第一章材料的基本性质解析

与性质关系
矿物组成在其化学成分确定的条件下，是决定材料性 质的主要因素。
举例
水泥中的熟料矿物，其相对含量不同，水泥性能不同。
3.相组成 定义
– 材料中结构相近，性质相同的均匀部分。自然界中的 物质分为气象、液相固相三种形态。
– 材料中，同种化学成分由于加工工艺不同，温度压力 等环境的不同，可形成不同的相。如，铁碳合金中有 铁素体、渗碳体、珠光体。
观体积
表观体积是指包 括内部封闭孔隙在内 的体积。其封闭孔隙 的多少，孔隙中是否 含有水及含水的多少， 均可能影响其总质量 或体积。
因此，材料的表 观密度与其内部构成 状态及含水状态有关。
测定瓶+ 砂+水的 质量m1
测定瓶+ 水的质 量m2
砂表观密度ρs的测定 （kg/m3）
s＝（ m0
m0 m2
与性质关系
材料的化学性质、物理性质与化学组成密切相关。
举例
钢材易锈蚀是因为含Fe，钢材中C含量的多少，确定钢的性质， C愈高，脆性愈大，韧性就愈差；
水泥的化学组成不同，或相组成是指构成材料的矿物种类和数量。
矿物
材料中具有特定的晶体结构，特定的物理力学性质的 组织结构。
；
V ——材料的自然体积，cm3 或
m3。
表观密度的测量
自然状态下的体积－是指包含材料 内部孔隙在内的体积。材料内部孔隙含 有水分时，其质量和体积均发生变化。 注明含水情况
表观密度一般是采用材料在气干状 态下的质量和体积来测定。在烘干状态 下的表观密度称为干表观密度。
工程中砂石材 料，直接用排 水法测定其表
复合
纤维聚集结构
岩棉板、岩棉管、石棉水泥制品、纤 轻质、保温、吸声或高抗
维板、纤维增强塑料
拉（折）
材料
多孔结构
加气混凝土、泡沫混凝土
轻质、保温
叠合结构
纸面板、胶合板、各种夹芯板
综合性能好
2.细观结构
定义
指用光学显微镜所看到的结构。其尺寸范围在10-3~10-6m。
研究领域
该结构主要研究材料内部的晶粒、颗粒等的大小和形态、 晶界或界面，孔隙与微裂纹的大小和分布。
三、材料的构造
定义
构造指具有特定性质的材料结构单元间的相互搭配 情况。
构造与结构关系
– 与结构相比构造更强调相同材料或不同材料间的搭配 组合关系。
– 如材料的(孔隙、层理、纹理、疵病等)
构造与性能的关系
➢ 木材的宏观和微观构造决定了木材的各向异性； ➢ 具有特定构造的节能墙板，其构造赋予了墙板良好的
举例
钢铁的铁素体、渗碳体、珠光体。
3.微观结构
定义
– 用电子显微镜、X-射线衍射仪等手段来研究的原子级 或分子级结构。尺寸范围在10-6-10-10m。
分类 – 晶体 – 玻璃体 – 胶体
3.微观结构
晶体
原子排列示意图
非晶体（玻璃体）
3.微观结构
（1）晶体 – 定义
质点在空间上按特定的规则呈周期性排列。近程有序， 远程有序。
材料的宏观结构及其相应的主要特征
材料的宏观结构 致密结构
常用材料 钢材、玻璃、沥青、部分塑料
主要特征 高强、或不透水、耐腐蚀
单一 多孔结构
泡沫塑料、泡沫玻璃
轻质、保温
材料
纤维结构
木材、竹材、石棉、玻璃纤维、钢纤 高抗拉、且大多数具有轻
维
质、保温、吸声性质
聚集结构
陶瓷、砖、某些天然岩石
强度较高
颗粒聚集结构 各种混凝土、砂浆、钢筋混凝土 综合性能好、价格较低廉
m1
）1000
式中： m0——砂试样的 烘干质量，g； m0＝ 300g；
m1——砂试样、水 及容量瓶总质量，g;
m2——水及容量瓶 总质量，g。
3. 堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状
态下单位体积的质量。按下式计算：
0'
m V0'
式中：ρ0——材料的堆积密度, g/cm3 或 kg/m3
1）对近于绝对密实的材料：金属、玻璃 等
量测几何体积－称重－代入公式 2）对有孔隙的材料：砖、混凝土、石材
磨成细粉－ 李氏比重瓶法测试
试 验 演 示
李氏瓶法
2.表观密度
材料单位表观体积的质量。按下式
计算：
' m
V
开口孔 闭口孔
式中： '——体积密度， g/cm3 或 规则材料
kg/m3； m ——材料的质量，g 或 kg
复(混）合材料 由两相或两相以上的物质组成的材料。如混凝土。
与性质关系 复（混）合材料的性质与其构成材料的相组成和界面特 性有密切关系。界面为多相材料中相与相之间的分界面， 是较薄弱区。改善界面性能可以提高材料性能。
二、材料的结构
宏观结构 细观结构 微观结构
1.宏观结构
指用肉眼或放大镜能分辨的粗大组织。在10-3m 以上。
用下，沿一定的结晶方向裂成光滑平面的性质）。 – 没有固定的熔点。 – 具有化学活性，如火山灰，粒化高炉矿渣等。
3.微观结构
（3）胶体 定义：粒径为 10-7～10-10 m 的固体颗粒为分
散相，分散在连续相介质中形成的分散体系。 胶体结构特点： ①总表面积大。表面能大，吸附能力强。 ②既具有固体性质，又具有粘性液体的流动性质。 分类 溶胶结构：胶粒少 凝胶结构：胶粒多
保温、隔声、防火抗震等性能。
空隙
1.2 材料的物理性质
一、 材料的密度
1.实际密度 指材料在绝对密实状态下单位体积的质
量，按下式计算：
m
V
式中：ρ——实际密度，g/cm3 或 kg/m3； m——材料的质量，g 或 kg； V——材料的绝对密实体积，cm3 或 m3。
实际密度的测量
绝对密实状态下的体积－是指不包括材 料内部孔隙在内的体积。 实际密度的测量：
第一章 建筑材料的基本性质
内容： 材料的组成、结构和构造 材料的基本物理性质 材料的基本力学性质 材料的耐久性 材料的热工性能 材料的装饰性能
1.1 材料的组成、结构和构造
一、 材料的组成 ---是指材料的化学成分、矿物组成和配料组成。
1、材料的化学组成 定义
构成材料的化学元素及化合物的种类与数量。
– 晶体结构的分类
原子晶体，如石英 分子晶体，如有机化合物 离子晶体，如CaCl2 金属晶体，如钢铁
3.微观结构
（2）玻璃体 定义：质点呈无规则空间网络结构，化学性质不
稳定，
易与其他物质起化学反应。近程有序，远程无 序。
玻璃体结构特点：
– 质点排列不规则，没有固定的几何形状。 – 各向同性，破坏时没有明显的解理面（矿物在外力作