第1章　建筑材料的基本性质04（课件）《建筑材料》同步教学（清华大学版）

第1章　建筑材料的基本性质 目录 1.1　材料的组成与结构 1.2　材料的状态参数和结构特征 1.3　材料的物理性质 1.4　材料的力学性质 1.5　材料的耐久性 1.4　材料的力学性质 材料在外力作用下的变形性质 试验条件对强度结果的影响 强度标号与等级 1. 材料的强度 　　材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。通常情况下，材料内部的应力多由外力（或荷载）作用而引起，随着外力增加，应力也随之增大，直至应力超过材料内部质点所能抵抗的极限，即强度极限，材料发生破坏。 在工程上，通常采用破坏试验法对材料的强度进行实测。将预先制作的试件放置在材料试验机上，施加外力（荷载）直至破坏，根据试件尺寸和破坏时的荷载值，计算材料的强度。 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。 - 材料的抗拉、抗压、抗剪强度的计算式如下： 式中 f------材料强度， MPa Fmax--材料破坏时的最大荷载，N A------试件受力面积，mm2 - 　　材料的抗弯强度与受力情况有关，一般试验方法是将条形试件放在两支点上，中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算： 式中 fw------材料的抗弯强度， MPa Fmax---材料受弯破坏时的最大荷载，N A------试件受力面积，mm2 L------两支点的间距，mm b、h---试件横截面的宽及高，mm 比强度： ——指材料强度与其表观密度之比。 意义：反映材料轻质高强的指标。 值越大，材料越轻质高强 影响强度的因素： 材料的组成 孔隙率 增加 强度降低 含水率 增加 强度降低 温度 升高 强度降低 试件尺寸 大 强度降低 加荷速度 快 强度降低等 补充一：１．公路工程石料的力学性质 １）抗压强度 石料的抗压强度，通常有单轴抗压强度和三轴抗压强度两种。一般仅需要进行单轴抗压强度试验。 公路工程石料的抗压强度，是将石料制备成边长为５０ｍｍ±０.５ｍｍ的正立方体或直径与高均为５０ｍｍ±０.５ｍｍ的圆柱体试件，经吸水饱和后，在规定的加载条件下单轴受压，石料试件达到极限破坏时，单位受压面积的强度。 公式： 式中： ——石料的抗压强度，ＭＰａ； Fmax——试件极限破坏时的荷载，Ｎ； Ａ——试件的截面积，ｍｍ２。 石料的抗压强度值，取决于石料的组成结构，同时也取决于试验的条件（如试件几何外形、加荷速度、温度和湿度等）。 补充一：１．公路工程石料的力学性质 　　抗压强度是桥梁工程石料的主要力学指标，是确定石料标号的主要依据。 　　　桥用石料的抗压强度是将石料加工成边长为２０ｃｍ的正立方体试件，经吸水饱和后，按规定的加荷条件单轴受压，石料试件达到极限破坏时，单位受压面积的强度。此亦作为石料的标号。 补充一：１．公路工程石料的力学性质 公式： 　　桥用石料的力学性质以抗压强度为基准，其他力学指标（如抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度等）一般可采用与抗压强度的大约比值。 石料的技术标准 2.弹性和塑性 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的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。 材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。 3. 脆性和韧性 材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性。大部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。 材料在冲击或动力荷载作用下，能吸收较大能量而不破坏的性能，称为韧性或冲击韧性。韧性以试件破坏时单位面积所消耗的功表示。计算公式如下： 式中 a k -----材料的冲击韧性， J/mm2 Ｗk-----试件破坏时所消耗的功，J； A-------材料受力截面积。（mm2） 4. 硬度和耐磨性 ①硬度 材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。 刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为１０个硬度等级。 回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬