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第一章 土木工程材料的基本性质 云南农业大学建筑工程学院 王 国 贤 讲述内容：土木工程材料的基本性质，包括基本物理、热工、力学、化学性质、装饰性、耐久性以及材料的组成、结构与构造等方面的内容。 学习重点和要求：熟悉和掌握土木工程材料的基本性质，了解材料科学的基本概念、理解材料的组成结构与性能关系。 一、材料组成、结构与构造 二、材料的物理性质 三、材料的热工性质 四、材料的力学性质 五、材料的化学性质和装饰性 六、材料的耐久性 一、材料组成、结构与构造 材料的组成 　　　材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相组成，它们是决定材料物理、化学、力学性质和耐久性的最基本因素。 　　化学组成：构成材料的化学元素及化合物的种类和数量。 　　矿物组成：构成材料的矿物种类和数量（材料科学中常将具有特定的晶体结构、特定物理力学性能的组织结构称为矿物） 一、材料组成、结构与构造 　　相组成：材料中结构相近、性质相同的均匀部分称为相。（自然界中的物质可分为气相、液相、固相三种形态），由两相或两相以上物质组成的材料称为复合材料。 一、材料组成、结构与构造 材料的结构与构造 　　　材料的结构一般分为宏观、细观和微观三个层次。 　　　宏观结构：用肉眼或低倍放大镜能够分辨的粗大组织，是比毫米级还大的尺寸范围内的结构状况。 　　 一、材料组成、结构与构造 　　　细观结构：用光学显微镜可以观察到的微米级组织结构。 　　　微观结构：用电子显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等进行研究分析的材料原子、分子层次结构。 构造 　具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。构造概念与结构概念相比，更强调了相同材料与不同材料的搭配组合关系。 二、材料的物理性质 材料的体积构成 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。 绝对密实体积 干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以Ｖ表示。 一般将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得到其体积。 表观体积 对于比较密实、孔隙较少的散粒状材料，不必磨细，直接用排开液体的方法测定的体积。一般以 表示。 材料的自然体积 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。 形状规则的材料可根据其尺寸计算其体积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然后用排开液体的方法得到其体积。 材料的堆积体积 粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。一般以 表示。 （一）材料的四种密度 1.密度 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——实际密度，g/cm3 或 kg/m3； m——材料的质量，g 或 kg； V——材料的绝对密实体积，cm3 或 m3。 密度测定方法 在测定有孔隙材料（如砖、石等）的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后，用李氏瓶测定其绝对密实体积。 材料磨得越细，测得的密实体积数值就越精确。 （一）材料的密度 2.表观密度 材料单位表观体积（含材料实体及闭口孔隙体积）的质量。按下式计算： 式中： ——体积密度， g/cm3 或 kg/m3； m ——材料的质量，g 或 kg； ——材料的自然体积，cm3 或 m3。 （一）材料的密度 表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。 因此，材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。 （一）材料的密度 砂表观密度ρs的测定（kg/m3） 式中： m0——砂试样的烘干质量，g； m0＝300g； m1——砂试样、水及容量瓶总质量，g; m2——水及容量瓶总质量，g。 （一）材料的密度 3.体积密度 体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算： 式中：ρ0——材料的体积密度, g/cm3 或 kg/m3； m ——材料的质量，g 或 kg； V0——材料的自然体积，cm3 或 m3。 （一）材料的密度 4. 堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：  式中：ρ0——材料