1.第一章土木工程材料的基本性质.ppt

第一章土木工程材料的基本性质 主要内容和重点难点 材料的组成和结构 材料的物理性质 材料的力学性质 材料的耐久性 重点：材料的物理和力学性质 难点：基本物理性质之间的相互关系 学习目的与要求 了解土木工程材料的基本组成、结构和构造及其与材料基本性质的关系。 熟练掌握土木工程材料的基本力学性质。 掌握土木工程材料的基本物理性质。 掌握土木工程材料耐久性的基本概念。 §1.1材料的组成与结构 1.1.1材料的组成 1.1.2 材料的结构与构造 （一）材料宏观结构的分类 按孔隙尺寸分： 致密结构：金属、玻璃、致密的天然石材 微孔结构：水泥制品、粘土砖瓦、石膏制品 多孔结构：加气混凝土、泡沫塑料 按构成形态分： 聚集结构：混凝土、砂浆、陶瓷 纤维结构：木材、岩棉、玻璃钢 层状结构：复合墙板、胶合板、三合板 散粒结构：砂、石、粉煤灰 材料的宏观结构是影响材料性质的重要因素。 按孔隙尺寸分宏观结构 按构成形态分宏观结构 （二） 微观结构 微观结构是指材料在原子、分子层次的结构。材料的微观结构，基本上可分为晶体、非晶体与胶体。 晶体是内部质点（原子、分子、离子）按一定规律在空间重复排列的固体。 非晶体是熔融物在急冷时，质点来不及按一定规律排列而形成的内部质点无序排列的固体或固态液体 。 胶体是一些细小分散粒子，分散在介质中的结构。 晶体 （三） 亚微观结构 材料的物理性质 材料与构造状态有关的性质(结构特征参数) （一）材料的密度 （二）材料的密实度与孔隙率 （三）材料的填充率与空隙率 材料与水有关的性质 （一） 亲水性与憎水性 （二） 吸湿性与吸水性 （三） 耐水性 （四）抗渗性 §1.2 材料的基本物理性质 1.2.1 密度、表观密度和堆积密度 材料的体积 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。 ● 材料的绝对密实体积：干材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部没有孔隙时的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以Ｖ表示材料的绝对密实体积 ● 材料的表观体积：材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分）。一般以V0 表示材料的表观体积。 ●材料的堆积体积： 粉状或粒状材料，在堆集状态下的总体外观体积。根据其堆积状态不同，同一材料表现的体积大小可能不同，松散堆积下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。材料的堆集体积一般以V’0’来表示。 （1） 密度 密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。按下式计算：　　　　　　　　　　　　　　　　　 式中ρ—— 材料的密度，g/cm3；m—— 材料的质量（干燥至恒重），g； V—— 材料在绝对密实状态下的体积，cm3。 （2） 表观密度 表观密度是指单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）物质颗粒的干质量，也称视密度。按下式 计算： 　　 　　　　　　　　　　　　　　　 式中ρ0—— 材料的表观密度，kg/m3或g/cm3；m —— 材料的质量，kg或g；V0—— 材料在包含闭口孔隙条件下的体积 （即只含内部闭口孔，不含开口孔） （3） 堆积密度 堆积密度是指单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质量。堆积密度可按下式计算：　 式中 —— 堆积密度，kg/m3；　 m —— 材料的质量，kg；　　—— 材料的堆积体积，m3。  1.2.2 材料的密实度与孔隙率 材料的密实度 密实度是指材料的体积被固体物质充实的程度。 它在量上反映了材料内部固体的含量，是与材料孔隙率相对应的另一个概念。对于材料性质的影响正好与孔隙率的影响相反。 材料的孔隙率 材料的孔隙率是指，材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率，它以P 表示。孔隙率P的计算公式为： 式中 P ——材料孔隙率，％； V0 ——材料在自然状态下的体积，包括材料实体及其开口孔隙、闭口孔隙，cm3或m3； V ——材料的绝对密实体积，cm3或m3。 1.2.3材料的填充率与空隙率 材料的填充率 填充率是指在某堆积体积中，被散粒材料的颗粒所填充的程度。 2.材料的空隙率　　材料空隙率是指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积(开口孔隙与间隙之和)占堆积体积的百分率。空隙率P′的计算公式为： 式中P′——材料空隙率，％；　　V′——材料在包含闭口孔隙条件下的体积，cm3或m3；　　V0′——材料堆积体积，cm3或m3