土木工程材料学new

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1、学习指南【内容简介】1．材料的组成、结构与构造。2．材料的物理性质：与质量有关的性质（密度、表观密度、堆积密度，材料的孔隙率和空隙率）。与水有关的性质（亲水性与憎水性、吸水性、耐水性、抗渗性）。与热有关的性质（导热性、热容等）。3．材料的力学性质：强度的理论概念；静力强度、比强度与强度等级；弹性和塑性；脆性和韧性。4．材料的耐久性和卫生装饰性。本章为重点章之一,其中以第二节和第三节为重点.重点:材料物理性质的含义及指标,如耐水性,吸水性等；材料的力学性质.难点:(1)材料的孔隙率及孔隙特征对材料性能的影响;(2)表观密度与密度和近似密度的区别;(3)吸水率和含水率的关系;(

2、4)材料结构的层次观点；材料力学性能的特性.【学习目标】学习完后，您应该能够：1．掌握材料基本性质的概念、评价指标和计算公式，如耐水性，评价指标为软化系数。2．掌握材料性质的影响因素及性质对选材的影响。3．能够熟练利用公式进行计算。4．掌握材料性质的检验方法。【学习建议】理解并牢记材料基本性质的含义、区别及评价指标，注意孔隙率及孔隙特征（包括孔隙尺寸、开口孔与闭口孔）、含水率等对材料性质的影响并指出学习过程中的注意事项，建议进行一定的计算练习。建议自主学习4学时。【思考题】1．影响材料强度测试结果的因素是什么?2．材料的强度与强度等级的区别何在?3．孔隙率及孔隙特征对材料性

3、能的影响.4．什么是材料的耐久性?5．材料的导热系数、比热容和热容与建筑物的使用功能有什么关系？材料的组成、结构、构造与性质的关系在土木工程材料应用中，因不同的使用目的而选用不同技术性质的材料，这就对建筑材料的技术性质提出了要求，主要有以下几方面：①符合使用要求的物理和力学性质；②在使用环境中保持性能稳定的耐久性。影响材料性质的因素很多，有外界的，也有材料的内部因素，即材料的组织结构对材料性质的影响是最基本的因素,起着决定性的作用。材料的组织结构，具体的讲，就是材料的组成、结构和构造。一、材料的组成材料的组成包括：化学组成、矿物组成和相组成。（1）化学组成：指构成材料的化学

4、元素及化合物的种类及数量，它既影响材料的化学性质，也决定材料的物理性质。例如：建筑钢材是由生铁炼成的，容易生锈，如果在炼钢时，加入适量的铬和镍，就可以提高钢材的防锈能力，制成不锈钢。化学组成主要是按化学规律来发生作用，可以根据材料的化学成分来决定材料能否用于特定的环境。（2）矿物组成：构成材料矿物的种类和数量。材料的矿物组成不同，则其性质也有所不同，如：硅酸盐水泥中，C2S和C3S的化学元素相同，但性质不同。（3）相组成：材料中具有相同物理、化学性质的均匀部分。自然界的材料可分为固、液、气三相。二、材料的结构和构造材料的结构可分为：宏观结构(10-3m以上)、细观结构(10

5、－3～10－6m)和微观结构(10-6～10-10m)。材料的构造实际上指的是材料的宏观结构。（1）宏观结构宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。按其孔隙特征可分为：致密结构、多孔结构和微孔结构。按存在状态或构造特征可分为：堆聚结构、纤维结构、层状结构和散粒结构。（2）细观结构光学显微镜所能观察到的材料结构，只对具体材料来进行分类研究。（3）微观结构原子层次的结构，可用电子显微镜来观察。材料的许多物理性质如强度、硬度等都是由微观结构所决定的。在微观层次上，材料可分为：晶体、玻璃体和胶体。材料与质量有关的性质一、密度定义：材料在绝对密实状态下单位体积的质量，又称比重。

6、表达式：测试：将颗粒磨细至粒径小于0.25mm，烘干，采用李氏密度瓶来测量体积。图1二、表观密度定义：材料在自然状态下单位体积的质量，又称容重。表达式：这里：一般指块体材料。采用测定材料的体积和质量来测定。包括材料内部的孔隙。由于材料有孔，能够吸水，所以在测定材料表观密度时，必须注明含水状态。由于砂石等材料为散粒材料，不能测量其表观密度。有时在测量时，用颗粒浸水后排开水的体积来计算其密度值，即：这里：。称为视密度或近似密度。材料的孔隙一般分为开口孔隙和闭口孔隙两大类。开口孔隙：不仅与外界连通，且相互连通的孔隙；闭口孔隙：不仅不与外界连通，且相互不连通的孔隙。三、堆积密度定义

7、：散粒材料在堆积状态下单位体积的质量。表达式：kg/m3这里：一般指散粒材料。采用测定材料的堆积体积和质量来测定，不仅包括材料内部的孔隙，也包括材料之间的空隙。四、密实度和孔隙率密实度：材料体积内固体物质所充实的程度，即：或孔隙率：材料中孔隙体积与材料在自然状态下的体积之比的百分数，即：或D+P=1材料的特性不仅取决于孔隙率的大小，还与材料的孔隙特征有关。另外：根据材料的孔隙特征又可分为开口孔隙率和闭口孔隙率：和五、填充率与空隙率填充率：散粒材料堆积体积中被颗粒体积填充的程度，即：或空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积