土木工程材料课件
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土木工程材料(第一章)PPT课件
钢材 松木 水泥
砂
7.85 1.55 2.80~3.20 2.66
—— 0.40 ~ 0.80
—— 2.65
—— —— 900 ~ 1300 1450 ~ 1650
碎石（石灰石） 2.60 ~ 2.80
2.60
1400 ~ 1700
普通混凝土 普通黏土砖
2.60 2.60
1.95 ~ 2.50 16.0 ~ 1.90
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
19
公式： V0V 0V10 % 0(10)10 % 0
密实度与孔隙率关系：
D1
10
土木工程材料基本性质
间隙率（P0/）
定义：散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积的百 分率。
公式：0' V0'V 0'V010% 0(1 0 0 ' )10% 0
11
土木工程材料基本性质
算例： 某石灰岩的密度为2.68 g/cm3，孔隙率为1.5%。 今将该石灰岩破碎成碎石，碎石的堆积密度为1520㎏／
土木工程材料的基本性质
1
材料的基本物理性质
土木工程材料基本性质
四个状态参数：密度、表观密度、毛体积密度、
堆积密度 三个计算参数：密实度、孔隙率、间隙率
2
土木工程材料基本性质
V V´ V0
1.固体 2.闭口孔隙 3.开口孔隙
3
密度（ρ）
土木工程材料基本性质PPT课件
第25页/共59页
1.4.2 材料的微观结构及其对材料性质的影响
➢ 材料的微观结构（ ＜10-9m ）是指物相的种类、形态、大小及其分布特征。 它与材料的强度、硬度、弹塑性、熔点、导电性、导热性等重要性质有着密 切的关系。土木工程材料的使用状态均为固体，固体材料的相结构基本上可 分为晶体、玻璃体、胶体三类，不同结构的材料，各具不同特性。
•
解：
ρ
/ o
=3500/2=1750kg/m3
• P/=（1- ρo//ρ0）×100%
•
=（1-1.75/2.6)×100%=32.7%
• S=2×32.7%×1500=980.8 kg
第8页/共59页
• 例2 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密
第23页/共59页
1.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响
1.4.1 材料的组成及其对材料性质的影响 1.4.2 材料的微观结构及其对材料性质的影响 1.4.3 材料的宏观构造及其对性能的影响
第24页/共59页
1.4.1 材料的组成及其对材料性质的影 响
➢ 材料的组成是指材料的化学 成分和矿物组成。材料组成是 材料性质的基础，它对材料的 性质起着决定性的作用。材料 化学组成相同但矿物组成不同 也会导致性质的巨大差异。
问题与思考
• 1 测定含大量开口孔隙的材料表观密度时，直接用排水法测定其体积，为何该材料的质量与所测得的体积 之比不是该材料的表观密度？
• 2 相同组成材料的性能为何不一定是相同的？ • 3 孔隙率越大，材料的抗冻性是否越差？
第32页/共59页
补充习题
I.
某岩石试样经烘干后其质量为482克，将其投入盛水的量筒中，此时
1.4.2 材料的微观结构及其对材料性质的影响
➢ 材料的微观结构（ ＜10-9m ）是指物相的种类、形态、大小及其分布特征。 它与材料的强度、硬度、弹塑性、熔点、导电性、导热性等重要性质有着密 切的关系。土木工程材料的使用状态均为固体，固体材料的相结构基本上可 分为晶体、玻璃体、胶体三类，不同结构的材料，各具不同特性。
•
解：
ρ
/ o
=3500/2=1750kg/m3
• P/=（1- ρo//ρ0）×100%
•
=（1-1.75/2.6)×100%=32.7%
• S=2×32.7%×1500=980.8 kg
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• 例2 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密
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1.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响
1.4.1 材料的组成及其对材料性质的影响 1.4.2 材料的微观结构及其对材料性质的影响 1.4.3 材料的宏观构造及其对性能的影响
第24页/共59页
1.4.1 材料的组成及其对材料性质的影 响
➢ 材料的组成是指材料的化学 成分和矿物组成。材料组成是 材料性质的基础，它对材料的 性质起着决定性的作用。材料 化学组成相同但矿物组成不同 也会导致性质的巨大差异。
问题与思考
• 1 测定含大量开口孔隙的材料表观密度时，直接用排水法测定其体积，为何该材料的质量与所测得的体积 之比不是该材料的表观密度？
• 2 相同组成材料的性能为何不一定是相同的？ • 3 孔隙率越大，材料的抗冻性是否越差？
第32页/共59页
补充习题
I.
某岩石试样经烘干后其质量为482克，将其投入盛水的量筒中，此时
《土木工程材料》课件
硬度与耐磨性
材料抵抗硬物压入其表面的能力称 为硬度；材料抵抗磨损的能力称为 耐磨性。
材料的耐久性
01 02
耐久性
材料在使用过程中，能够经受住各种自然因素（如阳光、氧气、湿度、 温度等）和环境因素（如化学物质、生物侵蚀等）的作用，保持其原有 性能的能力。
耐火性
材料在火灾情况下保持其完整性和隔热性的能力。
THANKS 感谢观看
《土木工程材料》ppt课件
• 引言 • 土木工程材料的性质 • 土木工程材料分类 • 土木工程材料的应用 • 土木工程材料的发展趋势 • 结语
01 引言
课程简介
01
课程名称：《土木工程材料》
02
适用专业：土木工程、建筑工程等
03
课程性质：专业必修课
04
学分：3学分
课程目标
了解各种土木工程材料的生产工艺、应用范围 和发展趋势。
详细描述
包括钢筋混凝土、玻璃纤维增强塑料等，这些材料具有优异的性能和用途，如钢 筋混凝土具有较高的抗压和抗拉强度，适用于建造高层建筑和大型基础设施。
04 土木工程材料的应用
建筑材料的选用
水泥
用于混凝土、砂浆等建筑材料 ，要求强度等级高、耐久性好
。
钢材
用于梁、柱、板等结构件，要 求具有高强度和良好的塑性、 韧性。
本课程总结
了解土木工程材料的种类 和特性
增强对环保和可持续发展 的认识和实践能力
掌握材料的选择和试验方 法
需要进一步深入研究和学 习的方向
下一步学习建议
01
深入学习与实践
02
参与实际工程项目，应用所学知识进行材料选择和 质量控制
03
参加学术研讨会和交流活动，了解最新研究进展和 技术动态
材料抵抗硬物压入其表面的能力称 为硬度；材料抵抗磨损的能力称为 耐磨性。
材料的耐久性
01 02
耐久性
材料在使用过程中，能够经受住各种自然因素（如阳光、氧气、湿度、 温度等）和环境因素（如化学物质、生物侵蚀等）的作用，保持其原有 性能的能力。
耐火性
材料在火灾情况下保持其完整性和隔热性的能力。
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• 引言 • 土木工程材料的性质 • 土木工程材料分类 • 土木工程材料的应用 • 土木工程材料的发展趋势 • 结语
01 引言
课程简介
01
课程名称：《土木工程材料》
02
适用专业：土木工程、建筑工程等
03
课程性质：专业必修课
04
学分：3学分
课程目标
了解各种土木工程材料的生产工艺、应用范围 和发展趋势。
详细描述
包括钢筋混凝土、玻璃纤维增强塑料等，这些材料具有优异的性能和用途，如钢 筋混凝土具有较高的抗压和抗拉强度，适用于建造高层建筑和大型基础设施。
04 土木工程材料的应用
建筑材料的选用
水泥
用于混凝土、砂浆等建筑材料 ，要求强度等级高、耐久性好
。
钢材
用于梁、柱、板等结构件，要 求具有高强度和良好的塑性、 韧性。
本课程总结
了解土木工程材料的种类 和特性
增强对环保和可持续发展 的认识和实践能力
掌握材料的选择和试验方 法
需要进一步深入研究和学 习的方向
下一步学习建议
01
深入学习与实践
02
参与实际工程项目，应用所学知识进行材料选择和 质量控制
03
参加学术研讨会和交流活动，了解最新研究进展和 技术动态
土木工程材料PPT课件
1.物理性质
石料的物理性质包括：物理常数、吸水性，以及耐候性。
（1）物理常数
石料的物理常数是石料矿物组成结构状态的反映。
三部分组成
矿物实体 闭口孔隙 开口孔隙
1）密度
——石料在规定条件（105土5℃烘干至恒重，温度20℃） 下，单位实体体积（闭口孔隙+矿质实体的体积）的质量。
公式：
t
ms vs
M vs
1）吸水率
吸水率是指在室内常温和大气压条件下，石料试件最大 的吸水质量占烘干（105土5℃干燥至恒重）石料试件质量的 百分率。
W
m2 m1 m1
100
式中：W——石料吸水率，％； m1——石料烘干至恒量时的质量，g；
m2——石料试件吸水至恒量时的质量，g。
2）饱水率
——在内常温（20±2℃）和真空（真空度为2.67kPa）条 件下，石料试件的最大吸水质量占烘干石料试件质量的百分 率。
在空气中称量石料质量， m0=0，ms=M
式中：t——石料的真实密度，g/cm3； ms——石料矿质实体的质量，g； vs——石料矿质实体的体积，cm3。
2）毛体积密度
——指在规定条件下，石料单位毛体积（矿质实体+孔隙的
体积）的质量。
公式：
h
vs
ms vn
vi
M V
式中：h——石料的毛体积密度，g/cm3； ms 、vs——意义同前式； vi——石料开口孔隙的体积，cm3； vn——石料闭口孔隙的体积，cm3。 V——石料的毛体积，cm3。
2.力学性质
——主要讨论确定石料等级的抗压强度和磨耗率两项性质。
（1）单轴抗压强度
石料的工程用途不同，抗压强度的测试方法也不相同。 道路工程、建筑工程用石料的单轴抗压强度按下式计算：
土木工程材料介绍(PPT 65张)
加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为“墨水瓶”
结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸
发形成的毛细孔。故吸水及导湿均缓慢，材料的吸水性 不仅要看孔数量多少，还需看孔的结构。
第一章 材料的基本性质
1.1.4 材料与水有关的性质
1.1.4.1 亲水性与憎水性
1.1.4.2 吸水性与吸湿性
1.1.4.3 耐水性 1.1.4.4 抗渗性 1.1.4.5 抗冻性
第一章 材料的基本性质
思考
用什么指标来衡量材料对水的抵抗能力？
耐水性 抗渗性 抗冻性
第一章 材料的基本性质
1.1.4.3 耐水性
1、概念——指材料长期在水的作用下，保持其原有性质不变的能力，用 软化系数K软表示。 2、表达式：
K软
式中：
f饱 f干
f饱--- 材料吸水饱和状态下的抗压强度，MPa 。 f干--- 材料在干燥状态下的抗压强度，MPa 。
第一章 材料的基本性质
1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度
二、各类密度测定办法 4、砂堆积密度的测定——漏斗+容量筒
颗粒材料 空 隙
将容量筒内材料 刮平，容量筒的 容积即为材料堆 积体积。
第一章 材料的基本性质
1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料
1、密实度
指材料体积内固体物质填充的程度。计算式如下：
封闭孔
连通孔
第一章 材料的基本性质
1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料
4、孔隙率（或密实度）、孔隙特征在工程中的作用。
a.影响材料的性质
一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越 少，则：强度越高，吸水性越小，抗渗性和抗冻性 越好，但导热性越差。 b.通过改变孔隙率和孔隙特征改善材料性能
土木工程材料课件
保障结构安全
预防和控制混凝土开裂可 以保障结构安全，提高建 筑物的使用寿命。
维护结构耐久性
通过预防和控制混凝土开 裂，可以延缓混凝土结构 的劣化过程，保持结构的 耐久性。
提升外观质量
有效的预防和控制措施可 以减少混凝土结构的开裂 ，提升建筑物的外观质量 。
满足使用功能需求
预防和控制混凝土开裂可 以保障结构的使用功能， 满足用户的需求。
02 混凝土强度等级选择
根据工程需求和规范要求，合理选择混凝土的强 度等级，避免因强度过高或过低引起的开裂。
03 配筋设计
合理配置钢筋，提高混凝土的抗裂性能，预防裂 缝的产生。
施工阶段的裂缝控制
01 混凝土配合比设计
优化混凝土的配合比，控制水灰比、水泥用量等 参数，降低混凝土的收缩率，减少裂缝的产生。
填充法
总结词
将填充材料（如水泥砂浆、弹性材料等）填充到裂缝中，达到修补裂缝的目的 。
详细描述
填充法适用于裂缝宽度较大且深度较浅的情况。通过将填充材料（如水泥砂浆 、弹性材料等）填充到裂缝中，使裂缝得到填补和加固。填充法操作简单，成 本较低，适用于小规模修补工作。
结构加固法
总结词
通过增加结构的支撑和固定，提高结构的承载能力和稳定性 。
混凝土开裂的影响
结构安全
开裂会影响混凝土结 构的承载能力和耐久 性，降低结构安全性
能。
渗漏
开裂会导致水分和有 害物质渗入混凝土内 部，加速钢筋腐蚀和
混凝土劣化。
外观质量
开裂会影响混凝土结 构的外观质量，降低
建筑的美观度。
使用功能受限
开裂会导致结构的使 用功能受限，如防水 、隔音等性能下降。
混凝土开裂的预防和控制的重要性
土木工程材料(全套)精品PPT课件
2002年水泥产量的大幅度增长与我国 持续快速稳定增长的宏观经济形势密切
相关。今年我国经济增长速度将达到
8％，GDP将突破10万亿元大关。建筑材料 工业在国民经济建设中意义重大
2.必须恰当选择和合理使用原材料 材料质量的优劣，配制是否合理，选用 是否恰当直接影响建筑工程质量
3.发展绿色建材
四.建筑材料课程的作用、任务和学习方法 1.作用
2. 金属材料以元素含量来表示。
3. 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。
1.2 矿物组成
材料中的元素和化合物以特定的矿 物形式存在并决定着材料的许多重要 性质。
矿物组成是无机非金属材料中化合 物存在的基本形式。
1.3 相组成
材料中结构相近性质相同的均匀部分。
2. 材料的结构与构造 2.1 宏观结构（构造） 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：
土木工程材料的基本性质，是指材料 处于不同的使用条件和使用环境时，通 常必须考虑的最基本的、共有的性质。 因为土木建筑材料所处建（构）筑物的 部位不同、使用环境不同、人们对材料 的使用功能要求不同，所起的作用就不 同，要求的性质也就有所不同。
第一节 材料的组成与结构
1. 材料的组成 1.1 化学组成 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。
土木工程材料
Civil engineering materials
绪论
一.建筑材料的分类 用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工
程材料。 1.按化学成分分类： 1.1 无机材料：金属材料：
黑色金属材料——钢、铁 有色金属材料——铝、铜、 合金 非金属材料：天然石材——大理石、花岗石 陶瓷和玻璃——砖、瓦、卫生陶瓷、 玻璃
土木工程概论第三章 土木工程材料PPT课件
建筑石膏制品
防火性好，耐水性差
特点：速度快；体积膨胀；放出大量的热
21
CaCO3 900~1100℃
CaOCO 2
块状生石灰
生石灰粉
磨细 加适量水消化、然后干燥
加过量水消化 石灰膏
加水拌合
消石灰粉，主要成分为Ca(OH)2，又称“熟石灰”。
用于拌制石灰砌筑 砂浆或抹灰砂浆
陈伏
用于拌制石灰土、 三合土
22
2. 石灰的硬化
石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由以下两个同时进行的过程 来完成的：
易受潮
27
5. 易受潮不宜贮存
块状石灰放置太久，会吸收空气中水分而自动熟化成消石灰 粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。 所以石灰不能用于潮湿环境。
生石灰具有很强的吸湿性，受潮会自动熟化成消石灰粉而失 去胶凝能力，所以储存和运输生石灰时，既要防水防潮，而且不 易久存。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。
强度、细度、凝结时间（初凝、终凝）。 按强度和细度又分为优等品、一等品和合格品。
（具体技术要求见GB9776—1988《建筑石膏》此处略）教材中表3-1
建筑石膏是在高温条件下煅烧而成的一种白色粉末状材料， 本身易吸湿受潮，而且其凝结硬化速度很快，因此在储存和运 输过程中，一定要注意防潮防水。同时，石膏若长期存放,强度 也会降低，一般储存三个月后强度会下降30%左右，因此建筑 石膏储存时间不宜过长，一般不超过三个月。若超过三个月， 应重新检验并确定其质量等级。
2. 有机材料：木材、沥青、树脂和塑料等。
复合材料：是由两种或两种以上不同性 质的材料，通过物理或化学的方法，在 宏观（微观）上组成具有新性能的材料。
3
土木工程概论第2章-土木工程材料课件
（2）石灰 石灰石的主要成分是碳酸钙，将石灰石
煅烧，碳酸钙分解成为生石灰。 碳酸钙在土木工程中的用途有：
1）制作石灰乳涂料 2）配制砂浆 3）拌制石灰土和三合土 4）生产硅酸盐制品
石膏板 石灰
第二章 土木工程材料
2.2.2 钢材
土木工程中应用量最大的金属材料是钢材，广泛应用各种结构工程中。 钢材均匀致密、抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度都很高，有一定的塑性 和很好的韧性。 建筑钢材的产品种类一般分为型材、板材、管材和金属制品四类。
木材的性质包括物理性质和力学性质，如含水量、 热胀冷缩、密度、强度。其中，抗拉、抗压、抗剪强 度又有顺纹和横纹之分。顺纹和横纹强度有很大的差 别。
影响木材强度的主要因素为含水量（一般含水量 高，强度降低），温度（温度高，强度降低），荷载 作用时间（持续荷载时间长，强度下降）及木材的缺 陷（木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等）。
如 GRC(Glass Reinforced Concrete) 网 架 屋 面 板 、 FRC(Fiber Reinforced Concrete)壁板、泡沫塑料壁板、玻璃幕墙等。 （2）功能材料
如钢化玻璃、中空玻璃、变色玻璃及泡沫聚氯酯保温板、泰柏板 等。 （3）装饰材料
第二章 土木工程材料
2.新型路桥材料
（1）水泥混凝土材料 显著发展有：1）碾压混凝土；2）混凝土嵌挤块；3）轻 混凝土；4）高强度混凝土；5）纤维增强混凝土；6）聚合物 浸渍混凝土
（2）沥青混凝土材料 改性沥青的研究方向主要有以下几方面： １）寻找更适合炼制道路沥青的油源 ２）制定更适用的道路沥青标准 ３）改性沥青的研制，主要是开发多种改性剂 ４）其他沥青外掺剂的研究，包括再生剂、抗剥离剂、抗 冻剂及沥青混合料增强纤维 ５）研制泡沫沥青
煅烧，碳酸钙分解成为生石灰。 碳酸钙在土木工程中的用途有：
1）制作石灰乳涂料 2）配制砂浆 3）拌制石灰土和三合土 4）生产硅酸盐制品
石膏板 石灰
第二章 土木工程材料
2.2.2 钢材
土木工程中应用量最大的金属材料是钢材，广泛应用各种结构工程中。 钢材均匀致密、抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度都很高，有一定的塑性 和很好的韧性。 建筑钢材的产品种类一般分为型材、板材、管材和金属制品四类。
木材的性质包括物理性质和力学性质，如含水量、 热胀冷缩、密度、强度。其中，抗拉、抗压、抗剪强 度又有顺纹和横纹之分。顺纹和横纹强度有很大的差 别。
影响木材强度的主要因素为含水量（一般含水量 高，强度降低），温度（温度高，强度降低），荷载 作用时间（持续荷载时间长，强度下降）及木材的缺 陷（木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等）。
如 GRC(Glass Reinforced Concrete) 网 架 屋 面 板 、 FRC(Fiber Reinforced Concrete)壁板、泡沫塑料壁板、玻璃幕墙等。 （2）功能材料
如钢化玻璃、中空玻璃、变色玻璃及泡沫聚氯酯保温板、泰柏板 等。 （3）装饰材料
第二章 土木工程材料
2.新型路桥材料
（1）水泥混凝土材料 显著发展有：1）碾压混凝土；2）混凝土嵌挤块；3）轻 混凝土；4）高强度混凝土；5）纤维增强混凝土；6）聚合物 浸渍混凝土
（2）沥青混凝土材料 改性沥青的研究方向主要有以下几方面： １）寻找更适合炼制道路沥青的油源 ２）制定更适用的道路沥青标准 ３）改性沥青的研制，主要是开发多种改性剂 ４）其他沥青外掺剂的研究，包括再生剂、抗剥离剂、抗 冻剂及沥青混合料增强纤维 ５）研制泡沫沥青
土木工程材料课件(全)
强度小 质软 熔点高
导电性小
晶体结构（构造）
晶体的结构形式采用X射线衍射或 电子射线扫描等方法来确定。
在晶体内部，可细分为完全相等 单位的构造在三维空间重复着，如 右图所示。
立方晶体沿三个垂直方向有相同 的排列：a1=a2=a3,大部分金属和相 当数量的陶瓷材料是立方晶系的。 非立方晶体的重复排列沿三个坐标 轴方向不一样或者其三个晶轴间的 夹角不全等于900。自然界中共有7 种可能的晶系。这七种晶系的名称 和它们的几何特征列于下表。
(3)相组成
材料中具有相同的物理、力学性质的均匀部分称为 相.自然界中的物质有气相、液相、固相之分。材料 的相组成是指组成材料的相种类、数量及分布状况。 土木工程材料大多数是多相固体，可看成复合材料。
复合材料不同相之间存在界面，材料的性质与材料 的相组成和界面特性有密切关系。实际材料中，相 与相之间的这一过渡面是一个薄弱区，它的成分与 结构与其两侧的相都不相同，是不均匀的 ，可将其 作为“界面相”来处理。因此，通过改变和控制材 料的相组成，可改善和提高材料的技术性能。
物质内能与体积随 温度的变化而变化
玻璃体的特性
当玻璃组成一定时，Tg应该是一个随冷却速度 而变化的温度范围。低于Tg时的固体称为玻璃，而 高于此温度范围它就是熔体。因而玻璃体无固定的 熔点，而只有熔体←→玻璃体可逆转的温度范围。
常见的玻璃体有硅酸盐玻璃，如石英玻璃是将 熔化的二氧化硅（SiO2）经过急速冷却所得的产物。 这种熔融体冷却时形成较大的网状构造而使粘性增 大，在不产生规则整齐排列的SiO4晶体的情况下， 直接转变为非晶质固体，也可称为无定形晶体。玻 璃就属于这类非晶质固体，此外，还有合成树脂和 橡胶等。
4）固溶体
在离子相中也会产生置换 固溶体。在离子固溶体中，原 子和离子的大小是很重要的。 右图表示了一个简单的离子固 溶 体 的 例 子 。 在 此 MgO 结 构 （见右图）中，Mg2+离子被Fe2+ 所取代。由于两个离子的半径 分 别 为 0.066nm 和 0.074nm, 故 可以完全地取代。另一方面， Ca2+离子则不能用来取代Mg2+， 因 其 半 径 为 0.099nm ， 相 对 较