土木工程材料的基本性質(zhì)

第1章土木工程材料的基本性質(zhì)§

1.1材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

材料的組成和結(jié)構(gòu)決定著材料的各種性質(zhì)。要了解材料的性質(zhì)，必須了解材料的組成、結(jié)構(gòu)與材料性質(zhì)間的關(guān)系。一、材料的組成(一)化學(xué)組成

化學(xué)組成即化學(xué)成分。無機(jī)非金屬材料的化學(xué)組成以各氧化物的含量來表示，金屬材料則常以各化學(xué)元素的含量表示，有機(jī)材料常用各化合物的含量來表示。

化學(xué)組成是決定材料化學(xué)性質(zhì)(耐腐蝕性、燃燒性等)、物理性質(zhì)(耐水性、耐熱性、保溫性等)、力學(xué)性質(zhì)(強(qiáng)度、變形等)的主要因素之一。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)(二)礦物組成

許多無機(jī)非金屬材料是由各種礦物組成的。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。礦物組成是決定無機(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。

材料的化學(xué)組成不同，則材料的礦物組成也不同。而相同的化學(xué)組成，也可以有不同的礦物組成(即微觀結(jié)構(gòu)不同)，且材料的性質(zhì)也不同，例如金剛石和石墨。

利用材料的組成可以大致判斷出材料的某些性質(zhì)。如材料的組成易與周圍介質(zhì)（酸、堿、鹽等）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則該材料的耐腐蝕性差或較差；有機(jī)材料的耐火性和耐熱性較差，且多數(shù)可以燃燒；合金的強(qiáng)度高于非合金的強(qiáng)度等等。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)土木工程材料土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)(三)相組成

材料中具有相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱為相。凡是兩相或兩相以上物質(zhì)組成的材料稱為復(fù)合材料。土木工程材料大多數(shù)是多相固體，可看作復(fù)合材料。

例如，混凝土可認(rèn)為是骨料顆粒（骨料相）分散在水泥漿基體（基相）中所組成的兩相復(fù)合材料。兩相之間稱為界面，即“界面相”，影響這類材料的主要因素是原材料的品質(zhì)及配合比例。二、材料的結(jié)構(gòu)(一)微觀結(jié)構(gòu)

利用電子顯微鏡、X-射線衍射儀等手段來研究原子級或分子級的結(jié)構(gòu)。材料的微觀結(jié)構(gòu)可分為晶體和非晶體結(jié)構(gòu)，或晶態(tài)和非晶態(tài)。

晶體是質(zhì)點(diǎn)（原子或分子、離子）按一定規(guī)律在空間重復(fù)排列的固體，并具有特定的幾何外形和固定的熔點(diǎn)。由于質(zhì)點(diǎn)在各方向上排列的規(guī)律和數(shù)量的不同，單晶體具有各向異性的性質(zhì)。按晶體質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合鍵的特性，晶體又分為原子晶體、分子晶體、離子晶體、金屬晶體。

非晶體又稱玻璃體，是熔融物在急速冷卻時(shí)，質(zhì)點(diǎn)來不及按特定規(guī)律排列所形成的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)無序排列（短程有序，長程無序）的固體，沒有固定的熔點(diǎn)。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)形式及其主要特性微觀結(jié)構(gòu)常見材料主要特性晶體原子、離子、分子有規(guī)律排列原子晶體(以共價(jià)鍵結(jié)合)金剛石、石英、剛玉強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)均高，密度較小離子晶體(以離子鍵結(jié)合)氯化鈉、石膏、石灰?guī)r強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)較高，但波動(dòng)較大。部分可溶，密度中等分子晶體(以分子鍵結(jié)合)石蠟及部分有機(jī)化合物強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)較低。大部分可溶，密度小金屬晶體(以金屬鍵結(jié)合)鐵、鋼、鋁及其合金強(qiáng)度、硬度變化大，密度大非晶體質(zhì)點(diǎn)無序排列(短程有序,長程無序)玻璃、高爐礦渣、火山灰、粉煤灰無固定的熔點(diǎn)和幾何形狀，與同組成的晶體相比，強(qiáng)度、硬度、化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性較差，各向同性(二)亞微觀結(jié)構(gòu)(顯微或細(xì)觀結(jié)構(gòu))

由光學(xué)顯微鏡所看到的微米級的組織結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)主要研究材料內(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、形狀及分布。

材料的亞微觀結(jié)構(gòu)對材料的強(qiáng)度、耐久性等有很大的影響。材料的亞微觀結(jié)構(gòu)相對較易改變。

顯微鏡下的晶體材料是由大量大小不等的晶粒組成的，而不是一個(gè)晶粒，因而屬于多晶體。多晶體材料具有各向同性的性質(zhì)，如某些巖石、鋼材等。

一般而言，材料內(nèi)部的晶粒越細(xì)小、分布越均勻，則材料的受力狀態(tài)越均勻、強(qiáng)度越高、脆性越小、耐久性越好；晶?；虿煌牧辖M成之間的界面粘結(jié)(或接觸)越好，則材料的強(qiáng)度和耐久性越好。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)（三）宏觀結(jié)構(gòu)（構(gòu)造）

用肉眼或放大鏡即可分辨的毫米級以上的組織稱為宏觀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)主要研究材料中的大孔隙、裂紋、不同材料的組合與復(fù)合方式(或形式)、各組成材料的分布等。如巖石的層理與斑紋、混凝土中的砂石、纖維增強(qiáng)材料中纖維的多少與纖維的分布方向等。

兩種或兩種以上組成材料以適當(dāng)方式結(jié)合而構(gòu)成的新材料，稱為復(fù)合材料。復(fù)合材料取各組成材料之長，避免了單一材料的某些缺陷，使復(fù)合材料具有多種使用功能(如強(qiáng)度、防水、保溫、裝飾、耐久等)或者具有某些特殊的功能。復(fù)合材料的綜合性能好，某些性能往往超過組成材料中的單一材料，且經(jīng)濟(jì)性更為合理。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)材料的宏觀結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的主要性質(zhì)材料的宏觀結(jié)構(gòu)常用材料主要特性單一材料致密結(jié)構(gòu)鋼材、玻璃、瀝青、部分塑料高強(qiáng)或不透水、耐腐蝕，自重較大多孔結(jié)構(gòu)泡沫塑料、泡沫玻璃輕質(zhì)、保溫、低強(qiáng)度纖維結(jié)構(gòu)木材、竹材、巖棉、玻璃纖維、鋼纖維高抗拉、且大多數(shù)具有輕質(zhì)、保溫、吸聲性質(zhì)聚集結(jié)構(gòu)陶瓷、磚、某些天然石材強(qiáng)度較高，脆性大復(fù)合材料粒狀聚集結(jié)構(gòu)各種混凝土、鋼筋混凝土綜合性能好、價(jià)格較低纖維聚集結(jié)構(gòu)巖棉板、纖維板、纖維增強(qiáng)塑料輕質(zhì)、保溫，吸聲或高抗拉多孔結(jié)構(gòu)加氣混凝土、泡沫混凝土輕質(zhì)保溫疊合結(jié)構(gòu)紙面石膏板、膠合板、各種加芯板綜合性能好

材料的宏觀結(jié)構(gòu)是影響材料性質(zhì)的重要因素。材料的宏觀結(jié)構(gòu)較易改變。

材料的宏觀結(jié)構(gòu)不同，即使組成與微觀結(jié)構(gòu)等相同，材料的性質(zhì)與用途也不同，如玻璃與泡沫玻璃、密實(shí)的灰砂硅酸鹽磚與灰砂加氣混凝土，它們的許多性質(zhì)及用途有很大的不同。

材料的宏觀結(jié)構(gòu)相同或相似，即使材料的組成或微觀結(jié)構(gòu)等不同，則材料也具有某些相同或相似的性質(zhì)與用途，如泡沫玻璃、泡沫塑料、加氣混凝土等。三、結(jié)構(gòu)中的孔隙與材料性質(zhì)的關(guān)系

大多數(shù)土木工程材料在宏觀層次或亞微觀層次上均含有一定大小和數(shù)量的孔隙，甚至是相當(dāng)大的孔洞，這些孔隙幾乎對材料的所有性質(zhì)都有相當(dāng)大的影響。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)(一)孔隙的分類

按孔隙的大小，可將孔隙分為微細(xì)孔隙、細(xì)小孔隙(毛細(xì)孔)、較粗大孔隙、粗大孔隙等。對于無機(jī)非金屬材料，孔徑<20nm的微細(xì)孔隙，水或有害氣體難以侵入，可視為無害孔隙。

按孔隙的形狀可將孔分為球形孔隙、片狀孔隙(即裂紋)、管狀孔隙、墨水瓶狀孔隙、帶尖角的孔隙等。片狀孔隙、尖角孔隙、管狀孔隙對材料性質(zhì)的影響較大，往往使材料的大多數(shù)性質(zhì)降低。

按常壓下水能否進(jìn)入孔隙中，將常壓下水可以進(jìn)入的孔隙稱為開口孔隙(或稱連通孔隙)，而將常壓下水不能進(jìn)入的孔隙稱為閉口孔隙(或封閉孔隙)。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)

開口孔隙對材料性質(zhì)的影響較閉口孔隙大，往往使材料的大多數(shù)性質(zhì)降低（吸聲性除外）。(二)孔隙對材料性質(zhì)的影響一般情況下，材料內(nèi)部的孔隙含量(即孔隙率)越多，則材料的體積密度、堆積密度、強(qiáng)度越小，耐磨性、抗凍性、抗?jié)B性、耐腐蝕性、耐水性及其它耐久性越差，而保溫性、吸聲性、吸水性與吸濕性等越強(qiáng)。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)

孔隙形狀和狀態(tài)對材料的性質(zhì)也有不同程度的影響，如開口孔隙、非球形孔隙(如扁平孔或片狀孔，即裂紋)相對于閉口孔隙、球形孔隙而言，往往對材料的強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性、耐腐蝕性、耐水性等更為不利，對保溫性稍有不利，而對吸聲性、吸水性與吸濕性等有利，并且孔隙尺寸越大，上述影響也越大。(三)材料內(nèi)部孔隙的來源與產(chǎn)生

天然植物材料由于植物生長的需要(輸送養(yǎng)料等)，在植物材料的內(nèi)部形成一定數(shù)量的孔隙。天然巖石則由于地質(zhì)上的造巖運(yùn)動(dòng)等在巖石等材料的內(nèi)部夾入部分氣泡或形成部分孔隙。人造材料內(nèi)部的孔隙是由于人造材料的生產(chǎn)工藝并非盡善盡美，生產(chǎn)時(shí)總是不可避免地會(huì)卷入部分氣泡(或氣體)。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)

對于無機(jī)非金屬材料，則在很大程度上與生產(chǎn)時(shí)所用的拌合用水量有關(guān)，或者是在生產(chǎn)時(shí)有意識(shí)地在材料內(nèi)部留下部分孔隙以改善材料的某些性能。人造無機(jī)非金屬材料在生產(chǎn)過程中，由于組成上和生產(chǎn)工藝上的要求，在生產(chǎn)時(shí)必須加入一定數(shù)量的水。為達(dá)到生產(chǎn)工藝所要求的施工性質(zhì)，實(shí)際用水量往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過組成上的要求。這些多余的水也占有一定空間，蒸發(fā)后即在材料內(nèi)部留下了大量毛細(xì)孔隙，即許多孔隙是由水所造成的。

影響人造土木工程材料內(nèi)部孔隙率、孔隙形狀、孔隙狀態(tài)的因素，或影響生產(chǎn)材料時(shí)拌合用水量的因素均是影響材料性質(zhì)的因素。適當(dāng)控制上述因素，即可使它們成為改善材料性質(zhì)的措施或途徑。如在生產(chǎn)保溫材料時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高產(chǎn)品的孔隙率，而在生產(chǎn)結(jié)構(gòu)用混凝土?xí)r，則應(yīng)盡量降低孔隙率。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)§1.2材料的基本物理性質(zhì)1.2.1材料的密度、表觀密度與堆積密度1.密度：材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下（即既沒有孔隙又沒有空隙的狀態(tài)下），單位體積的質(zhì)量。ρ=m/Vg/cm3土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)2.表觀密度材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量ρ0=m/V0g/cm3或kg/m3V0——為材料在自然狀態(tài)下（材料顆粒內(nèi)部含孔隙）的外形體積注意！當(dāng)材料內(nèi)部孔隙含水時(shí)，其質(zhì)量和體積均將變化，故測定材料的表觀密度時(shí)，應(yīng)注意其含水情況。表觀密度一般是指材料在氣干狀態(tài)下（長期在空氣中干燥）的測定值。干表觀密度指材料在烘干狀態(tài)下的測定值。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)3.堆積密度粉狀或粒狀材料在堆積狀態(tài)下（材料顆粒內(nèi)部含孔隙，材料顆粒間有空隙），單位體積的質(zhì)量。ρ?0=m/V?0kg/m3V?0——材料的自然堆積體積。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)1.2.2材料的密實(shí)度與孔隙率1.密實(shí)度材料的體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度2.孔隙率

材料的體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例D+P=1孔隙的大小、分布以及特征對材料的性能影響很大。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)1.2.3材料的填充率與空隙率1.填充率散粒材料堆積體積中，顆粒填充的程度。2.空隙率散裝材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比例D’+P’=1（注意與孔隙率的區(qū)別）土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)1.2.點(diǎn)4材料與水識(shí)相關(guān)的性柱質(zhì)1.材料的親蔑水性與憎貪水性潤濕角:親水性棚材料θ≤90o憎水性愈材料θ>附90o土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)建筑材匙料大多盜為親水唉性材料偽，如水割泥、混豪凝土、擦砂、石州、磚、貫?zāi)静?、賊玻璃、果鋼材等禾，只有索少數(shù)材淋料如瀝貴青、石眉蠟及某川些塑料箏為憎水件性材料崖。材料的親休水性：泥因土吸水土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)材料憎印水性：雹葉片上燃滾動(dòng)的核露珠。表面現(xiàn)象愧：毛細(xì)現(xiàn)象披、潤濕、雕粘附以及落微小晶體廊易于溶解領(lǐng)等都是表話面現(xiàn)象的跟具體表現(xiàn)盆。（2）表面過張力：爪表示液丟體表面過單位長收度線上刃的緊縮稀力，要倍形成新猴的表面晨就必須待克服這僑種緊縮舊力所做告的功。表面現(xiàn)升象相關(guān)說的知識(shí)邪：表面聞自由能娛、表面源張力、始潤濕、妥毛細(xì)現(xiàn)的象、過迎飽和現(xiàn)埋象和吸庭附等。表面張力咬表示表面阻收縮力；友表面自由恩能表示形撒成表面時(shí)銳所需要的路功。（1）表面種自由能厲：在溫醉度、壓倒力和組兔成恒定扮時(shí)，可警逆地增慮大單位迅表面積腹時(shí)對體鐵系所做君的功，類轉(zhuǎn)變成量表面分窄子比內(nèi)敢部分子賣具有多幣余的自填由能。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)2.材料的吸膚水性與吸汁濕性(一)吸水性吸水性是艦材料在水系中吸收水染分的性質(zhì)專。用質(zhì)量機(jī)吸水率ωm或體積吸幻玉水率ωv來表示芝。兩者既分別是匯指材料尾在吸水職飽和狀色態(tài)下，禮所吸水音的質(zhì)量音占材料鄭絕干質(zhì)家量的百竄分率，蹦或所吸跳水的體飯積占材達(dá)料自然叛狀態(tài)體倒積Vo的百分臘率，定側(cè)義式如趣下：式中msw—材料吸水閣飽和時(shí)所吊吸水的質(zhì)蜻量，g或kg；m'sw—材料吸噸水飽和蒼時(shí)的質(zhì)釘量，g或kg；Vsw—材料吸綱水飽和橋時(shí)所吸征水的體腸積，cm3或m3；ρ'w—水的密敢度，g/cm3或kg/m3。材料的吸察水率可直婦接或間接枝反映材料姻的部分內(nèi)嘗部結(jié)構(gòu)及器其性質(zhì)，層即可根據(jù)鏡材料吸水酷率的大小瘦對材料的碗孔隙率、流孔隙狀態(tài)丘及材料的殘性質(zhì)做出捐粗略的評起價(jià)。開口孔隙五率=體積吸雕水率閉口孔隙拾率=孔隙率-開口孔隙籃率土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)材料吸慈水率的事大小，筒主要決凈定于材壁料的孔較隙大小叢和特征伶。(二)吸濕性材料在一糧定溫度和北濕度下吸怪附水分的播能力，用含水率表示。在一定污溫度和況濕度條業(yè)件下，收材料與退空氣濕很度達(dá)到收平衡時(shí)鈔的含水厚率稱為平衡含水楊率。材料的吸鵝濕性主要盾與材料的鄙組成、孔給隙含量，叨特別是毛朝細(xì)孔的含畜量有關(guān)。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)(三)含水對開材料性松質(zhì)的影適響材料吸水化或吸濕后褲，可削弱涼材料內(nèi)部濟(jì)質(zhì)點(diǎn)間的射結(jié)合力或并吸引力，養(yǎng)引起強(qiáng)度婆下降。同巨時(shí)也使材撞料的體積次密度和導(dǎo)最熱性增加掠，幾何尺敢寸略有增找加，而使尋材料的保改溫性、吸料聲性下降這，并使材拖料受到的錄凍害、腐往蝕等加劇膚。由此可朋見，含水踢使材料的天絕大多數(shù)托性質(zhì)下降娛或變差。3.材料的旋耐水性式中fsw—材料在吸很水飽和狀固態(tài)下的抗蒜壓強(qiáng)度，MPa；fd—材料在絕瘋干狀態(tài)下樸的抗壓強(qiáng)怠度，MPa。材料的軟畜化系數(shù)Kw=0~失1.0。Kw≥0.魚85的材料醉稱為耐愚水性材猴料。經(jīng)常受裙到潮濕它或水作勉用的結(jié)魯構(gòu)，須匙選用Kw≥0.7妻5的材料，節(jié)重要結(jié)構(gòu)籮須選用Kw≥0.8犯5的材料。材料長熊期在水劃的作用廳下，保敞持其原侵有性質(zhì)船的能力備稱為材編料的耐插水性。對于結(jié)構(gòu)袍材料，耐伸水性主要紛指強(qiáng)度變調(diào)化，對裝任飾材料則幣主要指顏麻色的變化就、是否起框泡、起層詳?shù)龋床牟擦喜煌?，部耐水性的篩表示方法疼也不同。截結(jié)構(gòu)材料禁的耐水性陸用軟化系惑數(shù)Kw來表示，駛即：土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)溶解度章很小或田不溶的擾材料，餐軟化系遙數(shù)高還廢是低？；若材臣料可微筆溶于水機(jī)，且含渠有較大串的孔隙慨率，則咳軟化系擋數(shù)高還販?zhǔn)堑?？?.抗?jié)B性抗?jié)B性是拋指材料抵離抗壓力水色或其它液酒體滲透的雖性質(zhì)?？蛊B性用滲拼透系數(shù)K來表示飾，計(jì)算屯式如下玩：式中K—滲透系黃數(shù)，cm3/(c凳m2·h)或cm/離h；Q—滲水量必，cm3；d—試件厚嗎度，cm；A—滲水面積心，cm2；t—滲水時(shí)間度，h；H—水頭(水壓力)，cm。Ad水壓力H試件土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)材料的抗?jié)B性也可用抗赴滲等級來拿表示：P=1芳0H-材1P為抗?jié)B等歷級；H為試件擋開始滲磁水時(shí)的腔水壓力覺，MPa。如P6、P8、P10等，分而別表示狂可抵抗0.6、0.8、1.0揮MPa的水壓錢力。抗庫滲等級臉越高，晉則表示擔(dān)材料的蹦抗?jié)B性身能越好采。材料抗?jié)B率性的好壞聚與材料的量孔隙率和娃孔隙特征咐有密切關(guān)鵝系。材料的抗稅滲性與材隊(duì)料的耐久農(nóng)性有著非練常密切的嬌關(guān)系。材頓料的抗?jié)B伙性越高，唱水及有害嘆介質(zhì)越不牢易進(jìn)入材賓料內(nèi)部，科則材料的酒其它耐久火性越高。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)5.抗凍性抗凍性皂是材料碎抵抗凍糞融循環(huán)動(dòng)作用，鵲保持其揪原有性走質(zhì)的能磨力.土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)對結(jié)構(gòu)冰材料來伏說，抗凍性主要是指用保持強(qiáng)度阻的能力，之并多以抗旺凍等級來勢表示?？箖龅燃売貌牧显谒晌柡透顟B(tài)下(最不利泳狀態(tài))，經(jīng)凍融兔循環(huán)作用怪，強(qiáng)度損驗(yàn)失和質(zhì)量磁損失均不大超過規(guī)定頂值，或動(dòng)付彈性模量題滿足要求翻時(shí)所能抵饞抗的最多溪凍融循環(huán)死次數(shù)來表塔示。如F50、F10少0、F30搭0等，分誦別表示允在經(jīng)受50、100、300次凍融循零環(huán)后仍可儉滿足使用礎(chǔ)要求。凍害原因是由于材著料內(nèi)部毛渴細(xì)孔隙及直大孔隙中夾的水結(jié)冰查時(shí)的體積膨餅脹(約9%)造成的獎(jiǎng)。膨脹尊對材料管孔壁產(chǎn)濕生巨大技的壓力葡，由此稍產(chǎn)生的陶拉應(yīng)力猜超過材息料的抗梯拉強(qiáng)度驚極限時(shí)為，材料滔內(nèi)部產(chǎn)役生微裂瞧紋，強(qiáng)泳度下降苗。此外尖在凍結(jié)藥和融化粗過程中駝，材料舌內(nèi)外的炎溫差所規(guī)引起的友溫度應(yīng)絹力也會(huì)遭導(dǎo)致微呆裂紋的錢產(chǎn)生或圾加速微糞裂紋的撒擴(kuò)展。影響材檔料抗凍鑼性的主利要因素昏有：(1)孔隙率一般情況戶下，材料系的孔隙率初越大，則狹材料的抗惕凍性越差冒。(2)孔隙的插充水程隱度充水程度飼以水飽和致度Ks來表示：理論上講漲，若材料妖內(nèi)部孔隙虧分布均勻身，當(dāng)水飽向和度Ks＜0.9詳1時(shí)，結(jié)冰凍不會(huì)引起暗凍害，但啟當(dāng)Ks＞0.91時(shí)，則觸已容納飲不下冰攀的體積寸，故對警材料的淘孔壁產(chǎn)錯(cuò)生壓力毅，因而呢會(huì)引起桑凍害。黃實(shí)際上騾，由于然局部飽繪和的存季在和孔立隙分布派不均勻似，Ks須較0.9減1小一些才巖是安全的雜。如水泥遞混凝土，Ks＜0.80時(shí)凍害才揭會(huì)明顯減羨少。對于受隱凍材料嘉，吸水襪飽和狀婆態(tài)是最效不利的桂狀態(tài)，海因其水歷飽和度Ks最大。慚可以用富上述關(guān)匆系式來腎估計(jì)或伶粗略評扛價(jià)多數(shù)該材料抗埋凍性的學(xué)好壞。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)為提高材嚷料的抗凍喊性，在生骨產(chǎn)材料時(shí)張常有意引越入部分封掠閉的孔隙周，如在混策凝土中摻婦入引氣劑。這些櫻引入的國閉口孔晴隙可切橋斷材料哲內(nèi)部的豬毛細(xì)孔罷隙，當(dāng)例開口的霧毛細(xì)孔雜隙中的貪水結(jié)冰版時(shí)，所襲產(chǎn)生的罰壓力可前將開口斜孔隙中匯尚未結(jié)杜冰的水娘擠入到仙無水的電封閉孔棋隙中(由于毛萌細(xì)作用勉，微細(xì)朗孔隙中舊水的冰忽點(diǎn)低于0℃。)，即這些秩封閉的孔招隙可起到哲卸壓的作勺用。(3)材料本身抵的強(qiáng)度材料強(qiáng)箏度越高鈴，抵抗拉凍害的綿能力越壇強(qiáng)，即充抗凍性奮越高。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)§1.3材料的鑄基本力脖學(xué)性質(zhì)1.3薪.1材料的失強(qiáng)度材料在外礎(chǔ)力荷載作遣用下抵抗璃破壞的能仰力稱為強(qiáng)到度。根據(jù)外瓶力作用尋方式的澇不同，涌分為抗脹壓強(qiáng)度麗、抗拉牛強(qiáng)度、自抗彎強(qiáng)似度和抗滋剪強(qiáng)度霸。實(shí)際材屯料內(nèi)部常含手有大量的華缺陷，材誤料受力時(shí)砍，在缺陷蠶處形成應(yīng)惡力集中導(dǎo)銷致強(qiáng)度降晨低。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)一、材迅料的抗蜘壓、抗疏拉及抗騾剪強(qiáng)度唉計(jì)算：f=F晉max梯/Af為材料緩的強(qiáng)度坡，MPa；Fma廢x為破壞時(shí)艙的最大荷棋載；A為受力該截面面希積，mm2;二、材料襪的抗彎強(qiáng)墳度計(jì)算：土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)影響材參料強(qiáng)度市的因素謠：內(nèi)因：組分成與結(jié)構(gòu)置。例如：綱混凝土、讓木材等外因：樂試件形渡狀、大椒小、含荷水率、怠加荷速稍度等。1.3測.2彈性與塑佛性(一)彈性(彈性變魯形)材料在陵外力作岸用下產(chǎn)躬生變形械，當(dāng)外備力取消吉后，能侵完全恢卸復(fù)到原兩來狀態(tài)睜的性質(zhì)頸稱為材全料的彈槽性，材姓料的這青種變形億稱為彈醋性變形保。(二)塑性(塑性變?yōu)男?材料在餃外力作切用下產(chǎn)偽生變形凍，當(dāng)外顛力取消保后，材多料仍保店持變形孤后的形縫狀和尺西寸的性討質(zhì)稱為炮材料的烘塑性，賭這種變逢形稱為鄙塑性變墻形。(三)黏彈性(彈塑性變礦形)材料在廟外力的性作用下顧，既有懲彈變，應(yīng)也有塑銜變。徐變或蠕碎變鑄應(yīng)氧力松弛或虛馳豫土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)彈性變形塑性變形彈塑性變形應(yīng)力σε土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)1.3.靠3脆性與且韌性(一)脆性材料在荷正載作用下烘，破壞前睬無明顯的愚塑性變形活，表現(xiàn)為晨突發(fā)性破達(dá)壞的性質(zhì)域。脆性材料副的特點(diǎn)：塑性女變形很謀小，且嫂壓拉比汪較大(5~5驚0倍)。無機(jī)光非金屬剝材料多預(yù)屬于此絕類。(二)韌性指材料抵拜抗沖擊振家動(dòng)荷載的棚作用，而嶄不發(fā)生突叉發(fā)性破壞枝的性質(zhì)，射即破壞時(shí)袖有非常明汁顯的塑性葉變形。韌性材料友的特點(diǎn)：變形大畏，特別是顆塑性變形婆大，抗拉行強(qiáng)度接近典或高于抗梢壓強(qiáng)度。語常用金屬軟材料、木迅材、橡膠嶼、部分塑交料屬于此噴類。注意：用于橋徑梁、吊率車梁、際有振動(dòng)雹要求時(shí)宵要考慮撤材料的貿(mào)韌性。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)§1.駁4材料的因熱工、向聲學(xué)、鉛光學(xué)性腹質(zhì)及材床料的耐度久性1.4.修1材料的朗熱工性占質(zhì)材料的筐導(dǎo)熱性判能用導(dǎo)殼熱系數(shù)鉛（熱導(dǎo)椒率）λ表示，λ越大，導(dǎo)域熱性能越茄強(qiáng)，隔熱司性能越差宰。導(dǎo)熱系士數(shù)不大于0.17擦5W/m怎.K的材料，烘可稱為絕員熱材料。割自然界導(dǎo)覺熱系數(shù)最言小，即隔陪熱性能最收好的物質(zhì)槽是空氣。熱的傳遞朝方式：傳趁導(dǎo)、對流凍和輻射。影響因素赤：材料的日物質(zhì)構(gòu)什成——化學(xué)組成盼和分子結(jié)妖構(gòu)比較簡剛單的物質(zhì)攝比結(jié)構(gòu)復(fù)腦雜的物質(zhì)女的導(dǎo)熱系詳數(shù)要大。λ有機(jī)高分逼子＜λ無機(jī)材癥料；λ非金屬＜λ金屬孔隙率——可將孔隙虜或空隙中侮的氣體視絲式為無對流叨的靜止空糧氣。①孔隙率嬌↑≡表觀密度槐↓≡λ↓②在表觀況密度相鴿同的情餅況下，涂孔隙尺擠寸↓≡λ↓③孔隙體湊積大到揚(yáng)一定程浴度后，徑由于空勞氣對流館的出現(xiàn)態(tài)，λ↑溫度——由于輻射鄭熱的影響濃，多孔材逆料的導(dǎo)熱寸系數(shù)一般牲隨溫度的淋升高而增類大。濕度——λ水＞λ靜止空氣→濕度↑≡λ↑λ氣態(tài)＜λ液態(tài)＜λ固體熱流方挑向——對于各縮慧向異性南的材料比，不同將方向上伸的導(dǎo)熱況系數(shù)各再不相同開，有時(shí)衣差異很貸大。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)熱容量是指材再料受熱蔑時(shí)吸收朵熱量或娛冷卻時(shí)托放出熱婚量的性歉能。材蝕料的熱賠容量大敏小可用狹比熱C表示，即1g材料升高1K時(shí)所需握的熱量陶。墻體醋、屋面湊或其他沉部位采使用熱容村量高的宰材料時(shí)邁，能在余熱流變鏡動(dòng)或采搭暖、空手調(diào)工作天不均衡智時(shí)緩和動(dòng)室內(nèi)溫蔽度的變戰(zhàn)化，保孩持室內(nèi)亡溫度的座穩(wěn)定。耐燃性是指建筑贊物失火時(shí)尾，材料能徒經(jīng)受高溫瓦與火的作賠用不破壞茫，強(qiáng)度不奇嚴(yán)重下降棵的性能。耐火性是指材卡料在長繭期高溫孕作用下幫，保持派不熔性森并能工矩作的性丈能。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)幾種典近型材料冷的熱工蛾性質(zhì)指剝標(biāo)材料熱導(dǎo)率（W/m.K）比熱（J/g.K）材料熱導(dǎo)率（W/m.K）比熱（J/g.K）銅3700.38絕熱用纖維板0.051.46鋼550.46玻璃棉板0.040.88花崗巖2.90.80泡沫塑料0.031.30普通混凝土1.80.88冰2.202.05普通粘土磚0.550.84水0.604.19松木（橫紋）0.151.63密閉空氣0.0251.00土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)1.4好.4材料的地耐久性一、耐久招性(du科rab績ili冬ty)材料長勁期抵抗頃各種內(nèi)歡外破壞性因素或艷腐蝕介灶質(zhì)的作將用，保管持其原嬸有性質(zhì)掠的能力蕩稱為材料的慰耐久性。它是懲材料的夏一項(xiàng)綜終合性質(zhì)濁，一般板包括有降抗?jié)B性陵、抗凍傘性、耐晚腐蝕性輪、抗老豆化性、誓抗碳化撤性、耐返熱性、儲(chǔ)耐溶蝕窗性、耐膠磨性、奏耐光性洗等許多謝項(xiàng)。過去一群般按強(qiáng)撐度設(shè)計(jì)指，現(xiàn)在掉按耐久假性設(shè)計(jì)矛。材料的厲組成、睬性質(zhì)和種用途、鼻工程的避重要性形及所處腫環(huán)境不石同，對戚材料耐裹久性的香主要要為求及耐醋久性年桑限也不料同。工程上緒應(yīng)根據(jù)址工程的旦重要性魂、所處蹲的環(huán)境塔及材料見的特性圖，正確群選擇合泥理的耐扯久性壽恨命。二、影摸響耐久離性的主辦要因素(一)內(nèi)部因素內(nèi)部因素亞是造成材謊料耐久性蔽下降的根本原因。主要包括淘材料的組岡成、結(jié)構(gòu)揚(yáng)與性質(zhì)。當(dāng)材料伍的組成項(xiàng)易溶于著水或其顯它液體粉，或易刺與其它美物質(zhì)產(chǎn)戴生化學(xué)伐反應(yīng)時(shí)抱，則材辜料的耐抽水性、讓耐腐蝕的性等較領(lǐng)差；通常無機(jī)非帶金屬材悠料的化學(xué)穩(wěn)侵定性較高堡，金屬材饑料則較差陶，易發(fā)世生電化浸學(xué)腐蝕燙和化學(xué)焦腐蝕。瀝青材料由和有機(jī)材躁料的耐腐震蝕性好機(jī)，但抗幟老化性愚能差。無機(jī)非金覺屬在溫度妥劇變時(shí)易捎產(chǎn)生開裂石，即耐急滔冷急熱性崇差；晶體選材料較同岸組成非晶培體材料的辦化學(xué)穩(wěn)定產(chǎn)性高；材臉料的孔隙蒸率較大時(shí)沾，則材料落的耐久性啄往往較差燙；材料強(qiáng)滔度較高時(shí)漿，則耐久星性往往較想好。土木工程材料第1章土木工程材料的基本性質(zhì)(二)外部因屋素外部因洽素也是辰影響耐孫久性的容主要因丙素，主淹要有：(1)化學(xué)作瓶用包括各溜種酸、螺堿、鹽琴及其水和溶液，燒各種腐梯蝕性氣架體作用該或氧化綱作用。今對材料叫具有化法學(xué)腐蝕何或氧化肢作用。(2)物理作鋒用包括光、伸熱、電、乏溫差、濕跪差、干濕阻循環(huán)、凍蔑融循環(huán)、邀溶解等，書可使材料晨的結(jié)構(gòu)發(fā)安生變化，塵如內(nèi)部產(chǎn)矩生微裂紋怕或孔隙率洋增加。(3)機(jī)械作用包括沖擊掩、疲勞荷震載，各種下氣體、液傘體及固體落引起的磨抹損與磨耗料等。(4)生物作魄用包括菌類充、昆蟲等愉，可使材