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1、 土 木 工 程 材 料 教 案 第 一 章 材 料 的 基 本 性 質(zhì) l1.2 材 料 的 力 學(xué) 性 質(zhì) 及 材 料 耐 久 性l本 節(jié) 的 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)l1） 掌 握 材 料 的 強(qiáng) 度 和 比 強(qiáng) 度 概 念 。認(rèn) 識 到 材 料 的 實(shí) 際 強(qiáng) 度 與 實(shí) 驗(yàn) 強(qiáng) 度 的關(guān) 系 。l2） 理 解 影 響 強(qiáng) 度 的 因 素 。l3） 掌 握 彈 性 材 料 與 塑 性 材 料 的 差 別 。l4） 掌 握 脆 性 材 料 與 韌 性 材 料 的 差 別 ，并 知 道 強(qiáng) 度 與 硬 度 的 關(guān) 聯(lián) 。l5） 了 解 材 料 的 耐 久 性 。第 1章 土 木 工 程 材 料 的

2、基 本 性 質(zhì) 變 化 破 壞 ： 當(dāng) 外 力 超 過 材 料 的 承 受 極 限時 ， 材 料 出 現(xiàn) 斷 裂 等 喪 失 使 用 功 能的 變 化 。變 形 ： 在 外 力 的 作 用 下 ， 材 料通 過 形 狀 的 改 變 來 吸 收 能 量 。 彈 性 變 形塑 性 變 形脆 性 材 料韌 性 材 料 1.2 材 料 的 力 學(xué) 性 質(zhì) l1.2.1 材 料 的 強(qiáng) 度 及 比 強(qiáng) 度l強(qiáng) 度 (Strength) 材 料 抵 抗 外 力 破 壞 的 能 力l1.幾 種 強(qiáng) 度 ： 材 料 受 力 動 畫l（ 1） 抗 壓 強(qiáng) 度 、 抗 拉 強(qiáng) 度 、 抗 剪 強(qiáng) 度 三 種 受

3、力 方 式 l抗 壓 強(qiáng) 度 、 抗 拉 強(qiáng) 度 、 抗 剪 強(qiáng) 度 表 示 公 式 （ MPa） F 破 壞 時 的 最 大 荷 載 ， N A 受 力 截 面 面 積 ， mm2AFf （ 2） 抗 彎 強(qiáng) 度 （ 抗 折 強(qiáng) 度 ) 223bhFLf 單 點(diǎn) 加 荷 ： 三 分 點(diǎn) 加荷 ： 2bhFLf L/2 L/2 第 四 種 受 力 方 式 試 驗(yàn) 條件 l 工 程 實(shí) 例 分 析 l（ 1） 測 試 強(qiáng) 度 與 加 荷 速 度l人 們 在 測 試 混 凝 土 等 材 料 的 強(qiáng) 度 時 可 觀 察 到 ， 同一 試 件 ， 加 荷 速 度 過 快 ， 所 測 值 偏 高 。 請

4、 分 析 原因 。l原 因 分 析 ： 材 料 的 強(qiáng) 度 除 與 其 組 成 結(jié) 構(gòu) 有 關(guān) 外 ，還 與 其 測 試 條 件 有 關(guān) ， 包 括 加 荷 速 度 、 溫 度 、 試件 大 小 和 形 狀 等 。 當(dāng) 加 荷 速 度 較 快 時 ， 荷 載 的 增長 大 于 材 料 變 形 速 度 ， 測 出 的 數(shù) 值 就 會 偏 高 。 為此 ， 在 材 料 的 強(qiáng) 度 測 試 中 ， 一 般 都 規(guī) 定 其 加 荷 速度 范 圍 。 l (2) 磚 浸 水 后 強(qiáng) 度 下 降l某 地 發(fā) 生 歷 史 罕 見 的 洪 水 。 洪 水 退 后 ， 許多 磚 房 倒 塌 ， 其 砌 筑 用

5、的 磚 多 為 未 燒 透 的多 孔 的 紅 磚 ， 見 下 圖 。 請 分 析 原 因 。 l l l 未 燒 透 的 紅 磚原 因 分 析 ： 這 些 紅 磚 沒 有 燒 透 ， 磚 內(nèi) 開 口 孔 隙 率大 ， 吸 水 率 高 。 吸 水 后 ， 紅 磚 強(qiáng) 度 下 降 ， 特 別 是當(dāng) 有 水 進(jìn) 入 磚 內(nèi) 時 ， 未 燒 透 的 粘 土 遇 水 分 散 ， 強(qiáng)度 下 降 更 大 ， 不 能 承 受 房 屋 的 重 量 ， 從 而 導(dǎo) 致 房屋 倒 塌 。 3.比 強(qiáng) 度 指 材 料 強(qiáng) 度 與 其 表 觀 密 度 之 比 。 意 義 ： 反 映 材 料 輕 質(zhì) 高 強(qiáng) 的 指 標(biāo)

6、。 值 越 大 ， 材 料 越 輕 質(zhì) 高 強(qiáng) 1.2.2 材 料 的 彈 性 與 塑 性l1.彈 性 ： 外 力 作 用 產(chǎn) 生 變 形 ,外 力 取 消 變 形 完 全恢 復(fù) 。l可 恢 復(fù) 的 材 料 變 形 稱 為 彈 性 變 形 可 逆 變 形 。l指 標(biāo) ： 彈 性 模 量 （ 常 數(shù) ）l意 義 ： E表 示 材 料 抵 抗 變 形 的 指 標(biāo) ， E值 越 大 ，材 料 越 不 易 變 形 ， 即 抵 抗 變 形 的 能 力 越 強(qiáng) 。E 彈 性 變 形 塑 性 變 形 l2.塑 性 外 力 作 用 產(chǎn) 生 變 形 ,外 力 取 消 變 形 不 能恢 復(fù) 。 l1） 有 的 材

7、 料 在 應(yīng) 力 水 平 較 低 時 ， 變 形 特 征 主 要表 現(xiàn) 為 彈 性 ， 而 應(yīng) 力 水 平 較 高 時 ， 主 要 為 塑 性 。例 如 鋼 材 。 圖 1.2.1 低 碳 鋼 受 拉 的 應(yīng) 力 應(yīng) 變 曲 線 ab圖 1.2.2 混 凝 土 的 變 形 曲線ob塑 性 變 形荷 載 Ab a0 變 形l2） 有 的 材 料 受 力 后 ， 彈 塑 性 變 形 同 時 產(chǎn) 生 ， 取 消外 力 ， 彈 性 變 形 可 以 恢 復(fù) ， 塑 性 變 形 不 能 恢 復(fù) 。 1.2.3 材 料 的 脆 性 與 韌 性 1.脆 性 材 料 受 外 力 達(dá) 到 一 定 程 度 后 突

8、然 破 壞 ，破 壞 時 無 明 顯 的 塑 性 變 形 的 性 質(zhì) 。 脆 性 材 料 ： 石 、 磚 、 混 凝 土 、 陶 瓷 、 玻 璃 、 砂 漿等 。 2.韌 性 在 沖 擊 外 力 和 震 動 荷 載 作 用 下 ， 材 料 能吸 收 大 量 的 能 量 ， 產(chǎn) 生 一 定 變 形 而 不 致 破 壞 的 性質(zhì) 。 韌 性 材 料 ： 低 碳 鋼 、 木 材 、 玻 璃 鋼 等 。 1.2.4 材 料 的 硬 度 和 耐 磨 性 （ 了 解 性 內(nèi) 容 ） 1.硬 度 抵 抗 外 物 壓 入 或 刻 劃 的 能 力 。 可 采 用 ： 莫 氏 硬 度 （ 石 料 、 陶 瓷 等

9、） ； 布 氏 、 洛 氏 硬 度 （ 金 屬 材 料 ） 。 特 點(diǎn) ： 硬 度 高 ， 耐 磨 性 強(qiáng) ， 但 不 易 加 工 。 2.耐 磨 性 材 料 表 面 抵 抗 磨 損 的 能 力 。 （ 路 面 材 料 要 求 ） 1.3 材 料 的 耐 久 性材 料 在 各 種 環(huán) 境 因 素 作 用 下 ， 在 長 期 使 用 過 程 中保 持 其 性 能 穩(wěn) 定 的 性 質(zhì) 。環(huán) 境 因 素 是 多 種 多 樣 的 ， 有 物 理 (如 溫 度 、 濕 度 、機(jī) 械 力 等 )、 化 學(xué) (大 氣 、 光 、 酸 、 堿 、 鹽 等 作 用 )以 及 生 物 (細(xì) 菌 、 昆 蟲 等 )

10、等 方 面 的 作 用 。耐 久 性 是 一 個 綜 合 性 能 ， 包 括 抵 抗 上 述 各 類 因 素的 長 期 作 用 。 耐 久 性 主 要 包 括 ：滲 透 性抗 凍 性 抗 腐 蝕 性抗 碳 化 性抗 侵 蝕 性抗 骨 料 反 應(yīng) l1.選 擇 承 受 動 荷 載 作 用 的 結(jié) 構(gòu) 材 料 時 ， 要 選擇 下 述 哪 一 類 材 料 ？lA 具 有 良 好 塑 性 的 材 料 B 具 有 良 好 韌 性的 材 料 lC具 有 良 好 彈 性 的 材 料 D具 有 良 好 硬 度 的材 料l2. 材 料 吸 水 后 ， 將 使 材 料 的 _提 高 。 lA. 耐 久 性 B.

11、 強(qiáng) 度lC. 密 度 D. 導(dǎo) 熱 系 數(shù) l3.某 些 材 料 雖 然 在 受 力 初 期 表 現(xiàn) 為 彈 性 ， 達(dá)到 一 定 程 度 后 表 現(xiàn) 出 塑 性 特 征 ， 這 類 材 料稱 為 塑 性 材 料 。 l4.材 料 比 強(qiáng) 度 越 大 ， 越 輕 質(zhì) 高 強(qiáng) 。 l5.材 料 的 親 水 性 與 憎 水 性 用 來 表 示 ， 材料 的 吸 濕 性 用 來 表 示 。 材 料 的 吸 水 性用 來 表 示 。 l6.材 料 的 耐 水 性 是 指 材 料 在 長 期 _ _ 作 用 下 ，_ _ 不 顯 著 降 低 的 性 質(zhì) 。 材 料 的 耐 水 性 可以 用 _ 系 數(shù) 表 示 ， 該 值 越 大 ， 表 示 材 料 的耐 水 性 _ 。 l7 .材 料 的 導(dǎo) 熱 系 數(shù) 越 大 ， 其 保 溫 隔 熱 性 能越 好 。 l8.材 料 吸 水 飽 和 狀 態(tài) 時 水 占 的 體 積 可 視 為 開口 孔 隙 體 積 。 The end of this Part.Thanks !