同济大学土木工程材料 一章 土木工程材料的基本性质同济大学土木工程材料 第一章 土木工程材料的基本性质.ppt

第四节 材料的组成与结构(The component and structure of materials) 一般地，从宏观、细观、微观三个层次研究材料的结构与性能之间关系。 第一章 土木工程材料的基本性质 材料的宏观结构(macrostructure)包括：孔结构（孔隙的大小、形状、分布、连通性、体积总和等）、构造(texture)（固体材料分为：致密结构（钢材、玻璃）、多孔结构（烧结粘土砖、泡沫塑料）、纤维结构（木材、石棉）、层状结构（胶合板、纸面石膏板）、散粒材料（粒状、粉状材料）、复合材料等）。 材料的宏观结构与材料的性质密切相关，如：致密的材料强度高、抗渗性好，多孔的材料自重小、保温性能好。材料的宏观结构较容易改变，采用适当的材料加工手段（引气、抽孔、材料复合等），可以获得所需的材料性能。 第四节 材料的组成与结构(The component and structure of materials) 材料的细观结构(medium structure)，如：金属材料的金相组织；木材的木纤维、髓线等显微组织；混凝土的微裂纹等。 第一章 土木工程材料的基本性质 材料的细观结构与材料的使用性能密切相关，在分析材料的缺陷、破坏、性能退化等方面起重要作用。 第四节 材料的组成与结构(The component and structure of materials) 第一章 土木工程材料的基本性质 材料的微观结构(microstructure)与材料的物理性质（强度、硬度、弹塑性、导热性等）有关。 根据其内部原子排列方式，固体分为晶体(crystal)、非晶体(non-crystalline substance)两大类。非晶体中的原子无规则地堆砌在一起，如：松香、沥青、普通玻璃等，它们没有确定的熔点，各向同性；晶体中的原子（或离子）按一定规律排列，如：金属及绝大多数固体，甚至某些物质的外形也具有规则的轮廓（水晶、结晶盐、天然金刚石、冰糖等），它们具有确定的熔点，各向异性。 第四节 材料的组成与结构(The component and structure of materials) 第一章 土木工程材料的基本性质 在结晶学(crystallography)中，将晶体中重复的单元称为晶胞(unit cell)。根据布喇菲（Bravais）空间点阵学说， 所有的晶体，可分为7个晶系(crystal system)：立方、四方、正交、六方、菱方、单斜、三斜。 晶体分为：原子晶体（石英、金刚石）、离子晶体（石膏、氯化钠）、分子晶体（蜡、部分有机化合物）、金属晶体（铁、钢、铝、铜及其合金）。 第四节 材料的组成与结构(The component and structure of materials) 第一章 土木工程材料的基本性质 非晶体包括：（1）玻璃体(glass)：熔融物质经急冷而形成的无定形体（粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰）；玻璃体具有潜在的化学活性(potential activity)。（2）胶体(colloid)：细小的固体粒子（直径1~100μm）分散在介质中所组成的结构；胶体有很大的粘结力(cohesiveness)；胶体脱水形成凝胶(gel) ，凝胶体具有固体性质，在长期应力作用下又具有粘性液体的流动性质。胶体可以是固体颗粒分散在溶液中（颜料）、一种液体分散在另一种液体中（牛奶）、固体颗粒分散在气体中（烟雾）。胶体粒子分散在溶液中的行为很像理想气体。胶体粒子之间的相互作用可以通过调节粒子的表面以及改变溶液的特性来控制，这使得通过胶体形成晶体的方法成为制备纳米和亚微米材料的重要手段。以胶体为代表的软物质研究是材料科学一个新的生长点。 第五节 材料的环保与生态效应 (The environmental and ecological effects of materials) 从材料的全寿命周期考虑材料对资源、能源、生态环境的影响。 基本概念 绿色材料；资源化；废弃物。 第一章 土木工程材料的基本性质 第五节 材料的环保与生态效应 (The environmental and ecological effects of materials) 根据GB/T50378－2006 《绿色建筑评价标准》的定义： 第一章 土木工程材料的基本性质 绿色建筑：在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材) 、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。 可再生能源：从自然界获取的、可以再生的非化石