土木工程材料课件ppt
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土木工程材料基本性质PPT课件
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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
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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？
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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
高弹态是橡胶的使用状态，常温处于高弹态的聚 合物均可用作橡胶。
粘流态是聚合物成型时的状态。 完全结晶的聚合物的温度-变形曲线有所不同， 在熔点Tm以前不出现高弹态，而是保持结晶态；当温 度升高到熔点以上时，若分子量足够大，则出现高弹 态，若分子量很小，则直接进入粘流态。
可编辑ppt
21
图7-7 结晶聚合物温度-形变曲线
可编辑ppt
27
㈡塑料管 塑料管是指采用塑料为原料，经挤出、注塑、焊 接等工艺成型的管材和管件。与传统的镀锌钢管和铸 铁管相比，塑料管具有耐腐蚀、不生锈、不结垢、重 量轻、施工方便和供水效率高等优点。常用的塑料管 包括硬质聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、ABS（丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）管、聚丁烯管、玻璃钢 管以及铝塑等复合塑料管。
可编辑ppt
26
二、建筑中常用的塑料制品 塑料既可用做防水、隔热保温、隔声和装饰等功 能材料；也可制成玻璃纤维或碳纤维增强塑料，用做 结构材料。 ㈠塑料门窗 塑料门窗是由硬质聚氯乙烯型材经切割、焊接、 拼装、修整而成的门窗制品，与传统的钢、木门窗相 比，塑料门窗具有美观耐用、安全、节能等一系列优 点。
可编辑ppt
19
㈡聚合物的物理状态及性能特点 聚合物的各种物理状态可以根据形变能力与温度 关系曲线—温度-变形曲线进行划分。按温度区域可划 分为玻璃态、高弹态和粘流态三种物理形态。
图7-6 非晶聚合物温度-形变曲线
（Ma、Mb—分子量可编，辑pptMa ＜ Mb ）
20
玻璃态是塑料的使用状态，常温处于玻璃态的聚 合物都可用作塑料。
1-分子量低；2-分子量较搞
可编辑ppt
22
在室温下，聚合物总是处于玻璃态、高弹态和粘 流态三种状态之一，不同聚合物可能处于不同的物理 状态，表现出不同的力学性能。
粘流态是聚合物成型时的状态。 完全结晶的聚合物的温度-变形曲线有所不同， 在熔点Tm以前不出现高弹态，而是保持结晶态；当温 度升高到熔点以上时，若分子量足够大，则出现高弹 态，若分子量很小，则直接进入粘流态。
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21
图7-7 结晶聚合物温度-形变曲线
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27
㈡塑料管 塑料管是指采用塑料为原料，经挤出、注塑、焊 接等工艺成型的管材和管件。与传统的镀锌钢管和铸 铁管相比，塑料管具有耐腐蚀、不生锈、不结垢、重 量轻、施工方便和供水效率高等优点。常用的塑料管 包括硬质聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、ABS（丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）管、聚丁烯管、玻璃钢 管以及铝塑等复合塑料管。
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二、建筑中常用的塑料制品 塑料既可用做防水、隔热保温、隔声和装饰等功 能材料；也可制成玻璃纤维或碳纤维增强塑料，用做 结构材料。 ㈠塑料门窗 塑料门窗是由硬质聚氯乙烯型材经切割、焊接、 拼装、修整而成的门窗制品，与传统的钢、木门窗相 比，塑料门窗具有美观耐用、安全、节能等一系列优 点。
可编辑ppt
19
㈡聚合物的物理状态及性能特点 聚合物的各种物理状态可以根据形变能力与温度 关系曲线—温度-变形曲线进行划分。按温度区域可划 分为玻璃态、高弹态和粘流态三种物理形态。
图7-6 非晶聚合物温度-形变曲线
（Ma、Mb—分子量可编，辑pptMa ＜ Mb ）
20
玻璃态是塑料的使用状态，常温处于玻璃态的聚 合物都可用作塑料。
1-分子量低；2-分子量较搞
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22
在室温下，聚合物总是处于玻璃态、高弹态和粘 流态三种状态之一，不同聚合物可能处于不同的物理 状态，表现出不同的力学性能。
土木工程材料课件ppt
标准名称 JC/T 479-92建筑生石灰
建材行业的 推荐 技术标准的二类
标准代号 标准
类目顺序号
标准颁发 年代号
土木工程材料
五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术 标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质 量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批 后，在该地区或行业中执行。
各种材料的吸水率很不相同，差异很大
如花岗岩的吸水率只有0.5％-0.7％ 混凝土的吸水率为2％-3％ 粘土砖的吸水率达8％-20％ 木材的吸水率可超过100％
土木工程材料
4、材料的耐水性
定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显
下降的性质。
软化系数：
KR
fb fg
KR =材料吸水饱和后的抗压强度 /材料干燥时的抗压强度
土木工程材料 3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示
亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 还湿性： 亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms mg mg
*100%
材料在吸湿状态下的重量 材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度
平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时 的含水率
K Qd AtH
影响因素： 孔隙率及孔隙特征
开口的连通大孔越多
抗渗性越差
闭口孔隙率大的材料
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力 （MPa）来确定，
P P 材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力： 2 4 P6
土木工程材料
建材行业的 推荐 技术标准的二类
标准代号 标准
类目顺序号
标准颁发 年代号
土木工程材料
五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术 标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质 量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批 后，在该地区或行业中执行。
各种材料的吸水率很不相同，差异很大
如花岗岩的吸水率只有0.5％-0.7％ 混凝土的吸水率为2％-3％ 粘土砖的吸水率达8％-20％ 木材的吸水率可超过100％
土木工程材料
4、材料的耐水性
定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显
下降的性质。
软化系数：
KR
fb fg
KR =材料吸水饱和后的抗压强度 /材料干燥时的抗压强度
土木工程材料 3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示
亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 还湿性： 亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms mg mg
*100%
材料在吸湿状态下的重量 材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度
平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时 的含水率
K Qd AtH
影响因素： 孔隙率及孔隙特征
开口的连通大孔越多
抗渗性越差
闭口孔隙率大的材料
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力 （MPa）来确定，
P P 材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力： 2 4 P6
土木工程材料
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
土木工程材料的基本性质培训课件(共70张PPT)
质量吸水率
培训专用
图1.1 硅氧四面体示意图
SiO4四面体可以形成链状结构， 如石棉。其纤维与纤维之间的 键合力要比链状结构方向上的 共价键弱得多。所以容易分散 成纤维状。
培训专用
粘土、云母、滑石等那么是由SiO4 四面体单元互相连结成片状结构， 许多片状结构再迭合成层状结构。 层与层之间是由范德华力结合的， 故其键合力弱，此种结构容易剥 成薄片。
混凝土配合比中，砂、石用量计算时往往 需要知道的是砂、石的近似密度。
培训专用
〔2〕表观密度〔apparent density〕 表观密度是指材料在自然状态下，单位体
积的质量，按下式计算：
式中:ρ0- 表观密度
m-枯燥材料的质量 v0-材料自然状态下的体积
培训专用
材料的表观体积是指包含内部孔隙的体积。当材料孔隙 内有水分时，其重量和体积均将有所变化，故测定 表观密度时，须注明其含水情况。一般是指材料在 气干状态〔长期在空凝土可认为是集料颗粒〔集料相〕分散在水泥 浆基体〔基相〕中所组成的两相复合材料。
培训专用
1.1.2材料的结构 －材料的结构是决定材料性质的极其重要因素。
－分为：宏观结构、细观结构和微观结构。
〔1〕宏观结构(macrostructure)
－土木工程材料的宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大 组织。其尺寸在10-3m级以上。
空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相 填充的致密程度。
空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算 含砂率的依据。
空隙率
培训专用
1.2.4材料的亲水性和憎水性(hydrophilic and hydrophobic nature)
材料与水接触，首先遇到的问题就是材料是否能被 水润湿。润湿是水被材料外表吸附的过程。它和 材料本身的性质有关。
2024版《土木工程新材料》PPT课件
CHAPTER 06
土木工程新材料的未来发展趋势
新材料的研发方向与挑战
高性能混凝土
提高耐久性、减少环境负荷、增强施工性能。
智能材料
自修复、自适应、传感与驱动一体化。
纤维增强复合材料
轻质高强、耐腐蚀、设计灵活性。
挑战
成本、技术标准、环境影响、市场接受度。
新材料在土木工程中的潜在应用
01
高性能混凝土用于大跨 度桥梁、高层建筑、海 洋工程等。
选用优质的水泥、骨料、 掺合料和外加剂等原材 料，保证混凝土的高性
能。
配合比设计
通过合理的配合比设计， 优化各原材料的比例， 实现高性能混凝土的优
异性能。
搅拌工艺
采用高效搅拌设备，确 保混凝土搅拌均匀，提 高混凝土的工作性和力
学性能。
养护措施
采取适当的养护措施， 保证高性能混凝土的强
度发展和耐久性。
土木工程新材料之纳米材料
纳米材料的定义与特点
定义 高比表面积 量子尺寸效应 优异的力学性能
纳米材料是指至少有一维尺寸在1-100纳米范围内的材料，具有独 特的物理、化学和机械性能。
纳米材料具有极高的比表面积，使其具有优异的吸附和催化性能。
当材料尺寸减小到纳米级别时，电子的波动性质变得显著，导致 材料的电学、光学和磁学性能发生变化。
适应性
能够适应不同的环境和条件，保 持其功能和性能。
智能材料的制备技术
01
02
03
复合技术
通过复合不同的材料，实 现智能材料的感知和响应 功能。
纳米技术
利用纳米技术制备智能材 料，提高其感知和响应的 灵敏度和精度。
生物技术
借鉴生物体的感知和响应 机制，制备具有生物活性 的智能材料。
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
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内孔隙的形态、大小、分布等结构状况。晶体粒子、玻璃体、 胶体及材料内孔隙的形态、大小、分布等不同，都影响材料 的性质。
（三）微观结构——指用电子显微镜及X射线等手段研究材料
内部质点在空间分布情况的结构层次。根据内部质点的分布 状态不同可分为晶体和非晶体。
土木工程材料
★ §2.2材料的基本物理性质
熟练掌握土木工程材料的基本物理性质
的含水率
土木工程材料
3、材料的吸湿性和吸水性
2）吸水性：材料在水中吸水的性质。 用吸水率表示吸水性：质量吸水率、体积吸水率 质量吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时 质量的百分率： m m
Wm
b
g
mg
*100%
体积吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分体积占材料干燥 时体积的百分率：
土木工程材料
四、土木工程材料的分类
有机材料 无机材料 复合材料
化学成分：
金属材料 无机材料非金属材料 金属 非金属复合材料 土木工程材料有机材料 木材、石油沥青、塑料 等 无机非金属 有机复合材料 玻璃纤维增强材料等 复合材料 金属 有机复合材料 轻质金属夹芯板等
p V0 V *100% (1 0 ) *100% V0
土木工程材料
二、密实度
孔隙率
空隙率
填充率
3、空隙率：散粒材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占 的比率 Vs V0 'V0 0 '
p' V0 ' V0 ' *100% (1
0
) *100%
P′反映了散粒材料的颗粒互相填充的密实程度 4、填充率：散粒材料在某堆积体积中被颗粒填充的程度
②测定：除钢材、玻璃等少数材料外，绝大多数材料都有孔 隙，一般进行磨细，干燥后用李氏瓶测其体积（砖、石 材）；另外，用排液置换法测量卵石等致密材料近似密度。 ③特点：不变值
土木工程材料
2、表观密度（俗称容重）
①定义：材料在自然状态下单位体积的质量（重量）
m 0 V0
测定：形状规则，直 接量尺寸，不规则， 排液置换，表面涂腊。
①团体标准和公司标准。指国际上有影响的团体和公 如美国材料与实验协会标准（ASTM）等。
②区域性标准。如德国工业标准(DIN)等。 ③国际标准化组织标准，代号ISO。
司的标准。
土木工程材料
§2.1材料的组成与结构
二、材料的结构和构造 *材料的结构和构造是决定材料性质的重要因素 （一）宏观结构：指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织，尺寸在 10-3m以上。 ①按其孔隙特征分为： 致密结构——玻璃塑料、金属、天然石材等 多孔结构——加气砼、泡沫塑料 微孔结构——石膏制品、水泥制品
当θ= 0°时，表明材料完全被水润湿，称为铺展。
土木工程材料
2、材料的含水状态（亲水性材料）
基本含水状态：
(a)干燥状态-材料的孔隙中不含水或含水极微 (b)气干状态-材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡 (c)饱和面干-材料表面干燥，而孔隙中充满水达到饱和
(d)湿润状态-材料不仅孔隙中含水饱和,而且表面上为水湿润附有一层水膜
材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与憎 水两种不同的性质；材料在潮湿空气中或水中吸收水分的性质，分 别称为吸湿性与吸水性；材料耐水性指材料长期在水的作用下不破 坏、强度不明显下降的性质；抗渗性指材料抵抗压力水不渗透的性 质；抗冻性指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏，强 度也不显著下降的性质。
材料名称 钢 材 松 木 水 泥 砂
碎石（石灰石） 2.60 ~ 2.80 普通混凝土 普通黏土砖 2.60 2.60
土木工程材料
二、密实度 孔隙率 空隙率 填充率
0 V D *100% *100% 1 p V0
1、密实度：材料体积内被固体物质充实的程度
（物质占比例）
2、孔隙率：孔隙的多少 （孔隙所占比例）
KR 在0-1之间 耐水材料：KR ＞0.85
钢材、玻璃、沥青 KR =1黏土KR =0
要求：长期处于水中或潮湿环境中的重要结构 KR ＞0.85
用于受潮较轻或次要结构： KR ≥0.75
土木工程材料
5、材料的抗渗性
抗渗性是决定材料耐 久性的主要指标
定义：材料抵抗压力水渗透的性质 渗透系数一定厚度的材料，在一定水压力下，在 单位时间内透过单位面积的水量 影响因素： 孔隙率及孔隙特征
触时，在材料、水以及空气三相的 交点处，作沿水滴表面的切线，此 切线与材料和水接触面的夹角θ， 称为润湿边角
土木工程材料
1、材料的亲水性与憎水性
亲水性材料：当θ≤90°时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而
表现出亲水性，这种材料称亲水性材料。
例如：砖、木、混凝土等。
憎水性材料：当θ＞90°时，材料表面不吸附水，此称憎水性材料。 例如：沥青、石蜡等。
F 50
F 100
混凝土F50含义：混凝土标准试件经28d标准养护后，浸水4d吸水饱 和, 在-15Co- -20Co条件下冻6h,在10-20oC水中融6h，一冻 一融为一次冻融，经50次的冻融循环后，质量损失不大于5%， 强度损失不超过25%也无明显损坏和剥落，则该混凝土达到 F50。
冻融破坏：材料吸水后，在负温度下，水在毛细管内结冰，体积膨
土木工程材料
五、技术准标简介
2、土木工程材料的技术标准与规范
国家标准（GB）：指对全国范围的经济、技术及生产发展有重大意 义的标准。它是由国家标准主管部门委托有关部门起草，或有关部 委提出批报，经国家技术监督局会同各有关部委审批，并由国家技 术监督局发布。 GB标准为强制性国家标准，任何技术（产品）不 得低于此标准
土木工程材料
主要教学内容
绪论（★） 材料的基本性质（★ ★ ） 金属材料（★ ★ ★ ） 无机胶凝材料（★ ★ ★ ）
第一章 第二章 第三章 第四章
第五章
第六章 第七章 第八章 第九章
混凝土与砂浆（★ ★ ★ ）
砌体材料（★ ★ ） 沥青与沥青混合材料（★） 合成高分子材料（★） 功能材料（★）
第十章
Qd K AtH
开口的连通大孔越多
闭口孔隙率大的材料
抗渗性越差
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力 （MPa）来确定，
材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力：
P 2 P 4 P6
土木工程材料
6、材料的抗冻性
定义：材料在吸水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破环， 强度不明显降低的性质。 抗冻标号（Fn）： F 25
体积及颗粒间空隙
体积
②测定：包含了颗粒之间的空隙
自然堆积密度：散粒材料的堆积方式松散 紧密堆积密度：散粒材料捣实的堆积方式
土木工程材料
常用材料的密度、表观密度，堆积密度
密 度g/cm3 7.85 1.55 2.80~3.20 2.66 表观密度 g/cm3 —— 0.40 ~ 0.80 —— 2.65 2.60 1.95 ~ 2.50 16.0 ~ 1.90 堆积密度 g/cm3 —— —— 900 ~ 1300 1450 ~ 1650 1400 ~ 1700 —— ——
WV
mb mg V0
1 * *100% w
质量吸水率与体积吸水率关系：
WV Wm * 0
土木工程材料
3、材料的吸湿性和吸水性
材料的吸水性与什么有关？
材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。对于细
微连通孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大。闭口孔隙水分不能 进去，而开口大孔虽然水分易进入，但不能存留，只能润湿孔 壁，所以吸水率仍然较小。
标准名称
JC/T 479-92建筑生石灰
标准颁发 年代号
建材行业的 标准代号
推荐 标准
技术标准的二类 类目顺序号
土木工程材料
五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术 标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质 量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批 后，在该地区或行业中执行。 国际标准 ：
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3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示 亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 还湿性： 亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms m g mg
材料在吸湿状态下的重量
*100%
材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度 平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时
V0 ' *100% 0 *100% 1 p' V0 ' 0
D'
空隙率考虑的是材料颗料间的空隙，这对填充和粘结散粒材料时， 研究散粒状材料的空隙结构和计算胶结材料的需要量十分重要
土木工程材料
三、材料与水有关的性质
1、亲水性、憎水性（疏水性） 2、材料的含水状态 3、材料的吸水性与吸湿性 4、材料的耐水性 5、材料的抗渗性 6、材料的抗冻性
②按存在状态或构造特征分：
纤维结构——玻璃纤维、矿棉、棉麻 堆聚结构——砂浆、沥青混凝土、水泥混凝土
层状结构——胶合板、纸面石膏板
散粒结构——砂、石及粉状或颗粒状材料
土木工程材料
§2.1材料的组成与结构
（二）亚微观结构又称细观结构——指用光学显微镜观测手
段研究的结构层次。它包括晶体粒子、玻璃体、胶体及材料
土木工程材料
1、材料的亲水性与憎水性
1、亲水性与憎水性：当材料与水接 触时，有些材料能被水润湿，有些
材料则不能被水润湿，前者称材料 具有亲水性，后者称具有憎水性。
（三）微观结构——指用电子显微镜及X射线等手段研究材料
内部质点在空间分布情况的结构层次。根据内部质点的分布 状态不同可分为晶体和非晶体。
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★ §2.2材料的基本物理性质
熟练掌握土木工程材料的基本物理性质
的含水率
土木工程材料
3、材料的吸湿性和吸水性
2）吸水性：材料在水中吸水的性质。 用吸水率表示吸水性：质量吸水率、体积吸水率 质量吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时 质量的百分率： m m
Wm
b
g
mg
*100%
体积吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分体积占材料干燥 时体积的百分率：
土木工程材料
四、土木工程材料的分类
有机材料 无机材料 复合材料
化学成分：
金属材料 无机材料非金属材料 金属 非金属复合材料 土木工程材料有机材料 木材、石油沥青、塑料 等 无机非金属 有机复合材料 玻璃纤维增强材料等 复合材料 金属 有机复合材料 轻质金属夹芯板等
p V0 V *100% (1 0 ) *100% V0
土木工程材料
二、密实度
孔隙率
空隙率
填充率
3、空隙率：散粒材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占 的比率 Vs V0 'V0 0 '
p' V0 ' V0 ' *100% (1
0
) *100%
P′反映了散粒材料的颗粒互相填充的密实程度 4、填充率：散粒材料在某堆积体积中被颗粒填充的程度
②测定：除钢材、玻璃等少数材料外，绝大多数材料都有孔 隙，一般进行磨细，干燥后用李氏瓶测其体积（砖、石 材）；另外，用排液置换法测量卵石等致密材料近似密度。 ③特点：不变值
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2、表观密度（俗称容重）
①定义：材料在自然状态下单位体积的质量（重量）
m 0 V0
测定：形状规则，直 接量尺寸，不规则， 排液置换，表面涂腊。
①团体标准和公司标准。指国际上有影响的团体和公 如美国材料与实验协会标准（ASTM）等。
②区域性标准。如德国工业标准(DIN)等。 ③国际标准化组织标准，代号ISO。
司的标准。
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§2.1材料的组成与结构
二、材料的结构和构造 *材料的结构和构造是决定材料性质的重要因素 （一）宏观结构：指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织，尺寸在 10-3m以上。 ①按其孔隙特征分为： 致密结构——玻璃塑料、金属、天然石材等 多孔结构——加气砼、泡沫塑料 微孔结构——石膏制品、水泥制品
当θ= 0°时，表明材料完全被水润湿，称为铺展。
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2、材料的含水状态（亲水性材料）
基本含水状态：
(a)干燥状态-材料的孔隙中不含水或含水极微 (b)气干状态-材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡 (c)饱和面干-材料表面干燥，而孔隙中充满水达到饱和
(d)湿润状态-材料不仅孔隙中含水饱和,而且表面上为水湿润附有一层水膜
材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与憎 水两种不同的性质；材料在潮湿空气中或水中吸收水分的性质，分 别称为吸湿性与吸水性；材料耐水性指材料长期在水的作用下不破 坏、强度不明显下降的性质；抗渗性指材料抵抗压力水不渗透的性 质；抗冻性指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏，强 度也不显著下降的性质。
材料名称 钢 材 松 木 水 泥 砂
碎石（石灰石） 2.60 ~ 2.80 普通混凝土 普通黏土砖 2.60 2.60
土木工程材料
二、密实度 孔隙率 空隙率 填充率
0 V D *100% *100% 1 p V0
1、密实度：材料体积内被固体物质充实的程度
（物质占比例）
2、孔隙率：孔隙的多少 （孔隙所占比例）
KR 在0-1之间 耐水材料：KR ＞0.85
钢材、玻璃、沥青 KR =1黏土KR =0
要求：长期处于水中或潮湿环境中的重要结构 KR ＞0.85
用于受潮较轻或次要结构： KR ≥0.75
土木工程材料
5、材料的抗渗性
抗渗性是决定材料耐 久性的主要指标
定义：材料抵抗压力水渗透的性质 渗透系数一定厚度的材料，在一定水压力下，在 单位时间内透过单位面积的水量 影响因素： 孔隙率及孔隙特征
触时，在材料、水以及空气三相的 交点处，作沿水滴表面的切线，此 切线与材料和水接触面的夹角θ， 称为润湿边角
土木工程材料
1、材料的亲水性与憎水性
亲水性材料：当θ≤90°时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而
表现出亲水性，这种材料称亲水性材料。
例如：砖、木、混凝土等。
憎水性材料：当θ＞90°时，材料表面不吸附水，此称憎水性材料。 例如：沥青、石蜡等。
F 50
F 100
混凝土F50含义：混凝土标准试件经28d标准养护后，浸水4d吸水饱 和, 在-15Co- -20Co条件下冻6h,在10-20oC水中融6h，一冻 一融为一次冻融，经50次的冻融循环后，质量损失不大于5%， 强度损失不超过25%也无明显损坏和剥落，则该混凝土达到 F50。
冻融破坏：材料吸水后，在负温度下，水在毛细管内结冰，体积膨
土木工程材料
五、技术准标简介
2、土木工程材料的技术标准与规范
国家标准（GB）：指对全国范围的经济、技术及生产发展有重大意 义的标准。它是由国家标准主管部门委托有关部门起草，或有关部 委提出批报，经国家技术监督局会同各有关部委审批，并由国家技 术监督局发布。 GB标准为强制性国家标准，任何技术（产品）不 得低于此标准
土木工程材料
主要教学内容
绪论（★） 材料的基本性质（★ ★ ） 金属材料（★ ★ ★ ） 无机胶凝材料（★ ★ ★ ）
第一章 第二章 第三章 第四章
第五章
第六章 第七章 第八章 第九章
混凝土与砂浆（★ ★ ★ ）
砌体材料（★ ★ ） 沥青与沥青混合材料（★） 合成高分子材料（★） 功能材料（★）
第十章
Qd K AtH
开口的连通大孔越多
闭口孔隙率大的材料
抗渗性越差
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力 （MPa）来确定，
材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力：
P 2 P 4 P6
土木工程材料
6、材料的抗冻性
定义：材料在吸水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破环， 强度不明显降低的性质。 抗冻标号（Fn）： F 25
体积及颗粒间空隙
体积
②测定：包含了颗粒之间的空隙
自然堆积密度：散粒材料的堆积方式松散 紧密堆积密度：散粒材料捣实的堆积方式
土木工程材料
常用材料的密度、表观密度，堆积密度
密 度g/cm3 7.85 1.55 2.80~3.20 2.66 表观密度 g/cm3 —— 0.40 ~ 0.80 —— 2.65 2.60 1.95 ~ 2.50 16.0 ~ 1.90 堆积密度 g/cm3 —— —— 900 ~ 1300 1450 ~ 1650 1400 ~ 1700 —— ——
WV
mb mg V0
1 * *100% w
质量吸水率与体积吸水率关系：
WV Wm * 0
土木工程材料
3、材料的吸湿性和吸水性
材料的吸水性与什么有关？
材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。对于细
微连通孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大。闭口孔隙水分不能 进去，而开口大孔虽然水分易进入，但不能存留，只能润湿孔 壁，所以吸水率仍然较小。
标准名称
JC/T 479-92建筑生石灰
标准颁发 年代号
建材行业的 标准代号
推荐 标准
技术标准的二类 类目顺序号
土木工程材料
五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术 标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质 量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批 后，在该地区或行业中执行。 国际标准 ：
土木工程材料
3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示 亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 还湿性： 亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms m g mg
材料在吸湿状态下的重量
*100%
材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度 平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时
V0 ' *100% 0 *100% 1 p' V0 ' 0
D'
空隙率考虑的是材料颗料间的空隙，这对填充和粘结散粒材料时， 研究散粒状材料的空隙结构和计算胶结材料的需要量十分重要
土木工程材料
三、材料与水有关的性质
1、亲水性、憎水性（疏水性） 2、材料的含水状态 3、材料的吸水性与吸湿性 4、材料的耐水性 5、材料的抗渗性 6、材料的抗冻性
②按存在状态或构造特征分：
纤维结构——玻璃纤维、矿棉、棉麻 堆聚结构——砂浆、沥青混凝土、水泥混凝土
层状结构——胶合板、纸面石膏板
散粒结构——砂、石及粉状或颗粒状材料
土木工程材料
§2.1材料的组成与结构
（二）亚微观结构又称细观结构——指用光学显微镜观测手
段研究的结构层次。它包括晶体粒子、玻璃体、胶体及材料
土木工程材料
1、材料的亲水性与憎水性
1、亲水性与憎水性：当材料与水接 触时，有些材料能被水润湿，有些
材料则不能被水润湿，前者称材料 具有亲水性，后者称具有憎水性。