2014公路造價師《技術(shù)計量》知識點:土木建筑工程材料

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　　土木建筑工程材料的物理力學(xué)性質(zhì)

　　(一)材料的物理狀態(tài)參數(shù)

　　1.密度。材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量用下式表示：

　　密度(g/cm3、kg/m3)= 材料在干燥狀態(tài)的質(zhì)量/ 材料的絕對密實體積

　　材料的絕對密實體積是指固體物質(zhì)所占體積，不包括孔隙在內(nèi)。

　　密實材料如鋼材、玻璃等的體積可根據(jù)其外形尺寸求得。

　　其它材料多或少含有孔隙，可以將該材料磨成細粉，干燥后用排液法測得的粉末體積，即為絕對密實體積。

　　2.表觀密度。即體積密度，是材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，用下式表示：

　　表觀密度(kg/m3)= 材料的重量/ 材料在自然狀態(tài)下的外形體積

　　若外觀形狀不規(guī)則，可用排液法求得，為了防止液體由孔隙滲入材料內(nèi)部而影響測值，應(yīng)在材料表面涂蠟。

　　另外，材料的表觀密度與含水狀況有關(guān)。材料含水時，重量要增加，體積也會發(fā)生不同程度的變化。因此，一般測定表觀密度時，以干燥狀態(tài)為準，而對含水狀態(tài)下測定的表觀密度，須注明含水情況。

　　3.堆密度。堆密度也稱堆積密度，系指粉狀或粒狀材料，在堆積自然狀態(tài)下，材料的堆積體積包括材料內(nèi)部孔隙和松散材料顆粒之間的外部空隙在內(nèi)的體積。堆密度是材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算：

　　堆密度(kg/m3)= 材料的重量/材料的堆積體積

　　散粒材料堆積狀態(tài)下的外觀體積，既包含了顆粒自然狀態(tài)下的體積，又包含了顆粒之間的空隙體積。散粒材料的堆積體積，常用其所填充滿的容器的標定容積來表示。散粒材料的堆積方式是松散的，為自然堆積;也可以是搗實的，為緊密堆積。由緊密堆積測試得到的是緊密堆積密度

　　4.密實度。指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實的程度，用下式表示：

　　密實度(%)= [表觀密度/密度]*100%

　　5.孔(空)隙率。指材料體積內(nèi)孔隙體積所占的比例，用下式表示：

　　孔(空)隙率(%)=1-密實度

　　散狀顆粒材料在自然堆積狀態(tài)時，顆粒間空隙體積占總體積的比率，稱為空隙率。

　　密實度和孔隙率兩者之和為1，兩者均反映了材料的密實程度，通常用孔隙率來直接反映材料密實程度。孔隙率的大小對材料的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)均有影響，而孔隙特征、孔隙構(gòu)造和大小對材料性能影響較大。構(gòu)造分為封閉孔隙(與外界隔絕)和連通孔隙(與外界連通);按孔隙的尺寸大小分為粗大孔隙、細小孔隙、極細微孔隙。孔隙率小，并有均勻分布閉合小孔的材料，建筑性能好。

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　　二)材料與水有關(guān)的性質(zhì) .

　　1.吸水性與吸濕性。

　　(1)吸濕性。材料在潮濕空氣中吸收水氣的能力稱為吸濕性。反之為還濕性。吸濕性的大小用含水率表示，

　　材料的含水率ωwc =材料所含水分的質(zhì)量/材料烘干到恒重時的質(zhì)量

　　=[材料吸收空氣中的水氣后的質(zhì)量(g)。-材料烘干到恒重時的質(zhì)量(g)]/ 材料烘干到恒重時的質(zhì)量(g)

　　當(dāng)氣溫低、相對濕度大時，材料的含水率也大。材料的含水率與外界濕度一致時的含水率 稱為平衡含水率。它隨環(huán)境中的溫度和濕度的變化而改變，當(dāng)材料的吸水達到飽和狀態(tài)時的含水率即為材料的吸水率。

　　(2)吸水性。材料與水接觸吸收水分的能力稱為吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率分質(zhì)量吸水率和體積吸水率。

　　質(zhì)量吸水率ωwa=[材料吸水飽和后的質(zhì)量(g)- 材料烘干到恒重時的質(zhì)量(g)]/ 材料烘干到恒重時的質(zhì)量(g)

　　體積吸水率ωwa體 =[材料吸水飽和后的質(zhì)量(g)- 材料烘干到恒重時的質(zhì)量(g)]/ 干燥材料在自然狀態(tài)下的體積

　　材料吸水率的大小與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。具有細微而連通孔隙的材料吸水率大，具有封閉孔隙的材料吸水率小。當(dāng)材料有粗大的孔隙時，水分不易存留，這時吸水率也小。輕質(zhì)材料，如海綿、塑料泡沫等，可吸收水分的質(zhì)量遠大于干燥材料的質(zhì)量，這種情況下， 吸水率一般要用體積吸水率表示。

　　2.耐水性。材料長期在飽和水作用下不破壞，其強度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。有孔材料的耐水性用軟化系數(shù)表示，按下式計算材料的軟化系數(shù)KR： .

　　KR=材料在水飽和狀態(tài)下的抗壓強度(MPa)fb/ 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度(MPa)fg

　　材料的軟化系數(shù)在o～1之間波動。因為材料吸水，水分滲入后，材料內(nèi)部顆料間的結(jié)合力 減弱，軟化了材料中的不耐水成分，致使材料強度降低。所以材料處于同一條件時，一般而言吸水后的強度比干燥狀態(tài)下的強度低。軟化系數(shù)越小，材料吸水飽和后強度降低越多，耐水性越差。對重要工程及長期浸泡或潮濕環(huán)境下的材料，要求軟化系數(shù)不低于o.85～o.90。通常把軟化系數(shù)大大于0.85的材料稱為耐水材料。

　　3.抗?jié)B性。材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)，用滲透系數(shù)K表示。公式的組成要記憶，記清和哪些因素有關(guān)。滲透系數(shù)K小，抗?jié)B性能好。.

　　4.抗凍性。

　　抗凍性用“抗凍等級”表示?！翱箖龅燃墶北硎静牧辖?jīng)過規(guī)定的凍融次數(shù)，其質(zhì)量損失、強度降低均不低于規(guī)定值。如混凝土抗凍等級D15號是指所能承受的最大凍融次數(shù)是15次(在-15C的溫度凍結(jié)后，再在200C的水中融化，為一次凍融循環(huán))，這時強度損失率不超過25%，質(zhì)量損失不超過5%。

　　(三)、材料的力學(xué)性質(zhì)

　　1、強度與比強度

　　(1)強度。強度是指在外力(荷載)作用下材料抵抗破壞的能力。

　　材料抵抗外力破壞的強度分為抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、抗扭。又稱靜力強度.

　　2)比強度。比強度是按單位質(zhì)量計算的材料的強度，其值等于材料強度對其表觀密度的比值，是衡量材料輕質(zhì)高強性能的重要指標。如普通混凝土C30的比強度(0.0125)低于Ⅱ級鋼的比強度(o.043)，說明這兩種材料相比混凝土顯出質(zhì)量大而強度低的弱點，應(yīng)向輕質(zhì)高強方向改進配制技術(shù)。

　　2、彈性與塑性

　　(1)彈性是指外力作用下材料產(chǎn)生變形，外力取消后變形消失，材料能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)，這種變形屬可逆變形，稱為彈性變形，變形數(shù)值的大小與外力成正比。在彈性范圍內(nèi)符合虎克定律。材料的彈性模量E是衡量材料在彈性范圍內(nèi)抵抗變形能力的指標。

　　(2)塑性。塑性是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。

　　實際工程中多數(shù)材料受力后變形是介于彈塑性變形之間的。當(dāng)受力不大時，主要產(chǎn)生彈性變形，受力超過一定限度，才產(chǎn)生明顯的塑性變形。如混凝土，既具有彈性變形，又具有塑性變形。

　　3、材料的脆性和韌性了解

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