土木工程材料的基本性质

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1、1土木工程材料的基本性质教学内容土木工程材料的基本性质：物理性质，力学性质，与水有关性质，热工性质，耐久性以及材料组成、结构及其对材料性质的影响。土木工程材料的技术标准。教学目的：1.了解材料的组成、结构和构造对性质的影响；2.掌握土木工程材料各种性质的基本概念、各种性能指标的数量关系。3.理解各种因素对材料性质变化的影响及作用。。教学重点：1.材料各种性质的概念2.材料状态参数的计算分析3.种因素对材料性质变化的影响及作用。。教学难点：1.材料三种密度的概念极其区别；2.材料的微观结构及其对性质的影响。教学方法：该章内容涉及到中学物理学过的比重、弹性

2、、吸湿等内容，需要结合材料在工程中的实际应用，重新认识和理解比重、弹性、吸湿等相关知识。其它各种性质，应有针对性的学习和掌握，举例说明各种性质不同，材料选择的原则与方法不同。对材料组成、结构是影响性质的本质只需掌握一种分析、研究的思维方法。参考资料：1.《土木工程材料》湖南天津等大学联合编写中国建筑工业出版社出版2.《建筑材料》湖南同济等大学联合编写中国建筑工业出版社出版作业布置：1.P101、2、3、4、52.补充：1、2、3、4教学过程设计：1.1材料的组成、结构1.组成材料的组成：包括化学组成和矿物组成。它是决定材料各种性质的重要因素。2.结构材

3、料的结构可分为宏观结构、细观结构和微观结构。它是决定材料各种性质的最重要因素。1）宏观结构（构造）：用肉眼或放大镜能够分辨的毫米级以上的粗大组织称为宏观结构，可分为：（1）致密结构—如钢材、有色金属、玻璃、塑料、致密的天然石材等，其特点是强度和硬度较高，吸水性小，抗渗和抗冻性较好。（2）多孔结构—如加气混凝土、泡沫塑料等，其特点是强度较低，吸水性大，抗渗和抗冻性较差，绝缘性较好。（3）微孔结构—如普通烧结砖、建筑石膏制品等，其特点与多孔结构材料特点相同。4（4）纤维结构—如木材、竹材、玻璃纤维增强塑料、石棉制品等，其特点是平行纤维方向与垂直纤维方向的各

4、种性质具有明显差异。（5）片状或层状结构—如胶合板、纸面石膏板、各种夹心板等，其特点是平面各向同性，同时提高了材料的强度、硬度等，综合性能好。（6）散粒结构—如砂子、石子、膨胀珍珠岩等，其特点是颗粒之间存在大量空隙，其空隙率大小主要取决于颗粒级配、颗粒形状及大小等。2）细观结构：用光学显微镜所观察到的微米级组织结构称为细观结构。材料的细观结构对其力学性质、耐久性等影响很大。3）微观结构：用电子显微镜、X射线衍射仪等手段来研究材料原子、分子级的微观组织称为微观结构，分为晶体与非晶体。1.2材料的基本状态参数1.密度、表观密度与堆积密度①密度（ρ）：是指材

5、料在绝对密实状态下，单位体积的干质量。②表观密度（ρo）：是指材料在自然状态下，单位体积的干质量。③堆积密度（ρoˊ）：是指粒状或粉状材料在堆积状态下，单位体积的质量。重点比较三者之间的区别。2..材料的密实度与孔隙率①密实度（D）：是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是固体体积占总体积的比例。②孔隙率（P）：指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。D+P=13.材料的填充率与空隙率①填充率（Dˊ）：是指散粒材料在堆积体积中，被其颗粒填充的程度。②空隙率（Pˊ）：是指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率。Dˊ+Pˊ=11.3材

6、料与水有关的性质①材料的亲水性与憎水性材料在空气中与水接触时，能被水湿润者为亲水性，具有亲水性的材料称为亲水材料；否则为憎水性，具有憎水性的材料称为憎水性材料。②材料的吸水性与吸湿性（1）含水率（Wh）：指材料中所含水的质量占其干质量的百分率。（2）吸水性：指材料与水接触吸收水分的性质，其大小用吸水率表示，分为体积吸水率和体积吸水率。一般材料的孔隙率愈大，吸水性愈强；开口而连通的细小孔隙愈多，吸水性愈强；闭口孔隙，水分不易进入；开口的粗大孔隙，水分容易进入，但不能存留，故吸水性较小。材料的吸水性会对其性质产生不利影响。如材料吸水后，使其质量增加，体积膨

7、胀，导热性增加，强度和耐久性下降。③材料的耐水性耐水性是指材料长期在水作用下，保持其原有性质的能力。结构材料的耐水性主要指强度的变化，用软化系数（KR）来表示。KR的大小，说明材料吸水饱和后其强度下降的程度。KR越大，表明材料吸水饱和后其强度下降越少，其耐水性越强；反之则耐水性越差。一般认为KR≥0.85的材料，称为耐水性材料。经常位于水中或受潮严重的重要结构物，应选用KR≥0.85的材料；受潮较轻的或次要结构物，应选用KR≥0.75的材料。4④材料的抗渗性抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性能。用抗渗系数K表示。⑤材料的抗冻性抗冻性是指材料在吸

8、水饱和状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，其强度也不严重降低的性质。用抗冻等级表示。抗冻等级是