第1章土木工程材料的基本性質(zhì)

1、重慶大學(xué)城市科技學(xué)院土木工程學(xué)院 土 木 工 程 材 料 第一章 土木工程材料的基本性質(zhì)2022-5-27Science of Building Materials2第一章第一章 土木工程材料的基本性質(zhì)土木工程材料的基本性質(zhì) 本章基本要求：本章基本要求： 1. 1.掌握掌握土木工程材料的土木工程材料的基本物理性質(zhì)、材料與水有基本物理性質(zhì)、材料與水有關(guān)的性質(zhì)、基本力學(xué)性質(zhì)及耐久性。關(guān)的性質(zhì)、基本力學(xué)性質(zhì)及耐久性。 2.2.了解了解建筑材料的熱工、聲學(xué)和光學(xué)性質(zhì)。建筑材料的熱工、聲學(xué)和光學(xué)性質(zhì)。 3.3.了解了解建筑材料的微觀組成與結(jié)構(gòu)。建筑材料的微觀組成與結(jié)構(gòu)。2022-5-27Science

2、of Building Materials3“土木工程材料的基本性質(zhì)土木工程材料的基本性質(zhì)”的概念的概念u基本物理性質(zhì)基本物理性質(zhì)：u工工 程程 性性 質(zhì)質(zhì)：u功能物理性質(zhì)功能物理性質(zhì)：材料的密度、密實(shí)度及孔隙率等概念。材料的密度、密實(shí)度及孔隙率等概念。材料的力學(xué)、變形、破壞特性及耐久性。材料的力學(xué)、變形、破壞特性及耐久性。指材料表現(xiàn)出的聲、光、熱等物理特性。指材料表現(xiàn)出的聲、光、熱等物理特性。 指各種建筑材料的普遍的共性。指各種建筑材料的普遍的共性。土木工程材料的基本性質(zhì)土木工程材料的基本性質(zhì)：2022-5-27Science of Building Materials41.1 1.1 材料

3、的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)* 1.1.1 1.1.1 材料的密度、表觀密度與堆積密度材料的密度、表觀密度與堆積密度 1.1.2 1.1.2 材料的密實(shí)度與孔隙率材料的密實(shí)度與孔隙率 1.1.3 1.1.3 材料的填充率與空隙率材料的填充率與空隙率 我們必須先要了解：我們必須先要了解：建筑材料孔隙建筑材料孔隙和空隙和空隙的概念及建筑材料的體積。的概念及建筑材料的體積。加氣泡沫混凝土表面加氣泡沫混凝土剖面石灰?guī)r的剖面散粒材料的堆積顆?？障督ㄖ牧系目紫督ㄖ牧系目紫恫牧蠈?shí)體內(nèi)部和實(shí)體間常常部分被空氣所占據(jù)，一般稱材料實(shí)體內(nèi)部被空氣所占據(jù)的空間為孔隙，孔隙，而材料實(shí)體之間被空氣所占據(jù)的空間稱為

4、空隙?？障?。 孔隙孔隙按其直徑的大小可分為粗大孔、毛細(xì)孔、極細(xì)微孔。粗大孔粗大孔指直徑大于毫米級(jí)的孔隙，其主要影響材料的密度、強(qiáng)度等性能；毛細(xì)孔毛細(xì)孔指直徑 在微米到毫米級(jí)的孔隙，主要影響材料的吸水性、抗凍性等性能；極細(xì)微孔極細(xì)微孔直徑在微米級(jí)以下的孔隙，其直徑微小，對(duì)材料的性能影響反而不大。建筑材料的建筑材料的體積體積材料的體積： 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。封閉孔隙（體積為Vb）開口孔隙（體積為Vk）固體物質(zhì)（體積為V）材料在自然狀態(tài)下總體積：V0V+Vp 孔隙體積：VpVb+VkVp孔隙體積材料的三種體積絕對(duì)密實(shí)體積V 干燥材料在絕對(duì)密實(shí)狀

5、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。一般以表示。材料的自然體積V0 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。材料的堆積體積V0 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V0表示。 絕對(duì)密實(shí)體積V的測(cè)定對(duì)于鋼材、玻璃等少數(shù)密實(shí)材料可根據(jù)外形尺寸求得體積。大多數(shù)有孔隙的材料，應(yīng)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（李氏瓶法）。在測(cè)定某些致密材料的時(shí)候（卵石、碎石），直接以顆粒狀材料為試樣，用排水法測(cè)定體積（廣口瓶）。計(jì)算視密度用。李氏瓶廣口瓶材料的

6、自然體積V0的測(cè)定工程中砂石材料，直接用排水法測(cè)定其表觀體積 表觀體積是指包括內(nèi)部封閉孔隙在內(nèi)的體積。 表觀體積主要用于計(jì)算材料的表觀密度，便于判斷材料性質(zhì)。工程中混凝土等材料的自然體積規(guī)則形狀材料的體積，可用量具測(cè)得。規(guī)則形狀材料的體積，可用量具測(cè)得。2022-5-27Science of Building Materials15河砂堆積體積的測(cè)定材料的堆積體積V0的測(cè)定2022-5-27Science of Building Materials16碎石碎石堆積堆積體積體積測(cè)定測(cè)定 2022-5-27Science of Building Materials17（1 1）. .密度密度* *

7、密度密度是指材料在是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位體積的質(zhì)量。材料密度材料密度(g/cm(g/cm3 3););m m 材料材料在在的質(zhì)量的質(zhì)量(g); (g); V V 材料在材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，即不包含孔隙在內(nèi)的的體積，即不包含孔隙在內(nèi)的固態(tài)所占的實(shí)體積，固態(tài)所占的實(shí)體積，cmcm3 3。vm1.1.11.1.1材料的密度、表觀密度與堆積密度材料的密度、表觀密度與堆積密度2022-5-27Science of Building Materials18表觀密度表觀密度是指材料在是指材料在自然狀態(tài)下自然狀態(tài)下單位體積（含材料實(shí)體單位體積（含材料實(shí)

8、體及閉口孔隙體積）的質(zhì)量。及閉口孔隙體積）的質(zhì)量。 m- m-材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，kgkg。包含孔隙內(nèi)水分的質(zhì)量，故測(cè)定表觀。包含孔隙內(nèi)水分的質(zhì)量，故測(cè)定表觀密度的時(shí)候，須注明其含水情況；密度的時(shí)候，須注明其含水情況；0 0材料表觀密度材料表觀密度(g/cm(g/cm3 3) )或或(kg/m(kg/m3 3););V V0 0 材料在自然狀態(tài)下的外形體積（即只含內(nèi)部閉口孔，材料在自然狀態(tài)下的外形體積（即只含內(nèi)部閉口孔，不含開口孔），不含開口孔），m m3 3或或cmcm3 3。（2 2）表觀密度）表觀密度* * * 2022-5-27Science of Building Materia

9、ls19(3).(3).堆積密度堆積密度* * * * 堆積密度堆積密度：材料為散?；蚍蹱?，如砂、石子、水泥材料為散粒或粉狀，如砂、石子、水泥等，在等，在自然堆積狀態(tài)下自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位體積的質(zhì)量。 -材料的堆積密度材料的堆積密度(kg/m(kg/m3 3);); V V0 0 -堆積體積堆積體積(m(m3 3); ); 00Vm幾種密度的比較比較項(xiàng)目密 度表觀密度堆積密度材料狀態(tài)絕對(duì)密實(shí)近似絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)堆積狀態(tài)材料體積VV0V0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Vm00Vm00Vm1.1.2 材料的密實(shí)度與孔隙率(1)密實(shí)度材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。密實(shí)度的計(jì)算式

10、如下： 式中： 密度； 0材料的表觀密度。 對(duì)于絕對(duì)密實(shí)材料， 因 0 = ，故密實(shí)度D =1 或100%。對(duì)于大多數(shù)土木工程材料， 因 0 ，故密實(shí)度D 1 或 D 100%。 10010000VVD(2) 孔隙率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(duì)密實(shí)體積，cm3 或 m3；V0材料的表觀體積，cm3 或 m3； 0材料的體積密度, g/cm3 或 kg/m3； 密度, g/cm3 或 kg/m3。）（1001100000VVVP2022-5-27Science of Building Materials231.1.31.1.3填充

11、率與空隙率填充率與空隙率填充率：填充率：散粒材料堆積體積中，顆粒填充的程度。散粒材料堆積體積中，顆粒填充的程度。空隙率：空隙率：散粒材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所散粒材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占占的比例。的比例?？障堵实拇笮》从沉松⒘胁牧系念w?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭??？障堵实拇笮》从沉松⒘胁牧系念w粒互相填充的致密程度。可以作為控制混凝土骨料級(jí)配與計(jì)算含沙率的依據(jù)。可以作為控制混凝土骨料級(jí)配與計(jì)算含沙率的依據(jù)。混凝土的組成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(chǎng)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）（10010P）（100100P孔結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

12、見視頻2022-5-27Science of Building Materials27小結(jié)：孔隙對(duì)材料影響小結(jié)：孔隙對(duì)材料影響密度密度表觀密度表觀密度強(qiáng)度強(qiáng)度吸水率吸水率抗?jié)B性抗?jié)B性抗凍性抗凍性導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) n不變不變n降低降低n降低降低n增加增加n降低降低n降低降低n減小減小 一般的，隨孔隙率增加一般的，隨孔隙率增加-2022-5-27Science of Building Materials28常用材料的密度、表觀密度及堆積密度常用材料的密度、表觀密度及堆積密度 材料名稱材料名稱密度密度(g/cm(g/cm3 3) )表觀密度表觀密度(g/cm(g/cm3 3) )堆積密度堆積密度(k

13、g/m(kg/m3 3) )鋼材鋼材松木松木水泥水泥砂砂石灰石碎石石灰石碎石普通混凝土普通混凝土普通粘土磚普通粘土磚7.857.851.551.553.103.102.662.662.602.602.802.802.602.602.502.50- -0.400.400.800.80- -2.652.652.602.602.102.102.602.601.601.601.801.80- - -100010001600160014501450165016501400140017001700- - - -1.2 1.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)*1.2.1 1.2.1 材料的親水性與憎水

14、性材料的親水性與憎水性(1)(1)親水性親水性 材料與水接觸時(shí)能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為親水性。具備這種性質(zhì)的材料稱材料與水接觸時(shí)能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為親水性。具備這種性質(zhì)的材料稱為親水性材料。如磚、混凝土、木材等。為親水性材料。如磚、混凝土、木材等。(2)(2)憎水性憎水性 材料與水接觸時(shí)不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為憎水性。具備這種性質(zhì)的材料材料與水接觸時(shí)不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為憎水性。具備這種性質(zhì)的材料稱為憎水性材料。如石蠟、瀝青等。稱為憎水性材料。如石蠟、瀝青等。2022-5-27Science of Building Materials30圖1.2 材料的潤(rùn)濕示意圖如何定量區(qū)分親水性？如何定量區(qū)分親水

15、性？潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角：固、氣、液三態(tài)交點(diǎn)處，沿水滴表面的切：固、氣、液三態(tài)交點(diǎn)處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角。線與水和固體接觸面所成的夾角。親水性親水性（9090O O）；）；憎水性憎水性（9090O O）。）。材料的含水狀態(tài)材料的含水狀態(tài) 親水性材料的含水狀態(tài)可分為如圖所示四種基本狀態(tài)： 干燥狀態(tài)干燥狀態(tài)材料的孔隙中不含水或含水極微；材料的孔隙中不含水或含水極微； 氣干狀態(tài)氣干狀態(tài)材料的孔隙中所含水與大氣濕度相平衡；材料的孔隙中所含水與大氣濕度相平衡； 飽和面干狀態(tài)飽和面干狀態(tài)材料表面干燥，而孔隙中充滿水達(dá)飽和；材料表面干燥，而孔隙中充滿水達(dá)飽和； 濕潤(rùn)狀態(tài)濕潤(rùn)狀態(tài)材料不僅孔隙中

16、含水飽和，而且表面上為水潤(rùn)濕附有一層材料不僅孔隙中含水飽和，而且表面上為水潤(rùn)濕附有一層水膜。水膜。 除上述四種基本含水狀態(tài)外，材料還可以處于兩種基本狀態(tài)之間的過(guò)渡狀態(tài)中。 （a）干燥狀態(tài)（b）氣干狀態(tài)（c）飽和面干狀態(tài)（d）濕潤(rùn)狀態(tài)2022-5-27Science of Building Materials32吸水性吸水性: : 吸濕性吸濕性: : 材料在材料在水中水中能吸收水分的性質(zhì)。能吸收水分的性質(zhì)。材料在潮濕材料在潮濕空氣中空氣中吸收水分的性質(zhì)。吸收水分的性質(zhì)。1.2.2 1.2.2 材料的吸水性與吸濕性材料的吸水性與吸濕性2022-5-27Science of Building Mat

17、erials33（1 1）吸水性，用吸水性，用吸水率吸水率表示表示 定義定義：是指材料在水中：是指材料在水中通過(guò)毛細(xì)孔隙吸收并保持水分的通過(guò)毛細(xì)孔隙吸收并保持水分的的性質(zhì)。的性質(zhì)。 質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率：材料吸入水的質(zhì)量與材料干質(zhì)量之比。：材料吸入水的質(zhì)量與材料干質(zhì)量之比。 體積吸水率體積吸水率：材料吸入水的體積與材料自然狀態(tài)下體積比。：材料吸入水的體積與材料自然狀態(tài)下體積比。 m m1 1 材料吸水飽和后的質(zhì)量材料吸水飽和后的質(zhì)量(g(g或或kg)kg)； m m 材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量(g(g或或kg)kg)；W W 水的密度水的密度(g/cm(g/cm3 3),),常溫

18、下取常溫下取w w=1g/cm=1g/cm3 3。1100%mmmWm%100101wVmmWv2022-5-27Science of Building Materials34（2 2）吸濕性，用吸濕性，用含水率含水率表示。表示。定義定義：親水材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性。：親水材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性。含水率含水率：指材料內(nèi)部所含水重占材料干重的百分率。指材料內(nèi)部所含水重占材料干重的百分率。100%sghgmmWmWh 材料的含水率，；材料的含水率，；ms 材料在吸濕狀態(tài)下的重量，材料在吸濕狀態(tài)下的重量，g；mg 材料在干燥狀態(tài)下的重量，材料在干燥狀態(tài)下的重量，g

19、。 材料吸濕性作用一般是材料吸濕性作用一般是可逆可逆的。的。材料的含水率隨環(huán)境的溫度和濕度變化發(fā)生相應(yīng)的變化，在濕度較大，溫度較低時(shí)，材料含水率變大，反之變小。平衡含水率： 材料中所含水分與環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的濕度相平衡時(shí)的含水率稱為平衡含水率。材料開口的微孔越多，吸濕性越強(qiáng)。影響因素：親水性、孔隙率、孔特征吸附吸附 解吸解吸RH、T RH、T2022-5-27Science of Building Materials36吸水率與含水率的區(qū)別吸水率與含水率的區(qū)別比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目吸水率吸水率含水率含水率適用場(chǎng)合適用場(chǎng)合在水中在水中吸收水分吸收水分在空氣中在空氣中吸收水分吸收水分表示方法表示方法吸收水

20、分的吸收水分的質(zhì)量比質(zhì)量比或體積比或體積比吸收水分的吸收水分的質(zhì)量比質(zhì)量比吸收水量吸收水量達(dá)到飽和達(dá)到飽和與空氣中水分平衡與空氣中水分平衡通常小于吸水率通常小于吸水率1.2.3 1.2.3 材料的耐水性材料的耐水性材料抵抗水破壞作用的性質(zhì)稱為耐水性材料抵抗水破壞作用的性質(zhì)稱為耐水性，用軟化系用軟化系數(shù)表示，即數(shù)表示，即ffKwpK KP P - - 材料的軟化系數(shù)；材料的軟化系數(shù)；f fw w - - 材料在吸水飽和狀材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度態(tài)下的抗壓強(qiáng)度,MPa,MPa。f f - - 材料在干燥狀態(tài)的材料在干燥狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度，MPa MPa 。2022-5-27Scienc

21、e of Building Materials381 1. .軟化系數(shù)軟化系數(shù)反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度。反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度。2.2.一般材料吸水后，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，其內(nèi)部結(jié)合力，強(qiáng)度則有不同程度的降低強(qiáng)度則有不同程度的降低。當(dāng)材料內(nèi)含有可。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。物質(zhì)，造成強(qiáng)度的嚴(yán)重降低。3 3. .軟化系數(shù)在軟化系數(shù)在0 01 1。用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料，。用于水

22、中、潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料，必須選用軟化系數(shù)必須選用軟化系數(shù)不低于不低于0.850.85的材料；用于受潮濕較輕或次的材料；用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，則不宜小于要結(jié)構(gòu)的材料，則不宜小于0.700.700.850.85。4.4.通常軟化系數(shù)通常軟化系數(shù)大于等于大于等于0.850.85的材料稱為的材料稱為耐水材料耐水材料。關(guān)于軟化系數(shù)一些說(shuō)明關(guān)于軟化系數(shù)一些說(shuō)明2022-5-27Science of Building Materials39 (1) (1)抗凍性抗凍性 材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循凍融循環(huán)環(huán)作用而不破壞，同時(shí)也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性質(zhì)作用

23、而不破壞，同時(shí)也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性質(zhì)稱為抗凍性，用稱為抗凍性，用“抗凍等級(jí)抗凍等級(jí)”表示。表示。 用符號(hào)用符號(hào)“FnFn”表示，其中表示，其中“n n”即為最大凍融即為最大凍融循環(huán)次數(shù)，如循環(huán)次數(shù)，如 F25 F25、F50F50等。等。 一凍一融為一個(gè)凍融循環(huán)。一凍一融為一個(gè)凍融循環(huán)。 1.2.4 1.2.4 材料的抗凍性與抗?jié)B性材料的抗凍性與抗?jié)B性道路的凍害2022-5-27Science of Building Materials41 凍害機(jī)理凍害機(jī)理 材料受凍融破壞主要是因?yàn)椴牧鲜軆鋈谄茐闹饕且驗(yàn)槠淇紫吨械乃Y(jié)冰所致。其孔隙中的水結(jié)冰所致。水結(jié)冰體積增大約水結(jié)冰體積增大約9 9，若孔

24、隙中充滿水，則冰膨脹對(duì)孔壁，若孔隙中充滿水，則冰膨脹對(duì)孔壁產(chǎn)生很大應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度時(shí)，孔壁將產(chǎn)生局部開產(chǎn)生很大應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度時(shí)，孔壁將產(chǎn)生局部開裂。隨著凍融次數(shù)的增多，材料破壞加重。裂。隨著凍融次數(shù)的增多，材料破壞加重。造成材料凍融破壞必須具備三個(gè)條件造成材料凍融破壞必須具備三個(gè)條件：正負(fù)溫變化正負(fù)溫變化孔結(jié)構(gòu)孔結(jié)構(gòu)飽水狀態(tài)飽水狀態(tài)2022-5-27Science of Building Materials42（2 2） 抗?jié)B性抗?jié)B性 定義定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。材料的抗?jié)B性通常用兩種指標(biāo)表示：材料的抗?jié)B性通常用兩種指標(biāo)表示： 滲透系數(shù)滲透

25、系數(shù)K K：滲透系數(shù)越小，則表示材料的抗?jié)B性越好。滲透系數(shù)越小，則表示材料的抗?jié)B性越好。用于表示防潮、防水材料（瀝青、油氈等）的抗?jié)B性。用于表示防潮、防水材料（瀝青、油氈等）的抗?jié)B性。 抗?jié)B等級(jí)抗?jié)B等級(jí)P P：抗?jié)B等級(jí)越高，則表示材料的抗?jié)B性越好?？?jié)B等級(jí)越高，則表示材料的抗?jié)B性越好。用于表示砂漿、混凝土等材料的抗?jié)B性。用于表示砂漿、混凝土等材料的抗?jié)B性。 P=10H-1 P=10H-1 材料的抗?jié)B性與孔隙率及孔隙特征（孔徑、孔的連通性）有關(guān)。開口的連通大孔越多，抗?jié)B性越差；閉口孔隙率大的材料，抗?jié)B性仍可良好。AtHQdK樓板的滲漏隧道的滲漏隧道的滲漏2022-5-27Science of B

26、uilding Materials461.3 1.3 材料的基本力學(xué)性質(zhì)材料的基本力學(xué)性質(zhì)* 材料在外力（荷載）作用下抵抗破壞的能力稱為強(qiáng)度。當(dāng)材料承受外力作用時(shí)，內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，外力逐漸增加，應(yīng)力相應(yīng)地加大，直到材料破壞。此時(shí)的極限應(yīng)極限應(yīng)力值力值即為材料的強(qiáng)度。 根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度等。1.3.1 1.3.1 材料的強(qiáng)度材料的強(qiáng)度圖1.3 材料受力示意圖FFF材料的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度可用下式計(jì)算：材料的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度可用下式計(jì)算：式中：f抗拉或抗壓或抗剪強(qiáng)度（MPa）； Fmax材料破壞時(shí)的最大荷載（N）； A受力面面積（mm2

27、）(1)(1)材料的抗壓、抗拉及抗剪強(qiáng)度材料的抗壓、抗拉及抗剪強(qiáng)度2022-5-27Science of Building Materials49一般試驗(yàn)方法是將條形試件放在兩支點(diǎn)上，中間作用一集中荷載，對(duì)矩形截面矩形截面試件，則抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算：(2)(2)材料的抗彎強(qiáng)度材料的抗彎強(qiáng)度式中：fm抗彎（折）強(qiáng)度（MPa）； Fmax試件破壞時(shí)的最大荷載（N）； L二支點(diǎn)之間距離（mm）； b、h試件截面的寬度和高度（mm）。F另外的試驗(yàn)方法是在跨度的三分點(diǎn)上作用兩個(gè)相等的集中荷載，則抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算：(2)(2)材料的抗彎強(qiáng)度材料的抗彎強(qiáng)度式中：fm抗彎（折）強(qiáng)度（MPa）； Fmax試件

28、破壞時(shí)的最大荷載（N）； L二支點(diǎn)之間距離（mm）； b、h試件截面的寬度和高度（mm）。2022-5-27Science of Building Materials51常見材料的強(qiáng)度常見材料的強(qiáng)度 材料的強(qiáng)度與組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造有關(guān)。 例如：石材、磚等非勻質(zhì)材料抗壓強(qiáng)度較高，而抗拉強(qiáng)度卻很低，多用于橋墩、基礎(chǔ)、重力式擋土墻等承壓部位。 木材內(nèi)部為纖維結(jié)構(gòu)，順紋方向的抗拉強(qiáng)度高于橫紋方向的抗拉強(qiáng)度。 鋼材為勻質(zhì)的晶體材料，其抗拉、抗壓強(qiáng)度都很高，適用于承受各種外力的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件。彈性定義彈性定義：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，能：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，能完全恢復(fù)原來(lái)形狀

29、的性質(zhì)。完全恢復(fù)原來(lái)形狀的性質(zhì)。這種可恢復(fù)的變形稱彈性變形，彈性變形，如圖如圖（a）。塑性定義塑性定義：若去除外力，材料仍保持變形后的形狀和尺寸，：若去除外力，材料仍保持變形后的形狀和尺寸，且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)，稱為塑性，此種不可恢復(fù)的變形稱為且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)，稱為塑性，此種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。如圖塑性變形。如圖（b）。變變 形形應(yīng)應(yīng) 力力變變 形形應(yīng)應(yīng) 力力 （a）彈性變形曲線 （b）塑性變形曲線1.3.2 1.3.2 材料的彈性與塑性材料的彈性與塑性材料在彈性范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系符合如下虎克定律： =E式中應(yīng)力（MPa）； 應(yīng)變； E彈性模量（MPa）。彈性模量是材料剛度的度

30、量，反映了材料抵抗變形的能力，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要參數(shù)之一。變變形形應(yīng)應(yīng) 力力 （a）彈性變形曲線實(shí)際材料（如混凝土）實(shí)際材料（如混凝土）較小外力作用下，表現(xiàn)為彈性變形；較小外力作用下，表現(xiàn)為彈性變形；受力超過(guò)限度后，表現(xiàn)為塑性變形。受力超過(guò)限度后，表現(xiàn)為塑性變形。受力后，彈性變形與塑性變形同時(shí)產(chǎn)生受力后，彈性變形與塑性變形同時(shí)產(chǎn)生變變 形形應(yīng)應(yīng) 力力彈彈 塑塑 性性 材材 料料n 完全彈性材料或完全塑性材料是不存在的。完全彈性材料或完全塑性材料是不存在的。（c）彈塑性變形曲線2022-5-27Science of Building Materials551.3.3 1.3.3 材料的脆性與韌性

31、材料的脆性與韌性 脆性脆性：材料在外力作用下，當(dāng)外材料在外力作用下，當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞，力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞，而破壞時(shí)無(wú)明顯的塑性變形（而破壞時(shí)無(wú)明顯的塑性變形（5%5%），），材料的這種性質(zhì)稱為脆性。材料的這種性質(zhì)稱為脆性。 脆性材料的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度脆性材料的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度高很多倍。而達(dá)到破壞荷載時(shí)的變形高很多倍。而達(dá)到破壞荷載時(shí)的變形值很小，所以承受沖擊和振動(dòng)荷載的值很小，所以承受沖擊和振動(dòng)荷載的能力值很差。能力值很差。 脆性材料脆性材料：混凝土、磚、石材、：混凝土、磚、石材、陶瓷、玻璃、鑄鐵等陶瓷、玻璃、鑄鐵等。變形變形應(yīng)力應(yīng)力脆性材料脆性材料2022-

32、5-27Science of Building Materials56 韌性韌性：是指材料抵抗沖擊或振動(dòng)荷載作用而不破壞的是指材料抵抗沖擊或振動(dòng)荷載作用而不破壞的能力。能力。 韌性材料的變形值很大，而抗拉強(qiáng)度接近或高于抗壓韌性材料的變形值很大，而抗拉強(qiáng)度接近或高于抗壓強(qiáng)度，所以承受沖擊和震動(dòng)荷載的能力強(qiáng)。強(qiáng)度，所以承受沖擊和震動(dòng)荷載的能力強(qiáng)。 韌韌性材料性材料：低碳鋼、低合金鋼、木材等：低碳鋼、低合金鋼、木材等。（1 1）導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 當(dāng)材料兩面存在當(dāng)材料兩面存在溫度差溫度差時(shí)，熱量從材料一面通過(guò)材時(shí)，熱量從材料一面通過(guò)材料傳導(dǎo)至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。用料傳導(dǎo)至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。用導(dǎo)熱系導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)表示。表示。材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈大，其傳導(dǎo)的熱量就愈多。材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈大，其傳導(dǎo)的熱量就愈多。影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有材料的物質(zhì)構(gòu)成、微觀影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有材料的物質(zhì)構(gòu)成、微觀結(jié)構(gòu)、孔隙構(gòu)造、溫度、濕度和熱流方向等。結(jié)構(gòu)、孔隙構(gòu)造、溫度、濕度和熱流方向等。1.4 1.4 材料的熱工、聲學(xué)、光