土木工程材料第二章气硬性胶凝材料

1.3 材料的力学性质 强度与比强度 弹性与塑性 脆性与韧性 硬度与耐磨性

一、强度、比强度 材料的强度：外力作用下不破坏时能承受的最大应力。 按外力作用方式：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度。

抗压

抗拉

抗弯

抗剪

材料强度的计算公式 (1)抗拉、抗压、抗剪强度：f Fmax A

f—材料的强度 ，N/mm2或MPa; Fmax—材料破坏时的最大荷载，N; A—受力截面面积；

(2)抗弯强度： 单点集中加荷： f 三 分 点 加 荷 ：f 3Fmax L 2bh 2

Fmax L bh2

f—材料的抗弯强度 N/mm2或MPa; Fmax—破坏时的最大荷载N; L—两支点的间距mm ; b、h—试件横截面的宽与高mm。

常用土木工程材料的强度( N/mm2或MPa ) 材料 花岗岩 普通粘土砖 混凝土 松木(顺纹) 抗压强度 100~250 10~30 10~100 30~50 抗拉强度 5~8 — 1~8 80~120 抗弯强度 10~14 2.6~5.0 3.0~10.0 60~100

建筑钢材

240~1500

240~1500

—

材料强度的影响因素：

材料组成、孔隙率、含水率、尺寸、加载速度、表面状况。

比强度 材料强度与表观密度之比。 衡量材料轻质高强性能的主要指标。钢材、木材和混凝土的强度比较 材料 低碳钢 松木 表观密度/kg· -3 m 7800 500 抗拉强度/MPa 420 35(顺纹) 比强度 0.053 0.070

普通混凝土

2400

30

0.012

二、弹性与塑性 1.弹性： 外力作用→变形 外力除去→变形完全恢复 2.塑性： 外力作用→变形 外力除去→ 变形保持

材料的弹性变形曲线

材料的塑性变形曲线

弹性变形：可完全恢复的变形

塑性变形：不能恢复的变形

真实材料中，完全的弹性材料或完全的塑性材料不存在。 3.弹塑性变形： 外力作用→变形；卸载后→弹性变形恢复，塑性变形保留。

材料的弹塑性变形曲线

三、脆性和韧性 1.脆性：外力达到一定限度→材料突然破坏(无明显塑性变形)

脆性材料的变形曲线

常见脆性材料：砖、玻璃、生铁、混凝土、陶瓷、石材、砂浆2.韧性：冲击、振动荷载作用→材料吸收较大的能量而不发生破坏

四、硬度和耐磨性

1.硬度：材料表面抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力。莫氏硬度(刻划，测定天然矿物) 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度(压入法) 回弹法测混凝土的抗压强度。 2.耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。

评价材料是否轻质高强的指标是______,它等

于_______,其值越大，表明材料_______. 软化系数指__________________,大于

_____________ 的材料认为是耐水的。

1.绪 言1.1 概述

1.2 材料的基本状态参数1.3 材料的力学性质 1.4 材料耐久性

1.4 材料的耐久性材料的耐久性： 材料在使用中，抵抗其自身和环境的长期破坏

作用，保持其 原有性能而不变质、不破坏的性质。 土木工程材料耐久性与破坏因素有关。 破坏因素包括物理作用、化学作用和生物作用。如抗渗性、 抗冻性、冲磨气蚀、碳化、化学侵蚀、老化、钢筋锈蚀、 碱集料反应、腐朽、虫柱、耐热、耐火等。

西直门立交桥承台的破坏

离岸式码头钢筋混凝土柱的腐蚀

外墙面砖的腐蚀

混凝土中钢筋的锈蚀

一、耐水性

材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质。 水分 分散于材料内微粒的表面耐水性用软化系数KR表示：KR f b fb——材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa。 f g fg——材料在干燥状态下的抗压强度，MPa 。

削弱结合力

降低强度

0<KR<1;

常位于水中或潮湿环境的重要结构： KR ≥0.85(耐水材料); 受潮较轻或次要结构： KR ≥0.75。

二、抗渗性 材料抵抗压力水(或液体)渗透的性质。

影响工程的使用压力水的渗透 带入腐蚀性介质 带出某些成分 常用渗透系数(K)或抗渗等级(P)来评价。