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第二章 土木工程材料的基本性质 问题导入？ 第一节 材料的组成、结构及构造 1. 材料的组成 1.1 化学组成 1.2 矿物组成 1.3 相组成 （4）纤维结构，是指木材纤维、玻璃纤维、矿物棉纤维所具有的结构。 （5）层状结构，采用粘结或其他方法将材料迭合成层状的结构。如胶合板、迭合人造板、蜂窝夹芯板、以及某些具有层状填充料的塑料制品等。 （6）散粒结构，是指松散颗粒状结构。比如混凝土骨料、用作绝热材料的粉状和粒状的添充料。 2.2 细观结构(亚微观结构)(10-3~ 10-6m 尺度) 金属材料的金相组织 木材的木纤维组织 混凝土内的微裂缝等 2.3 微观结构(10-6~ 10-10m，原子、分子尺度) 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，非晶体与胶体结构。 晶体结构的特征是其内部质点（离子、原子、分子）按照特定的规则在空间周期性排列，具有固定的熔点和化学稳定性。如各种金属。 非晶体也称玻璃体或无定形体，如石英玻璃、粉煤灰、火山灰、粒化高炉矿渣等。玻璃体是化学不稳定结构，容易与其它物体起化学作用。 胶体物质 由具有物质三态(固、液、气）中某种状态的高分散粒子作为分散相，分散于另一相（分散介质）中所形成的系统。 溶胶与凝胶 通常把分散介质为液体时的胶体称为溶胶体； 如果溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子颗粒极细，具有很大的表面能，颗粒能自发相互吸附并互相连接，形成连续的空间网状结构，此时结构空隙中充满了作为分散介质的液体（在干凝胶中也可以是气体），这样一种特殊的分散体系称作凝胶。如，各种果冻、糖果、化妆品(完美芦荟胶）等 由溶液或溶胶形成凝胶的过程称为胶凝作用。 一旦胶体由液溶胶变成凝胶，那么胶体就失去了流动性，同时获得了一定的硬度和强度。 溶胶结构具有较好的流动性，这种液体性质（流动性）对结构的强度及变形性质影响较大；凝胶结构基本上不具流动性，呈半固体或固体状态，强度较高，变形性较小。 今后学习实例：水泥的水化硬化和混凝土的凝结硬化都要用到凝胶的胶凝作用原理。 胶体结构 以粒径为10-7~ 10-9m的固体微粒（分散相），均匀分散在连续相介质中所形成的分散体系称为胶体。在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1nm—100nm之间；连续的一部分是介质。 1）当介质为液体时，称此种胶体为液溶胶； 如Fe(OH)3溶液，蛋白溶液，淀粉溶液，豆浆、墨水、肥皂水； 2）当介质为气体时，称此种胶体为气溶胶； 如SO2扩散在空气中，烟，云，雾； 3）当介质为固体时，称此种胶体为固溶胶； 如烟水晶，有色玻璃、水晶； 由于胶体的质点微小，表面积大，因此吸附能力强，这是胶体具有较高粘结力的原因。如明矾净水，房屋加固时建筑结构胶 第二节 材料的基本物理性质 2.1 材料与质量有关的性质 2.1.1 材料的体积构成及含水状态 2.1.1.1 材料的体积构成 自然界中的材料，由于其单位体积中所含孔隙形状及数量不同，因而其基本的物理性质参数——单位体积的质量也由差别。 块状材料 块状材料在自然状态下的体积是由固体物质体积及其内部孔隙体积组成的。材料内部的孔隙按孔隙特征又分为开口孔隙和闭口孔隙。闭口孔隙不进水，开口孔隙与材料周围的介质相通，材料受潮时时易被水份浸入。见图1-1。 散粒材料是指具有一定粒径材料的堆积体，如工程中常用的砂、石子等。其体积构成包括固体物质体积、颗粒内部孔隙体积及固体颗粒之间的空隙体积。见图1-2。 粉状或粒状材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。 密度： 定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。 表达式： ρ=m/V （g/cm3 ） m――材料干燥时的质量（g） V――材料在绝对密实状态下的体积（cm3 ） 即不包括任何孔隙在内的体积。 意义：反映材料的结构状态，例如：用密度控制玻璃的生产 密度： V 的测定： a. 比较密实的材料，如玻璃、钢材等，通常认为其处于绝对密实状态下，直接采用排水法测其体积； b. 一般多孔材料，如普通粘土砖，石块