材料基本性質(zhì)

材料基本性質(zhì)第1頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五講述內(nèi)容：土木工程材料的基本性質(zhì)，包括基本物理、熱工、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)、裝飾性、耐久性以及材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造等方面的內(nèi)容。學(xué)習(xí)重點(diǎn)和要求：熟悉和掌握土木工程材料的基本性質(zhì)，了解材料科學(xué)的基本概念、理解材料的組成結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系。第2頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五一、材料組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造二、材料的物理性質(zhì)三、材料的熱工性質(zhì)四、材料的力學(xué)性質(zhì)五、材料的化學(xué)性質(zhì)和裝飾性六、材料的耐久性第3頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五一、材料組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造材料的組成材料的組成包括材料的化學(xué)組成、礦物組成和相組成，它們是決定材料物理、化學(xué)、力學(xué)性質(zhì)和耐久性的最基本因素?；瘜W(xué)組成：構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化合物的種類和數(shù)量。礦物組成：構(gòu)成材料的礦物種類和數(shù)量（材料科學(xué)中常將具有特定的晶體結(jié)構(gòu)、特定物理力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)稱為礦物）第4頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五一、材料組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造相組成：材料中結(jié)構(gòu)相近、性質(zhì)相同的均勻部分稱為相。（自然界中的物質(zhì)可分為氣相、液相、固相三種形態(tài)），由兩相或兩相以上物質(zhì)組成的材料稱為復(fù)合材料。第5頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五一、材料組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造材料的結(jié)構(gòu)一般分為宏觀、細(xì)觀和微觀三個(gè)層次。宏觀結(jié)構(gòu)：用肉眼或低倍放大鏡能夠分辨的粗大組織，是比毫米級還大的尺寸范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)狀況。

第6頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五一、材料組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造細(xì)觀結(jié)構(gòu)：用光學(xué)顯微鏡可以觀察到的微米級組織結(jié)構(gòu)。微觀結(jié)構(gòu)：用電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀等進(jìn)行研究分析的材料原子、分子層次結(jié)構(gòu)。構(gòu)造具有特定性質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)單元間的相互組合搭配情況。構(gòu)造概念與結(jié)構(gòu)概念相比，更強(qiáng)調(diào)了相同材料與不同材料的搭配組合關(guān)系。第7頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料的物理性質(zhì)材料的體積構(gòu)成體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。第8頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五絕對密實(shí)體積干燥材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積。即材料內(nèi)部固體物質(zhì)的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的材料體積。一般以Ｖ表示。一般將材料磨成規(guī)定細(xì)度的粉末，用排開液體的方法得到其體積。表觀體積對于比較密實(shí)、孔隙較少的散粒狀材料，不必磨細(xì)，直接用排開液體的方法測定的體積。一般以表示。第9頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五材料的自然體積材料在自然狀態(tài)下的體積，即整體材料的外觀體積（含內(nèi)部孔隙和水分）。一般以V0

表示。形狀規(guī)則的材料可根據(jù)其尺寸計(jì)算其體積；形狀不規(guī)則的材料可先在材料表面涂臘，然后用排開液體的方法得到其體積。材料的堆積體積粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下的總體外觀體積。松散堆積狀態(tài)下的體積較大，密實(shí)堆積狀態(tài)下的體積較小。一般以表示。第10頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五（一）材料的四種密度1.密度指材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計(jì)算：

式中：ρ——實(shí)際密度，g/cm3或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

V——材料的絕對密實(shí)體積，cm3或m3。第11頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五密度測定方法在測定有孔隙材料（如磚、石等）的密度時(shí)，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉，干燥后，用李氏瓶測定其絕對密實(shí)體積。材料磨得越細(xì)，測得的密實(shí)體積數(shù)值就越精確。圖1-1李氏瓶相對密度相對密度又稱比重，是用材料的質(zhì)量與同體積水（4℃）的質(zhì)量的比值表示，無單位。

實(shí)驗(yàn)多媒體第12頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五2.表觀密度材料單位表觀體積（含材料實(shí)體及閉口孔隙體積）的質(zhì)量。按下式計(jì)算：式中：——體積密度，g/cm3或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

——材料的自然體積，cm3或m3。（一）材料的密度第13頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五（一）材料的密度表觀體積是指包括內(nèi)部封閉孔隙在內(nèi)的體積。其封閉孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量或體積。因此，材料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)。工程中砂石材料，直接用排水法測定其表觀體積第14頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五（一）材料的密度砂表觀密度ρs的測定（kg/m3）式中：m0——砂試樣的烘干質(zhì)量，g；m0＝300g；

m1——砂試樣、水及容量瓶總質(zhì)量，g;m2——水及容量瓶總質(zhì)量，g。測定瓶+砂+水的質(zhì)量m1測定瓶+水的質(zhì)量m2實(shí)驗(yàn)多媒體第15頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五3.體積密度體積密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：

式中：ρ0——材料的體積密度,g/cm3或kg/m3；

m

——材料的質(zhì)量，g或kg；

V0——材料的自然體積，cm3或m3。（一）材料的密度第16頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五4.堆積密度堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：

式中：ρ0——材料的堆積密度,g/cm3或kg/m3；

m

——材料的質(zhì)量，g或kg；——材料的堆積體積，cm3或m3。（一）材料的密度第17頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五砂堆積密度的測定將容量筒內(nèi)材料刮平，容量筒的容積即為材料堆積體積實(shí)驗(yàn)多媒體第18頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五（一）材料的密度幾種密度的比較比較項(xiàng)目實(shí)際密度表觀密度體積密度堆積密度材料狀態(tài)絕對密實(shí)近似絕對密實(shí)狀態(tài)自然狀態(tài)堆積狀態(tài)材料體積VV0計(jì)算公式應(yīng)用判斷材料性質(zhì)用量計(jì)算、體積計(jì)算第19頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五例題判斷：對于某一種確定的散粒狀材料，干燥時(shí)其表觀密度一定大于其堆積密度。（）

答案：對第20頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五例題問題：某顆粒材料的密度ρ、表觀密度ρ0和堆積密度ρ0’之間可能存在的關(guān)系為

。A、ρ0>ρ≥ρ0’B、ρ≥ρ0>ρ0’

C、ρ＞ρ0≥ρ0’A、ρ0’≥ρ0>ρ答案：B第21頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五（二）材料的密實(shí)度密實(shí)度是指材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。密實(shí)度的計(jì)算式如下：

式中：ρ——密度；ρ0——材料的表觀密度。

對于絕對密實(shí)材料，因ρ0=ρ，故密實(shí)度D=1或100%。對于大多數(shù)土木工程材料，因ρ0＜ρ，故密實(shí)度D＜1或D＜100%。第22頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五(a)材料的自然體積構(gòu)成(b)材料的堆積體積構(gòu)成材料的體積構(gòu)成第23頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率?？紫堵蔖按下式計(jì)算：式中：V——材料的絕對密實(shí)體積，cm3或m3；

V0——材料的表觀體積，cm3或m3；

ρ0——材料的表觀密度,g/cm3或kg/m3；

ρ——密度,g/cm3或kg/m3。

（三）孔隙率第24頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五（四）空隙率空隙率是指散粒材料在其堆積體積中,顆粒之間的空隙體積所占的比例?？障堵拾聪率接?jì)算：

式中：ρ0——材料的體積密度；

——材料的堆積密度。空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭??？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞壟渑c計(jì)算砂率的依據(jù)。

第25頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項(xiàng)目孔隙率空隙率適用場合個(gè)體材料內(nèi)部堆積材料之間作用可判斷材料性質(zhì)可進(jìn)行材料用量計(jì)算計(jì)算公式第26頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.材料的親水性與憎水性與水接觸時(shí)，材料表面能被水潤濕的性質(zhì)稱為親水性；材料表面不能被水潤濕的性質(zhì)稱為憎水性。

具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。親水性材料與水分子之間的分子作用力，大于水分子相互之間的內(nèi)聚力；憎水性材料與水分子之間的作用力，小于水分子相互之間的內(nèi)聚力。（ａ）親水性材料（ｂ）憎水性材料第27頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五

親水性和憎水性

第28頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五例題1問題：下列各材料中，

是親水性材料。A、瀝青B、石蠟C、不銹鋼D、聚乙烯塑料答案：C第29頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五例題2問題：下列關(guān)于材料親水性和憎水性的敘述，不合理的是

。A、親水性材料的潤濕邊角θ≤90oB、不銹鋼是憎水性材料C、一般木材是親水性材料D、親水性材料表面做憎水處理，可提高其防水性能答案：B第30頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸水性材料在水中吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。吸水性的大小以吸水率來表示。（1）質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比，并以ｗm表示。質(zhì)量吸水率ｗm的計(jì)算公式為：式中：mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。第31頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五（2）體積吸水率體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水的體積占材料自然體積的百分率，并以WV表示。體積吸水率WV的計(jì)算公式為：式中: mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。

V0——材料在自然狀態(tài)下的體積，（cm3或m3）；

ρw——水的密度,（g/cm3或kg/m3），常溫下取

ρ

w=1.0g/cm3。二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)第32頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)（3）影響材料吸水性的因素材料的吸水率與其孔隙率有關(guān)，更與其孔特征有關(guān)。因?yàn)樗质峭ㄟ^材料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。第33頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)3.材料的吸濕性

材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。用含水率Ｗh表示，其計(jì)算公式為：式中：ms——材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。

當(dāng)空氣中濕度在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，其含水率稱為平衡含水率。第34頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)吸水率與含水率的區(qū)別比較項(xiàng)目吸水率含水率適用場合在水中吸收水分在空氣中吸收水分表示方法吸收水分的質(zhì)量比或體積比吸收水分的質(zhì)量比吸收水量達(dá)到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率第35頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五4.材料的耐水性材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。材料耐水性的指標(biāo)用軟化系數(shù)KR表示：式中：KR——材料的軟化系數(shù)；

fb——材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）；

fg

——材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）。二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)第36頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)軟化系數(shù)反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度，是材料吸水后性質(zhì)變化的重要特征之一。一般材料吸水后，水分會(huì)分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，強(qiáng)度則有不同程度的降低。當(dāng)材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時(shí)（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強(qiáng)度的嚴(yán)重降低。軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在0至1之間。工程中通常將KR＞0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時(shí)，材料軟化系數(shù)也不得小于0.75。第37頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五例題問題：某巖石在氣干狀態(tài)，絕對干燥狀態(tài)和吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度分別為128MPa、132MPa、112MPa，則該巖石的軟化系數(shù)為

。A、0.15B、0.85C、0.88D、0.97答案：C第38頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五

某施工隊(duì)原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為多孔、體積密度僅700kg/m3的加氣混凝土砌塊。在抹灰前采用同樣方式往墻上澆水，發(fā)覺原使用的普通燒結(jié)粘土磚易吸足水量，但加氣混凝土砌塊表面看上去澆水不少，但實(shí)際吸水不多。

現(xiàn)象原因分析第39頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五原因分析

加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為“墨水瓶”結(jié)構(gòu)，肚大口小，毛細(xì)管作用差，只有少數(shù)孔是水分蒸發(fā)形成的毛細(xì)孔，故吸水及導(dǎo)濕均緩慢。材料的吸水性不僅要看孔數(shù)量的多少，還需看孔的結(jié)構(gòu)。第40頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)5.抗凍性抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性能。材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨脹所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失不超過一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，或稱為抗凍等級。材料的抗凍等級可分為F15、F25、F50、F100、F200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。第41頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)影響抗凍性的因素1.材料的密實(shí)度（孔隙率）密實(shí)度越高則其抗凍性越好。2.材料的孔隙特征開口孔隙越多則其抗凍性越差。3.材料的強(qiáng)度強(qiáng)度越高則其抗凍性越好。4.材料的耐水性耐水性越好則其抗凍性也越好。5.材料的吸水量大小吸水量越大則其抗凍性越差。第42頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)6.材料的抗?jié)B性抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級表示。（1）滲透系數(shù)材料的滲透系數(shù)K可通過下式計(jì)算:式中：K——滲透系數(shù),（cm/h）;

Q——滲水量，（cm3）；A——滲水面積,（cm2）；

H——材料兩側(cè)的水壓差，（cm）；

d——試件厚度（cm）；t——滲水時(shí)間（h）。

材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越強(qiáng)。第43頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)（2）抗?jié)B等級材料的抗?jié)B等級是指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，材料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B等級。如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。（3）影響材料抗?jié)B性的因素材料親水性和憎水性通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料；材料的密實(shí)度密實(shí)度高的材料其抗?jié)B性也較高；材料的孔隙特征具有開口孔隙的材料其抗?jié)B性較差。第44頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五例題一種材料的孔隙率增大時(shí)，以下性質(zhì)中

一定下降。①密度②表觀密度③吸水率④強(qiáng)度⑤抗凍性A①②③B①③C②④D①②④答案：C第45頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五三、材料的熱工性質(zhì)1.導(dǎo)熱性當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，熱量提高建筑材料傳遞的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)λ表示：式中：λ——導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）；

Q——傳導(dǎo)的熱量，J；

d——材料厚度，m；

F——熱傳導(dǎo)面積，m2；

Z——熱傳導(dǎo)時(shí)間，h；

（t2－t1）——材料兩面溫度差，K。物理意義：單位厚度（1m）的材料、兩面溫度差為1K時(shí)、在單位時(shí)間（1s）內(nèi)通過單位面積（1m2）的熱量。第46頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五觀察與討論孔隙對材料性質(zhì)的影響

某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面。請問選擇何種材料合適？

討論AB第47頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五討論

保溫層的目的是減少外界溫度變化對住戶的影響。材料保溫性能的主要描述指標(biāo)為導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量，其中導(dǎo)熱系數(shù)越小越好。觀察兩種材料的剖面，可見A材料為多孔結(jié)構(gòu)，B材料為密實(shí)結(jié)構(gòu)，多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，適于作保溫層材料。第48頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五2.熱容量和比熱材料在受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)稱為材料的熱容量。用熱容量系數(shù)或比熱表示。比熱的計(jì)算式如下所示：式中：C——材料的比熱，J/（g·K）；

Q——材料吸收或放出的熱量(熱容量)；

m——材料質(zhì)量，g；（t2

－t1）——材料受熱或冷卻前后的溫差，K。三、材料的熱工性質(zhì)第49頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五三、材料的熱工性質(zhì)3.熱阻和傳熱系數(shù)熱阻是材料層（墻體或其它圍護(hù)結(jié)構(gòu)）抵抗熱流通過的能力，熱阻的定義及計(jì)算式為：

Ｒ＝ｄ/λ

式中：R——材料層熱阻，（m2·K）/W；

d——材料層厚度，m；

λ——材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）。熱阻的倒數(shù)１／Ｒ稱為材料層（墻體或其它圍護(hù)結(jié)構(gòu)）的傳熱系數(shù)。傳熱系數(shù)是指材料兩面溫度差為1Ｋ時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。第50頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五三、材料的熱工性質(zhì)4.材料的溫度變形性材料的溫度變形是指溫度升高或降低時(shí)材料的體積變化。用線膨脹系數(shù)α表示。ΔL=（t2－t1）·α·L式中：ΔL——線膨脹或線收縮量，mm或cm；

（t2－t1）——材料前后的溫度差，K；

α——材料在常溫下的平均線膨脹系數(shù)，1/K；

L——材料原來的長度，mm或m。材料的線膨脹系數(shù)與材料的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)，常選擇合適的材料來滿足工程對溫度變形的要求。第51頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五四、材料的力學(xué)性質(zhì)1.材料的強(qiáng)度材料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度等?？箟嚎估辜艨箯澋?2頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五四、材料的力學(xué)性質(zhì)抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度的計(jì)算：式中：f——材料強(qiáng)度，MPa；

Fmax——材料破壞時(shí)的最大荷載，N；

A——試件受力面積，mm2?？箯潖?qiáng)度的計(jì)算：中間作用一集中荷載，對矩形截面試件，則其抗彎強(qiáng)度用下式計(jì)算：式中：fw——材料的抗彎強(qiáng)度，MPa；Fmax——材料受彎破壞時(shí)的最大荷載，N；A——試件受力面積，mm2；L、b、h——兩支點(diǎn)的間距，試件橫截面的寬及高，mm。-第53頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五比強(qiáng)度比強(qiáng)度指材料強(qiáng)度與其體積密度之比。它是評價(jià)材料是否輕質(zhì)高強(qiáng)的指標(biāo)。下表列出常見幾種建筑材料的比強(qiáng)度。材料名稱體積密度（kg/m3）強(qiáng)度（MPa）比強(qiáng)度低碳鋼松木混凝土(C30)紅磚7800500240017002353430100.03010.06800.01250.0059第54頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五例題問題：鋼材、普通鋼筋砼、預(yù)應(yīng)力砼三者的比強(qiáng)度最大

。A、鋼材比強(qiáng)度最大B、預(yù)應(yīng)力砼比強(qiáng)度最大C、三者比強(qiáng)度基本相同D、鋼材的比度最小答案：A第55頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五四、材料的力學(xué)性質(zhì)2.彈性和塑性（1）彈性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時(shí)變形）。

（2）塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。第56頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五彈性模量E彈性變形的變形量與對應(yīng)的應(yīng)力大小成正比，其比例系數(shù)用彈性模量E來表示。按下式計(jì)算：式中：σ——材料所受的應(yīng)力，MPa；ε——材料在應(yīng)力σ作用下產(chǎn)生的應(yīng)變，無單位。彈性模量越大，材料在荷載作用下越不易變形。

例題第57頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五例題問題：材料的彈性模量是衡量材料彈性范圍的抵抗變形能力的指標(biāo),彈性模量愈小,材料受力變形

。A、愈小B、不變C、愈大D、彈性模量和變形無關(guān)答案：C第58頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五觀察與討論3.脆性和韌性觀察以下兩動(dòng)畫，請對比分析韌性材料與脆性材料的差異。討論四、材料的力學(xué)性質(zhì)第59頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五討論3.脆性和韌性

具有脆性性質(zhì)的材料稱脆性材料。脆性材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度，可高達(dá)數(shù)倍甚至數(shù)十倍，脆性材料抵抗沖擊載荷或振動(dòng)作用的能力較差，脆性材料只適合用作承壓構(gòu)件。土木工程材料中大部分無機(jī)非金屬材料均為脆性材料，如燒結(jié)普通磚、混凝土等。

具有韌性性質(zhì)的材料稱韌性材料。在建筑工程中，對于要求承受沖擊載荷和有抗震要求的結(jié)構(gòu)，如吊車梁、橋梁、路面等所用的材料，均應(yīng)具有較高的韌性。土木工程常用的低碳鋼、有色金屬等都是韌性材料。第60頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五脆性脆性指材料在外力作用下，無明顯塑性變形而突然破壞的性質(zhì)（右圖）。具有這種性質(zhì)的材料稱為脆性材料。第61頁，共72頁，2023年，2月20日，星期五脆性材料特征抗壓強(qiáng)度比其抗拉強(qiáng)度往往要高很多倍。它對承受震動(dòng)作用和抵抗沖擊荷載是不利的。常見脆性材料磚、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、鑄鐵。