第一章土木工程材料的基本性质2 ppt课件.ppt

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1、西南交通大学希望学院2019年1问题：土木工程要求材料具备哪些性能？土木工程的功能要求的材料性能承受荷载长期可靠性强度、刚度耐久性物理性能防水、隔热、隔声、防火、采光、绝缘不污染环境安全性2本章要点土木工程材料的基本物理性质、力学性质及耐久性等。学习目标熟悉和掌握各种材料的基本性质，在工程设计与施工中正确选择和合理使用各种材料。第1章土木工程材料的基本性质31.1材料的组成与结构1.2材料的物理性质1.3材料的基本力学性质1.4材料的耐久性1.5材料的环境负荷性及其使用的健康安全性内容提要：4研究土木工程材料的一般规律如下图

2、所示：原料生产工艺组成结构构造技术要求性质应用外界环境条件检验与验收运输储存形成了决定了(内因)决定了提出了要求依据提出了影响外因51.1材料的组成与结构1.1.1材料的组成1.1.2材料的结构1.1.3结构中的孔隙与材料性质的关系61.化学组成化学组成指构成材料的基本元素与化合物。材料在使用过程按化学变化规律发生作用，例如：混凝土碳化钢材锈蚀72.矿物组成矿物是具有一定化学成分和结构特征的单质或化合物。矿物组成=矿物种类+矿物含量例如：普通硅酸盐水泥与快硬硅酸盐水泥无机非金属材料89宏观结构常用材料主要特性单一材料致密结构

3、钢材、玻璃、沥青、部分塑料高强，或不透水、耐腐蚀多孔结构泡沫塑料、泡沫玻璃轻质、保温、低强度纤维结构木材、竹材、岩棉、玻璃纤维、钢纤维高抗拉、且大多数轻质、保温、吸声聚集结构陶瓷、砖、某些天然石材强度较高复合材料粒状聚集结构各种混凝土、钢筋混凝土综合性能好、价格较低纤维聚集结构岩棉板、纤维板、纤维增强塑料轻质、保温，或高抗拉多孔结构加气混凝土、泡沫混凝土轻质保温叠合结构纸面石膏板、胶合板、各种加芯板综合性能好10木材的细观结构金属的金相组织11钙钛锆石在不同放大倍数下的SEM照片12粉煤灰在3.0K下的SEM照片矿渣在3.0

4、K下的SEM照片13几种工业废渣的XRD衍射图谱14土木工程材料晶体玻璃体胶体固态有规则，各向异性无定形态（短程有序，长程无序）微小质点分散于介质中形成的结构（1~100μm）（石墨、金刚石、“足球烯”C60）15金刚石晶胞金刚石三维结构石墨三维结构C60比例模型C60球棍模型16泡沫玻璃玻璃泡沫塑料泡沫混凝土17小结：材料的组成、微观结构、宏观结构与材料性质、用途的关系宏观结构不同，即使组成与微观结构等相同，材料的性质与用途也不同宏观结构相同或相似，则即使材料的组成或微观结构等不同，材料也具有某些相同或相似的性质与用途18

5、1.材料内部孔隙的来源与产生天然材料人造材料木材的细观结构锆石的微观结构19孔隙大小孔隙形状常压下水能否进入微细孔隙毛细孔较粗大孔隙粗大孔隙球形孔隙片状孔隙管状孔隙墨水瓶状孔隙带尖角的孔隙开口/连孔隙闭口/封闭孔隙2.孔隙的分类203.孔隙特征及其对材料性质的影响孔隙特征是指材料内部孔隙的大小、形状、分布、连通与否等构造上的特征，对材料的物理、力学性质均有显著影响。一般工程应用上，孔隙特征主要指孔隙的连通性，按此分为开口孔隙和闭口孔隙。211－固体物质；2－开口孔隙；3－闭口孔隙材料内孔隙示意图开口孔隙对材料性质的影响较闭口

6、孔隙大，往往使材料的大多数性质降低（吸声性除外）。221.2材料的物理性质1.2.1与质量状态有关的物理性质1.2.2与构造状态有关的物理性质1.2.3与水有关的性质1.2.4与热有关的性质1.2.5与声有关的性质231.密度ρ材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。ρ——密度，g/cm3；m——材料的质量，g；V——材料在绝对密实状态下的体积，cm3。绝对密实:不包括孔隙。如何测？磨成细粉，用李氏瓶；排液置换法。李氏密度瓶实际上，自然界完全密实的材料不存在（近似密度）。24是指材料在自然状态下，不含开口孔时单位体积的质量。2

7、.表观密度（视密度、近似密度）如何测？？2253.容积密度ρ0（体积密度、容重）是指材料在自然状态下，单位宏观外形体积的质量。宏观外形体积:包括开口孔隙和闭口孔隙在内的体积。即固体体积＋开口孔隙体积＋闭口孔隙体积。如何测？形状规则：直接测量并计算形状不规则：蜡封并排液测定264.堆积密度ρ0/粉状或粒状材料，在自然堆积状态下，单位体积的质量。如何测？堆积体积:散粒材料填充容器的体积。固体体积＋孔隙体积＋颗粒间空隙。427问题？？对于某一种材料来说，其密度、表观密度、容积密度和堆积密度之间的相互关系怎样？密度＞表观密度＞容积密

8、度＞堆积密度281.孔隙率与密实度孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料总体积（在自然状态下体积）的百分率。密实度，即材料体积内被固体物质充实的程度。292）闭口孔隙率闭孔体积与材料在自然状态下体积的百分率。1）开口孔隙率开孔体积与材料在自然状态下体积的百分率。302.空隙率与填充率空隙率是指散