第一章土木工程材料的基本性質(zhì)

1、第一章土木工程材料的基本性質(zhì),1.1材料科學的基本理論1.2材料的基本物理性質(zhì)1.3材料的基本力學性質(zhì)1.4材料的耐久性,1.1材料科學的基本理論,1.1.1材料科學與工程 土木工程材料是材料科學與工程的一個組成分； 材料組成的基本理論及不同結構層次的構造論，材料的組成、結構對其物理力學性能的影響，以及利用其組成、結構、性能相互的內(nèi)在關系來設計、加工、生產(chǎn)和控制材料的使用等相關的理論方法和技術原理，是材料科學與工程的

2、主要研究內(nèi)容； 隨著工業(yè)化城市化的迅速發(fā)展，自然資源日益減少，如何有效利用自然資源，科學合理利用材料，適應環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展，是材料科學與工程面臨的新課題。,1.1.2材料的組成,化學組成：是指構成材料的化學元素及化合物的種類和數(shù)量；礦物組成：將具有特定的晶體構造、具有特定的物理力學性能的組織機構稱為礦物。礦物組成是指構成材料的礦物種類和數(shù)量；相組成:材料中結構相近、性質(zhì)相同的均勻部分稱為相。由兩相（或兩相以上）組成的材料稱

3、為復合材料。,1.1.3材料的結構和構造,材料的結構：1.宏觀結構： 材料的宏觀構造是指可用肉眼能觀察到的外部和內(nèi)部的結構。 土木工程材料常見的構造形式有：密實構造、多孔構造、纖維構造、層狀構造、散粒構造、紋理構造。2.細觀結構（亞微觀結構）3.微觀結構,密實構造的材料內(nèi)部基本上無孔隙，結構致密。這類材料的特點是強度和硬度較高，吸水性小，抗?jié)B和抗凍性較好，耐磨性較好，絕熱性差。如鋼材、天然石材、玻璃、玻璃鋼等。,大理巖

4、的致密表面,,多孔構造的材料其內(nèi)部存在大體上呈均勻分布的獨立的或部分相通的孔隙，含孔率較高，孔隙又有大孔和微孔之分。具有多孔構造的材料，其性質(zhì)決定于孔隙的特征、多少、大小及分布情況，一般來說，這類材料的強度較 低，抗?jié)B性和抗凍性較 差，絕熱性較好。如加 氣混凝土、石膏制品、 燒結普通磚等。,加氣混凝土砌塊的多孔構造,,纖維構造的材料內(nèi)部組成有方向性，縱向較緊密而橫向疏松，組織中存在相當多的孔隙，這類材料的性質(zhì)具有

5、明顯的方向性，一般平行纖維方向的強度較高，導熱性較好。如木材、竹、玻璃纖維、石棉等。,竹的纖維構造,,層狀構造的材料具有疊合結構，它是用膠結料將不同的片材或具有各向異性的片材膠合而成整體，其每一層的材料性質(zhì)不同，但疊合成層狀構造的材料后，可獲得平面各向同 性，更重要的是可以顯 著提高材料的強度、硬 度、絕熱或裝飾等性質(zhì)， 擴大其使用范圍。如膠 合板、紙面石膏板、塑 料貼面板等。,膠合板的層狀構造,,散

6、粒狀構造指呈松散顆粒狀的材料，有密實顆粒與輕質(zhì)多孔顆粒之分。前者如砂子、石子等，因其致密，強度高，適合做承重的混凝土骨料。后者如陶粒、膨脹珍珠巖等，因具多孔結構，適合做絕熱材料。粒狀構造的材料顆 粒間存在大量的空隙， 其空隙率主要取決于顆 粒大小的搭配。用作混 凝土骨料時，要求緊密 堆積，輕質(zhì)多孔粒狀材 料用作保溫填充料時，則希望空隙率大一些好。,陶粒的粒狀構造,,天然材料在生長或形成過程中，自然造

7、成的天然紋理，如木材、大理石、花崗石等板材，或人工制造材料時特意造成的紋理，如瓷質(zhì)彩胎磚、人造花崗石板材等，這些 天然或人工造成的紋理， 使材料具有良好的裝飾 性。為了提高建筑材料 的外觀美，目前廣泛采 用仿真技術，已研制出 多種紋理的裝飾材料。,大理石的紋理結構,,材料的微觀結構是指物相的種類、形態(tài)、大小及其分布特征。它與材料的強度、硬度、彈塑性、熔點、導電性、導熱性等重要性質(zhì)有著密切的關系。土木

8、工程材料的使用狀態(tài)均為固體，固體材料的相結構基本上可分為晶體、玻璃體、膠體 不同結構的材料，各具不同特性。,構成晶體的質(zhì)點（原子、離子、分子）是按一定的規(guī)則在空間呈有規(guī)律的排列，因此晶體具有一定的幾何外形，顯示各向異性，但實際應用的晶體材料，通常是由許多細小的晶粒雜亂排列組成，故晶體材料在宏觀上顯示為各向同性。晶體內(nèi)質(zhì)點的相對密集程度和質(zhì)點間的結合力，對晶體材料的性質(zhì)有著重要的影響。例如在硅酸鹽礦物材料（如陶瓷）的復雜晶體結構

9、（基本單元為硅氧四面體）中，質(zhì)點的相對密集程度不高，且質(zhì)點間大多是以共價鍵聯(lián)結，變形能力小，呈現(xiàn)脆性。,材料的化學成分相同，但形成的晶體結構可以不同，其性能也就大有差異。如石英和硅藻土，化學成分同為SiO2，但各自性能頗不相同。另外，晶體結構的缺陷，對材料性質(zhì)的影響很大。,,將熔融的物質(zhì)進行迅速冷卻（急冷），使其內(nèi)部質(zhì)點來不及作有規(guī)則的排列就凝固了，這時形成的物質(zhì)結構即為玻璃體，又稱無定形體。玻璃體無固定的幾何外形，具有各向同性，破壞時

10、也無清楚的解理面，加熱時無固定的熔點，只出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。同時，因玻璃體是在快速急冷下形成的，故內(nèi)應力較大，具有明顯的脆性，如玻璃。由于玻璃體在凝固時質(zhì)點來不及作定向排列，質(zhì)點間的能量只能以內(nèi)能形式儲存起來，因此玻璃體具有化學不穩(wěn)定性，亦即存在化學潛能，,在一定的條件下，易與其它物質(zhì)發(fā)生化學反應。例如粉煤灰、水淬?；郀t礦渣、火山灰等均屬玻璃體，常被大量用作硅酸鹽水泥的摻合料，以改善水泥性質(zhì),粉煤灰玻璃體,,物質(zhì)以極微小的質(zhì)點（粒徑為1

11、μm～100 μm）分散在介質(zhì)中所形成的結構稱為膠體。其中分散粒子一般帶有電荷（正電荷或負電荷），而介質(zhì)帶有相反的電荷，從而使膠體保持穩(wěn)定。由于膠體的質(zhì)點很微小，其總的表面積很大，因而表面能很大，有很強的吸附力，所以膠體具有較強的粘結力。膠體中分散的微粒作布朗運動時，這種膠體稱溶膠，溶膠具有較大的流動性，建筑材料中的涂料就是利用這一性質(zhì)配制而成的。,當溶膠脫水或微粒產(chǎn)生凝聚，使分散質(zhì)點不能再按布朗運動自由移動時，稱為凝膠，凝膠具有觸變

12、性，即將凝膠攪拌或振動，又能變成溶膠。水泥漿、新拌混凝土、膠 粘劑等均表現(xiàn)有觸變性。 當凝膠完全脫水則成干 凝膠體，它具有固體的 性質(zhì)，即產(chǎn)生強度。硅 酸鹽水泥主要水化產(chǎn)物 的最后形式就是凝膠體。,水泥凝膠體,,1.2材料的基本物理性質(zhì),1.2.1材料的密度、表觀密度與堆積密度1.2.2材料的密實度與孔隙率1.2.3材料的填充率與空隙率1.2.4材料與水有關的性質(zhì),1.2.1材料的密度、表觀密度

13、與堆積密度,密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計算：,,,式中 ρ—— 材料的密度，g/cm3； m—— 材料的質(zhì)量（干燥至恒重），g； V—— 材料在絕對密實狀態(tài)下的體積，cm3。,所謂絕對密實狀態(tài)下的體積，是指不包括材料內(nèi)部孔隙的固體物質(zhì)的實體積。,密度的測定,對有孔隙的材料：如磚、混凝土磨成細粉（通過 0.2mm或900孔/cm2方孔篩），用李氏密度瓶測量V（排水法）。,對近于絕對密實的材料：如金

14、屬、玻璃等，量測幾何體積－稱重－代入公式中計算。,視密度：材料在近似密實狀態(tài)時單位體積的質(zhì)量。所謂近似密實狀態(tài)下的體積，是指包括材料內(nèi)部閉口孔隙體積和固體物質(zhì)實體積。,表觀密度是材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。按下式計算：,式中 ρo—— 材料的表觀密度，kg/m3 或g/cm3； m—— 材料的質(zhì)量（干燥至恒重），kg或 g； Vo—— 材料在包含內(nèi)部孔隙條件下的體積 （即包含內(nèi)

15、部閉口孔和開口孔）， 見圖1－2，m3或cm3。,所謂自然狀態(tài)下的體積，是指包括材料實體積和內(nèi)部孔隙（閉口和開口）的外觀幾何形狀的體積。通常，材料在包含孔隙條件下的體積可采用排液置換法或水中稱重法測量。,自然狀態(tài)下的體積－是指包含材料內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。 對形狀規(guī)則的材料：烘干－量測幾何體積－稱重－代入公式計算 對形狀不規(guī)則的材料：,表觀密度的測量,堆積密度

16、是指單位體積（含物質(zhì)顆粒固體及其閉口、開口孔隙體積及顆粒間空隙體積）物質(zhì)顆粒的質(zhì)量，有緊堆積密度及松堆積密度之分。,式中 ρo’—— 堆積密度，kg/m3； m—— 材料的質(zhì)量，kg； V’o——材料的堆積體積 ，m3。,V0'＝V+Vop+Vcl＋V空,材料的堆積體積包括材料絕對體積、內(nèi)部所有孔體積和顆粒間的空隙體積。材料的堆積密度反映散粒構造材料堆積的緊密程度及材料可能的堆放空間。其測定方法在實驗部分有專門介紹。

17、測定散粒材料的體積可通過已標定容積的容器計量而得。測定砂子、石子的堆積密度即用此法求得。若以搗實體積計算時，則稱緊密堆積密度。密度、表觀密度和堆積密度既有聯(lián)系又有差別。,由于大多數(shù)材料或多或少均含有一些孔隙，故一般材料的表觀密度總是小于其密度，即： ρ＞ρ0 ＞ ρ0’密度并不能反映材料的性質(zhì)，但可以大致了解材料的品質(zhì)，并可用來計算材料的孔隙率；視密度可用于混凝土的配合比計算；表觀密度建立了材料自然體積與質(zhì)量之

18、間的關系，可用來計算材料的用量、構件自重等；堆積密度可用于確定材料堆放空間、運輸車輛等。,1.2.2材料的密實度與孔隙率,密實度是材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度。按下式計算：,孔隙率是材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。按下式計算：,,或,,,即：D+P=1或 密實度+孔隙率=1,孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，它對材料的物理、力學性質(zhì)均有影響。材料內(nèi)部孔隙的構造，可分為連通的與封閉的兩種。連通孔隙不僅彼此貫通且與外界相通，而封閉

19、空隙則不僅彼此不連通而且與外界隔絕?？紫栋闯叽绶譃闃O微細孔隙、細小孔隙、較粗大孔隙?？紫兜拇笮〖捌浞植肌⑻卣鲗Σ牧系男阅苡绊戄^大。,1.2.3材料的填充率與空隙率,填充率是散粒材料堆積體積中，顆粒填充的程度。按下式計算：,空隙率是散粒材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比例。按下式計算：,,,或,,即：D’+P’=1或填充率+空隙率=1?？障堵实拇笮》从沉松⒘２牧系念w粒相互填充的致密程度?？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞壟渑c計算含

20、砂率的依據(jù)。常用材料的密度、表觀密度、堆積密度及空隙率如表1.1所示,,1.2.4材料與水有關的性質(zhì),親水性與憎水性 吸水性與吸濕性 耐水性 抗凍性與抗?jié)B性,1.材料的親水性與憎水性,當材料與水接觸時可以發(fā)現(xiàn)，有些材料能被水潤濕，有些材料則不能被水潤濕，前者稱材料具有親水性，后者稱具有憎水性。,潤濕角（a）親水性材料 θ ≤90º （b）完全親水材料θ＝0º （c）憎

21、水性材料 θ> 90º,,材料在水中能吸收水分的性質(zhì)稱為吸水性。材料的吸水性用吸水率表示，即,,式中：W ---材料質(zhì)量吸水率，%； m--- 材料干燥狀態(tài)下質(zhì)量，g; m1--- 材料吸水飽和狀態(tài)下質(zhì)量，,吸水性也可以用體積吸水率表示，即材料吸入水的體積占材料自然狀態(tài)體積的百分率,2.材料的吸水性與吸濕性,封閉孔隙較多的材料，吸水率不大時通常用質(zhì)量吸水

22、率公式進行計算，對一些輕質(zhì)多孔材料，如加氣混凝土、木材等，由于質(zhì)量吸水率往往超過100%, 故可用體積吸水率進行計算。,材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關。對于細微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大。閉口孔隙水分不能進去，而開口大孔雖然水分易進入，但不能存留，只能潤濕孔壁，所以吸水率仍然較小。各種材料的吸水率很不相同，差異很大，如花崗巖的吸水率只有0.5％～0.7％，混凝土的吸水率為2％～3％，粘土磚的吸水率達8％～20％，而木

23、材的吸水率可超過100％,材料在一定溫度和濕度下吸附水分的能力稱為吸濕性，用含水率表示，即,式中：W-- 材料含水率，%; m含--材料含水時的質(zhì)量，g； m---材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量,g。,,材料吸濕性作用一般是可逆的，材料的吸濕性隨空氣的濕度和環(huán)境溫度的變化而改變，當空氣濕度較大且溫度較低時，材料的含水率就大，反之則小。材料中所含水分與空氣的濕度相平衡時的含水率，稱為平衡含水率,材料抵抗水

24、破壞作用的性質(zhì)稱為耐水性，用軟化系數(shù)表示，即,式中：KP ---材料的軟化系數(shù)； fw ---材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度,MPa f ---材料在干燥狀態(tài)的抗壓強度，MPa 。,,3.材料的耐水性,材料的軟化系數(shù)的范圍在0～1之間。用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結構材料，必須選用軟化系數(shù)不低于（≥）0.85的材料；用于受潮濕較輕或次要結構的材料，則不宜小于0.70～0.85。通常軟化系

25、數(shù)大于等于0.85的材料稱為耐水材料,材料的抗凍性:材料在水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，也不嚴重降低強度的性質(zhì)。,4.材料的抗凍性與抗?jié)B性,材料的抗凍性用抗凍等級表示?？箖鰳颂柺且砸?guī)定的試件，在規(guī)定試驗條件下，測得其強度降低不超過規(guī)定值，并無明顯損壞和剝落時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)，以此作為抗凍標號， 用符號“Fn”表示，其中n即為最大凍融循環(huán)次數(shù)?；炷凉灿蠪10、F15、F25、F50、F100、F150

26、、F200、F250、F300九個等級?！軫50為抗凍混凝土。,常用的兩個參數(shù)是：質(zhì)量損失率(不超過5%)，強度損失率(不超過25％)。 材料抗凍等級的選擇，是根據(jù)結構物的種類、使用條件、氣候條件等來決定的。燒結普通磚、陶瓷面磚、輕混凝土等墻體材料，一般要求其抗凍等級（標號）為F15或F25；用于橋梁和道路的混凝土應為F50、F100或F200 。水工混凝土要求高達F500。,材料受凍融破壞主要原因：其孔隙中的水結冰所致。水結

27、冰時體積增大約9％，若材料孔 隙中充滿水，則結冰膨脹對孔壁產(chǎn)生很大應力，當此應力超過材料的抗拉強度時，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。所以材料的抗凍性取決于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。如果孔隙不充滿水，即遠末達飽和，具有足夠的自由空間，則即使受凍也不致產(chǎn)生很大凍脹應力。,極細的孔隙，雖可充滿水，但因孔壁對水的吸附力極大，吸附在孔壁上的水其冰點很低，它在一般負溫下不會結冰。粗大孔隙一般水分不會充滿其中，對冰脹破壞

28、可起緩沖作用。閉口孔隙水分不能滲入。而毛細管孔隙既易充滿水分，又能結冰,故其對材料的冰凍破壞作用影響最大。材料的變形能力大、強度高、軟化系數(shù)大時，其抗凍性較高另外，從外界條件來看，材料受凍融破壞的程度，與凍融溫度、結冰速度、凍融頻繁程度等因素有關。環(huán)境溫度愈低、降溫愈快、凍融愈頻繁、則,材料受凍破壞愈嚴重。材料的凍融破壞作用是從外表面開始產(chǎn)生剝落，逐漸向內(nèi)部深入發(fā)展。 抗凍性良好的材料，對于抵抗大氣溫度變化、干濕交替等風化作用的能力

29、較強，所以抗凍性常作為考查材料耐久性的一項指標。在設計寒冷地區(qū)及寒冷環(huán)境(如冷庫)的建筑物時，必須要考慮材料的抗凍性。處于溫暖地區(qū)的建筑物，雖無冰凍作用，但為抵抗大氣的風化作用，確保建筑物的耐久性，也常對材料提出一定的抗凍性要求。,,抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)，或稱不透水性。當材料兩側存在不同水壓時，一切破壞因素(如腐蝕性介質(zhì))都可通過水或氣體進入材料內(nèi)部，然后把所分解的產(chǎn)物代出材料，使材料逐漸破壞，如地下建筑、基礎、壓力管道、

30、水工建筑等經(jīng)常受到壓力水或水頭差的作用，故要求所用材料具有一定的抗?jié)B性，對于各種防水材料，則要求具有更高的抗?jié)B性。,材料的抗?jié)B性通常用兩種指標表示：滲透系數(shù)和抗?jié)B等級。對一些抗?jié)B、防水材料，如油氈、瓦、水工瀝青混凝土等，其防水性用滲透系數(shù)表示 。滲透系數(shù)的物理意義是：在一定時間t內(nèi)，透過材料試件的水量Q，與試件的滲水面積A及水頭差成正比，與滲透距離(試件的厚度)d成反比，用公式表示為,,式中　K——材料的滲透系數(shù),cm／h；　　　

31、Q——滲透水量,cm3；　　　d——材料的厚度,cm；　　　A——滲水面積,cm2；　　　t——滲水時間,h；　　　H——靜水壓力水頭,cm。 K值愈大，表示材料滲透的水最愈多，即抗?jié)B性愈差。抗?jié)B性是決定材料耐久性的主要指標。,建筑工程中大量使用的砂漿、混凝土材料的抗?jié)B性用抗?jié)B等級表示?？?jié)B等級是指材料在標準試驗方法下進行透水試驗，以規(guī)定的試件在透水前所能承受的最大水壓力來確定。以符號“P”和材料透水前的最大水壓力的

32、0.1MPa表示，如P4、P6、P8等分別表示材料能承受0.4、0.6、0.8MPa的水壓而不滲水。用公式表示： P=10H-1 式中：P---抗?jié)B等級； H ---試件開始滲水時的壓力，MPa.,材料的抗?jié)B性與其孔隙率和孔隙特征有關。細微連通的孔隙水易滲入，故這種孔隙愈多，材料的抗?jié)B性愈差。閉口孔水不能滲入，因此閉口孔隙率大的材料，其抗?jié)B性仍然良好。開

33、口大孔水最易滲入，故其抗?jié)B性最差。材料的抗?jié)B性還與材料的增水性和親水性有關，增水性材料的抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料。材料的抗?jié)B性與材料的耐久性有著密切的關系。,1.3材料的基本力學性質(zhì),1.3.1材料的理論強度1.3.2材料的強度1.3.3彈性與塑性1.3.4脆性與韌性,1.3.1材料的理論強度,材料的理論抗拉強度ft=ft---材料的理論抗拉強度E---材料的彈性模量γ ---單位表面能d---原子間的距離,,,,1.3.2

34、材料的強度,在外力作用下，材料抵抗破壞的能力稱為強度。根據(jù)外力作用方式的不同，材料的強度有抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度（或抗折強度）及抗剪強度等形式。材料的這些強度是通過靜力試驗來測定的，故總稱為靜力強度。材料的靜力強度是通過標準試件的破壞試驗而測得。,a.壓力 b.拉力c.彎曲 d.剪切,混凝土路面磚抗折強度試驗,混凝土路面磚抗壓強度試驗,強度的計算,材料的抗壓、抗拉、抗剪強度可直接由下式計算：,,式中 f ——材料的抗壓、抗

35、拉或抗剪強度，MPa；　　 Fmax——材料破壞時的最大荷載，N；?。牐?A——受力截面面積，mm2。,對于抗彎強度，有兩種計算方式。將抗彎試件放在兩支點上，當外力為作用在試件中心的集中荷載，且試件截面為矩形時，抗彎強度（也稱抗折強度）可用下式計算：,,,式中fm——抗彎強度，MPa；　?。燜max——彎曲破壞時的最大荷載,N；b，h ——試件橫截面的寬和高,mm。　　 L—— 兩支點間的

36、距離，mm。,若在此試件跨距的三分點上加兩個相等的集中荷載，抗彎強度按下式計算：,,土木工程常用結構材料的強度值范圍見表1-2(p14).,影響材料強度的因素,1.材料的組成、結構與構造：材料的強度與其組成及結構有關，即使材料的組成相同，其構造不同，強度也不一樣。2.孔隙率與孔隙特征：材料的孔隙率愈 大，則強度愈小。對于同一品種的材料，其強度與孔隙率之間存在近似直線的反比關系。 一般表觀密度大的材料，其強度也大。這些是材料的內(nèi)部因素。

37、還與測試條件和方法等外部因素有關。3.試件的形狀和尺寸：受壓時，立方體試件的強度值要高于棱柱體試件的強度值，相同材料采用小試件測得的強度較大試件高。,4.加荷速度：當加荷速度快時，由于變形速度落后于荷載增長的速度，故測得的強度值偏高，反之，因材料有充裕的變形時間，測得的強度值偏低。5.試驗環(huán)境的溫度、濕度：溫度高、濕度大時，試件會有體積膨脹，材料內(nèi)部質(zhì)點距離加大，質(zhì)點間的作用力減弱，測得的強度值偏低。6.受力面狀態(tài)：受力面的平整度

38、，潤滑情況等。試件表面不平或表面涂潤滑劑時，所測強度值偏低。,強度等級：建筑材料常根據(jù)極限強度的大小，劃分為不同的強度等級或標號。 如混凝土按抗壓強度劃分為 C15～C80 ; 水泥按抗壓和抗拉強度劃分為32.5~62.5, 砂漿按抗壓強度劃分為M5～M30六個等級,熱軋鋼筋按屈服強度和抗拉強度劃分四級。強度和強度等級的區(qū)別與聯(lián)系：區(qū)別：a.強度與強度等級的定義不同。強度是實測值，強度等級是人為規(guī)定的強度范圍。,b.強度指的是材料

39、的極限值，是唯一的，每一強度等級則包含一系列強度值。聯(lián)系：某一材料強度等級的確定必須以其極限強度值為依據(jù)。比強度：材料的強度與其表觀密度的比值（fc/ρo）。用于評價材料是否輕質(zhì)高強。,1.3.3彈性與塑性,材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力去除后能完全恢復到原始形狀的性質(zhì)稱為彈性 ，這種可恢復的變形稱彈性變形。材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力去除后，有一部分變形不能恢復，這種性質(zhì)稱為材料的塑性，這種不可恢復的變形稱為塑性變形

40、。,彈性與塑性,彈性變形為可逆變形，其數(shù)值大小與外力成正比，其比例系數(shù)稱為彈性模量，材料在彈性變形范圍內(nèi)，彈性模量為常數(shù)。彈性模量是衡量材料抵抗變形能力的一個指標，彈性模量愈大，材料愈不易變形，彈性模量是結構設計的重要參數(shù)。塑性變形為不可逆變形。實際上，單純的彈性材料是沒有的，大多數(shù)材料在受力不大的情況下表現(xiàn)為彈性，受力超過一定限度后則表現(xiàn)為塑性，所以可稱之為彈塑性材料。彈性變形與塑性變形的區(qū)別在于，前者為可逆變形，后者為不可逆變形

41、,1.3.4脆性與韌性,材料受外力作用，當外力達一定值時，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時無明顯的塑性變形，這種性質(zhì)稱為脆性。材料在沖擊或振動荷載作用下，能吸收較大的能量，同時產(chǎn)生較大的變形而不破壞，這種性質(zhì)稱為韌性。,脆性與韌性,四、硬度和耐磨性,硬度：材料表面能抵抗其他較硬物體壓人或刻劃的能力。莫氏硬度,1.4材料的耐久性,耐久性:材料在長期使用過程中，能保持其原有性能而不變質(zhì)、不破壞的性質(zhì)，統(tǒng)稱之為，它是一種復雜的、綜合的性質(zhì),包括材

42、料的抗凍性、耐熱性、大氣穩(wěn)定性和耐腐蝕性等。材料在使用過程中，除受到各種外力作用外，還要受到環(huán)境中各種自然因素的破壞作用，這些破壞作用可分為物理作用、化學作用和生物作用。,物理作用主要有干濕交替、溫度變化、凍融循環(huán)等等，這些變化會使材料體積產(chǎn)生膨脹或收縮,或?qū)е聝?nèi)部裂縫的擴展，長久作用后會使材料產(chǎn)生破壞。化學作用主要是指材料受到酸、堿、鹽等物質(zhì)的水溶液或有害氣體的侵蝕作用，使材料的組成成分發(fā)生質(zhì)的變化，而引起材料的破壞。如鋼材的銹蝕

43、等等。生物作用主要是指材料受到蟲蛀或菌類的腐朽作用而產(chǎn)生的破壞。如木材等一類的有機質(zhì)材料，常會受到這種破壞作用的影響。,習題及作業(yè),一.名詞解釋 1、密度 2、表觀密度 3、親水性 4、堆積密度 5、空隙率 6、抗凍性 7、孔隙率 8、憎水性 9、耐水性 10、抗?jié)B性,二.計算題 1、一塊普通燒結磚的外形尺寸