給排水工程材料的基本性質演示文稿目前一頁\總數四十六頁\編于十二點（優選）給排水工程材料的基本性質目前二頁\總數四十六頁\編于十二點二、

材料的密度、表觀密度、體積密度與堆積密度密度是指物質單位體積的質量。

1、實際密度

材料在絕對密實狀態下，單位體積所具有的質量。式中：ρ—實際密度（g/cm3）

m—材料的質量（g）

V—材料在絕對密實狀態下的體積（cm3

）目前三頁\總數四十六頁\編于十二點２、表觀密度式中ρ0—材料的表觀密度（g/cm3或kg/m3

）

m—材料的質量（g或kg)V0—材料在自然狀態下的體積，或稱表觀體積（cm3或m3

）,包含內部空隙在內的體積單位體積（含材料實體及閉口空隙）材料的干重目前四頁\總數四十六頁\編于十二點3、體積密度式中ρ0—材料的體積密度（g/cm3或kg/m3

）

m—材料的質量（g或kg)V’—材料在自然狀態下的體積，包含內部空隙和外部空隙在內的體積材料在自然狀態下單位體積的質量，俗稱容重目前五頁\總數四十六頁\編于十二點4、堆積密度

式中ρ1—散粒材料的堆積密度（g/cm3或kg/m3）

m—散粒材料的質量（g或kg）

V1—材料在自然狀態下的堆積體積（cm3或m3）思考：實際密度、表觀密度、體積密度和堆積密度之間的大小關系如何？計算材料的堆放空間散粒材料在自然堆積狀態下單位體積的重量稱為堆積密度。可用下式表示目前六頁\總數四十六頁\編于十二點三、材料的孔隙率和空隙率

1、孔隙率和密實度

孔隙率：材料內部孔隙的體積占材料總體積的百分率，稱為材料的孔隙率（P）。可用下式表示：密實度：材料的固體物質部分的體積占總體積的比例，說明材料體積內被固體物質所充填的程度，即反映了材料的致密程度，按下式計算：

目前七頁\總數四十六頁\編于十二點2、材料的空隙率與填充率空隙率：散顆材料（如砂、石子）堆積體積（V1

）中，顆粒間空隙體積（開口孔隙與間隙之和）所占的百分率稱為空隙率（P’）填充率：散粒材料在自然堆積狀態下，其中的顆粒體積占自然堆積狀態下的體積的百分率（D’）目前八頁\總數四十六頁\編于十二點四、材料與水有關的性質1.親水性與憎水性（1）概念親水性：材料能被水潤濕的性質，如磚、混凝土等。材料產生親水性的原因是因其與水接觸時，材料與水分子之間的親合力大于水分子之間的內聚力所致。當材料與水接觸，材料與水分子之間的親合力小于水分子之間的內聚力時，材料則表現為憎水性。憎水性材料如瀝青、石油等。目前九頁\總數四十六頁\編于十二點當材料與水接觸時，在材料、水、空氣三相的交界點，作沿水滴表面的切線，此切線與材料和水接觸面的夾角θ，稱為潤濕角。（2）潤濕角材料被水濕潤的情況可用潤濕角θ來表示。目前十頁\總數四十六頁\編于十二點（3）親水性材料與憎水性材料

θ角愈小，表明材料愈易被水潤濕。當θ＜90°時，材料表面吸附水，材料能被水潤濕而表現出親水性，這種材料稱親水性材料。θ>90°時，材料表面不吸附水，此稱憎水性材料。當θ=0°時，表明材料完全被水潤濕。目前十一頁\總數四十六頁\編于十二點2、材料的吸水性與吸濕性式中Wm—材料的質量吸水率（％）；

mb—材料在吸水飽和狀態下的質量（g）；

mg—材料在干燥狀態下的質量（g）（1）吸水性材料在水中能吸收水分的性質稱吸水性。材料的吸水性用吸水率表示，有質量吸水率與體積吸水率兩種表示方法。質量吸水率質量吸水率是指材料在吸水飽和時，內部所吸水分的質量占材料干燥質量的百分率，用下式計算：目前十二頁\總數四十六頁\編于十二點式中Wv——材料的體積吸水率（％）；

V——干燥材料在自然狀態下的體積

ρw——水的密度（g/cm3）②體積吸水率：材料在吸水飽和時，其內部所吸水分的體積占干燥材料自然體積的百分率。材料的吸水性與其親水性、疏水性、孔隙率大小、孔隙特征有關。目前十三頁\總數四十六頁\編于十二點花崗巖的吸水率：0.5%~0.7%；混凝土的吸水率：2%~3%；粘土磚的吸水率：8%~20%；木材的吸水率：可達到100%。花崗巖目前十四頁\總數四十六頁\編于十二點式中W—材料的含水率（％）

m1—材料含水時的質量（ｇ）

m0—材料干燥至恒重時的質量（ｇ）材料的吸濕性隨空氣的濕度和環境溫度的變化而改變。（2）吸濕性材料在潮濕空氣中吸收水分的性質稱為吸濕性。潮濕材料在干燥的空氣中也會放出水分，此稱還濕性。材料的吸濕性用含水率表示。含水率系指材料內部所含水的質量占材料干燥質量的百分率。目前十五頁\總數四十六頁\編于十二點

某立方體巖石試件，外形尺寸為50mm×50mm×50mm，測得其在絕干、自然狀態及吸水飽和狀態下的質量分別為325g，325.3g，326.1g，并測得該巖石的密度為2.68g/cm3。試求該巖石的體積吸水率、質量含水率、絕干表觀密度、孔隙率。

解：V0＝5×5×5

＝125cm3m含＝325.3gm干＝325gm飽＝326.1gρw＝1g/cm3例題1目前十六頁\總數四十六頁\編于十二點解：因m干=482g,m飽=487g，V=630-452=178cm3

巖石試件經完全干燥后，其質量為482g，將放入盛有水的量筒中，經一定時間巖石吸水飽和后，量筒的水面由原來的452cm3上升至630cm3。取出巖石，擦干表面水分后稱得質量為487g。試求該巖石的密度及質量吸水率？(假設巖石內無封閉空隙)

例題2目前十七頁\總數四十六頁\編于十二點3、材料的耐水性式中:kR——材料的軟化系數；

fb——材料在飽水狀態下的抗壓強度（MPa）；

fg——材料在干燥狀態下的抗壓強度（MPa）。材料長期在水作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質稱為耐水性。目前十八頁\總數四十六頁\編于十二點關于耐水性不正確的[]。A、材料的耐水性用軟化系數表示B、材料的軟化系數在0～1之間波動C、軟化系數大于0.85的材料稱為耐水材料。D、軟化系數小于0.85的材料稱為耐水材料。E、軟化系數越大，材料吸水飽和后強度降低越多，耐水性越差答案：DE目前十九頁\總數四十六頁\編于十二點例題由于該石材的軟化系數為0.93，大于0.85，故該石材可用于水下工程。某石材在氣干、絕干、水飽和情況下測得的抗壓強度分別為174、178、165MPa，求該石材的軟化系數，并判斷該石材可否用于水下工程。 該石材的軟化系數為:目前二十頁\總數四十六頁\編于十二點4、材料的抗滲性式中ks——材料的滲透系數（cm/h）；

Q——滲透水量（cm3）；

d——材料的厚度（cm）；

A——滲水面積（cm2）；

t——滲水時間（h）；

H——靜水壓力水頭（cm）。材料抵抗壓力水滲透的性質稱為抗滲性，或稱不透水性一定厚度材料，一定水壓力下，在單位時間內透過單位面積的水量材料抗滲性的好壞與材料的孔隙率和空隙特征有關系。目前二十一頁\總數四十六頁\編于十二點材料的抗滲性也可用抗滲等級表示。

抗滲等級是以規定的試件、在標準試驗方法下所能承受的最大水壓力來確定，以符號Pn表示，其中n為該材料所能承受的最大水壓力的十倍的MPa數。目前二十二頁\總數四十六頁\編于十二點混凝土的抗滲等級劃分為P4、P6、P8、P10、P12等五個等級。相應表示混凝土抗滲試驗時一組6個試件中4個試件未出現滲水時的最大水壓力。目前二十三頁\總數四十六頁\編于十二點材料在水飽和狀態下，能經受多次凍融循環作用而不破壞，也不嚴重降低強度的性質，稱為材料的抗凍性。5、材料的抗凍性目前二十四頁\總數四十六頁\編于十二點材料的抗凍性用抗凍等級表示。抗凍等級：以規定的試件，在規定試驗條件下，測得其強度降低不超過規定值，并無明顯損壞和剝落時所能經受的凍融循環次數。材料的抗凍等級可分為Ｆ15、Ｆ25、Ｆ50、Ｆ100、Ｆ200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環。如混凝土抗凍等級Ｆ15是指所能承受的最大凍融次數是15次(在-15℃的溫度凍結后，再在20℃的水中融化，為一次凍融循環)，這時強度損失率不超過25％，質量損失不超過5％。目前二十五頁\總數四十六頁\編于十二點混凝土抗凍等級F15號中的15是指()。

A．承受凍融的最大次數為15次

B．凍結后在15℃的水中融化

C．最大凍融次數后強度損失率不超過15％

D．最大凍融次數后質量損失率不超過15％目前二十六頁\總數四十六頁\編于十二點材料在受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的能力稱為材料的熱容量。單位質量材料溫度升高或降低1Ｋ所吸收或放出的熱量稱為熱容量系數或比熱。C——材料的比熱，J/（g·K）

Q——材料吸收或放出的熱量(熱容量)

m——材料質量，g

（t2-t1）——材料受熱或冷卻前后的溫差，K五、材料的熱工性質1、熱容量和比熱目前二十七頁\總數四十六頁\編于十二點2、導熱性當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料傳導至另一面的性質，稱為材料的導熱性。λ——導熱系數，Ｗ／（ｍ·Ｋ）；

Ｑ——傳導的熱量，Ｊ

ｄ——材料厚度，ｍ；

Ｆ——熱傳導面積，m2

Ｚ——熱傳導時間，h；

（t2-t1）——材料兩面溫度差，K小于0.23目前二十八頁\總數四十六頁\編于十二點幾種典型材料的熱工性質指標材料導熱系數（w／（m·K））比熱（J／（kg·K））鋼580.48花崗巖3.490.92普通混凝土1.510.84燒結普通磚0.800.88松木（橫紋）0.170.352.72泡沫塑料0.031.30冰2.202.05水0.584.18靜止空氣0.0231.00目前二十九頁\總數四十六頁\編于十二點影響導熱系數的因素材料的孔隙率愈大,即空氣愈多,導熱系數愈小導熱系數與孔隙形態特征的關系,認為有微細而封閉孔隙組成的材料,導熱系數小,反之大；材料的含水率增加,導熱系數也增加。目前三十頁\總數四十六頁\編于十二點3、耐燃性材料對火焰和高溫的抵抗能力稱為材料的耐燃性（1）非燃燒材料在空氣中受到火燒或高溫高熱作用不起火、不碳化、不微燃的材料稱為非燃燒材料（2）難燃材料在空氣中受到火燒或高溫高熱作用難起火、難碳化、難微燃，當火源移走后，已有的燃燒或微燃立即停止的材料稱為難燃材料（3）可燃材料在空氣中受到火燒或高溫高熱作用立即起火或微燃，且火源移走之后仍然繼續燃燒的材料稱為可燃材料目前三十一頁\總數四十六頁\編于十二點第二節材料的力學性質一、材料的強度

材料在外力作用下抵抗破壞的能力，稱為材料的強度根據外力作用形式的不同，材料的強度有抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度及抗剪強度等，均以材料受外力破壞時單位面積上所承受的力的大小來表示。材料的力學性質系指材料在外力作用下的變形性和抵抗破壞的性質。目前三十二頁\總數四十六頁\編于十二點材料的強度分類及受外力作用示意圖強度類別受力作用示意圖強度計算式附注抗壓強度fc(MPa)F——破壞荷載(N);A——受荷面積(mm2);l——跨度(mm);b——斷面寬度(mm);h——斷面高度(mm)抗拉強度ft(MPa)抗剪強度fv(MPa)抗彎強度ftm(MPa)目前三十三頁\總數四十六頁\編于十二點二、材料的比強度材料表觀密度（g/cm3）強度（MPa）比強度低碳鋼78504200.054普通混凝土（抗壓）2400400.017松木（順紋、抗拉）5001000.200玻璃鋼20004500.225燒結普通磚（抗壓）1700100.006比強度是按單位質量計算的材料強度，其值等于材料強度與其表觀密度之比。目前三十四頁\總數四十六頁\編于十二點三、材料的彈性與塑性彈性：外力→變形→卸外力→變形完全恢復塑性：外力→變形→卸外力→變形不完全恢復目前三十五頁\總數四十六頁\編于十二點

四、材料的脆性與韌性脆性：材料在外力作用下至破壞前無明顯塑性變形而突然破壞的性質。脆性材料抗拉能力差，但抗壓強度高。如磚、混凝土、玻璃等。韌性：在沖擊、振動荷載作用下，材料能承受很大變形也不致破壞的性能。如鋼材、木材等。目前三十六頁\總數四十六頁\編于十二點五、硬度和耐磨性1、硬度材料的硬度是材料表面的堅硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力。通常用刻劃法、回彈法和壓入法測定材料的硬度。

目前三十七頁\總數四十六頁\編于十二點回彈法用于測定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強度；也用于測定陶瓷、磚、砂漿、塑料、橡膠、金屬等的表面硬度并間接推算其強度。目前三十八頁\總數四十六頁\編于十二點2、耐磨性G------材料的磨耗率，（g/cm2）

m1----材料磨損前的質量，（g）

m2-----材料磨損后的質量，（g）

A------材料試件的受磨面積（cm2）耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，計算公式如下：目前三十九頁\總數四十六頁\編于十二點第三節材料的耐久性與環境協調性一、材料的耐久性1、概念

材料的耐久性是指用于建筑物的材料，在環境的多種因素作用下不變質、不破壞，長久地保持其使用性能的性質。

2、環境影響因素（1）物理作用

使材料發生體積的脹縮，或導致內部裂縫的擴展。時間長久之后即會使材料逐漸破壞。目前四十頁\總數四十六頁\編于十二點（2）化學作用包括大氣、環境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用。（3）機械作用包括使用荷載的持續作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。（