第一章土木工程材料

1、工程材料工程材料建筑材料在工程建設(shè)中的地位 土木工程材料是一切土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。 材料費(fèi)用在工程總造價(jià)中占有40%70%。 材料的性能，影響到土木工程的堅(jiān)固、耐久和適用。土木工程材料用于建筑物或構(gòu)造物所有材料的總稱(chēng)。包括：水泥、鋼筋、木材、混凝土、磚、石灰、瀝青、瓷磚等。土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn) 1. 國(guó)標(biāo)GB-分強(qiáng)制性GB 、推薦性GB/T 2. 行(部)標(biāo)-建設(shè)JG，交通JT，建材JC，水電SD， 冶金 Yj -分強(qiáng)制性、推薦性 3. 地標(biāo)DB 4. 企標(biāo)QB 效力:國(guó)標(biāo) 行(部)標(biāo) 地標(biāo) 企標(biāo) 材料的分類(lèi) 按材料來(lái)源分為天然材料和人工材料； 按材料在土木工程中的功能，分為結(jié)構(gòu)材料和非結(jié)構(gòu)材料

2、、保溫材料和隔熱材料、吸聲和隔音材料、裝飾材料、防水材料等； 按材料使用部位，可分為墻體材料、屋面材料、地面材料、飾面材料等； 按材料的化學(xué)成分，可分為無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料和復(fù)合材料三大類(lèi)。土木工程材料的分類(lèi)土木工程材料的分類(lèi)目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 材料的組成與結(jié)構(gòu)材料的組成與結(jié)構(gòu) 組成組成v化學(xué)組成化學(xué)組成v礦物組成礦物組成v相組成相組成 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)v宏觀(guān)結(jié)構(gòu)宏觀(guān)結(jié)構(gòu)v微觀(guān)結(jié)構(gòu)微觀(guān)結(jié)構(gòu)v細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)定義：定義：化學(xué)組成是指構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化合物化學(xué)組成是指構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化合物 的種類(lèi)及數(shù)量。的種類(lèi)及數(shù)量。意義意義:化學(xué)組成是決定材料化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、力化學(xué)組成是決定材料化學(xué)性質(zhì)、物

3、理性質(zhì)、力 學(xué)性質(zhì)的主要因素之一學(xué)性質(zhì)的主要因素之一 舉例：舉例：材料受到酸、堿、鹽類(lèi)物質(zhì)的侵蝕作用；材材料受到酸、堿、鹽類(lèi)物質(zhì)的侵蝕作用；材料遇火時(shí)的可燃性、耐火性；鋼材及其他金屬材料的料遇火時(shí)的可燃性、耐火性；鋼材及其他金屬材料的銹蝕和腐蝕等。銹蝕和腐蝕等。定義：定義：n礦物礦物是具有一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特征的單質(zhì)或化合物。是具有一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特征的單質(zhì)或化合物。n礦物礦物組成是指構(gòu)成材料的礦物的種類(lèi)和數(shù)量。組成是指構(gòu)成材料的礦物的種類(lèi)和數(shù)量。意義意義:也是決定無(wú)機(jī)非金屬材料化學(xué)性質(zhì)、物理性也是決定無(wú)機(jī)非金屬材料化學(xué)性質(zhì)、物理性 質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和耐久性的重要因素之一質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和耐久性的重

4、要因素之一舉例：舉例：如硅酸鹽水泥熟料的主要礦物組成為硅酸三鈣、如硅酸鹽水泥熟料的主要礦物組成為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣，硅酸三鈣含量越多，硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣，硅酸三鈣含量越多，硅酸鹽水泥的早期強(qiáng)度越高，水化熱越大，因此適用于冬硅酸鹽水泥的早期強(qiáng)度越高，水化熱越大，因此適用于冬季施工。季施工。定義：定義：材料中結(jié)構(gòu)相近性質(zhì)相同的均勻部分礦物。材料中結(jié)構(gòu)相近性質(zhì)相同的均勻部分礦物。例如，例如，自然界中的物質(zhì)可以分為氣、固、液三大相自然界中的物質(zhì)可以分為氣、固、液三大相同一種材料可以由多相的相組成。同一種材料可以由多相的相組成。n例如建筑鋼材就有鐵素體、滲碳體和珠光體，

5、它例如建筑鋼材就有鐵素體、滲碳體和珠光體，它 們的比例不同，就能生產(chǎn)出不同強(qiáng)度和塑性的鋼們的比例不同，就能生產(chǎn)出不同強(qiáng)度和塑性的鋼 材。材。 兩種或以上相組成的材料是復(fù)合材料。兩種或以上相組成的材料是復(fù)合材料。n 混凝土可認(rèn)為由集料顆粒（集料相）分散在水泥混凝土可認(rèn)為由集料顆粒（集料相）分散在水泥 漿體（基相）中組成的漿體（基相）中組成的兩相復(fù)合材料兩相復(fù)合材料；n 鋼筋混凝土又可認(rèn)為是鋼筋和混凝土鋼筋混凝土又可認(rèn)為是鋼筋和混凝土兩相的復(fù)合兩相的復(fù)合 材料。材料。 相同組成材料，它的性能是相同的？ 解答：同是二氧化硅成分組成的材料，蛋白石是解答：同是二氧化硅成分組成的材料，蛋白石是無(wú)定型二氧化

6、硅，石英是結(jié)晶型二氧化硅。無(wú)定型二氧化硅，石英是結(jié)晶型二氧化硅。它們它們的分子結(jié)構(gòu)不同，因而它們的性質(zhì)不同。的分子結(jié)構(gòu)不同，因而它們的性質(zhì)不同。定義：定義：是指用肉眼和放大鏡能夠分辨的粗大是指用肉眼和放大鏡能夠分辨的粗大組織（毫米級(jí)及以上）組織（毫米級(jí)及以上）分類(lèi)（孔隙特征和組織構(gòu)造特征）分類(lèi)（孔隙特征和組織構(gòu)造特征）u 致密結(jié)構(gòu)致密結(jié)構(gòu)u 多孔結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)u 微孔結(jié)構(gòu)微孔結(jié)構(gòu)u 層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)u 散粒結(jié)構(gòu)散粒結(jié)構(gòu)u 紋理結(jié)構(gòu)紋理結(jié)構(gòu)n 致密結(jié)構(gòu)致密結(jié)構(gòu) 致密構(gòu)造的材料致密構(gòu)造的材料內(nèi)部基本上無(wú)孔隙，結(jié)構(gòu)致密。內(nèi)部基本上無(wú)孔隙，結(jié)構(gòu)致密。特點(diǎn)：特點(diǎn)：是強(qiáng)度和硬度較高，吸水性小，抗?jié)B和抗凍性較

7、是強(qiáng)度和硬度較高，吸水性小，抗?jié)B和抗凍性較 好耐磨性較好，絕熱性差。好耐磨性較好，絕熱性差。 如：如：鋼材、天然石材、玻璃、玻璃鋼等。鋼材、天然石材、玻璃、玻璃鋼等。 大理巖的致密表面圖大理巖的致密表面圖n 多孔結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)u 多孔構(gòu)造的材料多孔構(gòu)造的材料其內(nèi)部存在大體上呈均勻分布的獨(dú)立的其內(nèi)部存在大體上呈均勻分布的獨(dú)立的 或部分相通的孔隙，含孔率較高?；虿糠窒嗤ǖ目紫?，含孔率較高。u 性質(zhì)性質(zhì)：強(qiáng)度較低，抗?jié)B性和抗凍性較差，絕熱性較好。：強(qiáng)度較低，抗?jié)B性和抗凍性較差，絕熱性較好。u 如如：加氣混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料及人造輕質(zhì)多孔：加氣混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料及人造輕質(zhì)多孔材料等。材

8、料等。 加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造圖加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造圖 n 層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu) 層狀構(gòu)造的材料層狀構(gòu)造的材料具有疊合結(jié)構(gòu)，是用膠結(jié)料將不同的片 材或具有各向異性的片材膠合而成整體。 性質(zhì)性質(zhì)：可獲得平面各向同性，更重要的是可以顯著提高 材料的強(qiáng)度、硬度、絕熱或裝飾等性質(zhì)，擴(kuò)大其 使用范圍。 如如：膠合板、紙面石膏板 塑料貼面板等。膠合板的層狀構(gòu)造圖膠合板的層狀構(gòu)造圖細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)也稱(chēng)作亞微觀(guān)結(jié)構(gòu)細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)也稱(chēng)作亞微觀(guān)結(jié)構(gòu)指用光學(xué)顯微鏡所看到的結(jié)構(gòu)指用光學(xué)顯微鏡所看到的結(jié)構(gòu)是介于微觀(guān)結(jié)構(gòu)和宏觀(guān)結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)形式是介于微觀(guān)結(jié)構(gòu)和宏觀(guān)結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)形式該結(jié)構(gòu)主要研究：該結(jié)構(gòu)主要研究：v材料內(nèi)部的晶粒、顆

9、粒等的大小和形態(tài)、晶界材料內(nèi)部的晶粒、顆粒等的大小和形態(tài)、晶界 或界面，孔隙與微裂紋的大小和分布?；蚪缑妫紫杜c微裂紋的大小和分布。v如金屬材料晶粒的粗細(xì)及其金相組織，木材的如金屬材料晶粒的粗細(xì)及其金相組織，木材的 木纖維，混凝土中的孔隙及界面等。木纖維，混凝土中的孔隙及界面等。v定義：定義：用電子顯微鏡、用電子顯微鏡、X-射線(xiàn)衍射儀等手段來(lái)研究原射線(xiàn)衍射儀等手段來(lái)研究原 子、分子層次的結(jié)構(gòu)子、分子層次的結(jié)構(gòu)v意義：意義：決定著材料的許多物理、力學(xué)性質(zhì)，如強(qiáng)度、決定著材料的許多物理、力學(xué)性質(zhì)，如強(qiáng)度、 硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等分類(lèi)硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等分類(lèi)v分類(lèi)分類(lèi)n晶體晶體 n非晶

10、體（玻璃體）非晶體（玻璃體）n膠體膠體v其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)按照特定的規(guī)則在空間其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)按照特定的規(guī)則在空間周期性排列周期性排列v具有具有特定的幾何外形特定的幾何外形和固定的熔點(diǎn)和固定的熔點(diǎn)固定熔點(diǎn)固定熔點(diǎn)v按晶體的質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合鍵的特性，晶體又分為：按晶體的質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合鍵的特性，晶體又分為：n原子晶體原子晶體n分子晶體分子晶體n離子晶體離子晶體n金屬晶體金屬晶體晶體晶體v也稱(chēng)也稱(chēng)玻璃體玻璃體，是熔融物在急速冷卻時(shí)，質(zhì)點(diǎn)來(lái)不及作有規(guī)則，是熔融物在急速冷卻時(shí)，質(zhì)點(diǎn)來(lái)不及作有規(guī)則的排列而形成的的排列而形成的無(wú)定形體無(wú)定形體v具有各向同性，具有各向同性，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)沒(méi)有固定的熔點(diǎn)v具有具有化學(xué)不穩(wěn)定性化學(xué)不穩(wěn)定

11、性，容易與其他物質(zhì)反應(yīng)或自行緩慢地向晶，容易與其他物質(zhì)反應(yīng)或自行緩慢地向晶 體轉(zhuǎn)換。體轉(zhuǎn)換。l如在水泥、混凝土中使用的?；缭谒?、混凝土中使用的?；郀t礦渣、火山灰、粉煤高爐礦渣、火山灰、粉煤灰灰等均屬玻璃體，在有水存在條件下，它們能與石膏、等均屬玻璃體，在有水存在條件下，它們能與石膏、石灰發(fā)生反應(yīng)，生成具有水硬性的產(chǎn)物。石灰發(fā)生反應(yīng)，生成具有水硬性的產(chǎn)物。 非晶體非晶體晶體非晶體（玻璃體）v 是指以極微小的質(zhì)點(diǎn)（是指以極微小的質(zhì)點(diǎn)（1100m ）分散在介質(zhì)中所形）分散在介質(zhì)中所形 成的結(jié)構(gòu)成的結(jié)構(gòu) v 具有較強(qiáng)的粘結(jié)力具有較強(qiáng)的粘結(jié)力：n原因：由于膠體的質(zhì)點(diǎn)很微小，其總的表面積很大，原因：

12、由于膠體的質(zhì)點(diǎn)很微小，其總的表面積很大， 因而表面能很大，有很強(qiáng)的吸附力，因而表面能很大，有很強(qiáng)的吸附力，n例如例如：膠體硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物中的膠體將砂石粘結(jié)：膠體硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物中的膠體將砂石粘結(jié) 在一起形成整體，就形成了混凝土。在一起形成整體，就形成了混凝土。v膠體在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下，又具有粘性液體的流動(dòng)性質(zhì)。膠體在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下，又具有粘性液體的流動(dòng)性質(zhì)。n正是由于硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物是凝膠體，混凝正是由于硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物是凝膠體，混凝 土的徐變就是由于水泥凝膠體而產(chǎn)生的。土的徐變就是由于水泥凝膠體而產(chǎn)生的。 膠膠 體體 某工程灌漿材料采用水泥凈漿，為了達(dá)到較好的施工性能，配

13、合比中要求加入硅粉，并對(duì)硅粉的化學(xué)組成和細(xì)度提出要求，但施工單位將硅粉理解為磨細(xì)石英粉，生產(chǎn)中加入的磨細(xì)石英粉的化學(xué)組成和細(xì)度均滿(mǎn)足要求，在實(shí)際使用中效果不好，水泥漿體成分不均，請(qǐng)分析原因。 硅粉又稱(chēng)硅灰，是硅鐵廠(chǎng)煙塵中回收的副產(chǎn)品，其化學(xué)組 成為SiO2，微觀(guān)結(jié)構(gòu)為表面光滑的玻璃體，能改善水泥凈漿 施工性能。磨細(xì)石英粉的化學(xué)組成也為SiO2，微觀(guān)結(jié)構(gòu)為晶 體，表面粗糙，對(duì)水泥凈漿的施工性能有負(fù)作用。硅粉和磨 細(xì)石英粉雖然化學(xué)成分相同，但細(xì)度不同，微觀(guān)結(jié)構(gòu)不同， 導(dǎo)致材料的性能差異明顯 。討論：小結(jié)：p 組成組成+結(jié)構(gòu)共同決定性質(zhì)結(jié)構(gòu)共同決定性質(zhì):u 組成不同，性質(zhì)不同組成不同，性質(zhì)不同l如，

14、混凝土與鋼材。如，混凝土與鋼材。u 組成相同，結(jié)構(gòu)不同，性能也不同。組成相同，結(jié)構(gòu)不同，性能也不同。l 如：如：C有三種形態(tài)有三種形態(tài)不定型碳、石墨和金剛石。不定型碳、石墨和金剛石。p 從組成和結(jié)構(gòu)上來(lái)研究建筑材料的性質(zhì)，才能深入其從組成和結(jié)構(gòu)上來(lái)研究建筑材料的性質(zhì)，才能深入其本質(zhì)，對(duì)改進(jìn)與提高材料性能以及創(chuàng)制新型材料都有著本質(zhì)，對(duì)改進(jìn)與提高材料性能以及創(chuàng)制新型材料都有著重要的意義。重要的意義。 與材料體積有關(guān)的幾個(gè)概念與材料體積有關(guān)的幾個(gè)概念1、材料結(jié)構(gòu)、材料結(jié)構(gòu)v 固體（實(shí)體）固體（實(shí)體）v 孔孔n閉口孔隙閉口孔隙n開(kāi)口孔隙開(kāi)口孔隙2、材料的體積、材料的體積n體積是材料占有的空間尺寸。體積

15、是材料占有的空間尺寸。n由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。n絕密體積、表觀(guān)體積、堆積體積絕密體積、表觀(guān)體積、堆積體積1.固體（實(shí)體）固體（實(shí)體） 2.閉口孔隙閉口孔隙 3.開(kāi)口孔隙開(kāi)口孔隙 第二節(jié) 材料的基本物理性質(zhì) 密度 表觀(guān)密度 堆積密度 密實(shí)度與孔隙率 填充率 空隙率定義定義: 指材料在指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積下，單位體積的質(zhì)量。的質(zhì)量。公式公式: 式中式中: -密度密度(g/cm) m-材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量(g) v-材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積(cm)

16、vm圖圖1.1.11.1.1密度測(cè)量?jī)x器密度測(cè)量?jī)x器反映材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài)反映材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài)有孔材料密度的測(cè)定定義:指材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。公式:式中:0- 表觀(guān)密度 m-干燥材料的質(zhì)量 v0-材料自然狀態(tài)下的體積與含水狀態(tài)的關(guān)系：含水量越大，表觀(guān)密度越小。 oovm 定義：定義： 粉狀或粒狀材料，在粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下堆積狀態(tài)下，單位，單位體積的質(zhì)量。體積的質(zhì)量。公式公式 ：式中式中: : o o - -堆積密度（松散密度）堆積密度（松散密度）(Kg/m)(Kg/m) m - m -干燥質(zhì)量干燥質(zhì)量(Kg)(Kg) v vo o - -材料的堆積體積材料的堆積體積(m)(m)

17、00vm 圖圖1.1.2 1.1.2 材料的體積示意圖材料的體積示意圖小結(jié)： 幾種密度的特點(diǎn)：幾種密度的特點(diǎn)：v 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：指單位體積質(zhì)量。（質(zhì)量指單位體積質(zhì)量。（質(zhì)量/體積）體積）v 區(qū)別：區(qū)別：測(cè)試方法不同，獲得體積大小不同測(cè)試方法不同，獲得體積大小不同 體積的測(cè)試方法：體積的測(cè)試方法：v 實(shí)體體積實(shí)體體積 李氏比重瓶法或排水法李氏比重瓶法或排水法(粉末粉末)v 表觀(guān)體積表觀(guān)體積（實(shí)體閉口開(kāi)口）（實(shí)體閉口開(kāi)口）v 規(guī)則試件：幾何計(jì)算法；規(guī)則試件：幾何計(jì)算法；v 不規(guī)則試件：蠟封，飽和排水法不規(guī)則試件：蠟封，飽和排水法v 堆積體積堆積體積(實(shí)體閉口開(kāi)口間隙實(shí)體閉口開(kāi)口間隙)密度筒法密度

18、筒法定義： 材料體積中被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。公式 ：%100(%)/00VVD定義： 材料體積中孔隙體積所占的比例。公式 ：%100)1 (%100)1 (00VVP孔隙分類(lèi)孔隙分類(lèi) （1）連通孔和封閉孔）連通孔和封閉孔 （2）按孔隙尺寸大小可分為粗孔、細(xì)孔和微孔。）按孔隙尺寸大小可分為粗孔、細(xì)孔和微孔。 孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系：P+D=1 P+D=1 材料的總體積是由固體物質(zhì)及材料內(nèi)部的空隙組成的。封閉孔封閉孔連通孔連通孔圖圖1.1.3 材料的孔隙示意圖材料的孔隙示意圖干燥石材試樣重964g，浸入水中吸水飽和后, 取出抹干再浸入水中排出水的體積是370cm3，取出后稱(chēng)得重量為970g，磨細(xì)后烘

19、干再浸入水中排出水的體積是356cm3。求：(1)該石材的密度和表觀(guān)密度； (2)該石材的密實(shí)度和孔隙率； 某施工隊(duì)原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為某施工隊(duì)原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為 多孔、密度僅多孔、密度僅700 kg/m3的加氣混凝土砌塊。的加氣混凝土砌塊。 在抹灰前往墻上澆水，發(fā)覺(jué)原使用的普通燒在抹灰前往墻上澆水，發(fā)覺(jué)原使用的普通燒 結(jié)粘土磚易吸足水量，但加氣混凝土砌塊表結(jié)粘土磚易吸足水量，但加氣混凝土砌塊表 面看來(lái)澆水不少，但實(shí)則吸水不多，請(qǐng)分析面看來(lái)澆水不少，但實(shí)則吸水不多，請(qǐng)分析 原因。原因。 分析：加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為“墨水瓶

20、墨水瓶”結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，肚大口小，肚大口小，毛細(xì)管作用差毛細(xì)管作用差，只有少數(shù)孔是水分，只有少數(shù)孔是水分蒸發(fā)形成的毛細(xì)孔。故吸水及導(dǎo)濕均緩慢，材料的吸蒸發(fā)形成的毛細(xì)孔。故吸水及導(dǎo)濕均緩慢，材料的吸水性水性不僅要看孔數(shù)量多少，還需看孔的結(jié)構(gòu)。不僅要看孔數(shù)量多少，還需看孔的結(jié)構(gòu)。毛細(xì)管作用：毛細(xì)管作用：當(dāng)含有細(xì)微縫隙的物體與液體接當(dāng)含有細(xì)微縫隙的物體與液體接觸時(shí)，在浸潤(rùn)情況下液體沿縫隙上升或滲入，觸時(shí)，在浸潤(rùn)情況下液體沿縫隙上升或滲入，在不浸潤(rùn)情況下液體沿縫隙下降的現(xiàn)象。在不浸潤(rùn)情況下液體沿縫隙下降的現(xiàn)象。 定義： 在某堆積體積中，被散粒材料的顆粒所填充的程度。公式 ：%100%1000000VVD定義

21、： 散粒材料堆積體積中空隙體積所占的比例。公式 ：1%100)1 (10000000PDVVVVVP即：反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞姆从沉松⒘２牧系念w?；ハ嗵畛涞闹旅芏?，可作為控制混凝土骨料級(jí)配致密度，可作為控制混凝土骨料級(jí)配與計(jì)算含砂率的依據(jù)。與計(jì)算含砂率的依據(jù)。 將石子裝滿(mǎn)1000ml廣口瓶需要1.45kg，該石子吸水飽和后的排出水的體積為360ml。 求堆積密度和填充率延伸： 強(qiáng)度 彈性和塑性 脆性和韌性1.定義材料在外力作用下抵抗破壞的能力2.分類(lèi)抗壓、抗拉、抗剪、抗彎(折) 1.抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度f(wàn) f = F max/A 式中f f 為強(qiáng)度,單位 MPa, 3.公式 F max

22、 為最大破壞荷載, ,單位 N A 受力面積,單位 mm2 2.抗彎(折)強(qiáng)度f(wàn) f 分一點(diǎn)、兩點(diǎn)加荷。 公式見(jiàn)教材4.比強(qiáng)度-材料的強(qiáng)度與其表觀(guān)密度之比.是衡量材料輕質(zhì)、 高強(qiáng)的指標(biāo)。例:直徑為18mm的鋼筋,最大破壞荷載460KN,求 其抗拉強(qiáng)度f(wàn) f混凝土路面磚抗折強(qiáng)度試驗(yàn) 在工程上，在工程上，通常采用破壞試驗(yàn)法對(duì)材料的強(qiáng)度通常采用破壞試驗(yàn)法對(duì)材料的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)測(cè)。進(jìn)行實(shí)測(cè)。將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度。和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度。P

23、lay b a 變形變形荷載荷載 0Aab圖圖1.2.1 彈塑性材彈塑性材料的變形曲線(xiàn)料的變形曲線(xiàn)ob塑性變形塑性變形l 脆性：材料受外力達(dá)到一定程度后突然破壞,破壞時(shí)無(wú)明顯的塑性變形的性質(zhì)。l 脆性材料：具有脆性的材料。l 石材、水泥混凝土、砂漿、玻璃和陶瓷等屬于脆性材料。荷載荷載A變形變形圖圖1.2.21.2.2脆性材料的脆性材料的變形曲線(xiàn)變形曲線(xiàn) 韌性：韌性：在沖擊外力和震動(dòng)荷載作用下在沖擊外力和震動(dòng)荷載作用下, ,材材料能吸收大量的能量，產(chǎn)生一定變形而不致料能吸收大量的能量，產(chǎn)生一定變形而不致破壞的性質(zhì)破壞的性質(zhì)。 韌性材料：具有韌性的材料韌性材料：具有韌性的材料 鋼材和木材等材料均屬

24、于韌性材料。鋼材和木材等材料均屬于韌性材料。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：有較高的抗拉和抗壓等強(qiáng)度。鋼材有較高的抗拉和抗壓等強(qiáng)度。鋼材以抗拉強(qiáng)度極限劃分等級(jí)。利用之可制備復(fù)以抗拉強(qiáng)度極限劃分等級(jí)。利用之可制備復(fù)合材料。合材料。 第四節(jié) 材料的其他性質(zhì) 與水有關(guān)的性質(zhì) 親水性和憎水性 吸水性 耐水性 吸濕性 材料的耐久性 材料的導(dǎo)熱性 定義:指材料在空氣中與水接觸時(shí)能被水潤(rùn)濕的性質(zhì), 090。 具有親水性質(zhì)的材料稱(chēng)為親水性材料，絕大多數(shù)工程材料均為親水性材料，如：石材、水泥基材料、磚、砌塊、玻璃及陶瓷等。親水性親水性12憎水性憎水性 定義：指材料在空氣中與水接觸時(shí)不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì),90180具有這種性質(zhì)的材料

25、稱(chēng)為憎水性材料。 隔熱及吸聲等多孔材料應(yīng)進(jìn)行憎水處理，避免性能下降。 圖圖1.3.11.3.1材料潤(rùn)濕角（材料潤(rùn)濕角（）示意圖）示意圖90o 90180l 定義： 指材料在水中吸收水分的性質(zhì)。l 指標(biāo)：吸水率（W）：材料吸收水分的重量占材料干燥重量或體積的百分?jǐn)?shù)。l 公式： 質(zhì)量吸水率 體積吸水率 m濕材料在吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量(g) m干材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g） V0 材料在自然狀態(tài)下的體積（cm3 ）%100Wm干干濕mmm%100oWvVmm干濕例例: :某材料飽水容重某材料飽水容重 0 0飽飽=1900=1900/m3 3，體積吸水率體積吸水率w wv v=46%=46%，求其干容

26、重求其干容重 0.0.w wv v= = = （2）吸濕性）吸濕性自然狀態(tài)自然狀態(tài) 變值變值 定義：定義：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。 指標(biāo)：指標(biāo)：含水率含水率l 定義：自然狀態(tài)，材料所含水分質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率定義：自然狀態(tài)，材料所含水分質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率l 計(jì)算式：計(jì)算式：%100干干含含mmmW與空氣濕度有關(guān)與空氣濕度有關(guān) 材料的含水率受所處環(huán)境中空氣濕度的影響。當(dāng)空氣材料的含水率受所處環(huán)境中空氣濕度的影響。當(dāng)空氣中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過(guò)程處中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過(guò)程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，

27、其含水率叫于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，其含水率叫作材料的作材料的平衡含水率平衡含水率。選擇瓷磚和木材要關(guān)注材料的吸水率還是含水率？選擇瓷磚和木材要關(guān)注材料的吸水率還是含水率？ 要看含水率，防止出現(xiàn)裂紋。表面平滑細(xì)膩，光澤面光澤晶瑩，要看含水率，防止出現(xiàn)裂紋。表面平滑細(xì)膩，光澤面光澤晶瑩，無(wú)光面手感柔和的就是含水量比較好的產(chǎn)品。無(wú)光面手感柔和的就是含水量比較好的產(chǎn)品。f f1 1- -材料在吸水飽和的狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度 f f2 2- -材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度 21ffK軟定義：材料在長(zhǎng)期飽和水作用下，不產(chǎn)生破壞，其定義：材料在長(zhǎng)期飽和水作用下，不產(chǎn)生破壞，其強(qiáng)度也不明顯降低的性質(zhì)。

28、強(qiáng)度也不明顯降低的性質(zhì)。指標(biāo)：耐水性用軟化系數(shù)（指標(biāo)：耐水性用軟化系數(shù)（K軟軟）表示。）表示。v 一般材料吸水后，強(qiáng)度降低，但降低的程度不同，例如：一般材料吸水后，強(qiáng)度降低，但降低的程度不同，例如：石石 膏和混凝土。膏和混凝土。 因?yàn)樗謺?huì)分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，因?yàn)樗謺?huì)分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，則有不同程度的。當(dāng)材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時(shí)（如石膏、石則有不同程度的。當(dāng)材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時(shí)（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強(qiáng)度的嚴(yán)重降灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強(qiáng)度的嚴(yán)重降低。低。軟化系數(shù)在軟化系數(shù)在01之間，之間，大于大于0.8

29、5為耐水材料為耐水材料；受水浸泡或處于潮；受水浸泡或處于潮濕環(huán)境的重要結(jié)構(gòu)的材料，則必須選用濕環(huán)境的重要結(jié)構(gòu)的材料，則必須選用K軟軟大于大于0.85的耐水材料；的耐水材料；對(duì)于用于受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，其對(duì)于用于受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，其K軟軟不宜小于不宜小于0.75。定義材料在各種環(huán)境因素作用下，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中保持其性能穩(wěn)定的性質(zhì)。環(huán)境因素是多種多樣的，有物理 ( (如溫度、濕度、機(jī)械力等) )、化學(xué)( (大氣、光、酸、堿、鹽等作用) )以及生物( (細(xì)菌、昆蟲(chóng)等) )等方面的作用。耐久性是一個(gè)綜合性能，包括抵抗上述各類(lèi)因素的長(zhǎng)期作用。對(duì)砼材料，耐久性主要包括抗?jié)B性及抗凍性。 u耐久

30、性主要包括：滲透性抗凍性 抗腐蝕性抗碳化性抗侵蝕性抗骨料反應(yīng) 定義：定義： 抵抗壓力水滲透的性抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。質(zhì)。 指標(biāo)：指標(biāo)： 滲透滲透系數(shù)系數(shù) 式中：式中：W-滲水量；滲水量；d-試件厚度；試件厚度；A-滲水面積；滲水面積；H-水頭差；水頭差；t-滲水時(shí)間滲水時(shí)間 抗?jié)B等級(jí)抗?jié)B等級(jí)(P)：能抵抗最大：能抵抗最大水壓力水壓力 eg:P6、P8、P10指能抵抗指能抵抗的最大水壓力為的最大水壓力為0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa AWHT時(shí)間（h） d圖圖1.3.2 材料的抗?jié)B材料的抗?jié)B性示意圖性示意圖HtAdWK 抗?jié)B系數(shù)越小，抗?jié)B性能越好抗?jié)B系數(shù)越小，抗?jié)B性能越好 定義定義 材

31、料材料吸吸水水飽和后飽和后，能經(jīng)受多次凍融循，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)，性能不嚴(yán)重降低的性質(zhì)。環(huán)，性能不嚴(yán)重降低的性質(zhì)。 指標(biāo)指標(biāo)- -抗凍等級(jí)：抗凍等級(jí)：用用FnFn來(lái)表示，來(lái)表示，n n表示表示n n次次循環(huán)循環(huán) 抗壓強(qiáng)度下降不超過(guò)抗壓強(qiáng)度下降不超過(guò)25%25%，而且重量損，而且重量損失不超過(guò)失不超過(guò)5%5%時(shí)所能承受的最大凍融循時(shí)所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)環(huán)次數(shù)。 例如：例如： F150混凝土混凝土該混凝土能該混凝土能夠抵抗的最大凍融循環(huán)次數(shù)為夠抵抗的最大凍融循環(huán)次數(shù)為150次次。 材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，應(yīng)力，會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱(chēng)為凍融破壞。材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱(chēng)為凍融破壞。凍融破壞的表現(xiàn)：