(已修改)材料基本性质.ppt

第二章 土木工程材料的基本性质 土木工程材料 问题导入？ 选择结构材料——关注什么？ 选择保温材料——关注什么？ 选择防水材料——关注什么？ 教学目标 通过本章的学习，了解在不同使用环境下，各类建筑材料的基本性质，并掌握各性质的涵义，影响这些性质的因素。并能联系工程中的实际应用研究和改进材料的性质，对后面具体材料的学习作一个很好的铺垫。 本章内容 第一节 材料的组成、结构及构造 1 材料的组成 2 材料的结构与构造 第二节 材料的基本物理性质 1 材料与质量有关的性质 2 材料与水有关的性质 3 材料与热有关的性质 第三节 材料的力学性质 1 强度与比强度 2 弹性与塑性 3 韧性与脆性 4 硬度与耐磨性 第四节 材料的耐久性与其他性质 1 材料的装饰性质 2 材料的化学性质 3 材料的耐久性 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 化学组成 指构成材料的化学元素及化合物的种类和数量。 无机非金属建筑材料的化学组成以各种氧化物含量来表示。 金属材料以元素含量来表示。 化学组成决定着材料的化学性质，影响其物理性质和力学性质。 如水泥化学组成： SiO2 20~24% CaO 62~67% Fe2O3 2.5~6.0% AL2O3 4~7% MgO 5% 化学组成不同的两种石材性能对比 同一栋楼外墙所用的两种不同材质的装饰石材，使用时间相同。大理石石材颜色已变暗且出现裂缝，而花岗岩石材完好如新 矿物组成 将无机非金属材料中具有特定的晶体结构、特定的物理力学性能的组成结构称为矿物。矿物组成指构成材料的矿物的种类和数量。 矿物组成是无机非金属材料中化合物存在的基本形式。 如水泥的矿物组成： 3CaO.SiO2 37~60% 2CaO.SiO2 15~37% 3CaO.AL2O3 7~15% 4CaO.AL2O3.Fe2O3 10~18% 化学组成相同但矿物组成不同的两种钢材的金相照片 Ａ具有较好的冷、热变形等工艺性能，但强度较低，而Ｂ则强度较高 。 相组成 材料中具有相同物理、化学性质的均匀部分称为相。 自然界中的物质可分为气相、液相和固相。 建筑材料大多数是复合相。复相物质，由气、液、固三种物质中的两种构成。 如：沥青，水泥浆等 2.材料的结构与构造 2.1 宏观结构（＞10-3m的尺度）材料的宏观结构是指用肉眼和放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸约为毫米级大小，以及更大尺寸的构造情况。宏观构造，按孔隙尺寸可以分为： （1）致密结构，基本上是无孔隙存在的材料。例如钢铁、有色金属、致密天然石材、玻璃、玻璃钢、塑料等。 （2）多孔结构，是指具有粗大孔隙的结构。如加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料及人造轻质材料等。 (3）微孔结构，是指微细的孔隙结构。如石膏制品、粘土砖瓦等。 图a 大理石的致密结构图            图b 加气混凝土的多孔结构 （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。 图a 竹的纤维结构图                图 b 胶合板的层状结构 图c 陶粒的纤维结构图                                图d 大理石的层状结构 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。 特性： 流变性；聚结