建筑材料第一章第二节工程性质.ppt

第二节 建筑材料的工程性质 一、材料的力学性质 二、材料的耐久性 一、材料的力学性质 材料在外力作用下所引起的变化的性质。这些变化包括材料的变形和破坏。 材料的变形指在外力的作用下，材料通过形状的改变来吸收能量。 材料的破坏指当外力超过材料的承受极限时，材料出现断裂等丧失使用功能的变化. 1.材料的应力—应变关系 材料的力学性质本质上是指材料的应力和应变关系。 1)弹性、弹性变形 当材料受到外力作用时产生变形，外力解除时变形能消失的性质称为弹性，这种变形称为弹性变形。 2)塑性、塑性变形 若还存在永久变形的性质称为塑性，这种永久变形称为塑性变形。 3)脆性、脆性材料 材料在外力作用下，破坏时不产生塑性变形，即使产生其数量也很小这种性质称为脆性，具有这种性质的材料称为脆性材料。 4)延性、延性材料 材料在破坏前就产生很大的塑性变形，这种性质叫延性。具有这种性质的材料称为延性材料。 软钢、橡胶、塑料 5)材料的韧性 材料的韧性是指以材料抵抗冲击或振动荷载作用而不破坏破坏的能力。 6)徐变引起的桥梁垮塌图 7) 硬度 指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。 方法：刻划法和压入法。 莫氏硬度（10级）－石材 肖氏硬度 －石材 布氏硬度（HB）－钢材 维氏硬度和韦氏硬度 —铝合金 莫氏硬度：分10个等级 滑石-石膏-方解石-萤石-磷灰石-正长石-石英-黄玉-刚玉-金刚石 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 压入法：布氏硬度（HB）指单位压痕面积上的压力。 HB=P/A 8）耐磨性 材料表面抵抗磨损的能力。以磨损率表示。 N=（m1-m2）/A (g/cm2) m1—磨前质量 m2—磨后质量 2.材料的力学破坏 材料的力学破坏本质：上是由于原子间或分子间的结合键受拉力作用发生断裂所造成的。断裂的形式是脆裂或产生晶界面滑移。材料受压破坏并非是压坏，而是由于压力作用引起内部产生拉应力或剪应力而造成的破坏。 材料的理论强度 d0—平衡位置原子间距 E —弹模 实际强度总要比理论强度低得多，约为：E/100～E/1000 理论强度＞＞实际强度原因分析 实际材料的结构中都存在许多的缺陷，如晶格的位错、杂质、微裂纹和孔隙等，当受外力作用时，裂纹端部产生应力集中现象，引起裂缝扩展，导致材料的破坏。 3 力学性能指标 1）材料的强度是材料的力学性能指标，根据作用方式的不同，有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度(或抗折强度)及抗剪强度等。 2）影响材料强度的因素 1.材料的组成、结构与构造 2.孔隙率与孔隙特征 3.试件的形状和尺寸 4.加荷速度 5.试验环境的温度、湿度 6.受力面状态 3）强度与强度等级 强度等级：建筑材料常根据极限强度的大小，划分为不同的强度等级或标号。 强度与强度等级的定义不同。强度是实测值，强度等级是人为规定的强度范围。 二、耐久性 定义：所谓材料的耐久性，是指在使用条件下，在各种因素作用下，在规定使用期限内不破坏，也不失去原有性能的性质。 耐久性是材料的一种综合性质，诸如抗冻性、抗风化性、抗老化性、耐化学侵蚀性等均属于耐久性范围。 各种因素 物理作用主要有干湿交替、温度变化、冻融循环等。 化学作用主要是指材料受到酸、碱、盐等物质的水溶液或有害气体的侵蚀作用，如钢材的锈蚀等。 生物作用主要是指材料受到虫蛀或菌类的腐朽作用而产生的破坏。如木材等一类的有机质材料，常会受到这种破坏作用的影响。 碱骨料反应破坏 海工结构所受的腐蚀 （一）材料在水作用下的性质 1 亲水性、憎水性 材料遇水后其表面能降低，则水在材料表面易于扩展，这种与水的亲合性称为亲水性，相应材料亦称亲水材料。 当材料与水接触时不与水亲合，这种性质称为憎水性，如图1-13(b)所示，此时θ90°，相应材料称为憎水材料。 润湿角：固、气、液三态交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。 2 吸水性与吸湿性 吸水性 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。 吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。 吸水性，常用吸水率表示 质量吸水率：用材料吸入水的质量与材料干质量之比。以Wm表示。 体积吸水率：材料吸入水的体积与材料自然状态下体积比。以Wv表示。 式中: m1—材料吸水饱和后的质量(g或kg); m—材料干燥状态下的质量(g或kg); ρW—水的密度(g/cm3),常温下取ρw=1g/cm3。 吸湿性，常用含水率表示。 含