第一章 材料的基本性質(zhì)

第一章材料的基本性質(zhì)第1頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造一、材料的組成

材料的組成包括化學(xué)組成、礦物組成、相組成1、化學(xué)組成化學(xué)元素和化合物的種類與數(shù)量2、礦物組成非金屬材料具有的特定晶體結(jié)構(gòu)數(shù)量與種類。3、相組成相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻部分的種類與數(shù)量第2頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月二、材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造決定材料性能得到重要因素，分為宏觀、細(xì)觀和微觀結(jié)構(gòu)。一）結(jié)構(gòu)

1、宏觀結(jié)構(gòu)（10-3m以上）孔隙（致密、多孔、微孔結(jié)構(gòu)）存在狀態(tài)分類（堆聚、纖維、層狀、散粒）第3頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2、細(xì)觀結(jié)構(gòu)（10-3-10-6m）

混凝土、鋼材、木材等材料細(xì)觀層次上的組織對性能影響很大。3、微觀結(jié)構(gòu)（10-6-10-10m）

1）晶體結(jié)構(gòu)

2）玻璃體結(jié)構(gòu)

3）膠體結(jié)構(gòu)第4頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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第5頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)材料的基本物理性質(zhì)一、材料的密度、表觀密度與堆積密度一）材料的密度材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。

其中ρ—密度（g/cm3)V—絕對密實狀態(tài)下的體積（cm3)

第6頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月測定方法：密實材料（鋼材等）

多孔材料（混凝土＼磚）

abc第7頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月二）材料的表觀密度

材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。

其中ρ0—表觀密度（g/cm3)V0—自然狀態(tài)下的體積（cm3)

第8頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三）材料的堆積密度

粉狀或顆粒狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。

其中—堆積密度（Kg/m3)—堆積狀態(tài)下的體積（m3)

第9頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月二、材料的密實度與孔隙率

1、密實度或第11頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2、孔隙率或第12頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三、材料的填充率與空隙率1、填充率或第13頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2、空隙率或第14頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月習(xí)題：

1、燒結(jié)普通粘土磚尺寸為240╳115╳53mm，已知干燥質(zhì)量為2467g，孔隙率為37%，試計算密度與密實度。2、某河流的河砂，堆積密度為1400kg/m3，該砂干燥后稱取500g，進(jìn)行排水試驗，排水量為191ml，試計算該砂的表觀密度和空隙率（不考慮表面孔隙）。第15頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月四、材料與水有關(guān)的性質(zhì)一）親水性與憎水性

Ф≤90o親水性材料

Ф

Ф>90o憎水性材料潤濕邊角（Ф）：在材料、水和空氣的交叉點處，沿水滴表面切線與水和材料接觸面所形成的夾角。第16頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月二）吸水性與吸濕性

1、含水率材料中含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)下質(zhì)量之比。其中：W—材料的含水率（%）

m—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）

m1—材料在含水狀態(tài)下的質(zhì)量（g）

第17頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2、吸水率吸水性：材料與水接觸時吸收水分的性質(zhì)。吸水率：材料吸水飽和狀態(tài)時的含水率。其中：W0—材料的含水率（%）

m—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）

m0—材料在吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g）影響因素：1）連通孔含量；2）孔隙大小。第18頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月3、吸濕性吸濕性：材料在潮濕空氣中，吸收水分的性質(zhì)。一般可逆。吸濕性對材料性質(zhì)影響較大（如保溫材料、木材）平衡含水率：材料與空氣濕度達(dá)到平衡時的含水率。第19頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三）材料的耐水性耐水性：材料抵抗水的破壞作用的能力。如對力學(xué)性能、光學(xué)、裝飾性的劣化。軟化系數(shù)在0-1之間，長期浸水或長期處于潮濕環(huán)境下的重要建筑，軟化系數(shù)不得低于0.85。通常大于0.8的可以認(rèn)為耐水。第20頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月四）材料的抗?jié)B性

1）抗?jié)B性抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。表示方法有兩種，即滲透系數(shù)與抗?jié)B等級。

2）表示方法

其中：K—滲透系數(shù)(cm/h)；Q—滲透量(cm3)；

d—試件厚度(cm)；A—透水面積(cm2)；

t—時間(h)；H—靜水壓力水頭(cm)第21頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月抗?jié)B等級：砂漿與混凝土的表示方法。

S—抗?jié)B等級

H—試件開始滲水壓力

3）影響抗?jié)B性的因素孔隙率和孔隙特征。第22頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)材料的基本力學(xué)性質(zhì)一、材料的理論強(qiáng)度與實際強(qiáng)度

強(qiáng)度：在外力作用下抵抗破壞的能力。按格里費斯強(qiáng)度理論，理論上材料的強(qiáng)度很高。但是由于材料內(nèi)部的缺陷，造成理論強(qiáng)度遠(yuǎn)高于實際強(qiáng)度。內(nèi)部的缺陷：晶格錯位；雜質(zhì)；孔隙；微裂縫。第23頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月二、材料的強(qiáng)度

1、強(qiáng)度分類

1）抗拉強(qiáng)度；

2）抗壓強(qiáng)度；

3）抗剪強(qiáng)度；

4）抗彎強(qiáng)度。

2、影響強(qiáng)度因素

1）材料的品質(zhì)；

2）材料的孔隙率；

3）材料的構(gòu)造特征。

3、強(qiáng)度等級劃分根據(jù)強(qiáng)度大小劃分為若干個等級。第24頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三、彈性與塑性

1、彈性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，外力取消后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。2、塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，外力取消后仍能夠保持變形后形狀和尺寸的性質(zhì)。

荷載彈性變形塑性變形變形第25頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月四、脆性與韌性

1、脆性當(dāng)外力達(dá)到一定限定后，材料突然破壞，而無明顯的塑性變形的性質(zhì)。如：磚、石材、陶瓷、混凝土、玻璃等為脆性材料。

2、韌性在沖擊、震動荷載作用下，材料能夠吸收較大的能量，同時發(fā)生一定變形而不致破壞的性質(zhì)。如：木材、鋼材等為韌性材料。第26頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)材料的耐久性一、耐久性材料在長期使用過程中，抵抗自身及環(huán)境因素破壞作用，保持其原有性能而不變質(zhì)，不破壞的能力。第27頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月已拆除的西直門橋（運營20年）第28頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共32頁，創(chuàng)作于202