第 一 章 土木工程材料導(dǎo)論

第一章土木工程材料導(dǎo)論第1頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二1三問：What?How?Which?

土木工程要求材料具備什么性能（What）?土木工程材料如何滿足工程要求（How）?本章學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容（Which）?第2頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二2土木工程的功能要求的材料性能承受荷載長期可靠性防水、隔熱隔聲、防火采光、絕緣不污染環(huán)境強(qiáng)度、剛度耐久性物理性能安全性土木工程要求材料具備哪些性能？第3頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二3土木工程材料如何滿足性能要求？材料的組成材料的結(jié)構(gòu)材料的構(gòu)造材料的復(fù)合第4頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二4性能組成結(jié)構(gòu)材料的組成—結(jié)構(gòu)—性能關(guān)系材料組成、結(jié)構(gòu)與性能之關(guān)系

——現(xiàn)代材料科學(xué)的核心第5頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二5本章主要內(nèi)容材料的組成與結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)性能及其測試方法第6頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二6土木工程材料的組成與結(jié)構(gòu)

CompositionandStructureofCivilEngineeringMaterials

組成化學(xué)組成物相組成結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)材料的的構(gòu)造第7頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二7土木工程材料的組成與結(jié)構(gòu)

CompositionandStructureofCivilEngineeringMaterials

組成化學(xué)組成相組成結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)材料均由各種物相組成每種物相由化合物組成化合物由分子組成分子由原子組成材料的化學(xué)組成：元素化合物材料的物理狀態(tài)：固態(tài)連續(xù)相分散相：纖維與顆粒氣態(tài)液態(tài)膠態(tài)分布的孔隙及其含量包含的液體種類與含量礦物化合物瀝青類材料、油漆等材料的物理狀態(tài)可以互相轉(zhuǎn)變水（液態(tài)）——冰（固態(tài)）水晶（晶體SiO2）——玻璃（非晶態(tài)SiO2）第8頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二8化學(xué)組成

化學(xué)組成——指材料中所含化學(xué)成分（元素、單質(zhì)或化合物）的種類和含量。例如：鋼材中四種礦物相所含的化學(xué)元素是：

Fe、C及其它微量元素（Cr、Mn、Ni等）；生石灰的化學(xué)組成是：CaO，熟石灰的組成是Ca(OH)2；硅酸鹽水泥所含的化合物是：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等。聚氯乙烯塑料的化學(xué)組成有：

PVC樹脂（[-CH－CHCl-]n）、二丁酯、CaCO3等。第9頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二9物相：材料中所含的物理和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的組分稱為物相，在指定條件下各物相間有明顯的界面，在界面上宏觀性質(zhì)發(fā)生跳躍式改變。物相組成

土木工程材料中的物相種類及其含量。例如：物相組成硅酸鹽水泥熟料中的主要礦物相有：硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣鋼材中的物相有：奧氏體鐵素體滲碳體珠光體氣體：不論混有多少種氣體，只有一個物相，氣相液體：按互溶程度可以有一相、兩相或多相共存（水-油）固體：與種類相同第10頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二10化學(xué)組成與物相組成的關(guān)系化學(xué)組成相同，其物相組成不一定相同；例如：半水石膏的化學(xué)成分為CaSO40.5H2O，但它有-、-、-等3種物相。不同的物相，其化學(xué)組成可能相同。例如：水泥熟料中的硅酸二鈣和硅酸三鈣兩種不同礦物相的化學(xué)成分均是CaO和SiO2。物相組成相同，其化學(xué)組成一定相同。第11頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二11材料組成與性能的關(guān)系材料化學(xué)組成微小差異，可導(dǎo)致性能很大或根本性改變聚氯乙烯樹脂[-CH2-CHCl-]n，不溶于水聚乙烯醇[-CH2-CHOH-]n

，水溶性材料物相組成的變化可導(dǎo)致材料發(fā)生質(zhì)的突變純鐵強(qiáng)度不高且較柔軟，而鋼較強(qiáng)韌，生鐵較硬脆，原因是含C量的微小差別導(dǎo)致物相改變，同理，鋼——不銹鋼石墨-金剛石，C的同素異形體兩條基本原則：在選用材料時，必須了解材料的化學(xué)組成和物相組成；可以通過改變材料的組成來改善材料的性能。第12頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二12二、材料的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)材料中所含各物相的類型、尺寸、形狀、數(shù)量及其分布。物相或化合物中各離子、原子、分子與超細(xì)顆粒等質(zhì)點的堆積方式和幾何形狀，以及纖維的排布等。材料結(jié)構(gòu)層次：宏觀構(gòu)造細(xì)觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)尺寸為～10-3m(肉眼可分辯)尺寸為10-6~10-3m(光學(xué)顯微鏡可辯)尺寸為＜10-6m(電子顯微鏡)尺寸為10-10~10-8m(高倍電鏡)第13頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二131.宏觀構(gòu)造

材料構(gòu)造是指宏觀的組織狀態(tài)和具有特定性質(zhì)的材料單元的組合情況，其尺寸范圍在10-3m以上，肉眼可分辨。如：材料內(nèi)部的孔隙特征和孔結(jié)構(gòu)；混凝土中砂、石和水泥石的堆積和分布情況；纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的纖維分布狀態(tài)等?；炷恋暮暧^結(jié)構(gòu)天然石膏晶體顆粒的堆積結(jié)構(gòu)—纖維軸向平行氣泡堆積結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)第14頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二142.細(xì)觀結(jié)構(gòu)

材料是由多物相和多晶體構(gòu)成的。細(xì)觀結(jié)構(gòu)的尺寸范圍為10-6~10-3m，它是指材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和各物相的堆積結(jié)構(gòu)。如：鋼材的晶體組織在常溫下由鐵素體、珠光體和滲碳體；巖石、陶瓷、水泥石中各礦物相的堆積結(jié)構(gòu)等；高分子材料中晶相與非晶相的堆積結(jié)構(gòu)。鐵碳合金的細(xì)觀組織結(jié)構(gòu)照片天然巖石的細(xì)觀結(jié)構(gòu)木材的細(xì)觀結(jié)構(gòu)第15頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二153.微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)—指尺寸范圍在10-10~10-6m內(nèi)，組成材料的化合物或礦物的組織狀態(tài)，是分子、原子與離子排列、連接的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。根據(jù)排列有序與無序，微觀結(jié)構(gòu)分為

晶體（有序、重復(fù)排列）

非晶體（無序連接）玻璃體

膠體第16頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二16

晶體結(jié)構(gòu)特點

晶體結(jié)構(gòu)中，質(zhì)點（離子、原子或分子）作三維空間有序堆積、并呈周期重復(fù)，由此構(gòu)成點陣格子結(jié)構(gòu)（晶格）。

晶體類型

根據(jù)質(zhì)點（離子、原子或分子）間結(jié)合鍵的不同分為：1）離子晶體離子鍵結(jié)合，如:亞硝酸鈉、硫酸鋁等；2）共價晶體共價鍵結(jié)合，如：金剛石、碳化硅等；3）分子晶體分子鍵結(jié)合，如：減水劑、液晶等；4）金屬晶體金屬鍵結(jié)合，如：金屬材料等。

第17頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二17晶體礦物具有規(guī)則的幾何外形石英晶體第18頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二18晶體中原子排列的作用原子排列研究固態(tài)物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即原子排列和分布規(guī)律是了解掌握材料性能的基礎(chǔ)，才能從內(nèi)部找到改善和發(fā)展新材料的途徑；才能根據(jù)工程結(jié)構(gòu)要求，選擇合適的材料。組織性能

第19頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二19

非晶態(tài)結(jié)構(gòu)

也稱無定型結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)特點：質(zhì)點排列無序，且無周期性；沒有固定的幾何外形。種類：玻璃體結(jié)構(gòu)膠體結(jié)構(gòu)如硅酸鈉玻璃是典型的玻璃體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)中，Na、Si、和O離子無序堆積。而石英玻璃是晶體，其結(jié)構(gòu)中Si、和O離子有序堆積。膠體結(jié)構(gòu)—只由微細(xì)的固體粒子和分散介質(zhì)（液體）組成的結(jié)構(gòu)當(dāng)固體粒子含量較少，并分散在介質(zhì)中則構(gòu)成溶膠結(jié)構(gòu)；當(dāng)固體粒子含量較多，并形成連續(xù)相則構(gòu)成凝膠結(jié)構(gòu)。如：CSH凝膠、瀝青、塑料、密封材料膠體的微觀結(jié)構(gòu)針狀晶體的微觀結(jié)構(gòu)第20頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二20材料的構(gòu)造定義：指多物相材料所含各種單相材料的宏觀堆積織構(gòu)。分類：堆聚結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)、散粒結(jié)構(gòu)等典型工程材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造復(fù)合材料：第21頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二21土木工程材料的技術(shù)性能及其測試方法物理性質(zhì)

PhysicalProperties密度Density熱學(xué)性質(zhì)ThermalProperties電與磁性質(zhì)ElectricalandmagneticProperties聲學(xué)性質(zhì)AcousticalProperties光學(xué)性質(zhì)OpticalProperties力學(xué)性質(zhì)

MechanicalProperties耐久與安全性質(zhì)

Durabilityandinnoxious第22頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二22土木工程材料的物理性質(zhì)

GeneralPropertiesofCivilEngineeringMaterials基本性質(zhì)GeneralProperties密度

DensityorRelativeDensity孔隙率

Porosity與水有關(guān)的性質(zhì)熱學(xué)性質(zhì)

ThermalProperties聲學(xué)性質(zhì)AcousticalProperties光學(xué)性質(zhì)OpticalProperties第23頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二231、質(zhì)量與體積

密度ρ

表觀密度ρ0

堆積密度ρ0’

密度單位體積材料的質(zhì)量＝密度體積與質(zhì)量是可變的，密度是不變的相同質(zhì)量的材料的體積與物相和質(zhì)點的堆積狀態(tài)有關(guān)材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。散粒材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。——絕對密實狀態(tài)下，m/V——自然堆聚狀態(tài)下，m’/V0——松散堆積狀態(tài)下，m’/V0’第24頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二24密度、表觀密度和堆積密度測量方法密度

試樣—粉末；體積測量—排液法。表觀密度

試樣—塊體；體積測量—直接測、蠟封排液法。堆積密度

試樣—顆粒；質(zhì)量測量—固定體積法排除任何孔隙后，材料的絕對密實體積自然狀態(tài)下體積＝絕對密實體積＋孔隙(開口與閉口)體積堆積體積＝自然狀態(tài)體積＋堆積空隙體積為什么要蠟封？第25頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二25材料密度與組成、結(jié)構(gòu)的關(guān)系原子的質(zhì)量固體相的摩爾質(zhì)量固體相的微觀結(jié)構(gòu)固體相的堆聚結(jié)構(gòu)—孔隙率顆粒的堆積結(jié)構(gòu)—空隙率輕原子組成的材料，其密度較小，如鋁Al重原子組成的材料，其密度較大，如鐵Fe組成材料的化合物或礦物的摩爾質(zhì)量越大，其密度越大晶體相的密度大于非晶體相膠體相的密度小于玻璃體晶體相的密度取決于晶體結(jié)構(gòu)孔隙率越大，材料的表觀密度越小反之亦然空隙率越大，材料的堆積密度越小，反之亦然第26頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二26問題？對于某一種材料來說，其密度、表觀密度和堆積密度之間的相互關(guān)系怎樣？

答：密度＞表觀密度＞堆積密度原因：自然狀態(tài)下的體積＝絕對密實體積＋孔隙體積；堆積體積＝密實體積＋孔隙體積＋空隙體積。什么是視密度？如何測量？第27頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二272、孔隙率（P）與密實度（D）的計算

1)孔隙率

定義：材料中的孔隙體積與總體積的百分比稱為孔隙率P。

P=

如果材料處于干燥狀態(tài)：

P=[1－]×100%

V0-Vρ×100%ρ0V0圖1-1材料孔隙率示意圖

孔隙率測試方法：體積/密度法：分別測量材料的表觀何種與密實體積，或表觀密度與密度，由孔隙率公式計算飽和吸水法：已知體積或質(zhì)量的材料浸入裝有足量水的燒杯中，讓材料飽和吸水，測量所吸水的何種，可計算開口孔隙率壓汞法：試樣在壓汞儀中抽真空，在一定壓力下使液態(tài)汞進(jìn)行材料孔隙，通過測量不同壓力下壓入孔隙中汞的何種，可計算孔隙率、孔徑分布等氮吸附法：測量材料內(nèi)部小孔的孔隙率第28頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二282)密實度

定義：材料體積中被固體物質(zhì)充實的程度D，

D=×100%=1－P

材料的密實度越大，則強(qiáng)度越高、吸水率越小、導(dǎo)熱性越大。VV0第29頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二29孔隙對材料性能的影響

空隙率與強(qiáng)度的關(guān)系見右圖：隨著孔隙率增大，表觀密度提高，吸水率降低，強(qiáng)度和耐久性提高。吸水率強(qiáng)度耐久性表觀密度孔隙率孔隙對材料性能的影響第30頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二30例題

某工地質(zhì)檢員從一堆碎石料中取樣，并將其洗凈后干燥，用一個10升的金屬桶，稱得一桶碎石的凈質(zhì)量是13.50Kg；再從桶中取出1000g的碎石，讓其吸水飽和后用布擦干，稱其質(zhì)量為1036g；然后放入一廣口瓶中，并用水注滿這廣口瓶，連蓋稱重為1411g，水溫為25C，將碎石倒出后，這個廣口瓶盛滿水連同蓋的質(zhì)量為791g；另外從洗凈完全干燥后的碎石樣中，取一塊碎石磨細(xì)、過篩成細(xì)粉，稱取50g，用李氏瓶測得其體積為18.8毫升。請問？1）該碎石的密度、表觀密度和堆積密度？2）該碎石的孔隙率、開口孔隙率和閉口孔隙率？3）該碎石的密實度、空隙率和填充率？

第31頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二31解答：1）∵V’o=10L,m’0=13.5kg;ρ0’

=（m0’/V0’）=13.5/10=1.35＝13.5kg/m3∵m’=1000g,吸水后質(zhì)量=1036g.水的密度＝1。則，Vo=791－(1411－1036)=416mL∴ρ0=（m’/V0）=1000/416=2.404

∵V=18.8mL,m=50g;∴ρ=(m/V)=50/18.8=2.662)P=[1－ρ0/ρ]×100%=(1－2.404/2.66)=9.624%

其中：P開=36/416=8.653%P閉=9.624－8.65=0.974%3)D=1－P=90.376%P’=[1－ρ0’/ρ0]×100%=(1－1.35/2.404)=43.8%D’=1－P’=1－43.8%=56.2%碎石在水中吸水的質(zhì)量＝開口孔隙體積第32頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二32材料與水有關(guān)的性質(zhì)與水有關(guān)的性質(zhì)（材料的表面性質(zhì)）

表面能與表面張力親水性和憎水性

吸水性

耐水性

吸濕性第33頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二33表面能與表面張力表面層分子的勢能大于本體分子，材料表面有富余的勢能——表面能（表面張力）表面活性：物質(zhì)甲能顯著降低物質(zhì)乙的表面張力，常稱甲對乙有表面活性，能顯著降低表面活性的物質(zhì)稱為表面活性劑第34頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二34固體表面的潤濕性親水性與憎水性

Hydrophilic

and

HydrophobicProperties第35頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二351、親水性與憎水性

根據(jù)水與材料表面的潤濕角（接觸角）θ的大小，有：

cosθ=(γsg-γsl)/γlg親水性

0≤θ≤90°時，材料表面可被水所濕潤；材料表面被水濕潤，水可被材料所吸附，材料的這種性能稱為親水性，這種材料稱為親水性材料。憎水性

90°＜θ≤180°時，材料表面不可被水濕潤，材料稱為憎水性材料，這種性能稱為材料的憎水性。第36頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二36親水性與憎水性材料的特征：材料的親水性與憎水性主要取決于材料的組成與結(jié)構(gòu)：有機(jī)材料一般是憎水性，無機(jī)材料都是親水性。

水在憎水性材料的表面有自動收縮成珠的趨勢，不能潤濕材料的表面。對工程防水有利。水在親水性材料的表面是自動散開和鋪展，并自發(fā)地潤濕表面。第37頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二37吸水性和吸濕性

吸水性材料與水接觸時，其內(nèi)部孔隙會吸收水分，這種性質(zhì)稱為吸水性。材料的吸水性用吸水率表示。吸濕性材料在潮濕空氣中，會吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性。材料的吸濕性用平衡含水率表示。材料的吸水（濕）性與材料內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)與材料的親水性或憎水性密切相關(guān)：材料通過其內(nèi)部開口、連通的孔隙吸收外部環(huán)境的水開口孔隙越多，材料吸水率越大；開口連通孔徑較小，因毛細(xì)管作用而容易吸水。親水性材料的吸水（濕）性比憎水性材料強(qiáng)。親水性孔壁使水自動吸入；憎水性孔壁難以使水吸入。第38頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二38含水率、吸水率、平衡含水率含水率材料所含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)下質(zhì)量之比：

w=×100%

式中：m—材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g;m1’—材料在含水狀態(tài)下的質(zhì)量，g。吸水率材料吸水飽和面干時的含水率：

＝×100%式中：m2’—材料在吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量，g。平衡含水率材料在一定濕度的環(huán)境下吸濕，與環(huán)境中濕度達(dá)到平衡時的含水率。m2’－mmm1’－mm第39頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二39創(chuàng)新思維？

1、為什么房屋一樓潮濕？

2、如何解決？1、地下水沿材料毛細(xì)管上升，然后在空氣中揮發(fā)。2、解決問題的原理與辦法阻塞毛細(xì)通道，技術(shù)措施？對材料中的毛細(xì)管壁進(jìn)行憎水處理第40頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二40二、熱學(xué)性質(zhì)

熱傳導(dǎo)性與導(dǎo)熱系數(shù)比熱容與熱容線膨脹系數(shù)

最高使用溫度材料線膨脹系數(shù)的測量線膨脹系數(shù)的單位：/C材料的線膨脹系數(shù)與組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)：有機(jī)材料＞金屬材料＞無機(jī)非金屬材料非晶體材料＞晶體材料材料導(dǎo)熱性的測量材料的導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)或熱阻表示導(dǎo)熱系數(shù)與組成、結(jié)構(gòu)和孔隙率、孔隙特征有關(guān)：金屬＞非金屬；多孔材料＜密實材料封閉孔隙＜開口連通孔隙第41頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二41三、聲學(xué)性質(zhì)吸聲性與吸聲系數(shù)聲能穿透材料和被材料消耗的性質(zhì)稱為吸聲性；工程材料的吸聲性用吸聲系數(shù)表示。隔聲性隔空氣聲隔絕由空氣傳播的聲能隔固體聲隔絕由于聲源撞擊固體材料，引起固體材料受迫振動而發(fā)出的聲能。材料的隔聲能力用隔聲量R表示，單位為dB。第42頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二42四、光學(xué)性質(zhì)光吸收比材料吸收的光通量與入射光通量之比。光反射比材料反射的光通量與入射光通量之比。光透射比透過材料的光通量與入射光通量之比。透明性材料的透明性也是與光線有關(guān)的性質(zhì)。既能透光又能透視的物體稱為透明體；只能透光不能透視的物體稱為半透明體；既不能透光又不能透視的物體稱為不透明體。光澤光澤主要是材料的鏡面反射所產(chǎn)生的反射光。

第43頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二43工程材料的力學(xué)性質(zhì)

MechanicalPropertiesofEngineeringmaterials強(qiáng)度與比強(qiáng)度彈性與塑性脆性與韌性第44頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二44強(qiáng)度定義：

強(qiáng)度指材料抵抗外力作用下產(chǎn)生破壞的能力。

強(qiáng)度分類及公式:請點擊右鍵選擇“播放”觀看Flash動畫第45頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二451、強(qiáng)度與比強(qiáng)度強(qiáng)度—材料抵抗荷載作用下的變形，保持原有形狀(不發(fā)生形變)或抵抗破壞的性能量度根據(jù)荷載種類與作用方向，強(qiáng)度有：抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度工程設(shè)計所涉及的材料強(qiáng)度。強(qiáng)度等級—土木工程材料常根據(jù)其極限強(qiáng)度值的大小，人為劃分的若干“強(qiáng)度等級”比強(qiáng)度—材料強(qiáng)度與材料的表觀密度之比抗壓強(qiáng)度測試直接拉伸測試劈裂拉伸測試四點彎曲試驗彈性極限強(qiáng)度：材料應(yīng)力~應(yīng)變曲線上的彈性區(qū)最大應(yīng)力極限強(qiáng)度:材料應(yīng)力~應(yīng)變曲線上的最大應(yīng)力破壞(斷裂)強(qiáng)度:材料破壞(斷裂)時的強(qiáng)度第46頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二46彈性及彈性材料

彈性：外力的作用下產(chǎn)生變形,外力取消后,能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。彈性材料：具有彈性的材料。塑性及塑性材料

塑性：作用下產(chǎn)生變形,外力取消后,仍保持變形后的形狀和尺寸,并且不產(chǎn)生裂紋的性質(zhì)。塑性材料：具有塑性的材料。常見塑性材料:砼拌合物,水泥漿,石灰膏,瀝青等。彈性和塑性第47頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二47

ba變形荷載0Aab—彈性變形彈塑性材料的變形曲線ob—塑性變形第48頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二48脆性：材料受外力達(dá)到一定程度后突然破壞,破壞時無明顯的塑性變形的性質(zhì)。脆性材料：具有脆性的材料。石材、水泥混凝土、砂漿、玻璃和陶瓷等屬于脆性材料。荷載A變形脆性與韌性脆性材料的變形曲線第49頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二49韌性：在沖擊外力和震動荷載作用下,材料能吸收大量的能量，產(chǎn)生一定變形而不致破壞的性質(zhì)。韌性材料：具有韌性的材料鋼材和木材等材料均屬于韌性材料。特點：有較高的抗拉和抗壓等強(qiáng)度。鋼材以抗拉強(qiáng)度極限劃分等級。利用之可制備復(fù)合材料。

脆性與韌性對于脆性材料，極限強(qiáng)度與破壞強(qiáng)度是一致的。對于韌性材料，極限強(qiáng)度高于破壞（斷裂）強(qiáng)度。第50頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二50（1）硬度材料的硬度是材料表面的堅硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力。通常用刻劃法，回彈法和壓入法測定材料的硬度。刻劃法用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，分為10個硬度等級?；貜椃ㄓ糜跍y定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強(qiáng)度；也用于測定陶瓷、磚。砂漿、塑料、橡膠、金屬等的表面硬度并間接推算其強(qiáng)度。硬度和耐磨性第51頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二51

耐磨性

耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，計算公式如下：式中：G——材料的磨耗率，（g/cm2）；

m1——材料磨損前的質(zhì)量，（g）；

m2——材料磨損后的質(zhì)量，（g）；

A——材料試件的受磨面積（cm2）。第52頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二52材料的耐久性

DurabilityofCivilEngineeringMterials材料耐久性與土木工程的服役壽命影響材料耐久性的因素材料的耐久性能及其測試方法第53頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二53一、材料的耐久性與工程服役壽命

耐久性

材料在長期使用過程中，抵抗其自身及外界環(huán)境因素的作用或影響，持久保持外觀和使用性能不變的能力。

工程服役壽命

因材料性能的劣化，使得工程在使用環(huán)境下服役到功能的最低要求時所經(jīng)歷的時間——服役壽命。材料耐久性與工程服役壽命息息相關(guān)。第54頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二54二、影響材料耐久性的因素

材料在使用中會被破壞的原因有兩方面：