1.3认识建筑材料的力学性质（课件）-《建筑材料》同步教学（航空工业出版社）

项目一 建筑材料的基本性质 1 无论是高楼大厦，还是普通临时建筑，都是由各种散体建筑材料经过缜密设计和复杂施工构建而成的。因此，建筑材料的性能是影响建筑工程质量的一个最重要因素。根据建筑工程的特点，正确、合理地选用建筑材料，不仅能确保建筑工程质量，而且能物尽其用，最大限度地发挥其效能。 项目导读 2 建筑材料在建筑物中所处的部位不同，承受的作用力也不同，因而要求建筑材料应具有相应的不同性质。例如，梁、板、柱以及承重墙体等承重构件材料应具有一定的强度和刚度，房屋屋面材料应具有保温、防水等性能，用于基础部位的材料除应具有承重要求的强度和刚度外，还应具有抗冻和耐地下水化学侵蚀等性能。 项目导读 3 掌握密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、空隙率等质量指标。 熟悉材料与水有关的性能指标，如亲水性、憎水性、抗渗性等。 了解材料的储热及传热性能。 熟悉材料的耐久性。 掌握材料的强度、脆性、韧性、耐磨性等力学性能。 知识目标 4 能运用公式计算材料的各性能指标。 技能目标 5 目 录/CONTENTS 一 二 三 任务一 认识材料与质量有关的性质 任务二 认识材料与水有关的性质 任务三 认识建筑材料的力学性质 6 三 任务三 认识建筑材料的力学性质 7 认识建筑材料的力学性质 建筑材料的力学性质是指材料在外力作用下所引起变化的性质。这些变化包括材料的变形和破坏。衡量外力作用的指标有强度、弹性、塑性、脆性、韧性、硬度和耐磨性等。 一、强度 强度是指材料抵抗外力（荷载）破坏的能力。材料在建筑物上受到的外力主要有拉力、压力、弯曲力和剪切力等。按作用外力的不同，建筑物上材料的强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度（抗折强度）和抗剪强度等。 8 认识建筑材料的力学性质 材料承受的外力作用如图1-3-1所示。材料的抗拉强度、抗压强度和抗剪强度的计算公式为 （a）拉力 （b）压力 （c）剪切力 （d）弯曲力 图1-3-1 材料受力示意图 9 认识建筑材料的力学性质 提示 比强度指标可以用来比较不同强度材料的优劣。比强度是指单位体积质量的材料强度与其表观密度的比值，是衡量材料是否轻质、高强的指标。优质的结构材料应具有较高的比强度，即强度高而质轻。 10 认识建筑材料的力学性质 二、弹性与塑性 材料在外力作用下产生变形，变形量与外力成正比，当外力去除后，变形瞬间消失，并恢复到原来形状的性质，称为弹性。这种能完全恢复的变形称为弹性变形，如图1-3-2所示。 图1-3-2 材料的弹性变形曲线 材料在外力作用下产生变形，变形量与外力不成正比，当外力去除后，变形不能恢复到原来形状的性质，称为塑性。这种不能完全恢复的变形称为塑性变形，也称为永久变形。 11 认识建筑材料的力学性质 建筑材料中不存在纯弹性材料。大部分材料在受力较小时只产生弹性变形，外力超过一定限度后，便产生塑性变形，如建筑钢材。有的材料在受力后同时产生弹性变形和塑性变形，当外力去除后，弹性变形恢复，而塑性变形不能恢复，如混凝土。这两种变形称为弹塑性变形，如图1-3-3所示。 图1-3-3 材料的弹塑性变形曲线 12 认识建筑材料的力学性质 三、脆性与韧性 材料在外力作用下，突然破坏，且无明显塑性变形的性质称为脆性。具有这种性质的材料称为脆性材料，如砖、石材、普通灰铸铁、玻璃、陶瓷、混凝土等。脆性材料的抗拉、抗冲击和振动荷载的能力差，但抗压能力好，因此，脆性材料主要用作抗压构件，用于基础、墙体、柱子等建筑受压部位。 13 认识建筑材料的力学性质 材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生一定的变形而不破坏的性质，称为韧性，也称为冲击韧性，用材料破坏时单位面积所消耗的功来表示。具有这种性质的材料称为韧性材料，如钢材、木材、沥青等。在建筑工程中，用于路面、轨道、桥梁、吊车梁以及抗震结构的材料，需考虑材料的韧性。 14 认识建筑材料的力学性质 四、硬度与耐磨性 硬度是指材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力。 硬度的测试方法有刻划法、压入法、钻孔法和射击法等，其中常用的是刻划法和压入法。天然矿物质硬度的测试一般采用刻划法，刻划法的硬度分为10级，由低到高依次为滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石，通常用它们对材料的刻痕来确定所测材料的硬度，称为莫氏硬度。压入法测试硬度包括布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。钢材、木材和混凝土等建筑材料的硬度一般采用布氏硬度来测定。 硬度 1 15 认识建筑材料的力学性质 提示 一般来说，硬度大的材料，具有高耐磨性和高强度，但不易加工。 16 认识建筑材料的力学性质 耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力，用磨损率表示，计算公式为 耐磨性 2 式中：