Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,第,1,章 土木工程材料的基本性质,第一节 材料的组成、结构和构造,第二节 材料的基本物理性质,第三节 材料的基本力学性质,第四节 材料的耐久性,第一节 材料的组成、结构和构造,一、材料的组成,化学组成：,-是指构成材料的化学元素及化合物的种类及数量金属材料常以各化学元素含量表示,-无机非金属材料常以各氧化物含量表示,-有机材料常以各化合物的含量表示,矿物组成：,矿物,是指具有一定化学成分和结构特征的单质或化合物矿物组成,是指构成材料的矿物的种类和数量它是决定无机非金属材料化学、物理、力学等性质的重要因素材料的化学组成不同，则材料的矿物组成就不同；,材料的化学组成相同，可以有不同的矿物组成相组成：指材料中结构相近、性质相同的均匀部分如混凝土是多相材料,二、材料的结构与构造,宏观结构,亚微观结构（显微或细观结构）,微观结构,第一节 材料的组成、结构和构造,1、宏观结构（构造）,指用肉眼或放大镜能分辨的粗大组织。
其尺寸在10,-3,m,级以上精细结构,肉眼,1、宏观结构（构造）,材料的宏观结构及其相应的主要特征,宏观结构（构造）的分类,按孔隙特征分,按 孔 径 分,按构成形态分,宏观结构（构造）的分类,按孔隙特征分,按 孔 径 分,按构成形态分,致密结构,多孔结构,微孔结构,宏观结构（构造）,按孔隙特征分,按 孔 径 分,按构成形态分,粗大孔隙结构,细小孔隙结构,极微细孔隙结构,宏观结构（构造）,按孔隙特征分,按 孔 径 分,按构成形态分,聚集结构,纤维结构,层状结构,散粒结构,2、亚微观结构（显微或细观结构）,指用光学显微镜所看到的结构其尺寸范围在10,-3,10,-6,m,该结构主要研究材料内部的晶粒、颗粒等的大小和形态、晶界或界面，孔隙与微裂纹的大小和分布光学显微镜下的影像,光学显微镜,3、微 观 结 构,指通过电子显微镜、,X-,射线衍射仪等手段来研究的原子级或分子级结构尺寸范围在10,-,7,-10,-10,m,扫描电子显微镜下的影像,扫描电子显微镜,微 观 结 构,常见材料,主要特征,有固定的几何外形和熔点，,部分晶体的硬度、强度较高,微观结构,晶,体,原子、离子或分子按一,定规律排列,金刚石、石英、石膏、,石灰岩、钢、铁及部分有机化合物。
无固定的几何外形,和熔点，强度、化学稳定性、导热性较差,非,晶,体,原子、离子或分子以共价键、离,子键或分子键结合，但为无序排列（短程有序，长程无序）,玻璃、粒化高炉矿渣,、火山灰、粉煤灰,晶体,非晶体（玻璃体）,胶体,溶胶结构,凝胶结构：干凝胶,材料的构造：,材料结构单元的搭配与组合,第二节 材料的基本物理性质,一、材料的密度、表观密度、堆积密度,二、密实度、孔隙率,三、填充率、空隙率,四、与水有关的性质,一、材料的密度、表观密度、堆积密度,密 度,表观密度,堆积密度,视密度,一、材料的密度、表观密度、堆积密度,材料在绝对密实状态下单位体积的质量kg/m,3,）,式中：密度,(,g/cm,3,、,kg/m,3,),m,材料的干质量，,kg,v,材料在,绝对密实状态下的体积，,m,3,测定方法：,用李氏瓶法、排水法、几何法测体积，天平称干重密 度,表观密度,堆积密度,视密度,一、材料的密度、表观密度、堆积密度,块体材料包括封闭孔隙在内的单位体积的质量式中：,表观密度,，,kg/m,3,m,材料的质量，,kgv,包括封闭孔在内的体积，,m,3,测定：,用排液法、排水法或几何法密 度,表观密度,堆积密度,视密度,一、材料的密度、表观密度、堆积密度,材料在自然状态下单位体积的质量。
式中：,表观密度,，,kg/m,3,m,材料的质量，,kg材料在自然,状态下的体积，,m,3,测定：,封闭开口孔隙后，用排液法或几何法测体积密 度,表观密度,堆积密度,视密度,一、材料的密度、表观密度、堆积密度,散粒材料在堆积状态下单位体积的质量kg/m,3,）,式中：,堆积密度,m,材料的质量，,kg材料在堆积,状态下的体积，,m,3,用容器法测定体积,材料的密度,表观密度,堆积密度,视密度,二、密实度、孔隙率,1、密实度,：,是指材料体积内被固体物质充实的程度关系：,D+P=1,2、孔隙率,：,是指材料体积内孔隙体积所占的比例孔隙特征：,有开口孔与封闭孔、粗孔与细孔之分，孔隙率大小、孔隙特征与材料的强度、抗渗性、抗冻性和导热性等直接相关材料孔隙率示意图,三、填充率、空隙率,1、填充率：,是指散粒材料在某堆积体积中，被其颗粒填充的程度2、空隙率：,是指散粒材料在某堆积体积中，颗粒间的空隙体积所占的比例,关系：,空隙率大小反映散粒材料颗粒相互填充的密实程度,材料空隙率示意图,四、与水有关的性质,1、亲水性和憎水性,2、吸水性和吸湿性,3、材料的耐水性,4、材料的抗渗性,5、材料的抗冻性,6、材料的导热性,1、亲水性和憎水性,a、,亲水性材料,90 亲水性,=0 完全润湿,b、,憎水性材料,90 憎水性,=18 0 完全不润湿,润湿角(接触角,)：,是气、固、液三相的交点沿液面切线与液相和固相相接触的方向所成的角。
产生的原因,：,是由水分子和固体材料表面之间的相互作用不同引起的a、,当水分子的内聚力 水分子与固体分子间的吸引力时,材料表现为憎水性2、吸水性和吸湿性,吸水性：,材料与水接触吸收水分的性质含水率：,材料中含水的质量与干燥状态下质量之比质量吸水率：,材料在水中吸水达到饱和时的含水率体积吸水率：,材料吸水达到饱和时，吸入水的体积占材料自然状态下体积的百分率吸水性大小与其内部孔隙率大小及孔隙特征有关吸湿性：,材料在潮湿空气中吸收水分的性质平衡含水率：,材料与空气湿度达到平衡时的含水率3、材料的耐水性,是指材料长期在饱和水作用下，而不破坏，其强度也不显著降低的性质用,软化系数,K,R,表示材料吸水饱和状态下的抗压强度,f,(MPa),K,R,=,材料干燥状态下的抗压强度,f,0,(MPa),通常，,K,R,=0,1,，当,K,R,0.85,时，为耐水性材料；,受水浸泡或处于潮湿环境的建筑物，则必须选用,K,R,0.85,的材料建造4、材料的抗渗性,材料抵抗压力水渗透的性质用渗透系数表示：,式中,Qd,K,渗透系数，,cm/h；A,透水面积，,cm,2,；,K=,Q,透水量，,cm,3,；t,时间，,h；,AtH,d,试件厚度，,cm；H,静水压力水头，,cm。
对混凝土和砂浆，常用抗渗等级来表示：,S=10H-1,式中：,S,抗渗等级；,H,试件开始渗水时的水压力抗渗性能与材料内部孔隙率大小及孔隙特征有关，抗渗等级愈高，抗渗性能愈好5、材料的抗冻性,指材料在水饱和状态下，能经受反复冻融循环而不破坏的性能用冻融循环次数表示,6、材料的导热性,当材料两面存在温差时，热量从材料的一面通过材料传导到材料的另一面的性质用热导率（导热系数）表示材料的抗冻性、导热性均与材料内部结构的孔隙率大小及孔隙特征有关第三节 材料的基本力学性质,一、材料的理论强度,二、材料的强度,三、弹性和塑性,四、脆性和韧性,一、材料的理论强度,材料的理论抗压强度可表示为：,式中：,ft-,理论抗压强度；,E-,纵向弹性模量；,-,单位表面能；,d-,原子间的距离而材料的实际强度往往远小于其理论强度，主要是由于材料内部构造的不均匀及缺陷造成的二、材料的强度,强度：,指材料受外力作用,下，抵抗破坏的能力,有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度,等,比强度：,单位体积质量材料所具有的强度,影响因素：,1、,内因,：,指组成、结构的影响2、,外因,：,包括试件尺寸和形状、加荷速度、环境温湿度等因素。
三、弹性和塑性,1,、弹性：,材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）如低应力下的钢材等,2、,塑性：,材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）四、脆性和韧性,1、脆性：,当外力达到一定限度后，材料突然破坏，而破坏时并无明显的塑性变形的性质如玻璃、石材等,2、韧性（冲击韧性）：,在冲击、震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质如钢材、木材等,荷载,变形,弹塑性材料的变形曲线,脆性材料的变形曲线,变形,荷载,A,A,图 示,第四节 材料的耐久性,指材料在长期使用过程中，抵抗其自身环境因素长期破坏作用，保持其原有的性能而不变质、不破坏的能力材料的耐久性可有多项指标表示它是一个极其复杂的问题，受物理、化学、生物等多种因素影响，同时它也是一项综合性质思考题与作业,1.,当某一建筑材料的孔隙率增大时，下表内的其它性质将如何变化？（,增大，下降，,不变，？不定,）,孔隙率,密度,表观密度,强度,吸水率,抗冻性,导热性,2.,烧结普通砖进行抗压试验，测得浸水饱和后的破坏荷载为,185kN,干燥状态的破坏荷载为,207kN,（受压面积为,115,120mm,），问此砖的饱水抗压强度和干燥抗压强度各为多少？是否适宜用于常与水接触的工程结构物？,3.,某岩石的密度为,2.75g/cm,3,，孔隙率为,1.5%,；今将该岩石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度为,1560kg/m,3,.,试求此岩石的表观密度和碎石的空隙率。
4.,何谓材料的耐久性？工程结构设计中如何考虑？,本章完谢谢使用！,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH,内容总结,第1章 土木工程材料的基本性质第一节 材料的组成、结构和构造式中：密度(g/cm3、kg/m3)m 材料的干质量，kgv 材料在绝对密实状态下的体积，m3表观密度，kg/m3m 材料的质量，kgv包括封闭孔在内的体积，m3测定：用排液法、排水法或几何法m 材料的质量，kg2、孔隙率：是指材料体积内孔隙体积所占的比例1、填充率：是指散粒材料在某堆积体积中，被其颗粒填充的程度含水率：材料中含水的质量与干燥状态下质量之比吸水性大小与其内部孔隙率大小及孔隙特征有关平衡含水率：材料与空气湿度达到平衡时的含水率式中：S 抗渗等级H 试件开始渗水时的水压力比强度：单位体积质量材料所具有的强度这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。
3.某岩石的密度为2.75g/cm3，孔隙率为1.5%谢谢观看/欢迎下载,。