1土木工程材料基本性质-土木工程材料精品课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中滑移而较多，故其强度化组分。 低，塑性较好。
• 3、微观结构 • 指原子、分子层结构 • 电子显微镜或X射线来分析 • 按微观结构可分为晶体、玻璃体、胶体 • （1）晶体，原子晶体（金刚石、石英）、离子晶体（氯
化钠、石膏、石灰岩）、分子晶体（蜡、斜方硫）、金属 晶体（铁、钢、铜、铝及合金）
• （2）玻璃体--非晶体
• 2、细观结构 • 光学显微镜观察到的结构 • 只能针对具体材料分 • 如钢铁可分为铁素体、渗碳体、珠光体
碳溶于α—Fe晶格中的固溶 体，铁素体晶格原铁子与间碳的的间化合物，分子式 隙较小，其溶碳能力Fe较2C低,含，碳量为6铁.6素7%体，和渗碳体相间形成的 室温下仅能溶入小于其0晶.0体05结%构复杂，性质机械混合物。 的碳。由于溶碳少而硬且脆晶，格是钢中的主要强
第1章 土木工程材料基本性质
南华大学杨建明教授
2.1 材料的组成、结构构造与性质
• 工程上把能用于结构、机器、器件或其他 产品的具有某些性能的物质，称为材料。 如金属、陶瓷、超导体、塑料、玻璃等。
• 一、材料的组成
• 材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相 组成
• 1、化学组成，指构成材料的化学元素及化合物的 种类和数量。
V0
0
P D 1
•
• 五、材料与水有关的 性质
• 1、亲水性与憎水性
• 润湿角θ≤90°的材料 为亲水性材料。反之 θ>90°表明该材料为 憎水性材料。
图2-1 材料润湿示意图 ( A )亲水性材料；(B)憎水性材料
2019/9/15
• 2、吸水性
• 材料在浸水状态下吸入水分的能力为吸水性。用吸水率表
• 用软化系数表示。
KR
fb fg
• 强度降低的原因：①水分进入材料，材料表面张力作用，
产生劈裂破坏作用；
• ②吸水膨胀，材料开裂破坏；
• ③物质发生溶解。
• 对于经常位于水中或受潮严重的重要结构物的材料，其软 化系数不宜小于0.85。
m
VBiblioteka Baidu
2019/9/15
• 2、表观密度
• 表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的质量。
• 气干表观密度，烘干状态下称干表观密度。
0
m V0
• 3、堆积密度
• 堆积密度是指粉状、粒状或纤维在自然堆积状态下单位体
积（包括了颗粒的孔隙及颗粒之间的空隙）所具有的质量
。 0
m V0
•
2019/9/15
• 玻璃体是化学不稳定的结构，容易与其他物质起化学反应 。化学活性较高，如火山灰、炉渣、粒化高炉矿渣
• 能与石灰或水泥在有水条件下起水化、硬化作用。
• （3）胶体
• 10-7~10-10m固体颗粒。通常分为溶胶结构、 凝胶结构、溶胶－凝胶结构
• 材料的构造
• 材料的构造是指特定性质的材料结构单元 相互搭配情况。
• 2、矿物组成，具有特定的晶体结构，具有特定的 物理力学性质的组织结构的物质称为矿物。矿物 组成是构成材料的矿物种类和数量。
• 3、相组成，固、液、气。
• 二、材料的结构
• 材料结构可分为宏观结构、细观结构和微 观结构
• 1、宏观结构 • 指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。 • 按其孔隙特征可分为： • （1）致密结构 金属材料、石材、玻璃、
Wh
ms mg mg
100%
• 吸湿作用一般是可逆的，也就是说材料既可吸收 空气中的水分，又可向空气中释放水分。
• 材料与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含 水率。
• 4、耐水性
• 材料抵抗水的破坏作用的能力称为材料耐水性。
• 材料耐水性应包括水对材料的力学性质、光学性质、装饰 性质等方面的性质的劣化作用。
V0 V VP VP VK VB
• 散粒材料： • 颗粒间体积Vj
V0 V0 V j V VP V j
• 二、材料的密度、表观密度与堆积密度
• 密度是指物质单位体积的质量，单位为g/cm3或 kg/m3。
• 1、密度
• 真实密度是指材料在规定条件（105℃±5℃烘干 至恒重，温度20℃）绝对密实状态下（绝对密度 状态是指不包括任何孔隙在内的体积）单位体积 的具有的质量。
• 三、材料的密实度与孔隙度
• 1、密实度
• 密实度是指材料体积被固体物质所充实的程度，也就是固
体物质的体积Vs占总体积的比例。
D V 100% 0 100%
V0
• 2、孔隙率
• 孔隙率是指材料孔隙体积（包括不吸水的闭口孔隙，能吸 水的开口孔隙）与总体积之比。
P V0 V 100% (1 0 ) 100%
示。
• 质量吸水率 •
Wm
mb mg mg
100%
• •
体积吸水率
Wv
mb mg V0
1
w
100%
• 如花岗岩等致密岩石的吸水率仅为0.5%~0.7%,普通混凝土 吸水率为2%~3%，粘土砖的吸水率为8%~20%，而木材 或其他轻质材料吸水率常大于100%。
•
• 3、吸湿性
• 材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质称为 吸湿性。用含水率表示。
塑料、橡胶
• （2）多孔结构 加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫 塑料
• （3）微孔结构 石膏、低温烧结粘土 • 按其组织特征可分： • （1）堆聚结构 如水泥混凝土、砂浆、沥青混合
料
• （2）纤维结构 木材、玻璃钢、岩棉 • （3）层状结构 胶合板、蜂窝板、纸面石膏板 • （4）散粒结构 砂石、粉煤灰、细砂
• 三、材料内部孔隙与性质 • 1、内部孔隙来源与产生 • 2、孔隙分类 • 闭口孔隙、开口孔隙 • 孔隙、裂隙和溶隙 • 3、孔隙对材料性质的影响
2.2 材料的物理性质
• 一、材料的体积组成 • 开口孔、闭口孔 • 块状材料： • （1）材料绝对密实体积V； • （2）材料孔体积VP（开口VK、闭口VB）； • （3）材料自然状态下体积V0。
V0
PD 1
•
2019/9/15
• 四、材料填充率与空隙率 • 1、填充率 • 填充率是指某堆积体积中，被散粒材料颗粒所填充的程度。
D V0 100% 0 100%
V0
0
• 2、空隙率
• 空隙率是指在某堆积体积中，散粒材料颗粒之间的空隙体 积所占的比例
P V0 V0 100% (1 0 ) 100%
• 3、微观结构 • 指原子、分子层结构 • 电子显微镜或X射线来分析 • 按微观结构可分为晶体、玻璃体、胶体 • （1）晶体，原子晶体（金刚石、石英）、离子晶体（氯
化钠、石膏、石灰岩）、分子晶体（蜡、斜方硫）、金属 晶体（铁、钢、铜、铝及合金）
• （2）玻璃体--非晶体
• 2、细观结构 • 光学显微镜观察到的结构 • 只能针对具体材料分 • 如钢铁可分为铁素体、渗碳体、珠光体
碳溶于α—Fe晶格中的固溶 体，铁素体晶格原铁子与间碳的的间化合物，分子式 隙较小，其溶碳能力Fe较2C低,含，碳量为6铁.6素7%体，和渗碳体相间形成的 室温下仅能溶入小于其0晶.0体05结%构复杂，性质机械混合物。 的碳。由于溶碳少而硬且脆晶，格是钢中的主要强
第1章 土木工程材料基本性质
南华大学杨建明教授
2.1 材料的组成、结构构造与性质
• 工程上把能用于结构、机器、器件或其他 产品的具有某些性能的物质，称为材料。 如金属、陶瓷、超导体、塑料、玻璃等。
• 一、材料的组成
• 材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相 组成
• 1、化学组成，指构成材料的化学元素及化合物的 种类和数量。
V0
0
P D 1
•
• 五、材料与水有关的 性质
• 1、亲水性与憎水性
• 润湿角θ≤90°的材料 为亲水性材料。反之 θ>90°表明该材料为 憎水性材料。
图2-1 材料润湿示意图 ( A )亲水性材料；(B)憎水性材料
2019/9/15
• 2、吸水性
• 材料在浸水状态下吸入水分的能力为吸水性。用吸水率表
• 用软化系数表示。
KR
fb fg
• 强度降低的原因：①水分进入材料，材料表面张力作用，
产生劈裂破坏作用；
• ②吸水膨胀，材料开裂破坏；
• ③物质发生溶解。
• 对于经常位于水中或受潮严重的重要结构物的材料，其软 化系数不宜小于0.85。
m
VBiblioteka Baidu
2019/9/15
• 2、表观密度
• 表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的质量。
• 气干表观密度，烘干状态下称干表观密度。
0
m V0
• 3、堆积密度
• 堆积密度是指粉状、粒状或纤维在自然堆积状态下单位体
积（包括了颗粒的孔隙及颗粒之间的空隙）所具有的质量
。 0
m V0
•
2019/9/15
• 玻璃体是化学不稳定的结构，容易与其他物质起化学反应 。化学活性较高，如火山灰、炉渣、粒化高炉矿渣
• 能与石灰或水泥在有水条件下起水化、硬化作用。
• （3）胶体
• 10-7~10-10m固体颗粒。通常分为溶胶结构、 凝胶结构、溶胶－凝胶结构
• 材料的构造
• 材料的构造是指特定性质的材料结构单元 相互搭配情况。
• 2、矿物组成，具有特定的晶体结构，具有特定的 物理力学性质的组织结构的物质称为矿物。矿物 组成是构成材料的矿物种类和数量。
• 3、相组成，固、液、气。
• 二、材料的结构
• 材料结构可分为宏观结构、细观结构和微 观结构
• 1、宏观结构 • 指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。 • 按其孔隙特征可分为： • （1）致密结构 金属材料、石材、玻璃、
Wh
ms mg mg
100%
• 吸湿作用一般是可逆的，也就是说材料既可吸收 空气中的水分，又可向空气中释放水分。
• 材料与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含 水率。
• 4、耐水性
• 材料抵抗水的破坏作用的能力称为材料耐水性。
• 材料耐水性应包括水对材料的力学性质、光学性质、装饰 性质等方面的性质的劣化作用。
V0 V VP VP VK VB
• 散粒材料： • 颗粒间体积Vj
V0 V0 V j V VP V j
• 二、材料的密度、表观密度与堆积密度
• 密度是指物质单位体积的质量，单位为g/cm3或 kg/m3。
• 1、密度
• 真实密度是指材料在规定条件（105℃±5℃烘干 至恒重，温度20℃）绝对密实状态下（绝对密度 状态是指不包括任何孔隙在内的体积）单位体积 的具有的质量。
• 三、材料的密实度与孔隙度
• 1、密实度
• 密实度是指材料体积被固体物质所充实的程度，也就是固
体物质的体积Vs占总体积的比例。
D V 100% 0 100%
V0
• 2、孔隙率
• 孔隙率是指材料孔隙体积（包括不吸水的闭口孔隙，能吸 水的开口孔隙）与总体积之比。
P V0 V 100% (1 0 ) 100%
示。
• 质量吸水率 •
Wm
mb mg mg
100%
• •
体积吸水率
Wv
mb mg V0
1
w
100%
• 如花岗岩等致密岩石的吸水率仅为0.5%~0.7%,普通混凝土 吸水率为2%~3%，粘土砖的吸水率为8%~20%，而木材 或其他轻质材料吸水率常大于100%。
•
• 3、吸湿性
• 材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质称为 吸湿性。用含水率表示。
塑料、橡胶
• （2）多孔结构 加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫 塑料
• （3）微孔结构 石膏、低温烧结粘土 • 按其组织特征可分： • （1）堆聚结构 如水泥混凝土、砂浆、沥青混合
料
• （2）纤维结构 木材、玻璃钢、岩棉 • （3）层状结构 胶合板、蜂窝板、纸面石膏板 • （4）散粒结构 砂石、粉煤灰、细砂
• 三、材料内部孔隙与性质 • 1、内部孔隙来源与产生 • 2、孔隙分类 • 闭口孔隙、开口孔隙 • 孔隙、裂隙和溶隙 • 3、孔隙对材料性质的影响
2.2 材料的物理性质
• 一、材料的体积组成 • 开口孔、闭口孔 • 块状材料： • （1）材料绝对密实体积V； • （2）材料孔体积VP（开口VK、闭口VB）； • （3）材料自然状态下体积V0。
V0
PD 1
•
2019/9/15
• 四、材料填充率与空隙率 • 1、填充率 • 填充率是指某堆积体积中，被散粒材料颗粒所填充的程度。
D V0 100% 0 100%
V0
0
• 2、空隙率
• 空隙率是指在某堆积体积中，散粒材料颗粒之间的空隙体 积所占的比例
P V0 V0 100% (1 0 ) 100%