土木工程材料第一章.pptVIP

第一章土木工程材料导论;§1.1材料的组成与结构;一、材料的组成;化学组成;物相组成;矿物

具有一定化学组成和结构特征的天然化合物或单质，也指具有特定晶体结构、特定物理力学性能，类似于天然矿物的物相或化合物。

矿物组成

土木工程材料中的矿物种类及其含量。

例如：;化学组成与矿物组成的关系;二、材料的结构;以混凝土为例;1.宏观构造;2.细观结构;3.微观结构;晶体

结构特点

晶体结构中，质点〔离子、原子或分子〕作三维空间有序堆积、并呈周期重复，由此构成点阵格子结构〔晶格〕。

晶体类型

根据质点〔离子、原子或分子〕间结合键的不同分为：

1〕离子晶体离子键结合，如:亚硝酸钠、硫酸铝等；

2〕共价晶体共价键结合，如：金刚石、碳化硅等；

3〕分子晶体分子键结合，如：减水剂、液晶等；

4〕金属晶体金属键结合，如：金属材料等。;晶体矿物具有规那么的几何外形;非晶态结构;典型土木工程材料的结构和构造;高分子材料中聚合物大分子链结构;材料中的气相和孔隙;材料内部的孔结构;§1.2材料的物理性质;一、材料的物理状态参数;密度、表观密度和堆积密度测量方法;;问题？;孔隙率〔P〕与密实度〔D〕的计算;开口孔开口孔隙率

P开=V开/V0

闭口孔闭口孔隙率

P闭=V闭/V0

P开+P闭=P

;2)密实度

定义：材料体积中被固体物质充实的程度D，

D=×100%=1－P

材料的密实度越大，那么强度越高、吸水率越小、导热性越大。;空隙率〔P’〕与填充率〔D’〕的计算;2)填充率

定义：散粒材料堆积体积中被颗粒体积填充的程度

D’=×100%=1－P’

;例题;解答：;孔隙率测试方法;二、材料的外表性质;1.外表能与外表张力

对于固气或液气，材料外表有充裕的势能就是外表能。液体的外表能又称为外表张力。

能显著降低水的外表张力的物质称为外表活性剂，如减水剂、引气剂等混凝土外加剂。;2、固体外表的湿润性;亲水性与憎水性材料的特征：;3.毛细现象和吸水性;问题？

1、为什么房屋一楼潮湿？

2、如何解决？;4.含水率、吸水率、??衡含水率;吸水率材料吸水饱和面干时的含水率：

质量吸水量：?＝×100%

体积吸水量：?‘＝××100%

式中：m2’—材料在吸水饱和状态下的质量，g。

;平衡含水率

材料在一定湿度的环境下吸湿，与环境中湿度到达平衡时的含水率。;三、材料的热学性能;热传导性

热量从温度较高的一面传导到温度较低一面，这种性质称为热传导性，用导热系数来表示。

影响因素：材料的组成、密度和孔隙特征。

金属＞非金属；

多孔材料＜密实材料

封闭孔隙＜开口连通孔隙

湿度对多孔材料的导热系数有较大影响。;线膨胀系数

材料由于温度上升或下降1℃时，所引起的线长度与它在0℃时的线长度之比。

影响因素：材料的组成结构

有机材料＞金属材料＞无机非金属材料

非晶体材料＞晶体材料;比热容和热容

比热容：单位质量材料在温度升降1K时所吸收或放出的热量。

影响因素：材料的组成结构

热容：某块材料在温度升降1K时所吸收或放出的热量。

影响因素：材料的比热容和质量。;§1.3材料的力学性质;一、力学概念;二、应力－应变曲线(stress-straincurves);三、材料的力学性能及其测量;1、强度与比强度;;2、弹性与塑性;弹性

当撤去外力或外力恢复到原受力状态，材料能够完全恢复原来变形的性质称为弹性；

具有这种性质的材料称为弹性材料；

根据其应力—应变曲线，有:线弹性和非线弹性。

塑性

当撤去外力或外力恢复到原受力状态，材料仍保持变形后形状和尺寸、并不发生裂缝的性质称为塑性；

具有这种性质的材料称为塑性材料；

其应力—应变曲线是非线性的，且不连续，每一点的应力与应变之比都不相同。;3、脆性和韧性;脆性材料在受压下的破坏形式;韧性材料受压下的破坏形式;材料韧性的测量;4、硬度与耐磨性;四、材料力学性能与组成、结构的关系;1、材料受力破坏机理;2、材料的强度理论;双原子模型理论;3、材料力学性能与孔隙率的关系;§1.4材料的耐久性

;一、材料的耐久性与工程服役寿命;二、影响材料耐久性的因素;三、材料的耐久性能及其测试;1、耐水性;2、抗渗性;3、抗冻性;4、耐化学腐蚀性;5、耐候性或抗老化性