第03講第十二章第一節(jié)材料科學知識與土木工程材料的基本性質（二）（新版）

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁4、材料的抗?jié)B性材料抵御壓力水滲透的性質成為抗?jié)B性，或不透水性。材料的抗?jié)B性通常用滲透系數(shù)來表示。滲透系數(shù)是指一定厚度的材料，在單位壓力水頭作用下，在單位時光內透過單位面積的水量。滲透系數(shù)越小，材料的抗?jié)B性越好。對于混凝土或砂漿用抗?jié)B等級表示其抗?jié)B性，抗?jié)B等級越大，混凝土或砂漿的抗?jié)B性越好。材料的抗?jié)B性和其孔隙率及孔隙特征有關，普通孔隙率小且為封閉孔的材料，抗?jié)B性好?？紫堵蚀笄沂沁B通孔的材料，抗?jié)B性差。對于防水材料要求具有更高的抗?jié)B性。如地下構筑物和防水工程要求有較高的抗?jié)B性5、材料的抗凍性材料在水飽和狀態(tài)下，能經歷多次凍融循環(huán)（凍結和融化）作用而不破壞、強度也不嚴重降低的性質為抗凍性。用抗凍等級Fn表示，n指材料所能承受的最大凍融次數(shù)?？箖龅燃壴酱螅牧系目箖鲂栽胶?。密實或具有封閉孔隙的材料抗凍性好。（三）材料的導熱性當材料兩側存在溫度差時，熱量將由溫度高的一側，通過材料傳遞到溫度低的一側，材料的這種傳導熱量的能力，稱為導熱性。材料導熱性可用導熱系數(shù)來表示。導熱系數(shù)的物理意義是：厚度為1m的材料，當溫度改變1K時，在1s時光內通過1m2面積的熱量。材料的導熱系數(shù)愈小，表示材料的導熱性越差，絕熱性能愈好。影響材料導熱性的因素有：（1）材料的組成與結構：金屬材料、無機材料、晶體材料的導熱性大于非金屬材料、有機材料、非晶體材料。（2）材料的孔隙率：增大孔隙率大，即表觀密度小，導熱系數(shù)小。（3）材料的孔隙特征：相同孔隙率時，微孔或封閉孔隙構造材料的導熱系數(shù)小，絕熱性好。（4）材料的含水情況：材料含水或含冰后會使導熱系數(shù)增大，絕熱性下降。以上各物理性能及其指標匯總于表2中。表2材料的物理性能及其指標親水性憎水性吸水性吸濕性耐水性抗?jié)B性抗凍性導熱性潤濕邊角吸水率含水率軟化系數(shù)滲透系數(shù)抗凍等級導熱系數(shù)抗?jié)B等級90°>90°飽和隨溫度和濕度變化（平衡）越大越好>0.85越小越好越大越好越大越好越大越好三、材料的力學性質1、材料的強度、比強度材料在外力作用下抵御破壞的能力，稱為材料的強度。按照外力作用的形式不同，材料的強度有抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度及抗剪強度等。比強度：指材料強度對其表觀密度的比值，是衡量材料輕質高強的主要指標。該值越大，表明材料輕質高強。2、彈性與塑性：彈性：指外力作用下材料產生變形，外力取消后變形出現(xiàn)，材料能徹低恢復本來的形狀的性質，這種變形為彈性變形。彈性模量是衡量材料在彈性范圍內抵御變形能力的指標，該值越大，材料抵御變形的能力越強，材料受力變形越小。塑性：指外力作用下材料產生變形，外力取消后仍保持變形后的形狀和尺寸，但不產生裂隙的性質，這種變形稱為塑性變形。彈-塑性材料：受力時彈性和塑性變形同時浮上，如混凝土。3、脆性和韌性材料受外力作用，當外力達到一定數(shù)值時，材料發(fā)生驟然破壞，且破壞時無顯然的塑性變形，這種性質稱為脆性，具有這種性質的材料稱脆性材料。脆性材料抗壓強度比抗拉強度大無數(shù)，如混凝土等，相宜作承壓構件。材料在沖擊或振動荷載作用下，能吸收較大的能量，同時產生較大的變形而不破壞的性質稱為韌性。如建造鋼材。4、硬度硬度是指材料表面抵御硬物壓入或刻劃的能力。材料的硬度愈大，其強度愈高。通常石料用刻痕法或磨耗法；金屬、木材和混凝土用壓痕法；礦物材料用刻劃法；塑料、橡膠及金屬用布氏硬度表示。四、練習題1、膠體結構的材料具有：A、各向同性，并有較強的導熱導電性B、各向同性，并有較強的粘結性C、各向異性，并有較強的導熱導電性D、各向同性，無粘結性提醒：膠體是由細小固體顆粒（粒徑在1~100μm）凝聚在延續(xù)介質中而成，各向同性，具有良好的吸附力和較強的粘結力。答案：B2、材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質量稱為：A、密度B、表觀密度C、密實度D、堆積密度提醒：材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質量稱為密度；材料在天然狀態(tài)下，單位體積的質量稱為表觀密度；散粒材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質量稱為堆積密度。材料中固體體積占天然狀態(tài)體積的百分比稱為密實度。答案：A3、憎水材料的潤濕角是：A、>90°B、≤90°C、>45°D、≤180°

提醒：潤濕角≤90°為親水材料，潤濕角>90°為憎水材料。答案：A4、某材料吸水飽和后重100g，比干燥時重了10g，此材料的吸收率為：A、10%B、8%C、7%D、11.1%提醒：吸水率=水的質量/材料在干燥狀態(tài)下的質量=10/（100-10）=11.1%。答案：D5、建造材料與水相關的物理特性表述準確的是:A、孔隙率越大，其吸水率也越大B、平衡含水率普通是固定不變的C、滲透系數(shù)越大，其抗?jié)B性越大D、軟化系數(shù)越大，其耐水性越好提醒：封閉孔隙或粗壯開口孔隙時，吸水率低；細微連通孔隙時吸水率大，這種材料的吸水性強。平衡含水率隨環(huán)境溫度和濕度變化而異。滲透系數(shù)越大，材料的抗?jié)B性越差。材料的軟化系數(shù)越大。耐水性越好。答案：D6、在組成一定時，為使材料的導熱系數(shù)降低，應：A、提高材料的孔隙率B、提高材料的含水率C、增強開口大孔的比例D、提高材料的密實度提醒：因為空氣的導熱系數(shù)最小，所以在組成一定時，為使材料的導熱系數(shù)降低，應提高材料的孔隙率。材料含水后導熱系數(shù)增大，開口孔會增大空氣的對流，使導熱系數(shù)增大。答案：A7、承受震動和沖擊荷載作用的結構，應挑選下列：A抗拉強度較抗壓強度高許多倍B變形很小，抗拉強度很低C變形很大，且取消外力后仍保持本來的變形D能夠吸收較大能量且能產生一定的變形而不破壞提醒：能夠吸收較大能量且能產生一定的變形而不破