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《土木工程材料 第2章 材料的基本性質(zhì)》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第二章材料的基本性質(zhì)第一節(jié)材料的物理性質(zhì)第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)第三節(jié)材料的耐久性第四節(jié)材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造及其與材料性質(zhì)的關(guān)系第一節(jié)材料的物理性質(zhì)一、材料的基本狀態(tài)參數(shù)二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)三、材料的熱工性質(zhì)四、材料的聲學(xué)性質(zhì)一、材料的基本狀態(tài)參數(shù)1、材料體積組成示意圖2、材料的密度、表觀密度和堆積密度3、材料的孔隙率與密實(shí)度4、材料的空隙率與填隙率1、材料體積組成示意圖密實(shí)材料體積組成示意圖含孔材料體積組成示意圖V—實(shí)體體積V開—開口孔隙V閉—閉口孔隙V—2、材料的密度、表觀密度和堆積密度密度——材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為密度(g/cm
2、3)表觀密度——材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為表觀密度(g/cm3)m—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量,gmp—材料孔隙部分的質(zhì)量,gV—材料實(shí)體的體積,cm3Vp—材料孔隙的體積,cm32、材料的密度、表觀密度和堆積密度堆積密度——散粒材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為堆積密度(kg/m3)3、材料的孔隙率與密實(shí)度(1)材料的孔隙率孔隙的數(shù)量:以孔隙率表示,它對材料的性質(zhì)有顯著影響??紫堵剩≒)——材料內(nèi)部孔隙體積(Vp)占材料總體積(Vo)的百分率孔隙的特征按孔隙尺寸大小,可把孔隙分為微孔、細(xì)孔和大孔三種.按孔隙之間是否相互貫通,把孔隙分為孤立孔
3、,或連通孔。按孔隙與外界之間是否連通,把孔隙分為開口孔,或封閉孔.3、材料的孔隙率與密實(shí)度(2)材料的密實(shí)度——材料內(nèi)部固體物質(zhì)的體積(V)總體積(Vo)的百分率稱為密實(shí)度。密實(shí)度以D表示:D+P=1D和P是反映材料內(nèi)部構(gòu)造狀態(tài)和密實(shí)程度的重要參數(shù)。4、材料的空隙率和填充率(1)材料的空隙率空隙數(shù)量以空隙率(P’)表示空隙率——散粒材料顆粒之間空隙體積(Vs)占堆積總體積(V0’)的百分率V0’—堆積體積(顆粒總體積+空隙體積)V0—顆??傮w積4、材料的空隙率和填充率(2)填充率(D′)——散粒材料的顆粒總體積(Vo)占堆積體積(V0’)的百分率D′
4、+P′=1空隙率和填充率反映堆積狀態(tài)下固體顆粒的充實(shí)程度。二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)1、材料的親水性和憎水性2、材料的含水狀態(tài)3、材料的吸濕性和吸水性4、耐水性5、抗?jié)B性6、抗凍性1、材料的親水性與憎水性材料表面能被水潤濕的性質(zhì)稱為親水性,反之為憎水性。潤濕邊角當(dāng)固體材料與水接觸時(shí),由于水分與材料表面之間的相互作用不同,會產(chǎn)生a和b所示的兩種情況。在材料、水和空氣的三相交叉點(diǎn)沿水滴表面做切線,此切線與材料和水接觸面的夾角θ,稱為潤濕邊角。親水性材料當(dāng)θ≤90時(shí),材料能被水潤濕而表現(xiàn)出親水性,這種材料稱為親水性材料。憎水性材料當(dāng)θ〉90時(shí),材料不能被水潤濕
5、而表現(xiàn)出憎水性,這種材料稱為憎水性材料。2、材料的含水狀態(tài)材料的四種含水狀態(tài)(a)干燥狀態(tài)(b)氣干狀態(tài)(c)飽和面干狀態(tài)(d)潤濕狀態(tài)3.材料的吸濕性和吸水性(1)吸濕性——親水性材料在空氣中吸收水份的性質(zhì)稱為吸濕性。用含水率(Wh)表示:式中:Wh——材料含水率(%);ms——材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量(g);mg——材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量(g)。材料的吸濕作用是可逆的,在潮濕的空氣中可以吸收水分,也可以釋放水分。當(dāng)材料吸收的水分與釋放的水分達(dá)到平衡時(shí)的含水率稱為平衡含水率。平衡含水率的大小隨環(huán)境溫度、濕度的變化而變化。3.材料的吸濕性和吸水性(2)吸水
6、性——在水中吸水的性質(zhì)。表示方法:1)質(zhì)量吸水率(Wm):式中:mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量(g);mg——材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量(g)。2)體積吸水率(Wv):ρw=1g/cm3,水在常溫下的密度。Wv=Wm·ρ0/ρw或Wv=Wm·ρ04、耐水性耐水性——材料長期在水作用下不破壞、強(qiáng)度也不明顯下降的性質(zhì),以軟化系數(shù)KR表示:fb——吸水達(dá)飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度,MPa;fg——干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度,MPa;材料的KR在0~1之間。工程中將KR>0.85的材料看作是耐水材料。對長期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu),所用材料必須保證KR>0.85,用于
7、受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料,其值也不宜小于0.75。5、抗?jié)B性抗?jié)B性——材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。表示方法:(a)用滲透系數(shù)K表示式中:K——滲透系數(shù)(cm/h);Q——透水量(cm3);d——試件厚度(cm);A——透水面積(cm2);t——透水時(shí)間(h);H——水頭高度(cm)。滲透系數(shù)K的物理意義為:在單位時(shí)間內(nèi),在單位水頭高度的壓力水作用下,滲透過單位厚度和單位透水面積材料的透水量。K越小,表明材料的抗?jié)B性越好。5、抗?jié)B性(b)用抗?jié)B等級表示(P)——對有些材料(如混凝土)以規(guī)定的試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所能承受的最大水壓力(MPa)來確定。如P4
8、、P6、P8、P10、P12等分別表示材料能承受0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的水壓力而不滲水