土木工程材料的基本性质ppt课件.ppt

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1、第1章土木工程材料的基本性质土木工程材料本节内容材料的组成、结构与构造1材料的物理性质2材料的热工性质3材料的力学性质4材料的化学性质和装饰性5材料的耐久性6▲▲▲【本章内容导读】讲述内容本章主要讲述土木工程材料的基本性质，包括基本物理性质、热工性质、力学性质、化学性质、装饰性质、耐久性以及材料的组成、结构与构造等方面内容。学习重点和要求要求学生重点熟悉和掌握土木工程材料的基本性质，了解材料科学的基本概念，理解材料的组成结构与性能的关系，以便在工程设计和施工中能够正确地选择和合理地使用各种材料。土木工程的

2、功能要求的材料性能承受荷载长期可靠性防水、隔热隔声、防火采光、绝缘不污染环境强度、刚度耐久性物理性能安全性土木工程要求材料具备哪些性能？性能组成结构材料的组成—结构—性能关系材料组成、结构与性能之关系——现代材料科学的核心1.1材料的组成、结构与构造1.1.1材料的组成1.化学组成构成材料的化学元素及化合物的种类及数量例如：钢材中四种矿物相所含的化学元素是：Fe、C及其它微量元素（Cr、Mn、Ni等）；生石灰的化学组成是：CaO，熟石灰的化学组成是Ca(OH)2；水泥熟料的化学成分是（用氧化物表示）：Ca

3、O、SiO2、Al2O3、Fe2O3等。聚氯乙烯塑料的化学组成（用单体表示）有：PVC树脂（[-CH－CHCl-]n）、二丁酯、CaCO3等。钢材的锈蚀材料的可燃性和耐火性木材的腐蚀混凝土的碳化及受到酸碱盐类物质的侵蚀2.矿物组成硅酸盐水泥：硅酸钙、铝酸钙、铁铝酸钙→水泥易水化成碱性凝胶体，具有凝结硬化的性能大理石：方解石、白云石，含有少量石英→不耐酸腐蚀花岗岩：长石、石英和少量云母→酸性岩石多→耐酸性好，但耐火性差矿物：具有特定晶体结构、特定物理力学性能的组织结构矿物组成：构成材料的矿物种类和数量。化学

4、组成与矿物组成的关系化学组成相同，其矿物组成不一定相同；例如：半水石膏的化学成分为CaSO40.5H2O，但它有-、-、-等3种矿物相。矿物组成相同，其化学组成一定相同。相同的化学组成，矿物组成不同，结构和性质常有较大差异。材料化学组成相同或接近，但矿物组成不同，也会导致性质的巨大差异。Ａ　　　　　　　　　　　　　　　Ｂ图两种钢材的矿物组成Ａ、Ｂ为两种钢材的金相照片，两者化学组成接近，主要差别是碳含量不同，Ａ小于0.2％和Ｂ则为0.2％～0.4％，但矿物组成则差别较大。两种钢材性能差别较大，其中Ａ

5、具有较好的冷、热变形等工艺性能，但强度较低，而Ｂ则强度较高。3.相组成材料中结构相近、性质相同的均匀部分称为相自然界中的物质:分为气相、液相、固相三种形态物相组成固相连续相分散相：纤维与颗粒气相液相矿物化合物分布的孔隙及其含量包含的液体种类与含量混凝土：由集料颗粒（集料相）分散在水泥浆体（基相）中所组成的两相复合材料复合材料的性质与其构成材料的相组成和界面特性有密切关系由两相或两相以上的物质组成的材料称为复合材料。界面相界面从广义来讲是指多相材料中相与相之间的分界面。在实际材料中，界面是一个薄区，它的成分

6、及结构与相是不一样的，它们之间是不均匀的，可将其作为“界面相”来处理。因此，通过改变和控制材料的相组成，可改善和提高材料的技术性能。材料组成与性能的关系土木工程材料的组成不同，其性能可完全不同。例如：生石膏CaSO4·2H2O与熟石膏CaSO4·0.5H2O的差别在所含H2O的数量不同，因而，后者有水化活性，而前者没有；纯铁强度不高且较柔软，而钢较强韧，生铁较硬脆，其主要原因是它们的含C量百分之几的微小差别；聚氯乙烯树脂[-CH2-CHCl-]n与聚乙烯醇[-CH2-CHOH-]n，在组成上,前者的大分子

7、链上含Cl¯离子，而后者含OH¯离子，因而，后者是水溶性的，而前者不是。……等等。小结材料物相化合物或元素物相组成：固相、液相、气相化学组成：化合物、元素矿物组成与化学组成的关系化学组成相同，其矿物组成不一定相同不同的矿物相，其化学组成可能相同矿物组成相同，其化学组成一定相同材料组成与性能的关系材料组成微小差别就可引起材料性能根本的改变材料中物相含量的变化就可导致材料质的突变两条基本原则：在选用材料时，必须了解材料的化学组成和物相组成；可以通过改变材料的组成来改善材料的性能。1.1.2结构与构造材料的

8、结构宏观结构细观结构微观结构材料的构造材料的结构材料中所含各物相的类型、尺寸、形状、数量及其分布。物相或化合物中各离子、原子、分子与超细颗粒等质点的堆积方式和几何形状，以及纤维的排布等。材料结构层次：宏观构造细观结构微观结构尺寸为～10-3m(肉眼可分辩)尺寸为10-6~10-3m(光学显微镜可辩)尺寸为＜10-6m(电子显微镜)尺寸为10-10~10-8m(高倍电镜)以混凝土为例混凝土内部的宏观结构：由大小不等、形状各异的砂