土木工程材料第一章土木工程材料的基本性质PPT演示课件
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Civil Engineering Materials
20
1－固体物质； 2－开口孔隙； 3－闭口孔隙
材料内孔隙示意图
开口孔隙对材料性质的影响较闭口孔隙 大，往往使材料的大多数性质降低（吸声性 除外）。
Civil Engineering Materials
21
1.2 材料的物理性质
• 1.2.1 与质量状态有关的物理性质 • 1.2.2 与构造状态有关的物理性质 • 1.2.3 与水有关的性质
西南交通大学 希望学院
2015年
Civil Engineering Materials
1
第1章 土木工程材料的基本性质
• 本章要点 土木工程材料的基本物理性质、力学性
质及耐久性等。
• 学习目标 熟悉和掌握各种材料的基本性质，在
工程设计与施工中正确选择和合理使用各 种材料。
Civil Engineering Materials
李氏密度瓶
Civil Engineering Materials
23
2. 表观密度 （视密度、近似密度）
• 是指材料在自然状态下，不含开口
孔时单位体积的质量。
m m
V V Vb
如何测？？
2
Civil Engineering Materials
V
Vb
Vk
24
3. 容积密度ρ0（体积密度、容重）
纤维、钢纤维
质、保温、吸声
陶瓷、砖、某些天然石材
强度较高
各种混凝土、钢筋混凝土 综合性能好、价格较 低
岩棉板、纤维板、纤维增 轻质、保温，或高抗
强塑料
拉
加气混凝土、泡沫混凝土
轻质保温
纸面石膏板、胶合板、各
综合性能好
Civil E种ng加ine芯er板ing Materials
10
金属的金相组织
木材的细观结构
开口/连孔隙 闭口/封闭孔隙
Civil Engineering Materials
19
3. 孔隙特征及其对材料性质的影响 • 孔隙特征是指材料内部孔隙的大小、形状、
分布、连通与否等构造上的特征，对材料 的物理、力学性质均有显著影响。
• 一般工程应用上，孔隙特征主要指孔隙的 连通性，按此分为开口孔隙和闭口孔隙。
Civil Engineering Materials
17
1. 材料内部孔隙的来源与产生
天然材料
人造材料
锆石的微观结构
木材的细观结构
Civil Engineering Materials
18
2. 孔隙的分类
孔隙大小
孔隙形状
常压下水 能否进入
微细孔隙 毛细孔
较粗大孔隙 粗大孔隙
球形孔隙 片状孔隙 管状孔隙 墨水瓶状孔隙 带尖角的孔隙
8
Civil Engineering Materials
9
宏观结构
单 致密结构 一 材 多孔结构 料 纤维结构
聚集结构
复 粒状聚集结
合
构
材
纤维聚集结 构
料 多孔结构
叠合结构
常用材料
主要特性
钢材、玻璃、沥青、部分 高强，或不透水、耐
塑料
腐蚀
泡沫塑料、泡沫玻璃 轻质、保温、低强度
木材、竹材、岩棉、玻璃 高抗拉、且大多数轻
是指材料在自然状态下，单位宏观外形体积的质量。
0
m m V0 VVb Vk
如何测？
形状规则：直接测量并计算 形状不规则：蜡封并排液测定
宏观外形体积:包括开口孔隙和闭口孔隙在内的体积。即固 体体积＋开口孔隙体积＋闭口孔隙体积。
Civil Engineering Materials
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4. 堆积密度ρ0/
2
研究土木工程材料的一般规律
• 如下图所示：
提出了要求
运输 储存
组成
原料 形成了 生产工艺
结构 构造
决定了 性质 决定了 应用
(内因)
提
外影
出
因响
了
外界环境条件
技术 依据 要求
检验 与
验收
Civil Engineering Materials
3
内容提要：
1.1 材料的组成与结构 1.2 材料的物理性质 1.3 材料的基本力学性质 1.4 材料的耐久性 1.5 材料的热工、声、光性
4
粉状或粒状材料，在自然堆积状态下，单位体积的质量。
Civil Engineering Materials
4
1.1 材料的组成与结构
1.1.1 材料的组成 1.1.2 材料的结构 1.1.3 结构中的孔隙与材料性质的关系
Civil Engineering Materials
5
1. 化学组成 • 化学组成指构成材料的基本元素与化合物。
➢材料在使用过程按化学变化规律发生作用， 例如：
（石墨、金刚石、“足球烯”C60）
玻璃体
无定形态（短程有序， 长程无序）
胶体
微小质点分散于介 质中形成的结构 （1~100μm）
Civil Engineering Materials
14
金刚石晶胞 金刚石三维结构
石墨三维结构
C60比例模型 C60球棍模型
Civil Engineering Materials
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泡沫玻璃 泡沫塑料
泡沫混凝土
玻璃 Civil Engineering Materials
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➢小结：材料的组成、微观结构、宏观结 构与材料性质、用途的关系
宏观结构不同，即使组成与微观结构等相 同，材料的性质与用途也不同
宏观结构相同或相似，则即使材料的组成 或微观结构等不同，材料也具有某些相同或 相似的性质与用途
混凝土碳化 钢材锈蚀
Civil Engineering Materials
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Civil Engineering Materials
7
2. 矿物组成
• 矿物是具有一定化学成分和结构特征的单
质或化合物。
来自百度文库
无机非金属材料
•矿物组成 = 矿物种类 + 矿物含量
➢例如：普通硅酸盐水泥与快硬硅酸盐水泥
Civil Engineering Materials
Civil Engineering Materials
11
钙钛锆石在不同放大倍数下的SEM照片
Civil Engineering Materials
12
粉煤灰在3.0K下的SEM照片
矿渣在3.0K下的SEM照片
Civil Engineering Materials
13
土木工 程材料
固态
晶体 有规则，各向异性
Civil Engineering Materials
22
1.密度ρ
材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
m V
ρ——密度，g/cm3； m——材料的质量，g； V——材料在绝对密实状态下的体积，cm3。
绝对密实:不包括孔隙。 如何测？
➢磨成细粉，用李氏瓶； ➢排液置换法。
实际上，自然界完全密实的材料不存在（近似 密度）。
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1－固体物质； 2－开口孔隙； 3－闭口孔隙
材料内孔隙示意图
开口孔隙对材料性质的影响较闭口孔隙 大，往往使材料的大多数性质降低（吸声性 除外）。
Civil Engineering Materials
21
1.2 材料的物理性质
• 1.2.1 与质量状态有关的物理性质 • 1.2.2 与构造状态有关的物理性质 • 1.2.3 与水有关的性质
西南交通大学 希望学院
2015年
Civil Engineering Materials
1
第1章 土木工程材料的基本性质
• 本章要点 土木工程材料的基本物理性质、力学性
质及耐久性等。
• 学习目标 熟悉和掌握各种材料的基本性质，在
工程设计与施工中正确选择和合理使用各 种材料。
Civil Engineering Materials
李氏密度瓶
Civil Engineering Materials
23
2. 表观密度 （视密度、近似密度）
• 是指材料在自然状态下，不含开口
孔时单位体积的质量。
m m
V V Vb
如何测？？
2
Civil Engineering Materials
V
Vb
Vk
24
3. 容积密度ρ0（体积密度、容重）
纤维、钢纤维
质、保温、吸声
陶瓷、砖、某些天然石材
强度较高
各种混凝土、钢筋混凝土 综合性能好、价格较 低
岩棉板、纤维板、纤维增 轻质、保温，或高抗
强塑料
拉
加气混凝土、泡沫混凝土
轻质保温
纸面石膏板、胶合板、各
综合性能好
Civil E种ng加ine芯er板ing Materials
10
金属的金相组织
木材的细观结构
开口/连孔隙 闭口/封闭孔隙
Civil Engineering Materials
19
3. 孔隙特征及其对材料性质的影响 • 孔隙特征是指材料内部孔隙的大小、形状、
分布、连通与否等构造上的特征，对材料 的物理、力学性质均有显著影响。
• 一般工程应用上，孔隙特征主要指孔隙的 连通性，按此分为开口孔隙和闭口孔隙。
Civil Engineering Materials
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1. 材料内部孔隙的来源与产生
天然材料
人造材料
锆石的微观结构
木材的细观结构
Civil Engineering Materials
18
2. 孔隙的分类
孔隙大小
孔隙形状
常压下水 能否进入
微细孔隙 毛细孔
较粗大孔隙 粗大孔隙
球形孔隙 片状孔隙 管状孔隙 墨水瓶状孔隙 带尖角的孔隙
8
Civil Engineering Materials
9
宏观结构
单 致密结构 一 材 多孔结构 料 纤维结构
聚集结构
复 粒状聚集结
合
构
材
纤维聚集结 构
料 多孔结构
叠合结构
常用材料
主要特性
钢材、玻璃、沥青、部分 高强，或不透水、耐
塑料
腐蚀
泡沫塑料、泡沫玻璃 轻质、保温、低强度
木材、竹材、岩棉、玻璃 高抗拉、且大多数轻
是指材料在自然状态下，单位宏观外形体积的质量。
0
m m V0 VVb Vk
如何测？
形状规则：直接测量并计算 形状不规则：蜡封并排液测定
宏观外形体积:包括开口孔隙和闭口孔隙在内的体积。即固 体体积＋开口孔隙体积＋闭口孔隙体积。
Civil Engineering Materials
25
4. 堆积密度ρ0/
2
研究土木工程材料的一般规律
• 如下图所示：
提出了要求
运输 储存
组成
原料 形成了 生产工艺
结构 构造
决定了 性质 决定了 应用
(内因)
提
外影
出
因响
了
外界环境条件
技术 依据 要求
检验 与
验收
Civil Engineering Materials
3
内容提要：
1.1 材料的组成与结构 1.2 材料的物理性质 1.3 材料的基本力学性质 1.4 材料的耐久性 1.5 材料的热工、声、光性
4
粉状或粒状材料，在自然堆积状态下，单位体积的质量。
Civil Engineering Materials
4
1.1 材料的组成与结构
1.1.1 材料的组成 1.1.2 材料的结构 1.1.3 结构中的孔隙与材料性质的关系
Civil Engineering Materials
5
1. 化学组成 • 化学组成指构成材料的基本元素与化合物。
➢材料在使用过程按化学变化规律发生作用， 例如：
（石墨、金刚石、“足球烯”C60）
玻璃体
无定形态（短程有序， 长程无序）
胶体
微小质点分散于介 质中形成的结构 （1~100μm）
Civil Engineering Materials
14
金刚石晶胞 金刚石三维结构
石墨三维结构
C60比例模型 C60球棍模型
Civil Engineering Materials
15
泡沫玻璃 泡沫塑料
泡沫混凝土
玻璃 Civil Engineering Materials
16
➢小结：材料的组成、微观结构、宏观结 构与材料性质、用途的关系
宏观结构不同，即使组成与微观结构等相 同，材料的性质与用途也不同
宏观结构相同或相似，则即使材料的组成 或微观结构等不同，材料也具有某些相同或 相似的性质与用途
混凝土碳化 钢材锈蚀
Civil Engineering Materials
6
Civil Engineering Materials
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2. 矿物组成
• 矿物是具有一定化学成分和结构特征的单
质或化合物。
来自百度文库
无机非金属材料
•矿物组成 = 矿物种类 + 矿物含量
➢例如：普通硅酸盐水泥与快硬硅酸盐水泥
Civil Engineering Materials
Civil Engineering Materials
11
钙钛锆石在不同放大倍数下的SEM照片
Civil Engineering Materials
12
粉煤灰在3.0K下的SEM照片
矿渣在3.0K下的SEM照片
Civil Engineering Materials
13
土木工 程材料
固态
晶体 有规则，各向异性
Civil Engineering Materials
22
1.密度ρ
材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
m V
ρ——密度，g/cm3； m——材料的质量，g； V——材料在绝对密实状态下的体积，cm3。
绝对密实:不包括孔隙。 如何测？
➢磨成细粉，用李氏瓶； ➢排液置换法。
实际上，自然界完全密实的材料不存在（近似 密度）。