第03講第十二章第一節(jié)材料科學(xué)知識與土木工程材料的基本性質(zhì)（二）（新版）

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁4、材料的抗?jié)B性材料抵御壓力水滲透的性質(zhì)成為抗?jié)B性，或不透水性。材料的抗?jié)B性通常用滲透系數(shù)來表示。滲透系數(shù)是指一定厚度的材料，在單位壓力水頭作用下，在單位時(shí)光內(nèi)透過單位面積的水量。滲透系數(shù)越小，材料的抗?jié)B性越好。對于混凝土或砂漿用抗?jié)B等級表示其抗?jié)B性，抗?jié)B等級越大，混凝土或砂漿的抗?jié)B性越好。材料的抗?jié)B性和其孔隙率及孔隙特征有關(guān)，普通孔隙率小且為封閉孔的材料，抗?jié)B性好?？紫堵蚀笄沂沁B通孔的材料，抗?jié)B性差。對于防水材料要求具有更高的抗?jié)B性。如地下構(gòu)筑物和防水工程要求有較高的抗?jié)B性5、材料的抗凍性材料在水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)歷多次凍融循環(huán)（凍結(jié)和融化）作用而不破壞、強(qiáng)度也不嚴(yán)重降低的性質(zhì)為抗凍性。用抗凍等級Fn表示，n指材料所能承受的最大凍融次數(shù)?？箖龅燃壴酱?，材料的抗凍性越好。密實(shí)或具有封閉孔隙的材料抗凍性好。（三）材料的導(dǎo)熱性當(dāng)材料兩側(cè)存在溫度差時(shí)，熱量將由溫度高的一側(cè)，通過材料傳遞到溫度低的一側(cè)，材料的這種傳導(dǎo)熱量的能力，稱為導(dǎo)熱性。材料導(dǎo)熱性可用導(dǎo)熱系數(shù)來表示。導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是：厚度為1m的材料，當(dāng)溫度改變1K時(shí)，在1s時(shí)光內(nèi)通過1m2面積的熱量。材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈小，表示材料的導(dǎo)熱性越差，絕熱性能愈好。影響材料導(dǎo)熱性的因素有：（1）材料的組成與結(jié)構(gòu)：金屬材料、無機(jī)材料、晶體材料的導(dǎo)熱性大于非金屬材料、有機(jī)材料、非晶體材料。（2）材料的孔隙率：增大孔隙率大，即表觀密度小，導(dǎo)熱系數(shù)小。（3）材料的孔隙特征：相同孔隙率時(shí)，微孔或封閉孔隙構(gòu)造材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，絕熱性好。（4）材料的含水情況：材料含水或含冰后會使導(dǎo)熱系數(shù)增大，絕熱性下降。以上各物理性能及其指標(biāo)匯總于表2中。表2材料的物理性能及其指標(biāo)親水性憎水性吸水性吸濕性耐水性抗?jié)B性抗凍性導(dǎo)熱性潤濕邊角吸水率含水率軟化系數(shù)滲透系數(shù)抗凍等級導(dǎo)熱系數(shù)抗?jié)B等級90°>90°飽和隨溫度和濕度變化（平衡）越大越好>0.85越小越好越大越好越大越好越大越好三、材料的力學(xué)性質(zhì)1、材料的強(qiáng)度、比強(qiáng)度材料在外力作用下抵御破壞的能力，稱為材料的強(qiáng)度。按照外力作用的形式不同，材料的強(qiáng)度有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度等。比強(qiáng)度：指材料強(qiáng)度對其表觀密度的比值，是衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)的主要指標(biāo)。該值越大，表明材料輕質(zhì)高強(qiáng)。2、彈性與塑性：彈性：指外力作用下材料產(chǎn)生變形，外力取消后變形出現(xiàn)，材料能徹低恢復(fù)本來的形狀的性質(zhì)，這種變形為彈性變形。彈性模量是衡量材料在彈性范圍內(nèi)抵御變形能力的指標(biāo)，該值越大，材料抵御變形的能力越強(qiáng)，材料受力變形越小。塑性：指外力作用下材料產(chǎn)生變形，外力取消后仍保持變形后的形狀和尺寸，但不產(chǎn)生裂隙的性質(zhì)，這種變形稱為塑性變形。彈-塑性材料：受力時(shí)彈性和塑性變形同時(shí)浮上，如混凝土。3、脆性和韌性材料受外力作用，當(dāng)外力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，材料發(fā)生驟然破壞，且破壞時(shí)無顯然的塑性變形，這種性質(zhì)稱為脆性，具有這種性質(zhì)的材料稱脆性材料。脆性材料抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度大無數(shù)，如混凝土等，相宜作承壓構(gòu)件。材料在沖擊或振動荷載作用下，能吸收較大的能量，同時(shí)產(chǎn)生較大的變形而不破壞的性質(zhì)稱為韌性。如建造鋼材。4、硬度硬度是指材料表面抵御硬物壓入或刻劃的能力。材料的硬度愈大，其強(qiáng)度愈高。通常石料用刻痕法或磨耗法；金屬、木材和混凝土用壓痕法；礦物材料用刻劃法；塑料、橡膠及金屬用布氏硬度表示。四、練習(xí)題1、膠體結(jié)構(gòu)的材料具有：A、各向同性，并有較強(qiáng)的導(dǎo)熱導(dǎo)電性B、各向同性，并有較強(qiáng)的粘結(jié)性C、各向異性，并有較強(qiáng)的導(dǎo)熱導(dǎo)電性D、各向同性，無粘結(jié)性提醒：膠體是由細(xì)小固體顆粒（粒徑在1~100μm）凝聚在延續(xù)介質(zhì)中而成，各向同性，具有良好的吸附力和較強(qiáng)的粘結(jié)力。答案：B2、材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為：A、密度B、表觀密度C、密實(shí)度D、堆積密度提醒：材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為密度；材料在天然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為表觀密度；散粒材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為堆積密度。材料中固體體積占天然狀態(tài)體積的百分比稱為密實(shí)度。答案：A3、憎水材料的潤濕角是：A、>90°B、≤90°C、>45°D、≤180°

提醒：潤濕角≤90°為親水材料，潤濕角>90°為憎水材料。答案：A4、某材料吸水飽和后重100g，比干燥時(shí)重了10g，此材料的吸收率為：A、10%B、8%C、7%D、11.1%提醒：吸水率=水的質(zhì)量/材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量=10/（100-10）=11.1%。答案：D5、建造材料與水相關(guān)的物理特性表述準(zhǔn)確的是:A、孔隙率越大，其吸水率也越大B、平衡含水率普通是固定不變的C、滲透系數(shù)越大，其抗?jié)B性越大D、軟化系數(shù)越大，其耐水性越好提醒：封閉孔隙或粗壯開口孔隙時(shí)，吸水率低；細(xì)微連通孔隙時(shí)吸水率大，這種材料的吸水性強(qiáng)。平衡含水率隨環(huán)境溫度和濕度變化而異。滲透系數(shù)越大，材料的抗?jié)B性越差。材料的軟化系數(shù)越大。耐水性越好。答案：D6、在組成一定時(shí)，為使材料的導(dǎo)熱系數(shù)降低，應(yīng)：A、提高材料的孔隙率B、提高材料的含水率C、增強(qiáng)開口大孔的比例D、提高材料的密實(shí)度提醒：因?yàn)榭諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)最小，所以在組成一定時(shí)，為使材料的導(dǎo)熱系數(shù)降低，應(yīng)提高材料的孔隙率。材料含水后導(dǎo)熱系數(shù)增大，開口孔會增大空氣的對流，使導(dǎo)熱系數(shù)增大。答案：A7、承受震動和沖擊荷載作用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)挑選下列：A抗拉強(qiáng)度較抗壓強(qiáng)度高許多倍B變形很小，抗拉強(qiáng)度很低C變形很大，且取消外力后仍保持本來的變形D能夠吸收較大能量且能產(chǎn)生一定的變形而不破壞提醒：能夠吸收較大能量且能產(chǎn)生一定的變形而不破