土木工程材料第1章基本性質(zhì)

1、 土木工程材料土木工程材料第一章第一章 土木工程材料的基本性質(zhì)土木工程材料的基本性質(zhì) 第一章第一章土木工程材料的基本性質(zhì)土木工程材料的基本性質(zhì) 土木工程材料的土木工程材料的基本性質(zhì)，是指材料基本性質(zhì)，是指材料處于不同的使用條件和使用環(huán)境時，通常處于不同的使用條件和使用環(huán)境時，通常必須考慮的最基本的、共有的性質(zhì)。必須考慮的最基本的、共有的性質(zhì)。因為因為土木建筑材料所處建（構）筑物的部位不土木建筑材料所處建（構）筑物的部位不同、使用環(huán)境不同、人們對材料的使用功同、使用環(huán)境不同、人們對材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的能要求不同，所起的作用就不同，要求的性質(zhì)也就有所不同。性質(zhì)也就有所不

2、同。第一節(jié)第一節(jié) 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)1 .1 .材料的體積組成材料的體積組成 體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有不體積是材料占有的空間尺寸。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。同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。（1 1）材料的材料的絕對密實體積絕對密實體積： 干材料在干材料在絕對密實絕對密實狀態(tài)下的體積。即材料不包狀態(tài)下的體積。即材料不包括內(nèi)部孔隙的材料體積。一般括內(nèi)部孔隙的材料體積。一般以表示以表示材料的絕對材料的絕對密實體積。密實體積。（2 2）材料的材料的表觀體積表觀體積： 材料在材料在自然狀態(tài)下自然狀態(tài)下的體積，即的體積，即整體材料整體材料的外觀的外觀體積

3、（含內(nèi)部孔隙和水分）。一般體積（含內(nèi)部孔隙和水分）。一般以以V V0 0 表示表示材料的材料的表觀體積。表觀體積。 1-固體部分固體部分2-閉口孔隙閉口孔隙3-開口孔隙開口孔隙 V0=V+V孔孔（3 3）材料的材料的堆積體積堆積體積： 粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下的總粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下的總體外觀體積。體外觀體積。 根據(jù)其根據(jù)其堆積狀態(tài)堆積狀態(tài)不同，同一材料表不同，同一材料表現(xiàn)的體積大小可能不同，現(xiàn)的體積大小可能不同，松散堆積松散堆積下的體下的體積較大，積較大，密實堆積密實堆積狀態(tài)下的體積較小。材狀態(tài)下的體積較小。材料的堆積體積一般以料的堆積體積一般以 來表示。來表示。0V閉口孔隙體積

4、開口孔隙體積孔隙體積堆積體積表觀體積絕對密實體積閉開孔00閉開孔空孔空00孔0VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV002. 2. 材料的密度材料的密度 材料的密度材料的密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算：單位體積的質(zhì)量，按下式計算： 式中：式中： 密度密度, g/cm, g/cm3 3 或或 kg/mkg/m3 3 m m 干燥材料的質(zhì)量，干燥材料的質(zhì)量，g g 或或 kgkg V V 材料的絕對密實體積，材料的絕對密實體積，cmcm3 3 或或 m m3 3 測試時，材料必須是絕對干燥狀態(tài)。含測試時，材料必須是絕對干燥狀態(tài)。含孔材料則必須磨

5、細后采用孔材料則必須磨細后采用排開液體排開液體的方法來的方法來測定其體積。測定其體積。Vm3. 材料的材料的表觀密度表觀密度 表觀密度（俗稱表觀密度（俗稱“容重容重”）是指材料在）是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計算：按下式計算：00Vm式中：式中：0 0材料的表觀密度材料的表觀密度, g/cm, g/cm3 3 或或 kg/mkg/m3 3 m m 材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，g g 或或 kgkg V V0 0材料的表觀體積，材料的表觀體積，cmcm3 3 或或 m m3 3 材料的表觀體積是指材料的表觀體積是指包括內(nèi)部孔隙包括內(nèi)部孔隙在在內(nèi)的體積。內(nèi)的體積

6、。 因為大多數(shù)材料的表觀體積中包含有因為大多數(shù)材料的表觀體積中包含有內(nèi)部孔隙，其孔隙的多少，內(nèi)部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含孔隙中是否含有水及含水的多少有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量，均可能影響其總質(zhì)量（有時還影響其表觀體積）。（有時還影響其表觀體積）。 因此，材料的表觀密度除了與其微觀因此，材料的表觀密度除了與其微觀結構和組成有關外，還與其內(nèi)部構成狀態(tài)結構和組成有關外，還與其內(nèi)部構成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關。及含水狀態(tài)有關。 測定表觀體積方法：測定表觀體積方法： 外觀形狀外觀形狀規(guī)則規(guī)則，直接量出計算；，直接量出計算； 外觀形狀外觀形狀不規(guī)則不規(guī)則，材料表面涂蠟，用排液，材料表面涂蠟，用

7、排液法測定體積。法測定體積。4. 4. 材料的堆積密度材料的堆積密度 堆積密度是指堆積密度是指粉狀或粒狀材料粉狀或粒狀材料，在，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計算：按下式計算：式中：式中： 材料的堆積密度材料的堆積密度, g/cm, g/cm3 3 或或 kg/mkg/m3 3m m 材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，g g 或或 kgkg 材料的堆積體積，材料的堆積體積，cmcm3 3 或或 m m3 300Vm0V0 散粒狀堆積材料的堆積體積散粒狀堆積材料的堆積體積V V0 0 中，既中，既包包括括了材料顆粒內(nèi)部的了材料顆粒內(nèi)部的孔隙孔隙，也包括了顆粒，也包括了顆粒間的

8、間的空隙空隙，除了顆粒內(nèi)孔隙的多少及含水，除了顆粒內(nèi)孔隙的多少及含水多少外，顆粒間空隙的大小也影響堆積體多少外，顆粒間空隙的大小也影響堆積體積的大小。積的大小。 影響材料的堆積密度的因素：影響材料的堆積密度的因素：顆粒間空顆粒間空隙；顆粒內(nèi)孔隙；含水狀態(tài)；顆粒間被壓隙；顆粒內(nèi)孔隙；含水狀態(tài)；顆粒間被壓實的程度。實的程度。堆積密度的測定堆積密度的測定容量筒容量筒 l 砂的堆積密度實驗砂的堆積密度實驗幾種密度的比較幾種密度的比較比較項目比較項目密度密度表觀密度表觀密度堆積密度堆積密度材料狀態(tài)材料狀態(tài)絕對密實絕對密實自然狀態(tài)自然狀態(tài)堆積狀態(tài)堆積狀態(tài)材料體積材料體積VV0計算公式計算公式應用應用判斷材

9、料性質(zhì)判斷材料性質(zhì)用量計算、體積計算用量計算、體積計算00VmVm00Vm0V0000VVV表1-1 常用土木工程材料的密度、表觀密度和堆積密度材料名稱材料名稱密度密度/（g/cm3）表觀密度表觀密度/（kg/m3）堆積密度堆積密度/（kg/m3）孔隙率孔隙率/%石灰?guī)r石灰?guī)r2.602.8018002600花崗巖花崗巖2.703.00250029000.503.00碎石碎石2.602.9014001700砂砂2.502.6014501650粘土粘土2.52.716001800普通粘土磚普通粘土磚2.502.70160018002040粘土空心磚粘土空心磚2.5010001400水泥水泥2.83

10、.1012001300普通混凝土普通混凝土21002600520輕骨料混凝土輕骨料混凝土8001900木材木材1.554008005575鋼材鋼材7.8578500泡沫塑料泡沫塑料2050瀝青（石油）瀝青（石油）約約1.0約約1000普通玻璃普通玻璃2.452.55245025000 5 . 5 . 材料的密實度材料的密實度 密實度密實度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度。密實度的計算式如下：實的程度。密實度的計算式如下： 密度；密度； 0 0 材料的表觀材料的表觀密度密度 對于絕對密實材料，對于絕對密實材料， 因因 0 0 = = ，故密實，故密實度度D =1 D

11、=1 或或 100%100%。對于大多數(shù)土木工程材料，。對于大多數(shù)土木工程材料， 因因 0 0 ，故密實度，故密實度D D 1 1 或或 D D 100%100%。 %100000mVmVVVD 6. 6. 孔隙率孔隙率材料的材料的孔隙率孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率?？紫堵史e占材料總體積的百分率?？紫堵蔖 P按下式按下式計算：計算：0000011VVVVVVVP孔V V材料的絕對密實體積，材料的絕對密實體積，cmcm3 3 或或 m m3 3V V0 0材料的表觀體積，材料的表觀體積，cmcm3 3 或或 m m3 30 0材料的表觀密度材料的表觀密度,

12、 g/cm, g/cm3 3 或或 kg/mkg/m3 3密度密度, g/cm, g/cm3 3 或或 kg/mkg/m3 3 孔隙率：孔隙率：反映了材料內(nèi)部孔隙的多少，它影反映了材料內(nèi)部孔隙的多少，它影響材料的多種性質(zhì)。響材料的多種性質(zhì)。 孔隙特征：孔隙特征：孔隙大小；封閉或連通孔隙?？紫洞笮?；封閉或連通孔隙。 孔隙率又分孔隙率又分開口孔隙率開口孔隙率和和閉口孔隙率閉口孔隙率1,1DPDPn孔隙率的大孔隙率的大小及孔隙特征小及孔隙特征與材料的許多與材料的許多重要性質(zhì)都有重要性質(zhì)都有密切關系，如密切關系，如強度、吸水性、強度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍抗?jié)B性、抗凍性和導熱性性和導熱性等等 。吸水率吸

13、水率強度強度耐久性耐久性表觀密度表觀密度孔隙對材料性能的影響孔隙對材料性能的影響7. 7. 空隙率空隙率 空隙率空隙率是指散粒材料在其堆積體積中是指散粒材料在其堆積體積中, , 顆粒之間的空隙體積所占的比例?？障堵暑w粒之間的空隙體積所占的比例?？障堵蔖 P 按下式計算：按下式計算： 0 0材料的表觀密度材料的表觀密度 0 0 材料的堆積密度材料的堆積密度 空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒互相填充空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭鹊闹旅艹潭取？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞壟渑c計?？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞壟渑c計算含砂率的依據(jù)。算含砂率的依據(jù)。000000011VVVVVVVP空

14、8.8.填充率填充率 填充率填充率是指散粒狀材料堆積體積中被是指散粒狀材料堆積體積中被顆粒填充的程度，與空隙率相對應，按下顆粒填充的程度，與空隙率相對應，按下式計算：式計算：PVVD1%100%1000000第二節(jié)第二節(jié) 材料與水有關的性質(zhì)材料與水有關的性質(zhì)1 1、材料的親水性與憎水性材料的親水性與憎水性 與水接觸時，有些材料能被水潤濕，而與水接觸時，有些材料能被水潤濕，而有些材料則不能被水潤濕，對這兩種現(xiàn)象來有些材料則不能被水潤濕，對這兩種現(xiàn)象來說，前者為說，前者為親水性親水性，后者為，后者為憎水性憎水性。 材料具有親水性或憎水性的根本原因材料具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結構。

15、在于材料的分子結構。 材料分子與水分子之間的分子材料分子與水分子之間的分子親合力親合力 水分子本身之間的水分子本身之間的內(nèi)聚力內(nèi)聚力 親合力內(nèi)聚力親合力內(nèi)聚力 親水性親水性材料材料 親合力內(nèi)聚力親合力內(nèi)聚力 憎水性憎水性材料材料 工程實際中，材料是親水性或憎水性，工程實際中，材料是親水性或憎水性，通常以潤濕角的大小劃分，潤濕角為在材料、通常以潤濕角的大小劃分，潤濕角為在材料、水和空氣的交點處，沿水滴表面的切線與水水和空氣的交點處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角。其中和固體接觸面所成的夾角。其中潤濕角潤濕角愈愈小，表明材料愈易被水潤濕。小，表明材料愈易被水潤濕。 當材料的潤濕角當材料

16、的潤濕角 時，為親水性材料時，為親水性材料； 當材料的潤濕角當材料的潤濕角 時，為憎水性材料。時，為憎水性材料。 水在水在親水性材料親水性材料表面可以鋪展開，且能表面可以鋪展開，且能通過毛細管作用自動將水吸入材料內(nèi)部。通過毛細管作用自動將水吸入材料內(nèi)部。 水在水在憎水性材料憎水性材料表面不僅不能鋪展開，表面不僅不能鋪展開，而且水分不能滲入材料的毛細管中。而且水分不能滲入材料的毛細管中。材料的潤濕角材料的潤濕角 親水性材料有親水性材料有： 磚、瓦、砂、石、氣硬性膠凝材料、磚、瓦、砂、石、氣硬性膠凝材料、鋼材、混凝土、玻璃等。鋼材、混凝土、玻璃等。 憎水性材料有憎水性材料有： 瀝青、塑料、橡膠、石

17、蠟、油漆等。瀝青、塑料、橡膠、石蠟、油漆等。2.2.材料的吸水性材料的吸水性 材料材料在水中在水中吸收水分的能力，稱為材吸收水分的能力，稱為材料的料的吸水性吸水性。吸水的大小以。吸水的大小以吸水率吸水率來表示。來表示。l 吸水飽和狀態(tài)吸水飽和狀態(tài)：開口孔隙全部充滿水：開口孔隙全部充滿水l 質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率：材料飽水狀態(tài)，其內(nèi)部吸收水分的質(zhì)量占：材料飽水狀態(tài)，其內(nèi)部吸收水分的質(zhì)量占干燥質(zhì)量的百分率干燥質(zhì)量的百分率l 體積吸水率體積吸水率：材料飽水狀態(tài)：材料飽水狀態(tài), ,所吸收水分體積占干體積所吸收水分體積占干體積百分率百分率 bgmg100%mmWm質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率bgV0W1100%m

18、mWV 體積吸水率體積吸水率式中式中m mb b材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（或材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（或kgkg）m mg g材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（或材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（或kgkg）。）。V V0 0 材料在自然狀態(tài)下的體積，（材料在自然狀態(tài)下的體積，（cmcm3 3 或或 m m3 3） w w 水的密度水的密度, ,（g/cmg/cm3 3 或或 kg/mkg/m3 3），）， 常溫下取常溫下取 w w =1.0 =1.0 g/cmg/cm3 3Wv=Wm0 0 材料的吸水率與其材料的吸水率與其孔隙率孔隙率有關，更有關，更與其與其孔隙特征孔隙特征有關。因為水分是通過材有關。因為水分是

19、通過材料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細微孔隙愈多，的。材料內(nèi)與外界連通的細微孔隙愈多，其吸水率就愈大。其吸水率就愈大。 3. 3. 材料的材料的吸濕性吸濕性 材料的吸濕性是材料的吸濕性是指材料在指材料在潮濕空氣中潮濕空氣中吸吸收水分的性質(zhì)。收水分的性質(zhì)。 干燥的材料處在較潮濕的空氣中時，便干燥的材料處在較潮濕的空氣中時，便會吸收空氣中的水分，是材料的會吸收空氣中的水分，是材料的吸濕過程；吸濕過程； 而當較潮濕的材料處在較干燥的空氣中而當較潮濕的材料處在較干燥的空氣中時，便會向空氣中放出水分，是材料的時，便會向空氣中放出水分，是材料的干

20、燥干燥過程過程。 由此可見，在空氣中，某一材料的含水由此可見，在空氣中，某一材料的含水多少是隨空氣的多少是隨空氣的濕度、溫度濕度、溫度變化的。變化的。 材料在任一條件下含水的多少稱材料在任一條件下含水的多少稱為材料的為材料的含水率含水率，并以，并以h h表示，其計表示，其計算公式為：算公式為： %100ggshmmmW式中：式中： m ms s 材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（或材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（或kgkg） m mg g 材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（或材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（或kgkg）。 當空氣中濕度在較長時間內(nèi)穩(wěn)定時，材當空氣中濕度在較長時間內(nèi)穩(wěn)定時，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時材料的吸

21、濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時材料的含水率保持不變料的含水率保持不變。與空氣與空氣溫、濕度溫、濕度相平相平衡的含水率叫作材料的衡的含水率叫作材料的平衡含水率平衡含水率。 吸水、吸濕對材料吸水、吸濕對材料其它性能其它性能的影響。如的影響。如降低絕熱性、強度及耐久性，體積改變等，降低絕熱性、強度及耐久性，體積改變等，多對工程產(chǎn)生不利影響。多對工程產(chǎn)生不利影響。4. 4. 材料的材料的耐水性耐水性 材料的耐水性是指材料長期在飽和材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量材料耐水性的指標是材料的性質(zhì)。衡量材料耐水性的指標是材料的的軟化

22、系數(shù)軟化系數(shù)K KR R：gbRffK式中式中 K KR R 材料的軟化系數(shù)材料的軟化系數(shù) f fb b 材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度（材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度（MPaMPa）。）。 f fg g 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度（材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度（MPaMPa）一般一般材料吸水后，材料吸水后，水分會分散在材料水分會分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結合力，內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結合力，強度強度則有不同程度的降低則有不同程度的降低。當材料內(nèi)含有可溶。當材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時（如石膏、石灰等），吸入的水性物質(zhì)時（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強度的嚴重降還可能溶解部

23、分物質(zhì)，造成強度的嚴重降低。低。 軟化系數(shù)小的材料耐水性差。軟化系數(shù)小的材料耐水性差。 軟化系數(shù)的波動范圍軟化系數(shù)的波動范圍在在0 0 1 1之間之間。工程中通常將工程中通常將0.850.85的材料稱為的材料稱為耐水性材料耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時，材料軟化系數(shù)或次要的工程部位時，材料軟化系數(shù)也不得小于也不得小于0.750.75 。 5. 5. 抗凍性抗凍性 抗凍性抗凍性是指材料在是指材料在吸水飽和狀態(tài)吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)下，能經(jīng)受反復受反復凍融循環(huán)凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降

24、作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。低的性能。 凍融循環(huán)凍融循環(huán)：凍結溫度：凍結溫度-15-15；2020水中融水中融化。化。 材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料毛細孔內(nèi)凍結成冰，毛細孔內(nèi)凍結成冰，體積膨脹體積膨脹9%9%所產(chǎn)生的凍脹壓所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應力，會使材料內(nèi)毛細孔脹裂，力造成材料的內(nèi)應力，會使材料內(nèi)毛細孔脹裂，造成材料局部破壞。隨著造成材料局部破壞。隨著凍融循環(huán)凍融循環(huán)的反復，材料的反復，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。 抗凍性抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失不以試件在凍融后

25、的質(zhì)量損失不超過超過5%5%、強度降低不超過、強度降低不超過25%25%時所能經(jīng)受的時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)凍融循環(huán)次數(shù)次數(shù)來表示，或稱為來表示，或稱為抗凍等級抗凍等級。 材料的抗凍等級常用材料的抗凍等級常用FnFn表示，如表示，如1515、2525、5050、100100、200200等，分別表示等，分別表示此材料可承受此材料可承受1515次、次、2525次、次、5050次、次、100100次、次、200200次的凍融循環(huán)。次的凍融循環(huán)。 材料的抗凍性與材料的強度、孔結構、材料的抗凍性與材料的強度、孔結構、耐水性和吸水飽和程度有關。耐水性和吸水飽和程度有關。6. 6. 材料的抗?jié)B性材料的抗?jié)B性

26、抗?jié)B性抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。滲透的性能。 土木建筑工程中許多材料常含有土木建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔隙、孔洞或其它缺陷孔洞或其它缺陷，當材料兩側的水壓差較，當材料兩側的水壓差較高時，水可能從高壓側通過內(nèi)部的孔隙、高時，水可能從高壓側通過內(nèi)部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲透到低壓側。這種壓力孔洞或其它缺陷滲透到低壓側。這種壓力水的滲透，不僅會影響工程的使用，而且水的滲透，不僅會影響工程的使用，而且滲入的水還會帶入能腐蝕材料的介質(zhì)，或滲入的水還會帶入能腐蝕材料的介質(zhì)，或將材料內(nèi)的某些成分帶出，造成材料的破將材料內(nèi)的某些成分帶出，造成材料的破壞。壞。

27、6.1 .1 滲透系數(shù)滲透系數(shù)材料的滲透系數(shù)可通過下式計算材料的滲透系數(shù)可通過下式計算: : AtHQdK式中式中K K滲透系數(shù)滲透系數(shù), , （cm / hcm / h）; ;Q Q滲水量，滲水量， （cmcm3 3 ）A A 滲水面積滲水面積, , （cmcm2 2 ）H H 材料兩側的水壓差，（材料兩側的水壓差，（cmcm）d d 試件厚度試件厚度 （cmcm）t t 滲水時間滲水時間 （h h）材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越好材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越好。 6.2 6.2 抗?jié)B等級抗?jié)B等級 材料的抗?jié)B等級是指用標準方法進行材料的抗?jié)B等級是指用標準方法進行透水試驗時，

28、材料標準試件在透水前所能透水試驗時，材料標準試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以承受的最大水壓力，并以字母字母P P及可承受及可承受的水壓力（以的水壓力（以0.1MPa0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B為單位）來表示抗?jié)B等級。等級。 如如P4P4、P6P6、P8P8、P10P10等，表示試件能等，表示試件能承受逐步增高至承受逐步增高至0.4MPa0.4MPa、0.6MPa0.6MPa、0.8MPa0.8MPa、1.0MPa1.0MPa的水壓而不滲透。的水壓而不滲透。 混凝土的抗?jié)B等級以每組混凝土的抗?jié)B等級以每組6 6個試件中有個試件中有4 4個試件未出現(xiàn)滲水時的個試件未出現(xiàn)滲水時的最大水壓力最大

29、水壓力計算，計算，計算式為：計算式為： P=10HP=10H1 1式中：式中： PP混凝土抗?jié)B等級；混凝土抗?jié)B等級；H6H6個試塊中個試塊中3 3個試塊出現(xiàn)滲水時的個試塊出現(xiàn)滲水時的水壓力水壓力（MpaMpa）。第三節(jié)第三節(jié) 材料的熱物理性質(zhì)材料的熱物理性質(zhì) 一、一、導熱性導熱性 當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料傳導至另一面的性質(zhì)，稱為材一面通過材料傳導至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導熱性。導熱性用料的導熱性。導熱性用導熱系數(shù)導熱系數(shù) 表示。表示。導熱系數(shù)的定義和計算式如下所示導熱系數(shù)的定義和計算式如下所示)(12ttFZQd式中式中導熱系數(shù)，（導熱

30、系數(shù)，（）；）；傳導的熱量，傳導的熱量，材料厚度，；材料厚度，；熱傳導面積，熱傳導面積，m m2 2一熱傳導時間，一熱傳導時間，h h；（t t2 2-t-t1 1）材料兩面溫度差，）材料兩面溫度差，K K 在物理意義上，導熱系數(shù)為單位厚度在物理意義上，導熱系數(shù)為單位厚度(1m)(1m)的材料、的材料、兩面溫度差為兩面溫度差為1 1時、在單位時間時、在單位時間(1s)(1s)內(nèi)通過單位面內(nèi)通過單位面積積(1(1) )的熱量。的熱量。 ( ( K K 開爾文溫度開爾文溫度= =攝氏溫度攝氏溫度+273.15 ) +273.15 ) 導熱系數(shù)大的材料，導熱性強，絕導熱系數(shù)大的材料，導熱性強，絕熱性

31、差熱性差。導熱系數(shù)小，絕熱性能好。導熱系數(shù)小，絕熱性能好。 不同材料的導熱性差別很大，通常不同材料的導熱性差別很大，通常把把0.23W/0.23W/（mKmK）的材料稱為）的材料稱為絕熱絕熱性材料。性材料。影響導熱系數(shù)的因素：影響導熱系數(shù)的因素： 1 1、材料的、材料的化學組成化學組成。 2 2、材料的、材料的構造構造。 如水與冰，如水與冰， 水水=0.60 W/=0.60 W/（m mK K），），冰冰=2.20 =2.20 W/W/（m mK K）；木材順紋）；木材順紋=0.35 W/=0.35 W/（m mK K），橫紋），橫紋=0.175 W/=0.175 W/（m mK K）。）。

32、3 3、材料的、材料的表觀密度（容重）表觀密度（容重） 一般情況下，一般情況下，表觀密度表觀密度小的材料具有較小的導小的材料具有較小的導熱性能。熱性能。 4 4、孔隙率、孔隙特征孔隙率、孔隙特征 密閉空氣密閉空氣=0.025 W/=0.025 W/（m mK K），導熱系數(shù)隨孔），導熱系數(shù)隨孔隙率增大而減小；含細小、封閉孔隙的材料的導熱隙率增大而減??；含細小、封閉孔隙的材料的導熱系數(shù)較低。系數(shù)較低。 5 5、含水率含水率 密閉空氣密閉空氣=0.025 W/=0.025 W/（m mK K），）， 水水=0.60 =0.60 W/W/（m mK K），），冰冰=2.20 W/=2.20 W/（m

33、 mK K）。材料含水或結冰）。材料含水或結冰時導熱系數(shù)會急劇增大。絕熱保溫材料要注意防水時導熱系數(shù)會急劇增大。絕熱保溫材料要注意防水防潮。防潮。 6 6、溫度溫度 材料的導熱系數(shù)隨溫度升高而增大。材料的導熱系數(shù)隨溫度升高而增大。 二、熱容量和比熱二、熱容量和比熱 材料在受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的材料在受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)稱為材料的性質(zhì)稱為材料的熱容量熱容量。 單位質(zhì)量材料溫度升高或降低單位質(zhì)量材料溫度升高或降低1 1所吸收或所吸收或放出的熱量稱為放出的熱量稱為熱容量系數(shù)熱容量系數(shù)或或比熱比熱（或比熱容）（或比熱容）。比熱的計算式如下所示：比熱的計算式如下所示：)(12t

34、tmQC式中：式中：C-C-材料的比熱，材料的比熱，J/J/（gKgK）Q-Q-材料吸收或放出的熱量材料吸收或放出的熱量( (熱容量熱容量) )m-m-材料質(zhì)量，材料質(zhì)量，g g（t t2 2 - t - t1 1）-材料受熱或冷卻前后的溫差，材料受熱或冷卻前后的溫差，K K12 Qmc tt（） 比熱比熱與與材料質(zhì)量材料質(zhì)量的乘積的乘積（cmcm）稱稱為為材料的熱容量材料的熱容量，它表示材料溫度升高，它表示材料溫度升高或降低或降低1K1K所吸收或放出的熱量。所吸收或放出的熱量。 材料的熱容量對保持建筑物內(nèi)部溫度材料的熱容量對保持建筑物內(nèi)部溫度穩(wěn)定有很大意義，熱容量較大的材料或構穩(wěn)定有很大意義

35、，熱容量較大的材料或構件，能在熱流變動或采暖空調(diào)工作不均衡件，能在熱流變動或采暖空調(diào)工作不均衡時，緩和室內(nèi)的溫度波動。時，緩和室內(nèi)的溫度波動。表1-2 常用材料的熱工性質(zhì)指標材料材料導熱系數(shù)導熱系數(shù)/W/（m K）比熱容比熱容/J/（gK）銅銅3700.38鋼鋼550.46石灰?guī)r石灰?guī)r2.663.230.7490.846花崗巖花崗巖2.913.080.7160.92大理石大理石2.450.875普通混凝土普通混凝土1.281.80.481.00燒結普通磚燒結普通磚0.40.70.84松木（橫紋）松木（橫紋）0.151.63泡沫塑料泡沫塑料0.031.30瀝青混凝土瀝青混凝土1.05水水0.60

36、2.05冰冰2.204.19密閉空氣密閉空氣0.0231.00 三、熱阻三、熱阻 材料層厚度與導熱系數(shù)的比值，稱為材料層厚度與導熱系數(shù)的比值，稱為熱阻，用熱阻，用R R表示表示。它表明熱量通過材料層時。它表明熱量通過材料層時的阻力。的阻力。 在同樣溫差的條件下，熱阻越大，通在同樣溫差的條件下，熱阻越大，通過材料層的熱量就越少。過材料層的熱量就越少。dR第四節(jié)第四節(jié) 材料的力學性質(zhì)材料的力學性質(zhì) 材料的力學性質(zhì)，是指材料在外力作用材料的力學性質(zhì)，是指材料在外力作用下所表現(xiàn)的下所表現(xiàn)的強度和變形性能強度和變形性能。 1 1、材料的、材料的強度與強度等級強度與強度等級 材料的強度是材料在外力作用下抵

37、抗破材料的強度是材料在外力作用下抵抗破壞的能力。壞的能力。 當材料受外力作用時當材料受外力作用時, ,內(nèi)部將產(chǎn)生應力，內(nèi)部將產(chǎn)生應力，隨著外力增加，應力也隨之增大，直至應力隨著外力增加，應力也隨之增大，直至應力超過材料內(nèi)部質(zhì)點所能抵抗的極限，材料發(fā)超過材料內(nèi)部質(zhì)點所能抵抗的極限，材料發(fā)生破壞。此時的生破壞。此時的極限應力值極限應力值就是材料的強度。就是材料的強度。 在工程上，通常采用在工程上，通常采用破壞試驗法破壞試驗法對材對材料的強度進行實測。將料的強度進行實測。將預先制作的試件預先制作的試件放放置在材料試驗機上，置在材料試驗機上，施加外力施加外力（荷載）直（荷載）直至至破壞破壞，根據(jù)試件尺

38、寸和破壞時的荷載值，根據(jù)試件尺寸和破壞時的荷載值，計算材料的強度。計算材料的強度。 根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度有有抗拉抗拉、抗壓抗壓、抗剪抗剪、抗彎抗彎（抗折）強度（抗折）強度等。等。（1）抗壓）抗壓(Compressive)、抗拉、抗拉(Tensile)、抗、抗剪剪(Shearing)強度強度 （MPa）PfA F破壞時的最大荷載，破壞時的最大荷載，N A受力截面面積，受力截面面積，mm2 f-材料強度，材料強度， MPa （2）抗彎強度（）抗彎強度（ Bending strength） m232PLfbh單點加荷：單點加荷： 三分點加荷：三分點加荷：

39、m2PLfbhL L/2/2L L/2/2式中式中 fm-材料的抗彎強度，材料的抗彎強度， MPaP-材料受彎破壞時的最大荷載，材料受彎破壞時的最大荷載，NL-兩支點的間距，兩支點的間距，mmb、h-試件橫截面的寬及高，試件橫截面的寬及高，mmm232PLfbhm2PLfbh l內(nèi)因內(nèi)因材料組成、構造材料組成、構造材料的孔隙率愈大，則強度愈低。材料的孔隙率愈大，則強度愈低。同類材料抵抗不同類型外力作用的能力也不相同同類材料抵抗不同類型外力作用的能力也不相同磚、石材、混凝土、鑄鐵等材料的抗壓強度較高磚、石材、混凝土、鑄鐵等材料的抗壓強度較高，而抗拉和抗彎強度卻很低；木材和玻璃纖維增強，而抗拉和抗

40、彎強度卻很低；木材和玻璃纖維增強塑料的順纖維抗拉強度高于抗壓強度；鋼材的抗拉塑料的順纖維抗拉強度高于抗壓強度；鋼材的抗拉和抗壓強度都很高。和抗壓強度都很高。l外因外因試驗條件試驗條件：試件（尺寸、形狀、含水率）：試件（尺寸、形狀、含水率） 溫度、加荷速度等溫度、加荷速度等（3）影響強度的因素）影響強度的因素壓力試驗機壓力試驗機壓力試驗壓力試驗鋼筋拉伸試驗鋼筋拉伸試驗萬能試驗機萬能試驗機 強度等級強度等級：大部分建筑材料根據(jù)其極大部分建筑材料根據(jù)其極限強度的大小，劃分為若干不同的強度等限強度的大小，劃分為若干不同的強度等級，級，如水泥、混凝土等。如水泥、混凝土等。 劃分強度等級，對掌握材料性能，

41、合理劃分強度等級，對掌握材料性能，合理選用材料，正確進行設計和控制工程質(zhì)量，選用材料，正確進行設計和控制工程質(zhì)量，是十分必要的。是十分必要的。 對于對于脆性材料脆性材料，如，如混凝土、砂漿、磚和石材混凝土、砂漿、磚和石材等，等，由于主要用來承受壓力，因此，以其由于主要用來承受壓力，因此，以其抗壓強度抗壓強度來來劃分強度等級；劃分強度等級； 對于對于韌性材料韌性材料，如，如建筑鋼材建筑鋼材，主要用于抗拉，故，主要用于抗拉，故其強度等級按受拉時的其強度等級按受拉時的屈服強度屈服強度來劃分。來劃分。指材料強度與其表觀密度之比。指材料強度與其表觀密度之比。意義：意義：反映材料輕質(zhì)高強的指標。反映材料輕

42、質(zhì)高強的指標。比強度比強度越大，材料越越大，材料越輕質(zhì)高強輕質(zhì)高強2.比強度比強度 材料材料表觀密度表觀密度 /（kg/m3）抗壓強度抗壓強度f /MPa比強度比強度f / 低碳鋼低碳鋼78604150.53松木松木50034.3（順紋）（順紋）0.69普通混凝土普通混凝土240029.40.012紅磚紅磚1700100.006表表1-3 幾種常用材料的比強度幾種常用材料的比強度0f2 、 彈性與塑性彈性與塑性 （Elasticity and Plasticity） （1） 彈性與彈性變形彈性與彈性變形n彈性彈性外力作用產(chǎn)生變形外力作用產(chǎn)生變形,外力取消能外力取消能完全恢復完全恢復。n彈性變形

43、彈性變形這種可恢復的變形稱為彈性變形這種可恢復的變形稱為彈性變形 彈性變形彈性變形 指標：指標：彈性模量彈性模量 E 意義：意義：E E表示材料抵抗變形的指標，表示材料抵抗變形的指標，E E值越值越大，材料越不易變形，即抵抗變形的能力大，材料越不易變形，即抵抗變形的能力越強。越強。（2） 塑性與塑性變形塑性與塑性變形n塑性塑性外力作用產(chǎn)生變形外力作用產(chǎn)生變形,外力取消變形外力取消變形不能恢復不能恢復。n塑性變形塑性變形這種不可恢復的變形稱為塑性變形。這種不可恢復的變形稱為塑性變形。 彈性變形與塑性變形彈性變形與塑性變形的區(qū)別在于，前者為可的區(qū)別在于，前者為可逆變形，后者為不可逆逆變形，后者為不

44、可逆變形。變形。塑性變形塑性變形 彈性 塑性 彈性變形與其所受外力的大小成正比彈性變形與其所受外力的大小成正比 / /= =常數(shù)常數(shù)=E=E。 E E稱為材料的稱為材料的彈性模量彈性模量。 彈性模量彈性模量E E是反映材料抵抗變形能力的指標。是反映材料抵抗變形能力的指標。E E值愈大，表明材料的剛度愈大，外力作用下的值愈大，表明材料的剛度愈大，外力作用下的變形愈小。變形愈小。 = E = E E E 10 10 1 10 10 1 10 100 0.1 10 100 0.1 100 100 1 100 100 1 在土木工程材料中，幾乎沒有完全的彈性在土木工程材料中，幾乎沒有完全的彈性材料或材

45、料或塑性材料。塑性材料。 代表：低碳鋼和混凝土。代表：低碳鋼和混凝土。 低碳鋼的應力低碳鋼的應力-應變曲線應變曲線混凝土應力混凝土應力-應變曲線應變曲線 3. 3. 脆性和韌性脆性和韌性 材料受力達到一定程度時，突然發(fā)生破材料受力達到一定程度時，突然發(fā)生破壞，并無明顯的變形，材料的這種性質(zhì)稱為壞，并無明顯的變形，材料的這種性質(zhì)稱為脆性脆性。具有這種性質(zhì)的材料為。具有這種性質(zhì)的材料為脆性材料脆性材料。 大部分無機非金屬材料均屬脆性材料，大部分無機非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒結普通磚、陶瓷、玻璃、普如天然石材，燒結普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂漿等。通混凝土、砂漿等。 脆性材料的特點

46、脆性材料的特點： 1 1、突然發(fā)生破壞，且無明顯的變形；突然發(fā)生破壞，且無明顯的變形； 2 2、抗壓強度高，而抗拉、抗折強度低?？箟簭姸雀?，而抗拉、抗折強度低。 在工程中使用時，應注意發(fā)揮這類材料的特性。在工程中使用時，應注意發(fā)揮這類材料的特性。 材料在沖擊或動力荷載作用下，能吸收較大材料在沖擊或動力荷載作用下，能吸收較大能量、產(chǎn)生較大變形而不破壞的性能，稱為能量、產(chǎn)生較大變形而不破壞的性能，稱為韌性韌性或或沖擊韌性沖擊韌性。 韌性以試件破壞時單位面積所消耗的功表示。韌性以試件破壞時單位面積所消耗的功表示。計算公式如下計算公式如下：AWakk 式中式中 a a k k - -材料的材料的沖擊韌

47、性沖擊韌性， J/mmJ/mm2 2 k k-試件破壞時所消耗的功，試件破壞時所消耗的功，J J； A-A-材料受力截面積。（材料受力截面積。（mmmm2 2） 沖擊韌性沖擊韌性a a k k越大，越大，韌性越好。韌性越好。AWAmhmhakk21 土木建筑工程中對用于橋梁、路面、土木建筑工程中對用于橋梁、路面、工業(yè)廠房的吊車梁等受振的結構部位，工業(yè)廠房的吊車梁等受振的結構部位，應選用韌性較好的材料。應選用韌性較好的材料。 常用的韌性材料有常用的韌性材料有：低碳鋼、低合：低碳鋼、低合金鋼、鋁材、橡膠、木材、竹材、玻璃金鋼、鋁材、橡膠、木材、竹材、玻璃鋼等。鋼等。 4. 4. 硬度和耐磨性硬度和

48、耐磨性 （1 1）硬度硬度 材料的硬度是材料表面的堅硬程度，材料的硬度是材料表面的堅硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力。是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力。 通常用通常用刻劃法，回彈法和壓入法刻劃法，回彈法和壓入法測定測定材料的硬度。材料的硬度。 刻劃法刻劃法用于天然礦物硬度的劃分，按用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，分為個硬度等級。分為個硬度等級。 刻劃法（莫氏硬度）刻劃法（莫氏硬度）： 表示礦物硬度的一種標準。表示礦物硬度的一種標準。18241

49、824年由年由德國礦物學家莫斯首先提出。德國礦物學家莫斯首先提出。 應用應用刻劃法刻劃法將棱錐形將棱錐形金剛鉆針金剛鉆針刻劃刻劃所所試礦物的表面而發(fā)生劃痕試礦物的表面而發(fā)生劃痕, ,習慣上礦物學或習慣上礦物學或寶石學上都是用莫氏硬度。用測得的寶石學上都是用莫氏硬度。用測得的劃痕劃痕的深度的深度分十級來表示硬度分十級來表示硬度! ! 回彈法回彈法：用于測定混凝土表面硬：用于測定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強度；也用度，并間接推算混凝土的強度；也用于測定陶瓷、磚、砂漿、塑料、橡膠、于測定陶瓷、磚、砂漿、塑料、橡膠、金屬等的表面硬度并間接推算其強度。金屬等的表面硬度并間接推算其強度。 混凝土回

50、彈儀 壓入法壓入法：對金屬、木材等材料以壓：對金屬、木材等材料以壓入法檢測其硬度，金屬有洛氏硬度，入法檢測其硬度，金屬有洛氏硬度，布氏硬度、維氏硬度等。布氏硬度、維氏硬度等。(2)(2)耐磨性耐磨性 耐磨性耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用材料的耐磨性用磨耗率磨耗率或或磨損率磨損率表示，計表示，計算公式如下：算公式如下：AmmG21式中：式中： G-G-材料的磨耗率，材料的磨耗率， （g/cmg/cm2 2） m m1 1 - -材料磨損前的質(zhì)量，（材料磨損前的質(zhì)量，（g g） m m2 2-材料磨損后的質(zhì)量，（材料磨損后的質(zhì)量，（g g） A-A-材料試

51、件的受磨面積材料試件的受磨面積 （cmcm2 2） 材料的磨損率材料的磨損率G G值越低值越低，表明該材，表明該材料的料的耐磨性越好耐磨性越好。 材料的硬度和耐磨性均與其材料的硬度和耐磨性均與其組成、組成、內(nèi)部結構、孔隙率、孔隙特征、表面特內(nèi)部結構、孔隙率、孔隙特征、表面特征征有關。有關。 硬度越高、越致密的材料，耐磨性硬度越高、越致密的材料，耐磨性也越好。也越好。 第五節(jié)第五節(jié) 材料的耐久性材料的耐久性 材料的材料的耐久性耐久性是泛指材料在使用條件是泛指材料在使用條件下，受各種內(nèi)在或外來自然因素及有害介下，受各種內(nèi)在或外來自然因素及有害介質(zhì)的作用，能長久地保持其使用性能的性質(zhì)的作用，能長久地

52、保持其使用性能的性質(zhì)。質(zhì)。 材料在建筑物之中，除要受到各種外材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經(jīng)常要受到環(huán)境中許多力的作用之外，還經(jīng)常要受到環(huán)境中許多自然因素的破壞作用。這些破壞作用包括自然因素的破壞作用。這些破壞作用包括物理、化學、機械物理、化學、機械及及生物生物的作用。的作用。 物理作用：物理作用： 有有干濕變化、溫度變化及凍融變化干濕變化、溫度變化及凍融變化等。等。這些作用將使材料發(fā)生這些作用將使材料發(fā)生體積的脹縮體積的脹縮，或導致，或導致內(nèi)部裂縫的出現(xiàn)、擴展內(nèi)部裂縫的出現(xiàn)、擴展。時間長久之后即會。時間長久之后即會使材料逐漸破壞。在寒冷地區(qū)，凍融變化對使材料逐漸破壞。在寒冷

53、地區(qū)，凍融變化對材料會起著顯著的破壞作用。在高溫環(huán)境下，材料會起著顯著的破壞作用。在高溫環(huán)境下，經(jīng)常處于高溫狀態(tài)的建筑物或構筑物，所選經(jīng)常處于高溫狀態(tài)的建筑物或構筑物，所選用的建筑材料要具有耐熱性能。在民用和公用的建筑材料要具有耐熱性能。在民用和公共建筑中，考慮安全防火要求，須選用具有共建筑中，考慮安全防火要求，須選用具有抗火性能的難燃或不燃的材料?？够鹦阅艿碾y燃或不燃的材料。 化學作用化學作用包括大氣、環(huán)境水以及使用條包括大氣、環(huán)境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用。侵蝕作用。 機械作用機械作用包括使用荷載的持續(xù)作用，交包括使用荷

54、載的持續(xù)作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。 生物作用生物作用包括菌類、昆蟲等的作用而使包括菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、蛀蝕而破壞。材料腐朽、蛀蝕而破壞。 磚、石料、混凝土磚、石料、混凝土等礦物材料，多是由等礦物材料，多是由于物理作用而破壞，也可能同時會受到化學于物理作用而破壞，也可能同時會受到化學作用的破壞。作用的破壞。金屬材料金屬材料主要是由于化學作用引起的腐主要是由于化學作用引起的腐蝕。蝕。木材木材等有機質(zhì)材料常因生物作用而破壞。等有機質(zhì)材料常因生物作用而破壞。瀝青材料、高分子材料瀝青材料、高分子材料在陽光、空氣和在陽光、空氣和熱的

55、作用下，會逐漸老化而使材料變脆或開熱的作用下，會逐漸老化而使材料變脆或開裂。裂。l 耐久性為耐久性為一綜合性質(zhì)，一綜合性質(zhì)，包括包括抗?jié)B性、抗?jié)B性、抗凍性、抗抗凍性、抗蝕性、抗老蝕性、抗老化、耐熱性、化、耐熱性、耐磨性等。耐磨性等。l不同環(huán)境中，不同環(huán)境中，應考慮相應應考慮相應的性質(zhì)。的性質(zhì)。 材料的材料的耐久性耐久性指標是根據(jù)工程所處的指標是根據(jù)工程所處的環(huán)境條件來決定環(huán)境條件來決定的。的。例如，處于凍融環(huán)境的工程，所用材料例如，處于凍融環(huán)境的工程，所用材料的耐久性以的耐久性以抗凍性抗凍性指標來表示。處于暴露指標來表示。處于暴露環(huán)境的有機材料，其耐久性以環(huán)境的有機材料，其耐久性以抗老化能力抗

56、老化能力來表示。來表示。第六節(jié)第六節(jié) 材料的組成與結構材料的組成與結構 不同的材料，組成不同呈現(xiàn)不同的性質(zhì)；不同的材料，組成不同呈現(xiàn)不同的性質(zhì)；同一材料由于結構及構造的差異也會表現(xiàn)出不同一材料由于結構及構造的差異也會表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。了解材料的的組成、結構及構造，同的性質(zhì)。了解材料的的組成、結構及構造，才能更好掌握材料的基本性質(zhì)。才能更好掌握材料的基本性質(zhì)。 1 1、材料的組成、材料的組成1.1 1.1 化學組成化學組成 構成材料的化學元素及化合物的種類及數(shù)量。構成材料的化學元素及化合物的種類及數(shù)量。無機非金屬建筑材料的化學組成以各種氧化無機非金屬建筑材料的化學組成以各種氧化物含量來表示。物含

57、量來表示。 金屬材料以元素含量來表示。金屬材料以元素含量來表示。 化學組成決定著材料的化學性質(zhì)，影響其物化學組成決定著材料的化學性質(zhì)，影響其物理性質(zhì)和力學性質(zhì)。理性質(zhì)和力學性質(zhì)。1.2 1.2 礦物組成礦物組成 礦物礦物是指無機非金屬材料中具有是指無機非金屬材料中具有特定晶體特定晶體結構和物理力學性質(zhì)的組成。結構和物理力學性質(zhì)的組成。 材料中的元素和化合物以特定的礦物形式材料中的元素和化合物以特定的礦物形式存在，并決定著材料的許多重要性質(zhì)。存在，并決定著材料的許多重要性質(zhì)。 礦物組成是礦物組成是無機非金屬材料中化合物存在無機非金屬材料中化合物存在的基本形式。的基本形式。 硅酸鹽水泥熟料水泥由四

58、種礦物組成。硅酸鹽水泥熟料水泥由四種礦物組成。1.3 1.3 相組成相組成 材料中結構相近、性質(zhì)相同的均勻部分。材料中結構相近、性質(zhì)相同的均勻部分。 自然界中的物質(zhì)自然界中的物質(zhì):分為分為氣相、液相、固相氣相、液相、固相三種形三種形態(tài)態(tài) 由由兩相或兩相以上兩相或兩相以上的物質(zhì)組成的材料稱為的物質(zhì)組成的材料稱為復合復合材料材料。 如金屬的金相組織。如鋼材鐵素體、滲碳體、如金屬的金相組織。如鋼材鐵素體、滲碳體、珠光體、奧氏體。珠光體、奧氏體。2、 結構與構造結構與構造 n 材料的結構分為材料的結構分為 宏觀結構宏觀結構 細觀結構細觀結構 微觀結構微觀結構2.1 2.1 宏觀結構宏觀結構（構造）（構

59、造） 材料的宏觀結構是指用肉眼和放大鏡能材料的宏觀結構是指用肉眼和放大鏡能夠分辨的粗大組織。其尺寸約為毫米級大小，夠分辨的粗大組織。其尺寸約為毫米級大小，以及更大尺寸的構造情況。宏觀構造，按孔以及更大尺寸的構造情況。宏觀構造，按孔隙尺寸可以分為：隙尺寸可以分為： （1 1）致密結構致密結構，基本上是無孔隙存在的材，基本上是無孔隙存在的材料。例如鋼鐵、有色金屬、致密天然石材、料。例如鋼鐵、有色金屬、致密天然石材、玻璃、玻璃鋼、塑料等。玻璃、玻璃鋼、塑料等。（2 2）多孔結構多孔結構，是指具有粗大孔隙的結構。，是指具有粗大孔隙的結構。如加氣混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料及如加氣混凝土、泡沫混凝土、泡

60、沫塑料及人造輕質(zhì)材料等。人造輕質(zhì)材料等。(3(3）微孔結構微孔結構，是指微細的孔隙結構。如，是指微細的孔隙結構。如石膏制品、粘土磚瓦等。石膏制品、粘土磚瓦等。(4(4）纖維結構纖維結構，是指木材纖維、玻璃纖維、，是指木材纖維、玻璃纖維、礦物棉纖維所具有的結構。礦物棉纖維所具有的結構。 （5 5）層狀結構層狀結構，采用粘結或其他方法將材，采用粘結或其他方法將材料迭合成層狀的結構。如膠合板、迭合人料迭合成層狀的結構。如膠合板、迭合人造板、蜂窩夾芯板、以及某些具有層狀填造板、蜂窩夾芯板、以及某些具有層狀填充料的塑料制品等。充料的塑料制品等。(6(6）散粒結構散粒結構，是指松散顆粒狀結構。比，是指松散