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1、第一讲材料的基本性质在各类建筑物中的材料要受到物理、化学、力学因素单独及综合作用。受力结构材料,各种外力的作用;其他部位的材料,受到风霜雨雪的作用;工业或基础设施的材料,受到冲刷磨损、机械震动之外,化学侵蚀、生物作用、干湿循环、冻融循环等破坏作用。土木工程材料在实际工程中所受的作用是复杂的。因此,对土木工程材料性质的要求是严格和多方面的。1本讲主要内容1.1材料的组成和性质1.2材料的物理力学性质1.3材料与水相关的性质1.4材料的力学性质1.5材料的耐久性2材料的组成（一）材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相组成。1.化学组
2、成化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类和数量。当材料与环境及各类物质相接触时,它们之间必然要按化学规律发生相互作用。3材料的组成（二）2.矿物组成矿物组成是指构成材料的矿物种类和数量。3.相组成自然界中的物质可分为气相、液相、固相三种形态。土木工程材料是多相固体材料,由两相或两相以上的物质组成的材料,称为复合材料混凝土:集料相分散在水泥浆体(基相)中组成的两相复合材料.复合材料的性质与其相组成和界面特性有密切关系。界面是指多相材料中相与相之间的分界面。通过改变和控制其相组成和界面特性,能改善和提高材料的技术性能。4宏观结构：
3、材料的宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨粗大组织。按孔隙特征分为:致密结构:指具有无可吸水、透气的孔隙的结构。多孔结构:指具有粗大空隙的结构。微孔结构:指具有微细孔隙的结构。材料的结构和构造材料的结构和构造是决定材料性能的极其重要的因素。材料的结构可分为宏观结构、细观结构和微观结构。5细观结构(也称亚微观结构)是指可用光学显微镜观察到的结构按细观结构材料可分为：晶体、玻璃体、胶体土木工程材料的细观结构,只能针对某种具体材料来进行分类研究。例如:混凝土可分为基相、集料相、界面相;天然岩石可分为矿物、晶体颗粒、非晶体组织.6用电子显微镜
4、或X射线来进行分析研究。按微观结构材料可分为：原子晶体、金属晶体、离子晶体、分子晶体。微观结构是指原子、分子层次的结构。71.2材料的基本物理性质1.密度:指材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。式中:ρ一一密度,g/cm3;m一一材料的质量,g；V一一材料在绝对密实状态下的体积,cm32.表观密度:指材料在自然状态下,单位体积的质量。式中:ρo一一表观密度,g/cm3或kg/m3;m一一一材料的质量,g或kg;Vo--材料在自然状态下的体积,或称表观体积,cm3或m3。3.堆积密度:指粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量式
5、中ρ0’一一堆积密度,kg/m3;m一一一材料的质量,kg;V0’一一材料的堆积体积,m3。84.密实度：指材料的体积内被固体物质充实的程度。5.孔隙率：指材料的体积内,孔隙体积所占的比例。密实度+孔隙率=1D+P=1关系：孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。材料内部孔隙的构造,可分为连通与封闭两种.97.空隙率：指在某堆积体积中,散粒材料颗粒之间的空隙体积所占的比例6.填充率：指在某堆积体积中,被散粒材料的颗粒所填充的程度或关系：D`+P`=1或填充率+空隙率=1空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间互相填充的程度。空隙率可作为控
6、制混凝土集料的级配及计算砂率的依据101.3材料与水有关的性质1.材料的亲水性与憎水性湿润边角：在材料、水和空气的三向交叉点处沿水滴表面做切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为湿润边角。2.材料的含水状态●亲水性材料的含水状态干燥状态气干状态饱和面干状态润湿状态θ≤90°时，表现为亲水性θ＞90°时，表现为憎水性111.3材料与水有关的性质二、吸水性定义：材料在水中吸水的性质。质量吸水率体积吸水率开口细微连通孔，吸水量大。3.材料的吸湿性和吸水性一、吸湿性定义：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质表示方法：含水率121.3材料与水
7、有关的性质定义：材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质软化系数：KR＞0.85为耐水材料，该值越小耐水性越差。4.材料的耐水性13定义：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性可用渗透系数来表示1.3材料与水有关的性质5.材料的抗渗性K一一渗透系数,cm/h;Q一一透水量,cm3;d一一试件厚度,cm;A一一透水面积,cm2;t一一时间,h;H一一静水压力水头,cm渗透系数越小,抗渗性也越好141.3材料与水有关的性质定义：材料在饱水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。6.材料的抗冻性（
8、1）质量损失率Ｑfr——试件冻融后的质量损失率，％；ｍ１——试验前烘干试件的质量，ｇ；ｍ２——试验后烘干试件的质量，ｇ。（２）耐冻系数Kfr——试件的耐冻系数；fsc（fr）——经冻融循环后的试件饱水抗压强度，ＭＰａ；fsc——未经冻
