较差，脆性材料只适合用作承压构件。土木工程材料中大部分无机非金属材料均为脆性材料，如烧结普通砖、混凝土等。 具有韧性性质的材料称韧性材料。在建筑工程中，对于要求承受冲击载荷和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等所用的材料，均应具有较高的韧性。土木工程常用的低碳钢、有色金属等都是韧性材料。 2.3 材料的耐久性 材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统称为耐久性。 它是一种复杂的、综合的性质,包括材料的抗冻性、耐热性、大气稳定性和耐腐蚀性等。 材料在使用过程中，除受到各种外力作用外，还要受到环境中各种自然因素的破坏作用，这些破坏作用可分为物理作用、化学作用和生物作用。 要根据材料所处的结构部位和使用环境等因素，综合考虑其耐久性，并根据各种材料的耐久性特点合理地选用。 影响耐久性的因素 材料内部存在不稳定的化学组分； 材料内部存在一些缺陷，如孔隙、裂缝等。 提高耐久 性的措施 特点 外因 内因 物理作用：温度、湿度、冻融、机械力 化学作用：酸、碱、盐溶液或气体、阳光 生物作用：细菌、昆虫、白蚁 长期性，后期加剧； 多种介质同时作用； 材料劣化——结构失效——服务寿命降低。 设法减轻介质对材料的破坏作用； 提高材料本身对外界的抵抗能力，如提高密实度；或适当改变成分，进行防水和憎水处理； 在材料表面设置保护层。 2.4 材料的环境协调性 土木工程材料的环境协调问题日益受到重视。材料的环境协调性是指材料在生产、使用和废弃全寿命周期中要有较低的环境负荷，包括生产中废物的利用、减少三废的产生，使用中减少对环境的污染，废弃时有较高的可回收率。生态环境材料特点：节约能源与资源；减少环境污染，避免温室效应和臭氧层的破坏；易于回收和循环利用。 1994年设立中国环境标志产品认证委员会，据此土木工程材料中首先对水性涂料实行环境标志，制定环境标志的评定标准。 创新能力培养 绿色建材 　　 1988年第一届国际材料科学研究会上，首次提出了“绿色材料”的概念，绿色已成为人类环保愿望的标志。绿色建材也成为了一个发展趋势。 健康：不含有毒性、腐蚀性、放射性成分； 环保：不对环境造成污染，可再回收利用； 安全：不燃或阻燃、低烟毒 基础知识 2.5 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响 2.5.1 材料的组成及其对材料性质的影响 2.5.2 材料的结构及其对性质的影响 2.5.3 材料的构造及其对性能的影响 1. 化学组成 2. 矿物组成 3. 相组成 2.5.1 材料的组成及其对材料性质的影响 定义：化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类及数量。 表示方法： --金属材料以各化学元素含量表示 --无机非金属材料以各氧化物含量表示 --有机材料以络化合物的含量表示 意义:化学组成是决定材料化学性质、物理性质、力学性质的主要因素之一 化 学 组 成 2.5.1 材料的组成及其对材料性质的影响 定义： 矿物是无机非金属材料中具有特定的晶体结构、特定物理力学性能的组织结构。 矿物组成是指构成材料的矿物的种类和数量。 意义:也是决定无机非金属材料化学性质、物理性 质、力学性质和耐久性的重要因素之一。 举例: 如硅酸盐水泥的主要矿物组成为铝酸钙、硅酸钙、 铁铝酸钙，决定了水泥容易水化为碱性凝胶体，且具 有凝结功能。 矿 物 组 成 2.5.1 材料的组成及其对材料性质的影响 定义：材料中结构相近、性质相同的均匀部分称为相。 例如，自然界中的物质可以分为气、固、液三大相。 同一种材料可以由多相的相组成。 两相或两相以上的物质组成的材料称为复合材料。 混凝土可认为由集料颗粒（集料相）分散在水泥浆体（基相）中组成的两相复合材料； 钢筋混凝土又可认为是钢筋和混凝土两相的复合材料。 配比及构造形式不同，材料性质变化可能很大。 相 组 成 2.5.1 材料的组成及其对材料性质的影响 2.5.1 材料的组成及其对材料性质的影响 材料组成是材料性质的基础，它对材料的性质起着决定性的作用。材料化学组成相同但矿物组成不同也会导致性质的巨大差异。 如下图所示，Ａ、Ｂ为两种钢材