1.2材料的力学性质(课件）-《建筑材料》同步教学（上海交通大学出版社）

学习情境一 建筑材料的基本性能 学习单元2 材料的力学性质 一、材料的强度特征 （一）强度 材料的强度是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。 根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等，如图1-2所示。 图1-2 材料承受各种外力示意图 1．抗拉（压、剪）强度 材料承受荷载（拉力、压力、剪力）作用直到破坏时，单位面积上所承受的拉力（压力、剪力）称为抗拉（压、剪）强度。 材料的抗拉、抗压、抗剪强度按下式计算。 2．抗弯（折）强度 材料的抗弯（折）强度与材料受力情况有关，对于矩形截面试件，若两端支撑，中间承受荷载作用，则其抗弯（折）强度按下式计算。 材料 抗压 抗拉 抗折 花岗石 100～250 5～8 10～14 普通混凝土 5～60 1～9 — 轻骨料混凝土 5～50 0.4～2 — 松木（顺纹） 30～50 80～120 60～100 钢材 240～1 500 240～1 500 — 表1-4 常用建筑材料的各种强度值 （单位：MPa） （二）强度等级 对于以强度为主要指标的材料，通常按材料强度值的高低划分成若干等级，称为强度等级。 表1-5 测定强度的标准试件 续表 （三）比强度 比强度是指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度与其表观密度之比 ，其是反映材料轻质高强的力学参数，是衡量材料轻质高强性能的一项重要指标。 比强度越大，材料的轻质高强性能越好。 材料名称 表观密度/（kg·m3） 强度值/MPa 比强度 低碳钢 7 800 235 0.030 1 松 木 500 34 0.068 0 普通混凝土 2 400 30 0.012 5 红 砖 1 700 10 0.005 9 烧结普通砖 1 700 10 0.006 0 铝合金 2 800 450 0.160 0 玻璃钢 2 000 450 0.225 0 表1-6 几种常用材料的比强度 二、材料的弹性和塑性 弹性和塑性是材料的变形性能，它们主要描述的是材料变形的可恢复特性。 （一）弹性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状、尺寸的性质称为弹性。 这种能够完全恢复的变形称为弹性变形。 材料弹性变形曲线如图1-3所示。 图1-3 弹性变形曲线 材料 低碳钢 普通混凝土 烧结普通砖 木材 花岗石 石灰石 玄武石 弹性模量 21 1.45～360 0.6～1.2 0.6～1.2 200～600 600～1 000 100～800 表1-7 常用建筑材料的弹性模量值E（×104MPa） （二）塑性 在外力作用下材料产生变形，在外力取消后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性。 这种不能恢复的变形，称为塑性变形。 图1-4 塑性变形曲线 三、材料的韧性和脆性 （一）韧性 材料的韧性是指在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大能量，产生一定的变形而不发生突然破坏的性质。 （二）脆性 材料在外力作用下，直至断裂前只发生弹性变形，不出现明显的塑性变形而突然破坏的性质称为脆性。 图1-5 脆性材料的变形曲线 四、材料的硬度和耐磨性 （一）硬度 硬度是材料表面抵抗硬物刻划或压入的能力。 测定硬度的方法有很多，常用刻划法、压入法和回弹法。 刻划法常用于测定矿物材料的硬度。 压入法是以一定的压力将一定规格的钢球或金刚石制成的尖端压入试样表面，根据压痕的面积或深度来测定其硬度。 回弹法用于测定混凝土表面硬度，并可间接推算混凝土的强度，也用于测定陶瓷、砖、砂浆、塑料、橡胶等材料的表面硬度和间接推算其强度。 （二）耐磨性 耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力，耐磨性用磨损率（N）表示，它等于试件在标准试验条件下磨损前后的质量差与试件受磨表面积之商。 磨损率（N）可用下式计算。 学习单元3 材料的耐久性 一、材料耐久性的影响因素 材料在环境中使用，除受荷载作用外，还会受周围环境各种自然因素的影响，如物理、化学及生物等方面的作用。 材料的耐久性是一项综合性能，不同材料的耐久性往往有不同的具体内容：混凝土的耐久性，主要通过抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性和抗碳化性来体现；钢材的耐久性，主要取决于其抗锈蚀性；沥青的耐久性则主要取决于其大气稳定性和温度敏感性。 二、材料耐久性的测定 由于耐久性是材料的一项长期性质，所以对耐久性最可靠的判断是在使用条件下进行长期的观察和测定，这样做需要很长的时间。 通常是根据使用要求，在试验室进行快速试验，并据此对耐久性做出判断，快速检查的项目有干湿循环、冻融