土木工程材料(材料基本性质).ppt

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1、土木工程材料第一章土木工程材料的基本性质本章重点及难点材料的组成结构及物性参数对材料的物理性质、力学性质、耐久性等的影响思考题？1.为什么要研究材料的基本性质（物理性质、力学性质、耐久性）？2.建筑物对不同部位的材料性能要求一样吗？⑴物理性质：与质量有关的基本物理参数★与水有关的若干性质★与热有关的若干性质与声音有关的性质⑵力学性质：材料在应力作用下有关抵抗破坏和变形的能力，包括强度、比强度、弹性塑性、韧性及脆性。⑶化学性质：材料发生化学变化的能力及抵抗化学腐蚀的稳定性。⑷耐久性：材料在使用过程中能长久保持其原有性

2、质的能力材料的性质分四个方面材料性质（性能）（特性）合理应用技术要求物理性质掌握目的化学性质力学性质耐久性取决于材料组成材料结构试验条件土木工程材料的基本性质检验检测常用规格材料组成化学组成矿物组成相组成材料结构宏观结构细观结构微观结构纳观结构晶体结构玻璃体结构胶体结构试验条件试件形状、尺寸试件表面状况、含水状态试验温、湿度；加荷速度1.1材料的组成、结构与构造对材料性质的影响1.1材料的组成、结构与构造对材料性质的影响1.1.1材料的组成材料的组成不仅影响材料的化学性质，也是决定材料物理、力学性质的重要因素。1.

3、化学组成化学组成是指材料的化学元素及化合物的种类和数量。无机非金属材料的化学成分常用各氧化物的含量来反映。土木工程材料的诸多性质都与其化学成分有关，如耐火性、力学性能、耐腐蚀性、耐老化性能等。2.物相组成物相是指具有相同物理、化学性质，以及一定化学成分和结构特征的物质。自然界中的物质可分为气相、液相和固相。凡由两相或两相以上物质组成的材料称为复合材料，土木工程材料大多数是多相固体。3.矿物组成矿物是指材料中具有特定的晶体结构和特定物理力学性能的组织结构。矿物组成是指构成材料的矿物的种类和数量。1.1材料的组成、结构

4、与构造对材料性质的影响1.1.2材料的结构与构造通常，按材料的结构和构造的尺度范围，可分为微观结构、细观结构和宏观结构。1.微观结构指可用电子显微镜或X射线来分析研究的原子或分子层次的结构。土木工程材料的使用状态一般为固体，固体的微观结构可分为晶体和非晶体两大类。（1）晶体结构晶体是质点(原子、分子、离子)按一定规律在空间呈周期性排列所形成的结构体，晶体具有特定的几何形状、固定的熔点和化学稳定性。1.1材料的组成、结构与构造对材料性质的影响(2)非晶体非晶体是相对晶体而言的，又称玻璃体、无定形体。非晶体是熔融物在急

5、冷时，质点来不及按一定规律排列，而形成的内部质点无序排列的固体或固态液体。非晶体没有固定的熔点和几何形状，且各向同性，其强度、导电性、导热性等低于晶体。2.细观结构细观结构（亚微观结构）是指用光学显微镜所能观察到的材料结构。其尺寸范围介于宏观和微观之间。材料的细观结构对材料的性质影响很大。通常，材料内部的晶粒越细小、分布越均匀，其受力越均匀、强度越高、脆性越小、耐久性越好；晶粒或不同材料组成之间的界面粘结越好，则其强度和耐久性越好。1.1材料的组成、结构与构造对材料性质的影响3.宏观结构材料的宏观结构是指用肉眼或放

6、大镜可分辨出的结构和构造状况，其尺度范围在10-3m级以上的材料结构。材料的宏观结构形式主要有以下几种：（1）按其孔隙特征可分为①致密结构②微孔结构③多孔结构（2）按存在状态或构造特征可分为①纤维结构②层状结构③散粒结构④堆聚结构宏观结构不同的材料具有不同的性质和用途。工程上常用改变材料的密实度、孔隙结构，应用复合材料等方法，来改善材料的性能，以满足不同的需要。1.1材料的组成、结构与构造对材料性质的影响1.2材料的基本状态参数(与质量有关的性质）1.2材料的基本状态参数1、密度ρ2、表观密度ρ03、堆积密度ρ0′

7、4、孔隙率P5、空隙率P′材料在绝对密实状态下单位体积重量材料在自然状态下单位体积重量散粒材料在堆积状态下单位体积重量材料与质量有关的性质材料内部孔隙体积占表观体积的百分率材料之间空隙体积占堆积体积的百分率体积密度毛体积密度比重容重松散容重材料的体积组成闭口孔隙开口孔隙实体开口孔隙闭口孔隙实体V实V闭V开Vo孔隙体积V孔=V开+V闭空隙V空堆积体积Vo'=Vo+V空=V实+V开+V闭+V空表观体积Vo=V实+V孔=V实+V开+V闭Vo'V孔V空=ΣV空V0=ΣV0i1.密度2.表观密度3.堆积密度式中：V—实体体积

8、,李氏密度瓶测V式中：V0—表观体积，表面封蜡测V0表观密度又称容重，分式中：V0′—堆积体积，容量筒测V0′干容重湿容重饱水容重某些致密材料，如卵石等，可用直接排液法，用这种方法测量的体积，由于无法排除内部封闭的孔隙，所以称这样测得的密度为近似密度(′)。工程中砂石材料，直接用排水法测定其视体积砂堆积密度的测定将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为