【2017年整理】2土木工程材料的基本性质.ppt

第2章 土木工程材料的基本性质;本章内容;2.1 材料的组成与结构;2.1.2 材料的结构 1. 宏观结构（构造） 是指用肉眼或放大镜可分辨出的结构和构造状况，其尺度范围在毫米级以上。 2. 亚微观结构 是指用光学显微镜和一般扫描透射电子显微镜所能观察到的结构，是介于宏观和微观之间的结构。 3. 微观结构 是指材料物质分子或原子层次的结构，需要用电子显微镜或X射线衍射仪来分析和研究的结构特征。 ;2.2 材料的物理性质;（1）密度 密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。计算公式如下： 式中：ρ—材料的密度，g/cm3 m—材料的质量，g v—材料的绝对密实体积，cm3 将岩石粉碎磨细，干燥后用李氏瓶测定体积，材料磨得越细越好，测得的体积越接近真实体积。; （2）表观密度 表观密度是指材料在包含内部闭口孔的条件下单位体积的质量。计算公式如下： 式中：ρ’—材料的表观密度，g/cm3 m —材料的质量，g v’—只包括材料自身及闭口孔在内的体积，cm3 对于砂石材料，由于其内部孔隙率很小，直接用排水法测定其密度，由于此方法忽略了材料内部的孔隙体积，故又将此方法测得的密度称为表观密度，也叫视密度或视比重。 ; （3）体积密度ρ 体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。计算公式如下： 式中：ρ0—材料的体积密度 ，g/cm3 m—材料的质量，g v0—材料在自然状态下的体积，即：包括材料自身及 闭口孔和开口孔隙的总体积，cm3 对于具有规则几何外形的材料，可以直接量取其外形尺寸，利用公式计算即可；对于外观形状不规则的材料，应事先用石蜡将材料表面密封后，采用排液法测定。 ; （4）堆积密度 堆积密度是指散粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。计算公式如下： 式中：ρ’0—材料的堆积密度 ，g/cm3 m—材料的质量，g v’0—散粒状材料的堆积体积，即：包括材料自身及闭 口孔和开口孔以及颗粒之间空隙的总体积 ，cm3 将干燥的散粒材料试样装入规定尺寸的容器来测定的。;2.2.2 材料的基???结构参数 材料的密实度与孔隙率 （1）密实度 密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度，即：固体物质的体积占总体积的百分率。计算公式如下： 密实度反映材料的密实程度，含有孔隙的材料，密实度均小于1。;（2）孔隙率 孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。计算公式如下： 孔隙率与密实度的关系：P+D=1 孔隙率从另一侧面反映了材料的致密程度。孔隙率越大，则密实度越小。孔隙率的大小与孔隙构造对材料的许多性能有影响。 ;2. 材料的填充率与空隙率 （1）填充率 填充率是指松散颗粒材料在容器中堆积，颗粒的填充程度，即颗粒体积占容器容积的百分率。计算公式如下： ;（2）空隙率 空隙率是指松散颗粒材料在堆积状态下，颗粒间的空隙体积占堆积体积的百分率。计算公式如下： 空隙率与填充率的关系：P’+D’=1 空隙率的大小反映了散粒材料颗粒间相互填充的致密程度。在允许的条件下减小空隙率，可以改善混凝土骨料的级配，有利于节约胶凝材料。 ;2.2.3 材料与水有关的性质 1. 材料的亲水性与憎水性 根据材料与水接触时，能否被水润湿的情况分为亲水性与憎水性。 材料被水润湿的情况可用润湿边角来区分。如图2.2所示。 （a）亲水性材料 (b) 憎水性材料 图2.2 材料润湿边角; 当材料与水接触时，在材料、水和空气的三相交点处，沿水表面的切线与水和固体接触面所形成的夹角θ称为润湿边角。θ越小，说明浸润性越好。 当θ≤90°时，材料易于被水润湿，为亲水性材料，此时材料分子与水分子之间的亲和力大于水分子之间的内聚力；相反，当θ≥90°时，材料不易被水润湿，为憎水性材料，此时材料分子与水分子之间的亲和力小于水分子之间的内聚力。 大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。 ;2. 材料的吸水性与吸湿性 （1）吸水性 吸水性是指材料在浸水状态下，吸收水分的性能。吸水性用吸水率来表示，有质量吸水率和体积吸水率两种表示方法。 质量吸水率:是指材料吸水饱和时，吸入水的质量占材料干燥质量的百分率。计算公式如下： 式中：Wm——材料的质量吸水率，%； m2——材料在吸水