第1章道路建筑材料精品PPT课件
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第一章 建筑材料的基本性质
第一节 材料的组成及结构
材料所具有的各项性质主要由材料的组成、结构和构造 等因素决定的。 一、材料的组成
1、化学组成 化学组成是指构成材料的化学元素及化学物的种类及数量。 无机非金属材料的化学组成，通常以化学分析获得的各种氧化物含量
的百分率（%）来表示。 根据化学组成可大致地判断出材料的一些性质，如耐火性、化学稳定
二、材料的结构
1、微观结构 (1)、定义：微观结构是指原子（离子或分子）排列结构，对于 晶体来
说称为晶体结构，其尺度约为1010m。 (2)、分类：
从微观结构层次上，材料可分为晶体、玻璃体、胶体。
（1）晶体
●定义：质点（离子、原子、分子）在空间上按特定的规则呈周期性排列 时所形成的结构称为晶体。
●特点：①具有特定的几何外形（外部表现）
第二节 材料的物理性质
一、基本物理性质
1、真实密度、表观密度、毛体积密度与堆积密度
质量
体积
空隙
开口孔隙 闭口孔隙
矿质实体
图1-1 散粒材料体积构成示意图
（1）真实密度
பைடு நூலகம்
材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为材料的真实密度，用公
式表示为：
t
ms Vs
式中： t ——材料的真实密度， g/cm 3
m s ——材料在干燥状态下实体的质量，g
②具有各向异性（性能反映）
③具有固定的熔点和化学稳定性（由晶体键能和质点处 于最低能 量状态所决定）
④结晶接触点和晶面是晶体结构破坏或变形的薄弱部位
●类型：原子晶体、离子晶体、分子晶体、金属晶体
●性能：组成材料的晶粒越细小、分布越均匀，则材料受力状态越均匀、 强度越高、脆性越小、耐久性越高，晶体与晶体或者晶体与玻 璃体之间的界面结合的越好，材料的强度和耐久性越高。
孔隙的数量、大小及形态特征对材料许多性质都有影响。
图7 水泥颗粒的SEM照片
图8 淤泥颗粒的SEM照片（1天龄期）
照片5-1 NDS的SEM照片
照片5-2 SC的SEM照片
照片5-3 石灰石粉末颗粒的SEM照片
照片5-4 粘土颗粒的SEM照片
照片5-5 水泥颗粒的SEM照片
图-3 淤泥粉末颗粒的SEM照片
③干凝胶体（完全脱水硬化）：具有固体的性质，产生强 度，如硅 酸盐水泥
2、显微结构
●定义：指用光学显微镜和电子显微镜观察到的构造状况，其尺寸范围在
●研究方法：
1 03~1-06m
金相分析：研究金属显微结构的方法
岩相分析：研究无机非金属材料显微结构的方法
材料的显微结构特征决定了材料的一系列性质。
3、宏观结构
表观密度是指干燥材料单位表观体积（含矿质实体既不吸水的闭口孔 隙在内的体积）所具有的质量，按下式计算：
' t
ms Vs Vn
式中：
' t
——材料的表观密度， g/cm 3
V n ——材料闭口孔隙的体积，
其他符号同上
cm3
表观密度的大小可间接反映才来噢的致密程度与孔隙多少。通常情况
下，同种材料的表观密度愈大，则抗压强度愈高，吸水率愈小，耐久性愈 强，导热性愈好。
●定义：指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织，包括组成的基本单元形
状、结合形态、孔隙大小及数量等，其尺寸在 103m
级以上。
● 类型： （1）按孔隙特征分类 ①密实结构： 特点：强度、硬度较高，吸水性小，抗渗性结合抗冻性好，耐磨 性较好， 绝热性差 ②多孔结构：其性质取决于孔隙的特征、大小、多少及分布情况。 特点：强度低，抗渗性和抗冻性较差，吸水性较大，绝热性较好 （2）按构造特征分类 ①纤维结构:
（3）毛体积密度（俗称容重）
材料在自然状态下单位体积（包括矿质实体、闭口孔隙和开口空孔隙 在内的体积）的质量称为材料的毛体积密度，按下式计算：
这类材料的性质具有明显的方向性，一般平行纤维方向的 强度较高，导热性较好。 ②层状结构：
具有叠合结构，它使用胶结料将不同的片状材料或具有各向异性的片 状材料胶合成整体，可显著提高材料的强度、硬度、绝热性或装饰性等 性质，扩大其使用范围。
③纹理结构：具有良好的装饰性 ④粒状结构：
分为密实颗粒和轻质多孔颗粒，前者因其致密、强度高，适合作承 重的混凝土集料；后者因其多孔结构，适合作绝热材料。 ⑤堆聚结构
三、材料的构造
材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元相互组合搭配情况。 构造概念比结构概念更强调了相同材料或不同材料的搭配组合关系。
四、建筑材料的孔隙
1、孔隙形成的原因 （1）水分的占据作用 （2）外加的发泡作用 （3）火山爆发作用 （4）焙烧作用 2、孔隙的类型 （1）连通孔隙（2）封闭孔隙（3）半封闭孔隙 3、孔隙对材料性质的影响
性等。 2、矿物组成
无机非金属材料中具有特定的晶体结构、物理力学性能的组织结构称 为矿物。
矿物组成是指构成材料的矿物的种类和数量。 根据材料的矿物组成可进一步判断材料的性质。 3、相组成 材料中具有相同的物理、化学性质的均匀部分称为相。 凡是由两相或两相以上物质组成的材料称为复合材料。 复合材料的性质与材料组成及界面特性有密切关系。 所谓界面从广义上讲是指多相材料中相与相之间的分界面。 通过改变和控制材料的相组成，可以改善和提高材料的技术性能。
（2）玻璃体 ●定义: 将熔融物质迅速冷却（急冷），使其内部质点来不及作有规则的
排列就凝固，这时形成的物质结构即为玻璃体，又称无定形体 或非晶体。
●特点： ①构成玻璃体的质点在空间上呈非周期性排列 ②无固定的几何外形 ③具有各向同性 ④破坏时无清晰的解理面 ⑤加热时无固定的熔点，只出现软化现象 ⑥内应力较大，具有明显的脆性
●玻璃体的三种学术观点： ①无规则网络结构学术 ②微晶子学术 ③近程有序、远程无序学术
●玻璃体强度低于晶体 （3）胶体 ●定义：物质以极细小的质点分散在介质中所形成的结构。 ●胶体具有较强的黏结力。
分类： ①溶胶结构（胶粒较少）：具有较大的流动性，如涂料
②凝胶结构（胶粒较多）：具有触变性，如水泥浆
材V料s —在—绝干对燥密材实料状实态体下的的体体积积，，c是m指3不包括材料内部孔隙的固体物
质本身的体积，亦称是实体及积。
测定有孔隙材料密度时，须将材料磨成细粉（粒径小于0.20mm）， 经干燥后用李氏瓶法测得其时体积
测定密实材料密度时，直接以排水法求的绝对密实状态下体积的近 似值。
（2)表观密度
第一节 材料的组成及结构
材料所具有的各项性质主要由材料的组成、结构和构造 等因素决定的。 一、材料的组成
1、化学组成 化学组成是指构成材料的化学元素及化学物的种类及数量。 无机非金属材料的化学组成，通常以化学分析获得的各种氧化物含量
的百分率（%）来表示。 根据化学组成可大致地判断出材料的一些性质，如耐火性、化学稳定
二、材料的结构
1、微观结构 (1)、定义：微观结构是指原子（离子或分子）排列结构，对于 晶体来
说称为晶体结构，其尺度约为1010m。 (2)、分类：
从微观结构层次上，材料可分为晶体、玻璃体、胶体。
（1）晶体
●定义：质点（离子、原子、分子）在空间上按特定的规则呈周期性排列 时所形成的结构称为晶体。
●特点：①具有特定的几何外形（外部表现）
第二节 材料的物理性质
一、基本物理性质
1、真实密度、表观密度、毛体积密度与堆积密度
质量
体积
空隙
开口孔隙 闭口孔隙
矿质实体
图1-1 散粒材料体积构成示意图
（1）真实密度
பைடு நூலகம்
材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为材料的真实密度，用公
式表示为：
t
ms Vs
式中： t ——材料的真实密度， g/cm 3
m s ——材料在干燥状态下实体的质量，g
②具有各向异性（性能反映）
③具有固定的熔点和化学稳定性（由晶体键能和质点处 于最低能 量状态所决定）
④结晶接触点和晶面是晶体结构破坏或变形的薄弱部位
●类型：原子晶体、离子晶体、分子晶体、金属晶体
●性能：组成材料的晶粒越细小、分布越均匀，则材料受力状态越均匀、 强度越高、脆性越小、耐久性越高，晶体与晶体或者晶体与玻 璃体之间的界面结合的越好，材料的强度和耐久性越高。
孔隙的数量、大小及形态特征对材料许多性质都有影响。
图7 水泥颗粒的SEM照片
图8 淤泥颗粒的SEM照片（1天龄期）
照片5-1 NDS的SEM照片
照片5-2 SC的SEM照片
照片5-3 石灰石粉末颗粒的SEM照片
照片5-4 粘土颗粒的SEM照片
照片5-5 水泥颗粒的SEM照片
图-3 淤泥粉末颗粒的SEM照片
③干凝胶体（完全脱水硬化）：具有固体的性质，产生强 度，如硅 酸盐水泥
2、显微结构
●定义：指用光学显微镜和电子显微镜观察到的构造状况，其尺寸范围在
●研究方法：
1 03~1-06m
金相分析：研究金属显微结构的方法
岩相分析：研究无机非金属材料显微结构的方法
材料的显微结构特征决定了材料的一系列性质。
3、宏观结构
表观密度是指干燥材料单位表观体积（含矿质实体既不吸水的闭口孔 隙在内的体积）所具有的质量，按下式计算：
' t
ms Vs Vn
式中：
' t
——材料的表观密度， g/cm 3
V n ——材料闭口孔隙的体积，
其他符号同上
cm3
表观密度的大小可间接反映才来噢的致密程度与孔隙多少。通常情况
下，同种材料的表观密度愈大，则抗压强度愈高，吸水率愈小，耐久性愈 强，导热性愈好。
●定义：指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织，包括组成的基本单元形
状、结合形态、孔隙大小及数量等，其尺寸在 103m
级以上。
● 类型： （1）按孔隙特征分类 ①密实结构： 特点：强度、硬度较高，吸水性小，抗渗性结合抗冻性好，耐磨 性较好， 绝热性差 ②多孔结构：其性质取决于孔隙的特征、大小、多少及分布情况。 特点：强度低，抗渗性和抗冻性较差，吸水性较大，绝热性较好 （2）按构造特征分类 ①纤维结构:
（3）毛体积密度（俗称容重）
材料在自然状态下单位体积（包括矿质实体、闭口孔隙和开口空孔隙 在内的体积）的质量称为材料的毛体积密度，按下式计算：
这类材料的性质具有明显的方向性，一般平行纤维方向的 强度较高，导热性较好。 ②层状结构：
具有叠合结构，它使用胶结料将不同的片状材料或具有各向异性的片 状材料胶合成整体，可显著提高材料的强度、硬度、绝热性或装饰性等 性质，扩大其使用范围。
③纹理结构：具有良好的装饰性 ④粒状结构：
分为密实颗粒和轻质多孔颗粒，前者因其致密、强度高，适合作承 重的混凝土集料；后者因其多孔结构，适合作绝热材料。 ⑤堆聚结构
三、材料的构造
材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元相互组合搭配情况。 构造概念比结构概念更强调了相同材料或不同材料的搭配组合关系。
四、建筑材料的孔隙
1、孔隙形成的原因 （1）水分的占据作用 （2）外加的发泡作用 （3）火山爆发作用 （4）焙烧作用 2、孔隙的类型 （1）连通孔隙（2）封闭孔隙（3）半封闭孔隙 3、孔隙对材料性质的影响
性等。 2、矿物组成
无机非金属材料中具有特定的晶体结构、物理力学性能的组织结构称 为矿物。
矿物组成是指构成材料的矿物的种类和数量。 根据材料的矿物组成可进一步判断材料的性质。 3、相组成 材料中具有相同的物理、化学性质的均匀部分称为相。 凡是由两相或两相以上物质组成的材料称为复合材料。 复合材料的性质与材料组成及界面特性有密切关系。 所谓界面从广义上讲是指多相材料中相与相之间的分界面。 通过改变和控制材料的相组成，可以改善和提高材料的技术性能。
（2）玻璃体 ●定义: 将熔融物质迅速冷却（急冷），使其内部质点来不及作有规则的
排列就凝固，这时形成的物质结构即为玻璃体，又称无定形体 或非晶体。
●特点： ①构成玻璃体的质点在空间上呈非周期性排列 ②无固定的几何外形 ③具有各向同性 ④破坏时无清晰的解理面 ⑤加热时无固定的熔点，只出现软化现象 ⑥内应力较大，具有明显的脆性
●玻璃体的三种学术观点： ①无规则网络结构学术 ②微晶子学术 ③近程有序、远程无序学术
●玻璃体强度低于晶体 （3）胶体 ●定义：物质以极细小的质点分散在介质中所形成的结构。 ●胶体具有较强的黏结力。
分类： ①溶胶结构（胶粒较少）：具有较大的流动性，如涂料
②凝胶结构（胶粒较多）：具有触变性，如水泥浆
材V料s —在—绝干对燥密材实料状实态体下的的体体积积，，c是m指3不包括材料内部孔隙的固体物
质本身的体积，亦称是实体及积。
测定有孔隙材料密度时，须将材料磨成细粉（粒径小于0.20mm）， 经干燥后用李氏瓶法测得其时体积
测定密实材料密度时，直接以排水法求的绝对密实状态下体积的近 似值。
（2)表观密度