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1、土木工程材料 建筑材料第二讲第1页，本讲稿共21页公式推导第2页，本讲稿共21页材料按强度等级划分：1.普通水泥按抗压强度和抗折强度分为32.5，42.5，52.5，62.5等四个强度等级2.普通混凝土按抗压强度分为C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75和C80等14个强度等级 3.钢筋按机械性能（屈服点、抗拉强度、伸长率、屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能冷弯性能等）划分 在实际工程中，我们必须按照有关规范来选择材料的强度等级。第3页，本讲稿共21页1.3.2变形性能变形性能一、弹性变形与塑性变形一、弹性变形与塑性变形1.1.定
2、义定义 弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去 后，后，能够完全恢复原来形状的性能。能够完全恢复原来形状的性能。塑性：材料在外力作用下产生显著变形，但不断裂破坏，塑性：材料在外力作用下产生显著变形，但不断裂破坏，外力取消后，仍保持变形后的形状的性质。外力取消后，仍保持变形后的形状的性质。在土木工程材料中，几乎没有完全的弹性材料或塑在土木工程材料中，几乎没有完全的弹性材料或塑性材料。性材料。我们在选择材料时候，可以利用材料在弹性和塑性阶我们在选择材料时候，可以利用材料在弹性和塑性阶段的特性，使材料的特性发挥到最大段的特性，使材料的特性发挥到最大 第4
3、页，本讲稿共21页第5页，本讲稿共21页二、徐变二、徐变1.1.定义定义 徐变：材料在恒定外力作用下，随时间缓慢增长徐变：材料在恒定外力作用下，随时间缓慢增长的不可恢复的变形称为徐变变形。的不可恢复的变形称为徐变变形。混凝土的徐变：在荷载长期作用下，混凝土的变形混凝土的徐变：在荷载长期作用下，混凝土的变形将随着时间的增加而增加。将随着时间的增加而增加。第6页，本讲稿共21页1.3.3脆性及韧性1.1.定义及特点定义及特点脆性：材料在外力作用下，在破坏前无明显的塑性变形而突然破坏脆性：材料在外力作用下，在破坏前无明显的塑性变形而突然破坏的性质。的性质。脆性的特点：塑性变形很小，且抗压强度与抗拉强
4、度的比值较大脆性的特点：塑性变形很小，且抗压强度与抗拉强度的比值较大（5 55050倍）倍）韧性：指材料在外力的作用下，能够吸收较大的能量，韧性特点：韧性：指材料在外力的作用下，能够吸收较大的能量，韧性特点：韧性同时产生一定的变形而不致破坏的性能。韧性同时产生一定的变形而不致破坏的性能。材料的特点是变形大，特别是塑性变形大，抗拉强度与抗压强度材料的特点是变形大，特别是塑性变形大，抗拉强度与抗压强度接近。接近。（在在建建筑筑工工程程中中，我我们们尽尽量量不不选选择择脆脆性性的的材材料料，因因为为材材料料在在破破坏坏前前无无明明显显的的塑塑性性变变形形而而破破坏坏，即即没没有有明明显显的的征兆。破
5、坏比较突然。）征兆。破坏比较突然。）第7页，本讲稿共21页1.3.4 硬度与耐磨性 一、硬度 定义:硬度是材料抵抗其他物体刻划或压人其表面的能力。测量方法：刻划法、回弹法和压入法 二、耐磨性 定义:耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。测量方法：材料的耐磨性用磨损率或磨耗率 第8页，本讲稿共21页1.4材料与水有关的性质 1.4.1材料的亲水性与憎水性基本概念：润湿角（沿水滴表面的切线与水和固体接触面所形成的夹角）润湿角90。时，材料表现为亲水性；润湿角90。时，材料表现为憎水性。第9页，本讲稿共21页1.4.2材料的吸水性与吸湿性材料的吸水性与吸湿性 一、吸水性 定义：材料在水中吸收水分的能力。常
6、用吸水率表示。质量吸水率体积吸水率第10页，本讲稿共21页二、吸湿性二、吸湿性 定义：材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示。第11页，本讲稿共21页三、耐水性 定义：材料长期在水的作用下保持原有性质（不发生破坏，强度也不显著降低）的能力称为材料的耐水性。结构材料的耐水性用软化系数来表示：用于长期处于水中或潮湿环境中的重要结构的材料，软化系数应大于0.85；用于受潮较轻或次要结构物的材料，软化系数应大于0.75。第12页，本讲稿共21页四、抗渗性 定义：抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。抗渗性可用渗透系数表示。渗透系数K越小,材料的抗渗性越好。材料的抗渗
7、性也可用抗渗等级来表示。抗渗等级是在规定试验方法下材料所能抵抗的最大水压力，用“Pn”表示，如P2，P4，P6，P8等，分别表示可抵抗0.2MPa，0.4MPa，0.6 MPa，0.8 MPa的水压力而不渗透。第13页，本讲稿共21页建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）第8.4.3条对抗渗等级的定义：防水砼抗渗等级应根据地下水的最大水头与防渗砼厚度的比值，按现行地下工程防水技术规范选用，但不得小于0.6MPa。在地下工程防水技术规范（GB50108-2001）中对抗渗等级的规定见下表：第14页，本讲稿共21页工程埋置深度设计抗渗等级10S61020S82030S103040S12第
8、15页，本讲稿共21页五、抗冻性五、抗冻性 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融的作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。材料的抗冻性用抗冻等级表示 第16页，本讲稿共21页1.5材料的热物理性质1.5.1导热性1.定义：材料传导热量的能力称为导热性。2.导热系数：导热系数（）是表征材料导热能力的热物理参数，在物理意义上，导热系数为单位厚度的材料，两面温差为1K时，在单位时间内通过单位面积的热量。导热系数越小，则材料的绝热保温性越好。第17页，本讲稿共21页1.5.2比热和热容量1.定义：单位质量材料温度升高或降低1K所吸收或放出的热量称为热容量系数或比热容。比热容与材料质量的乘积称为材料的热容量，它表示材料温度升高或降低1K所吸收或放出的热量。第18页，本讲稿共21页1.5.3热阻与传热系数 1.5.4导温系数 第19页，本讲稿共21页1.6材料的耐久性材料的耐久性1.定义：材料在使用过程中，抵抗各种内在或外部破坏因素的作用，保持其原有性能，不变质、不破坏的性质 第20页，本讲稿共21页1.7材料的安全性材料的安全性l指材料在生产和使用过程中是否对人类或环境造成危害的性能，土木工程材料的安全性可划分成灾害安全性、卫生安全性和环境安全性。第21页，本讲稿共21页