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第3章 土木工程材料 作者：王洪枢 3.1 概述 建筑材料是指建筑工程中使用的各种材料及制品。 按基本成分分类 3.2 建筑材料物理性质的基本状态参数 3.2.1 材料的密度、表观密度、堆积密度 1.密度 是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。 2.表观密度 是指材料在自然状态下，单位体积的质量。 3.堆积密度 是指粉状或粒状材料，在自然堆积状态下，单位体积的质量。 3.2.2 密实度与孔隙率 1.密实度 是指材料体积内被固体物质充实的程度。 2.孔隙率 是指材料在自然状态下的体积内，孔隙体积所占的比例。 3.2.3 填充率与空隙率 1.填充率 是指散粒材料在堆积体积中颗粒体积所占的比例。 2.空隙率 是指散粒材料在堆积体积中颗粒之间的孔隙体积所占的比例。 3.3 材料的力学性质 材料的力学性质是指材料在外力作用下所引起形状和体积方面变化的性质。包括材料的变形和破坏性质。 3.3.1 强度 材料在外力（荷载）作用下，抵抗破坏的能力称为材料的强度 。 根据外力作用的方式不同，材料的强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗弯强度等。 3.3.2 弹性和塑性 材料的弹性是指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，完全恢复为原来形状的性质。这种可完全恢复的变形称为弹性变形。 材料的塑性是指材料在外力作用下产生变形。当外力取消后，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝或发生断裂的性质。这种不能恢复的变形称为塑性变形。 3.3.3 脆性与韧性 材料的脆性是指材料受到的外力达到一定程度且无明显的变形而突然破坏的性质。  材料的韧性是指材料在冲击荷载作用下能够吸收较大的能量，产生一定的变形而不发生破坏的性质。韧性又称冲击韧性。 3.3.4 硬度和耐磨性1．硬度 材料的硬度是材料表面能抵抗其他较硬物体压入或刻划的能力。 2．耐磨性 材料的耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力。 3.4 材料与水有关的性质 3.4.1 亲水性与憎水性 材料与水接触时，根据水与不同材料表面接触时浸润状态的差别，把材料分为亲水材料和憎水材料，如下图所示 。? （ａ）亲水性材料；（ｂ）憎水性材料 3.4.2 吸水性与吸湿性 1．吸水性 材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。 2．吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。 3.4.3 耐水性 材料长期在水的作用下，抵抗水破坏作用的能力，称为材料的耐水性。 3.4.4 抗渗性 材料在压力水作用下，抵抗水渗透的性能,称为抗渗性。 抗渗性可用渗透系数 Ks 表示。 材料的抗渗性也可用抗渗等级来表示 3.4.5 抗冻性 抗冻性是指材料在饱和水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。 材料的抗冻性用抗冻等级表示。 3.5 材料的其他性质 3.5.1 导热性 材料传导热量的能力称为导热性 3.5.2 耐久性 材料的耐久性是指材料在使用过程中，受到环境的多种因素作用而保持其原有性能不变的性质。 3.6 气硬性胶凝材料 胶凝材料又称胶结材料，凡是在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能将散粒状或块状材料粘结成整体，而且具有一定机械强度的材料，统称为胶凝材料 根据胶凝材料的化学组成，可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。无机胶凝材料根据硬化条件不同，又分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料两类。 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且保持和发展强度。水硬性胶凝材料即可在空气中硬化也可在水中硬化，并保持和发展其强度。 3.6.1石灰 1.石灰的生产及分类 天然岩石又叫石灰石，主要成分是碳酸钙，将石灰石在900～1100℃下煅烧，排除分解出的二氧化碳后，所得以氧化钙为主要成分的产品为生石灰。 将煅烧生成的块状生石灰经过不同加工，可得石灰的另外三种产品 ：生石灰粉 、消石灰粉 、石灰膏。 2.石灰的熟化 生石灰加水生成氢氧化钙的过程称为生石灰熟化或消解。 3.石灰的硬化 块状生石灰用过量水熟化，或将消石灰粉和水拌合，得到一定稠度的石灰膏，石灰膏会在空气中逐渐凝结硬化。其过程包括两个阶段过程： （1）干燥结晶过程 （2）碳化过程