工程材料知识要点复习资料.doc

工程材料 第一章 1.材料的密度、表观密度和孔隙率；散粒材料的视密度、堆积密度及空隙率；及相互关系 密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。材料的密度可按下式计算： 式中：( — 密度，g/cm3 　　　m — 材料在干燥状态下的质量，g 　　　V — 干燥材料在绝对密实状态下的体积，cm3 每种材料的密度是固定不变的。 表观密度（俗称容重）是指材料在自然状态下（包含孔隙）单位体积的质量。材料的表观密度可按下式计算： 式中　(—表观密度，g/cm3(kg/m3)； m—材料的质量，g(kg)； 　　　V0—材料在自然状态下的体积，cm3(m3)。　 材料的表观密度通常是指在气干状态下的表观密度. 孔隙率是指材料中孔隙体积与总体积的百分比。材料的孔隙率可按下式计算： 孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。 视密度 散粒材料密度试验常采用排液置换法测定颗粒的体积，测得的体积包含颗粒内部的闭口孔体积。此时计算得密度视密度（(’）。 散粒材料在堆积状态下，单位体积的质量称为堆积密度。堆积密度可按下式计算： 根据散粒材料堆放的紧密程度，堆积密度可分为疏松堆积密度、振实堆积密度和紧密堆积密度三种。 空隙率 粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例称为空隙率。空隙率（P’）可按下式计算： 空隙率的大小反映散粒材料的颗粒相互填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。 2引起材料变形的主要原因 材料的力学性质是指材料在外力作用下的有关变形性质和抵抗破坏的能力。 弹性变形是指在外荷载作用下产生、卸荷后可以自行消失的变形。 塑性变形是指在外力去除后，材料不能自行恢复到原来的形状而保留的变形，也称残余变形。 横向变形 （或压缩）时，除了产生轴向变形，还产生横向变形。 体积变化 料受拉或压时，会发生体积变化 徐变 体材料在外力作用下，变形随时间的延长而逐渐增长的现象称为徐变。 应力松弛 料在荷载作用下，若所产生的变形因受约束而不能发展时，其应力将随时间的延长而逐渐减小，这一现象称为应力松弛。 3影响材料强度测定结果的主要原因 材料的强度是指材料抵抗外力（荷载）作用引起的破坏的能力。 （１）材料本身的组成、结构和构造 品种的材料，强度不同。即使同种材料，其内部孔隙率、构造等不同时，强度也不相同。 （２）试件的形状和尺寸　多数情况下，材料的强度随试件尺寸的增加而降低，当尺寸大到一定程度后，强度不再下降，这一现象称为尺寸效应。试件的形状也会对材料的强度结果产生影响。以脆性材料的单轴抗压强度为例，采用棱柱体或圆柱体试件测得的强度要比采用立方体试件测得的强度小。 （３）试件的表面状态 表面状态同样会对强度结果产生影响。试件表面（受压面）凹凸不平或有掉角等缺损时，会引起应力集中而降低强度测定值。 （４）试件端部的约束情况 部的约束情况不同，压板与试件承压面之间的摩擦力，测定的强度也不同。出现正摩擦时，强度偏高，负摩擦时，强度偏低。脆性材料立方体试件在有（正摩擦）无摩擦时的破坏特征。 （５）试验加荷速度 若加荷速度较快，则由应力引起的材料变形的增长速度落后于应力增长速度，破坏时的强度值偏高，称为“惯性效应”（inertial effect）；反之，强度试验值偏低。 （６）其它因素　 除了上述因素外，试验时试件的温度、湿度、含水状态及试验装置等也会对材料强度测定结果产生影响。 4了解材料与水有关的主要性质 亲水性和憎水性 体材料在空气中与水接触时，按其是否易被水湿润分为亲水性材料和憎水性材料两类。两类材料与水接触时，界面上有着不同的状态。 吸水性 料吸收水分的性质称为吸水性。材料中所含水的质量与材料干燥质量的百分比为含水率 。材料中的水分与周围空气的湿度达到平衡时，材料处于气干状态，此时材料的含水率称为平衡含水率。 吸水率 料吸水达到饱和状态时的含水率称为材料的吸水率 。吸水率可用质量吸水率和体积吸水率两种方式表达。 质量吸水率的计算式为：体积吸水率的计算式为： Wv与Wm的关系为： 式中 G1—材料吸水饱和状态下的质量； 　　　 G—材料干燥状态下的质量； 　　　 ρ水—水的密度； 　　　 V 0—材料在自然状态下的体积；  　　　 γ—材料的干表观密度。 耐水性 料受水的作用 不会损坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性以软化系数K软表示。软化系数表示的是材料浸水后强度降低的程度。有时耐水材料是选择材料的重要依据。经常位于水中或受潮严重的重要结构，其材料的软化系数 不宜小于0.85~0.9