土木工程材料1.1材料的基本物理性質(zhì)XQ

第一章土木工程材料的基本性質(zhì)

材料的基本物理性質(zhì)

材料與水有關(guān)的性質(zhì)

材料力學(xué)性質(zhì)

材料熱工、聲學(xué)性質(zhì)

材料耐久性本章考試大綱1、了解建筑材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)，熟悉建筑材料與水及熱有關(guān)的性質(zhì)2、熟悉強(qiáng)度、比強(qiáng)度、吸水性、吸濕性、耐水性、抗凍性、抗?jié)B性、耐久性及彈性、塑性的概念

材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

密度、表觀密度、堆積密度

密實(shí)度與孔隙率

填充率與空隙率一、材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造（一）材料的組成１、化學(xué)組成２、礦物組成３、相組成（二）材料的結(jié)構(gòu)1、宏觀結(jié)構(gòu)：指用肉眼能觀察到的結(jié)構(gòu)形式。1)按孔隙特征可分為：致密結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)、微孔結(jié)構(gòu)。2)按存在狀態(tài)或構(gòu)造特征分為：堆聚結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、散粒結(jié)構(gòu)。2、細(xì)觀結(jié)構(gòu)(亞微觀結(jié)構(gòu))：指用光學(xué)顯微鏡能觀察到的結(jié)構(gòu)形式。如金屬材料的金相組織、木材的木纖維、混凝土內(nèi)的微裂縫等。3、微觀結(jié)構(gòu)：指用電子顯微鏡或Ｘ射線等手段來研究的材料的原子、分子級的結(jié)構(gòu)。固體材料在微觀結(jié)構(gòu)層次上可分為晶體、玻璃體、膠體。

(三)材料的構(gòu)造土木工程材料常見的構(gòu)造形式有：密實(shí)構(gòu)造、多孔構(gòu)造、纖維構(gòu)造、層狀構(gòu)造、散粒構(gòu)造、紋理構(gòu)造。密實(shí)構(gòu)造的材料內(nèi)部基本上無孔隙，結(jié)構(gòu)致密。這類材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度和硬度較高，吸水性小，抗?jié)B和抗凍性較好，耐磨性較好，絕熱性差。如鋼材、天然石材、玻璃、玻璃鋼等。大理巖的致密表面多孔構(gòu)造的材料其內(nèi)部存在大體上呈均勻分布的獨(dú)立的或部分相通的孔隙，孔隙率較大，孔隙又有大孔和微孔之分。具有多孔構(gòu)造的材料，其性質(zhì)決定于孔隙的特征、多少、大小及分布情況，一般來說，這類材料的強(qiáng)度較低，抗?jié)B性、抗凍性較差，保溫隔熱性較好。如加氣混凝土、石膏制品、燒結(jié)普通磚等。加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造纖維構(gòu)造的材料內(nèi)部組成有方向性，縱向較緊密而橫向疏松，組織中存在相當(dāng)多的孔隙，這類材料的性質(zhì)具有明顯的方向性，一般平行纖維方向的強(qiáng)度較高，導(dǎo)熱性較好。如木材、竹、玻璃纖維、石棉等。竹的纖維構(gòu)造鋼纖維層狀構(gòu)造的材料具有疊合結(jié)構(gòu)，它是用膠結(jié)料將不同的片材或具有各向異性的片材膠合而成整體，其每一層的材料性質(zhì)不同，但疊合成層狀構(gòu)造的材料后，可獲得平面各向同性，更重要的是可以顯著提高材料的強(qiáng)度、硬度、絕熱或裝飾等性質(zhì)，擴(kuò)大其使用范圍。如膠合板、紙面石膏板、塑料貼面板等。膠合板的層狀構(gòu)造散粒狀構(gòu)造指呈松散顆粒狀的材料，有密實(shí)顆粒與輕質(zhì)多孔顆粒之分。前者如砂子、石子等，因其致密，強(qiáng)度高，適合做承重的混凝土骨料。后者如陶粒、膨脹珍珠巖等，因具多孔結(jié)構(gòu)，適合做絕熱材料。粒狀構(gòu)造的材料顆粒堆積時(shí)相互間留下空隙，其空隙率主要取決于顆粒大小的搭配。用作混凝土骨料時(shí)，要求緊密堆積。用作保溫填充料時(shí)，則希望空隙率大一些。陶粒的粒狀構(gòu)造試題：1(多選)、下列建筑材料中，絕對密實(shí)的材料有：（）A.板材B.混凝土C.鋼材D.陶瓷E.玻璃2(多選)、一般多孔構(gòu)造材料的特點(diǎn)是:()A.強(qiáng)度低B.強(qiáng)度高

C.抗?jié)B性好

D.抗?jié)B性差E.保溫隔熱好F.保溫隔熱差小結(jié)：不論材料構(gòu)造形式如何，可把材料分為兩大類１、單個(gè)塊狀材料：其總體積Ｖ0=Ｖ開＋Ｖ閉＋Ｖ固２、散狀堆積材料：其總體積Ｖ’=Ｖ開＋Ｖ閉＋Ｖ固＋Ｖ空、開孔------彼此貫通、與外界相通。閉孔－－封閉、與外界隔絕。單個(gè)塊狀材料自然狀態(tài)下體積示意圖Ｖ0=Ｖ開＋Ｖ閉＋Ｖ固散狀堆積材料體積示意圖Ｖ’=Ｖ開＋Ｖ閉＋Ｖ固＋Ｖ空

二、密度、表觀密度（單個(gè)材料）（一）密度１、定義：材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量２、計(jì)算：

式中ρ——材料的密度，g/cm3；

m——材料的質(zhì)量（干燥至恒重），g；

V——材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積，cm3。

對近于絕對密實(shí)的材料：如金屬、玻璃等，量測幾何體積－稱質(zhì)量－代入公式中計(jì)算。對有孔隙的材料：如磚、混凝土磨成細(xì)粉（通過0.2mm或900孔/cm2方孔篩），用李氏密度瓶測量V（排水法）。３、測定方法試題1.材料的密度指:()A.自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量B.飽和狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量C.堆積自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量D.絕對密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量（二）表觀密度１、定義：材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。２、計(jì)算：式中ρo——材料的表觀密度，kg/m3

或g/cm3；

m——材料的質(zhì)量（干燥至恒重），kg或g；

Vo——材料在自然狀態(tài)下的體積，m3或cm3（Ｖ0=Ｖ開＋Ｖ閉＋Ｖ固）。

３、測定方法

自然狀態(tài)下的體積－是指包含材料內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。對形狀規(guī)則的材料：烘干－量測幾何體積－稱重－代入公式計(jì)算對形狀不規(guī)則的材料：（一）視密度１、定義：散狀堆積材料用排水法測體積（近似密實(shí)狀態(tài)下的體積－視體積），單位體積的質(zhì)量。２、計(jì)算式中ρa(bǔ)——材料的視密度，kg/m3

或g/cm3；

m——材料的質(zhì)量（干燥至恒重），kg或g；

Va——材料的視體積（Va＝Ｖ固＋Ｖ閉）。

m3或cm3。三、視密度、堆積密度３、測定方法１）稱取烘干試樣m0(g)２）把試樣裝入盛有半瓶水的容量瓶中，加水使水面與容量瓶刻度線平齊，稱其質(zhì)量m1(g)

。３）倒出容量瓶中的水與試樣，將瓶內(nèi)外清洗干凈，再往瓶中加水至刻度線，稱其質(zhì)量m2(g)

Ｖa=m0+m2-

m1

（二）堆積密度１、定義：散狀堆積材料自然堆積，單位體積（含物質(zhì)顆粒固體及其閉口、開口孔隙體積及顆粒間空隙體積）的質(zhì)量。２、計(jì)算：式中ρo’——堆積密度，kg/m3；

m——材料的質(zhì)量（干燥至恒重），kg；

V’0——材料的堆積體積，m3。Ｖ’０=Ｖ開＋Ｖ閉＋Ｖ固＋Ｖ空試題1.單個(gè)塊狀材料的密度和表觀密度之間的關(guān)系：A.密度大于表觀密度；B.密度大于或等于表觀密度；

C.密度小于表觀密度；D.密度小于或等于表觀密度。2.1m3水泥砂漿配用水泥松散體積0.45m3,其堆積密度為1200kg/m3,攪拌損耗率為3%,則1m3水泥砂漿水泥砂用量是()A.540kgB.556.2kgC.2666.67kgD.2746.67kg３、測定方法試題3.(12年)關(guān)于材料的表觀密度，下列說法正確的是()A.表觀密度是材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量B.砂的表觀密度在1450~1650kg/m3之間C.材料在自然狀態(tài)下的體積包含了其內(nèi)部孔隙的體積D.普通粘土磚的表觀密度與粘土空心磚的表觀密度相等３、測定方法四、密實(shí)度和孔隙率（一）密實(shí)度１、定義：密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。２、計(jì)算：（二）孔隙率１、定義：孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。２、計(jì)算：試題1(多選).材料的孔隙率增大,則材料的()下降.A密度B.強(qiáng)度C.抗凍性

D.抗?jié)B性E.吸水率F.表觀密度2.某材料在自然狀態(tài)下1m3重量2400kg,孔隙率25%,則其密度為()（附2）A.1.8g/B.3.2g/C.1800g/D.3200g/

或

五、填充率與空隙率（一）填充率１、定義：填充率是指散粒材料堆積體積中，顆粒體積

所占總體積的比率。２、計(jì)算：

（二）空隙率１、定義：空隙率是指散粒材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比例。２、計(jì)算：試題１.某種材料的密實(shí)度為D,孔隙率為P,則()A.D+P=1B.D+P<1C.D+P>1D.D>P２.某材料孔隙率為2.5%,密度為2.6g/,則其表觀密度為kg/:()(附1)A.2535B.253.5C.2650D.19503(多選).材料的物理性能指標(biāo)主要有（）A.彈性B.塑性C.表觀密度D.密實(shí)度4(多選).反映材料密實(shí)程度的指標(biāo)有()A.表觀密度B.相對密度C.堆積密度D.孔隙率E.密實(shí)度小結(jié)：１、D＋P=1或密實(shí)率＋孔隙率＝１

D’+P’=1或填充率+空隙率=1。２、密實(shí)度、孔隙率的大小反映了材料本身的致密程度；填充率、空隙率的大小反映了材料堆積的緊密程度。試題１、已知混凝土標(biāo)準(zhǔn)試塊尺寸為150×150×150mm，稱其質(zhì)量8.1kg，求該混凝土的表觀密度？若用同一混凝土制作尺寸為200×200×200mm和100×100×100mm試件，問試塊的質(zhì)量各為多少？２、一部小型卡車裝碎石3500kg恰為一車（容積為2m3）。取5kg碎石置于容積為0.0125m3的量筒中加滿水，水與碎石的凈質(zhì)量為15.6kg。求（１）該碎石的堆積密度？（２）在卡車中要加多少體積的砂可填滿石子空隙？３、常用材料的密度、表觀密度、堆積密度及空隙率如下表所示試題１、已知混凝土標(biāo)準(zhǔn)試塊尺寸為150×150×150mm，稱其質(zhì)量8.1kg，求該混凝土的表觀密度？若用同一混凝土制作尺寸為200×200×200mm和100×100×100mm試件，問試塊的質(zhì)量各為多少？２、一部小型卡車裝碎石3500kg恰為一車（容積為2）。取5kg碎石置于容積為0.0125m3的量筒中加滿水，水與碎石的凈質(zhì)量為15.6kg。求（１）該碎石的堆積密度？（２）在卡車中要加多少體積的砂可填滿石子空隙？3.某工地有砂50噸，表觀密度為2.65g/cm3，堆積密度為1450kg/m