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
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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
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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。
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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）。