第二章材料的性质.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * 冻融破坏的原因 材料有孔且孔隙含水； 水→冰，体积膨胀9％，结冰压力高达100MPa， 结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂； 裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度， 饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏； 反复多次加剧破坏，最终材料崩溃； 严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、跨海大桥等处在水位升降范围内的混凝土或砖建筑物、构筑物均需考虑冻融破坏。 材料的热容 材料的导热性 材料的热变形性 2.1.3、 材料的热工性质 1、材料的热容性 (1).热容---指材料温度变化时吸收或放出的热量。 (2).比热容---单位质量的材料温度升高1度时所需吸收的热量称为比热容，简称比热，用符号c表示。c可用来表示不同材料的热容性大小。 (3).建筑材料的热容性对于保持建筑物内部温度稳定性具有重要意义。比热容大的材料有利于减少室内温度波动。 2、材料的热工性质－导热性 导热性－材料传导热量的能力称为导热性。其大小用 热导率或导热系数（λ）表示。 A T2 T1 Q 式中 λ－导热系数（W/m.K） Q－传导的热量（J） A－热传导面积（m2） d－材料的厚度（m） t－热传导时间（s） (T1-T2)－材料两侧温差（K） ★导热系数λ的物理意义：表示单位厚度的材料，当两侧温差为1K时，在单位时间内通过单位面积的热量。 1.材料的组成与结构： λ金属＞ λ无机非金属＞ λ有机高分子； λ晶体＞ λ非晶体 2.孔隙率及孔隙构造 相同材料，P越大， λ越小； P相同时，微孔、封闭孔材料λ较小。 3.含水情况 含水率增加， λ增大，绝热性下降（原因？）。所以，绝热材料一定要注意防水防潮。 ★影响材料导热系数的因素有： 4、环境的温度 温度越高，导热系数越大。 绝热材料： 各种材料的导热系数差别很大，工程中通常把λ小于0.23 W/（m.K）的材料称为绝热材料。 注意： 建筑物墙体、屋顶以及门窗等围护材料需要具有保温和隔热性质，以达到节约建筑使用能耗、维持室内温度的目的，这就需要材料具有一定的热工性质。建筑材料常考虑的热工性质有导热性、热容以及温度变形性。 思考题： 为什么保温隔热材料使用过程中一定要注意防潮防冻？ 答：因为空气、水和冰的导热系数依次增加，故保温材料在受潮、受冻后，导热系数可增大100倍左右。 常用土木工程材料的热工性质指标 材料名称 导热系数W/(m·K) 比热J/(g·K) 钢 55 0.46 铜 370 0.38 花岗岩 3.49 0.92 普通混凝土 28 0.88 水泥砂浆 0.93 0.84 普通粘土砖 0.81 0.84 粘土空心砖 0.64 0.92 松木 0.17～0.35 2.51 泡沫塑料 0.03 1.30 冰 2.20 2.05 水 0.60 4.19 静止空气 0.025 　　　 孔隙对材料性质的影响　　 某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面，见图1-2。请问选择何种材料？ 孔隙率对材料导热性质的影响　 　 某工程顶层屋面欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面，见图1。请问选择何种材料？ 图　材料剖面 A B 分析 保温层的目的是尽量减少外界温度变化对住户的影响，材料保温性能的主要衡量指标为导热系数，其中导热系数越小越好。观察两种材料的剖面，可见A材料为多孔结构，B材料为较密实结构，多孔材料的导热系数较小，适于作保温层材料。 3、材料的热变形性 1.热变形性---指材料温度变化时的尺寸变化。一般材料“热胀冷缩”。 2.线膨胀系数--- 3.土木工程上一般不希望材料的热变形性过大。而且希望相配合材料之间的线膨胀系数相等或差别不大（为什么？） α---线膨胀系数 L---材料原长 △L—材料的线变形量 t1,t2---材料前后的温度 2.2 材料的力学性质 一、材料的受力变形 1 、弹性变形 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料的变形立即消失并能完全恢复到原来形状的性质称为弹性。材料的这种变形称为弹性变形。应变和应力成正比，其比值称为材料的弹性模量。E=σ/ε（Mpa)。 2 、塑性变形 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料仍