2-建筑材料第一章 基本性質(zhì)1-1. 1-2

1、土木工程材料土木工程材料1第一章第一章 建筑材料的基本性質(zhì)建筑材料的基本性質(zhì)材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與性能關(guān)系材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與性能關(guān)系材料的物理力學(xué)性質(zhì)材料的物理力學(xué)性質(zhì)材料的耐久性、裝飾性、衛(wèi)生安全性材料的耐久性、裝飾性、衛(wèi)生安全性土木工程材料土木工程材料2第一節(jié)第一節(jié) 材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與性能關(guān)系材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與性能關(guān)系 一、材料組成一、材料組成1 1、化學(xué)成分：、化學(xué)成分：化學(xué)元素與化合物化學(xué)元素與化合物。 如砂子為如砂子為SiOSiO2 2；鋼為；鋼為FeFe、C C等等2 2、礦物成份：礦物種類、礦物成份：礦物種類地質(zhì)作用地質(zhì)作用化學(xué)化學(xué) 成形成形單質(zhì)和化合物。如單

2、質(zhì)和化合物。如C C3 3S S。 礦物的特性：具有相對固定的化學(xué)成份和礦物的特性：具有相對固定的化學(xué)成份和 內(nèi)部結(jié)構(gòu)。具有一定的幾何內(nèi)部結(jié)構(gòu)。具有一定的幾何 形狀、光學(xué)特性和物理常數(shù)形狀、光學(xué)特性和物理常數(shù)無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料鋁酸鹽水泥熟料鋁酸鹽水泥熟料 粉狀和氣霧狀二氧化硅粉狀和氣霧狀二氧化硅 晶體狀和巖石二氧化硅晶體狀和巖石二氧化硅 硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料 二、材料結(jié)構(gòu)二、材料結(jié)構(gòu) 定義：定義：1010-10-101010-3 -3m m尺寸范圍的組織狀態(tài)尺寸范圍的組織狀態(tài)（一）微觀結(jié)構(gòu)（一）微觀結(jié)構(gòu)- -原子、分子層次的結(jié)構(gòu)狀態(tài)原子、分子層次的結(jié)構(gòu)狀態(tài) 1

3、1、晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)- -質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律排列的空間結(jié)構(gòu)；質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律排列的空間結(jié)構(gòu)； 特點(diǎn)：具有一定幾何形狀，熔點(diǎn)；受力彈性階特點(diǎn)：具有一定幾何形狀，熔點(diǎn)；受力彈性階 段，滿足胡克定律段，滿足胡克定律電子顯微鏡下看到的某種金屬電子顯微鏡下看到的某種金屬原子（左）和無機(jī)非金屬分子原子（左）和無機(jī)非金屬分子方解石晶體方解石晶體2、玻璃體結(jié)構(gòu)、玻璃體結(jié)構(gòu)-由于熔融物冷卻快來不及按由于熔融物冷卻快來不及按 一定規(guī)則排列而形成的固體（一定規(guī)則排列而形成的固體（下圖粉煤下圖粉煤 及玻璃體在水泥混凝土中及玻璃體在水泥混凝土中）；）； 特點(diǎn)：具有潛在內(nèi)能和化學(xué)活性，無固特點(diǎn)：具有潛在內(nèi)能和化學(xué)活性，無固 定幾何形

4、狀、熔點(diǎn)。定幾何形狀、熔點(diǎn)。無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料3、膠體：細(xì)小粒子分散在介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)（左上圖、膠體：細(xì)小粒子分散在介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)（左上圖水泥凝膠體）。水泥凝膠體）。 特點(diǎn)：膠粒很小，表面能大，吸附力強(qiáng)。特點(diǎn)：膠粒很小，表面能大，吸附力強(qiáng)。膠體硅膠體硅無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料（二）細(xì)觀結(jié)構(gòu)（二）細(xì)觀結(jié)構(gòu)-從材料內(nèi)部組織和相的層次來研從材料內(nèi)部組織和相的層次來研究材料的結(jié)構(gòu)究材料的結(jié)構(gòu) 可借助光學(xué)顯微鏡觀察，細(xì)觀結(jié)構(gòu)同樣對材可借助光學(xué)顯微鏡觀察，細(xì)觀結(jié)構(gòu)同樣對材性有不可忽視影響，如混凝土中微孔分布含量，性有不可忽視影響，如混凝土中微孔分布含量，微裂縫狀態(tài)。微裂

5、縫狀態(tài)。無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料混凝土中混凝土中裂縫狀態(tài)裂縫狀態(tài)無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料三、材料構(gòu)造三、材料構(gòu)造定義：宏觀組織狀態(tài)（定義：宏觀組織狀態(tài)（10-3以上尺寸），以上尺寸）， 顆粒大小、形狀及分布；顆粒大小、形狀及分布； 孔隙率、孔隙大小、形狀、分布等?？紫堵?、孔隙大小、形狀、分布等。 緊密構(gòu)造緊密構(gòu)造-承重材料承重材料按緊密程度分按緊密程度分 多孔構(gòu)造多孔構(gòu)造-自重小，保溫、隔熱、隔自重小，保溫、隔熱、隔 音功能材料音功能材料無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料10第二節(jié)第二節(jié) 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)一、與質(zhì)量有關(guān)性質(zhì)一、與質(zhì)量有關(guān)性

6、質(zhì)二、與水有關(guān)性質(zhì)二、與水有關(guān)性質(zhì)三、與熱有關(guān)的性質(zhì)三、與熱有關(guān)的性質(zhì)無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料一、與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)一、與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)（一）密度（一）密度（） =m/V (g/cm =m/V (g/cm3 3) ) m- m-材料的質(zhì)量材料的質(zhì)量,g;,g; V- V-材料在密實(shí)狀態(tài)下的材料在密實(shí)狀態(tài)下的 體積，體積，cmcm3 3。 通?？捎门砰_液體體積通常可用排開液體體積 的方法測試的方法測試粉體密度測試儀粉體密度測試儀 無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料一、與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)一、與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)（二）表觀密度（二）表觀密度（） =m=m/V/Vo o (kg/m

7、(kg/m3 3) ) m m-自然狀態(tài)質(zhì)量（可能含水），自然狀態(tài)質(zhì)量（可能含水），kgkg； V Vo o-材料在自然狀態(tài)下的體積，材料在自然狀態(tài)下的體積，m m3 3。 可直接量測尺寸求體積。可直接量測尺寸求體積。 視密度視密度: :=m/V=m/V V V-材料的視體積（材料的視體積（cmcm2 2） 視密度主要是考察散顆粒材料視密度主要是考察散顆粒材料無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料（三）堆積密度（三）堆積密度（o o） o o= m= m/ V/ Vo o (kg/m(kg/m3 3) ) m m-自然狀態(tài)質(zhì)量（可能含水），自然狀態(tài)質(zhì)量（可能含水），kgkg； V Vo o

8、-材料的堆積體積，材料的堆積體積，m m3 3. .無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料（四）孔隙率與密實(shí)度、空隙率與填充率（四）孔隙率與密實(shí)度、空隙率與填充率 1 1、密實(shí)度、密實(shí)度-材料自然狀態(tài)體積內(nèi)被固體物質(zhì)充材料自然狀態(tài)體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度，按下式計(jì)算：實(shí)的程度，按下式計(jì)算：100%100%V VV VD D0 0100%100% 0 0通過振動(dòng)檢測通過振動(dòng)檢測筒產(chǎn)生的振動(dòng)筒產(chǎn)生的振動(dòng)頻率和對地面頻率和對地面的激振力產(chǎn)生的激振力產(chǎn)生反彈力側(cè)試地反彈力側(cè)試地面的密實(shí)度，面的密實(shí)度，密實(shí)度越小反密實(shí)度越小反彈力就越小。彈力就越小。 無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料2

9、2、孔隙率、孔隙率-材料的孔隙體積占表觀體積的比例。材料的孔隙體積占表觀體積的比例。按下式計(jì)算：按下式計(jì)算：100%100%1 1100%100%1 1100%100%) ) ( () )V VV V( (V VV VV VP P0 00 00 00 0密實(shí)度和孔隙率的關(guān)系為：密實(shí)度和孔隙率的關(guān)系為：D+P=D+P=1 1無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料壓汞測孔儀壓汞測孔儀 無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料 3 3、開口孔隙率、開口孔隙率-水能進(jìn)入的孔隙體積與材料的自然狀水能進(jìn)入的孔隙體積與材料的自然狀態(tài)體積之比的百分?jǐn)?shù)。按下式計(jì)算：態(tài)體積之比的百分?jǐn)?shù)。按下式計(jì)算： 式中式

10、中 P Pk k 材料的開口孔隙率（材料的開口孔隙率（%）；）； m m1 1 材料真空吸水飽和面干質(zhì)量（材料真空吸水飽和面干質(zhì)量（g g）；）； m m2 2材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g g）；）； H H2 2O O水的密度（水的密度（g g/cm/cm3 3）。）。 4 4、閉口孔隙率、閉口孔隙率1 10 00 0%O OH H0 01 1K K2 2 1 1V VmmmmP PK KB BP PP PP P無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料5 5、材料的填充率、材料的填充率-散粒材料在散粒材料在 堆積體積中，被顆粒自然狀態(tài)堆積體積中，被顆粒自然狀態(tài) 體積填

11、充的程度。按下式計(jì)算：體積填充的程度。按下式計(jì)算：6 6、材料的空隙率、材料的空隙率-散粒材料在散粒材料在 堆積體積中，顆粒之間的空隙堆積體積中，顆粒之間的空隙 體積占堆積體積的百分率。按下式計(jì)算：體積占堆積體積的百分率。按下式計(jì)算：1 10 00 0%0 00 0V VV VD D1 10 00 0%0 00 0 1 10 00 0%1 10 00 0%1 10 00 0%) ) ( (1 1) )V VV V( (1 1V VV VV VP P0 00 00 00 00 00 00 0無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)（一）材料的親水性與

12、憎水性（一）材料的親水性與憎水性 在材料在材料- -水水- -空氣三相體系的三相點(diǎn)（空氣三相體系的三相點(diǎn)（A A點(diǎn)）上點(diǎn)）上存在三種界面張力：存在三種界面張力： 材料與水的界面張力材料與水的界面張力 （ ）；）； 材料與空氣的界面張力材料與空氣的界面張力 （ ）；）； 水與空氣的界面張力水與空氣的界面張力 （ ）。）。 （a）親水材料）親水材料 （b）憎水材料）憎水材料 1 1, ,2 2 1 1, ,3 3 2 2, ,3 3 土木工程材料土木工程材料20將三種界面張力投影到水平面上可得下面方程式：將三種界面張力投影到水平面上可得下面方程式： 式中式中 角稱為潤濕角角稱為潤濕角, ,由由 可

13、判斷材料親或憎水性：可判斷材料親或憎水性： 當(dāng)當(dāng) 為零時(shí)為零時(shí)-材料完全被水潤濕；材料完全被水潤濕； 當(dāng)當(dāng)0 0 90 90時(shí)時(shí)- -材料表面可潤濕，材料表面可潤濕， 當(dāng)當(dāng)9090 180 180 時(shí)時(shí)- -材料為憎水性材料。材料為憎水性材料。0 0c co os s 2 2, ,3 31 1, ,2 21 1, ,3 32 2, ,3 31 1, ,2 21 1, ,3 3 c co os s 土木工程材料土木工程材料21無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料（二）材料的吸水性和吸濕性（二）材料的吸水性和吸濕性1 1、材料的吸水性、材料的吸水性 吸水性是指材料在水中吸水的性質(zhì)，材料在沒吸

14、水性是指材料在水中吸水的性質(zhì)，材料在沒有壓力的水中吸水達(dá)飽和面干時(shí)的含水率，稱為吸有壓力的水中吸水達(dá)飽和面干時(shí)的含水率，稱為吸水率。吸水率有兩種表示方法：水率。吸水率有兩種表示方法： 質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率 體積吸水率體積吸水率1 10 00 0%mmmmmm 1 1O OH H0 0O OH H0 01 12 22 2 1 1V Vmmmm 1 10 00 0%無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料式中式中: : m m 干燥狀態(tài)下的質(zhì)（干燥狀態(tài)下的質(zhì)（g g）；）； m m1 1 吸水飽和面干時(shí)的質(zhì)量（吸水飽和面干時(shí)的質(zhì)量（g g）；）； v v 自然狀態(tài)下的體積（自然狀態(tài)下的體積（ ）

15、；）； 水的密度（水的密度（g g/ / ）；）； 塊體材料表觀密度（塊體材料表觀密度（g g/ / ）。）。 常壓下的材料體積吸水率相當(dāng)于開口孔隙的孔隙常壓下的材料體積吸水率相當(dāng)于開口孔隙的孔隙率率 。O OH H2 2 0 0 3 3c cmm3 3c cmm3 3c cmm無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料 飽水系數(shù)飽水系數(shù) 該系數(shù)越大，說明材料的開口寬孔隙越多，一該系數(shù)越大，說明材料的開口寬孔隙越多，一般巖石的飽水系數(shù)在般巖石的飽水系數(shù)在0.50.50.80.8之間。之間。2 2、材料的吸濕性、材料的吸濕性 吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸水的性質(zhì)，吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸水的

16、性質(zhì)，材料所含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量之比叫材料所含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量之比叫做含水率。按下式計(jì)算：做含水率。按下式計(jì)算：飽飽飽飽 K K1 10 00 0%mmmmmm1 1無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料（三）材料的耐水性（三）材料的耐水性 材料在水作用下不發(fā)生破壞，強(qiáng)度也不顯著降材料在水作用下不發(fā)生破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數(shù)表低的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示：示：式中式中 K K軟軟 材料的軟化系數(shù)；材料的軟化系數(shù)； 飽飽 吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPaMPa）；）； 干干干燥狀態(tài)下的

17、抗壓強(qiáng)度（干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPaMPa）。）。 K K軟軟的大小表明了材料浸水飽和后強(qiáng)度降低的程的大小表明了材料浸水飽和后強(qiáng)度降低的程度，值越小，材料的耐水性越差。度，值越小，材料的耐水性越差。 干干飽飽軟軟f ff fK K土木工程材料土木工程材料27 潮濕環(huán)境潮濕環(huán)境重要結(jié)構(gòu)重要結(jié)構(gòu), K, K軟軟0.850.850.950.95； 受潮較輕或受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)次要結(jié)構(gòu)， K K軟軟0.750.750.850.85。（四）材料的抗?jié)B性（四）材料的抗?jié)B性 材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性 。（五）材料的抗凍性（五）材料的抗凍性 吸水飽和的狀態(tài)下，經(jīng)歷

18、多次凍融循環(huán)，保持其吸水飽和的狀態(tài)下，經(jīng)歷多次凍融循環(huán)，保持其原有性質(zhì)或不顯著降低原有性質(zhì)的能力。原有性質(zhì)或不顯著降低原有性質(zhì)的能力。無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料三、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)三、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)（一）材料的導(dǎo)熱性（一）材料的導(dǎo)熱性 當(dāng)材料兩側(cè)面存在溫度差時(shí)，熱量會(huì)從溫度較當(dāng)材料兩側(cè)面存在溫度差時(shí)，熱量會(huì)從溫度較高的一側(cè)向溫度較低的一側(cè)傳導(dǎo)，這個(gè)性質(zhì)叫做高的一側(cè)向溫度較低的一側(cè)傳導(dǎo)，這個(gè)性質(zhì)叫做材料的導(dǎo)熱性。材料的導(dǎo)熱性。 在單向穩(wěn)定熱量傳導(dǎo)情況下，通過材料厚度方在單向穩(wěn)定熱量傳導(dǎo)情況下，通過材料厚度方向傳導(dǎo)的熱量與兩側(cè)溫度差、傳熱時(shí)間、傳熱面向傳導(dǎo)的熱量與兩側(cè)溫度差、傳熱時(shí)間、傳熱面積成正比，與材料厚度成反比：積成正比，與材料厚度成反比： 即即D DA AT T t t Q QA AT T t tD DQ Q 無憂PPT整理發(fā)布土木工程材料土木工程材料 式中式中 通過材料傳遞的熱量