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1、主主 讲：王丽讲：王丽Civil Engineering Material 第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质课程引入课程引入不同的土木工程材料在工程结构物中起着不同的作用：不同的土木工程材料在工程结构物中起着不同的作用：n梁板柱材料承受各种外力；梁板柱材料承受各种外力；n结构材料承受上部荷载及其地下水与冰冻作用；结构材料承受上部荷载及其地下水与冰冻作用；n路面、跑道遭受磨损；路面、跑道遭受磨损；n工业建筑可能受酸、碱、盐等介质的侵蚀。工业建筑可能受酸、碱、盐等介质的侵蚀。如何保证结构物的使用功能、安全性和耐久性？如何保证结构物的使用功能、安全性和耐久性？土木工程材料应具有抵御上述各种
2、作用的性质。土木工程材料应具有抵御上述各种作用的性质。材料的基本性质是掌握材料知识、正确选择与合理使用材料的基本性质是掌握材料知识、正确选择与合理使用土木工程材料的基础。土木工程材料的基础。第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质第一章 建筑材料的基本性质本章学习要求：了解土木工程材料的基本组成、结构和构造及其与了解土木工程材料的基本组成、结构和构造及其与材料基本性质的关系；材料基本性质的关系；掌握土木工程材料各种基本性质的概念、表示方法掌握土木工程材料各种基本性质的概念、表示方法及有关的影响因素。及有关的影响因素。第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1 材料的物理性质1.1.1
3、1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度1.1.2 1.1.2 材料的孔隙率与密实度材料的孔隙率与密实度1.1.3 1.1.3 空隙率与填充率空隙率与填充率1.1.4 1.1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1.5 1.1.5 材料的热工性质材料的热工性质第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.1 1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料的密度材料的密度主要研究材料的体积与质量的关系。主要研究材料的体积与质量的关系。第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.
4、1 1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度补充补充1 1：材料的体积组成：材料的体积组成固体物质闭口孔隙开口口孔隙材料体积组成示意图材料体积组成示意图实体实体固体固体孔隙孔隙个体材料内部个体材料内部：连通孔隙连通孔隙与外界连通的与外界连通的开口孔隙开口孔隙；封闭孔隙封闭孔隙不与外界连通的不与外界连通的闭口孔隙闭口孔隙空隙空隙堆积材料之间堆积材料之间装在容器里的粒状、粉状或块状材料第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.1 1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度(1)(1)水分子
5、的占据作用水分子的占据作用 建筑材料加水拌和建筑材料加水拌和, ,用水量通常超过理论上的用水量用水量通常超过理论上的用水量, , 多余的水分占多余的水分占据的空间即为孔隙据的空间即为孔隙(2)(2)外加的发泡作用外加的发泡作用 如生产加气混泥土等的各种发泡剂如生产加气混泥土等的各种发泡剂, ,可在材料中形成大量的孔隙。可在材料中形成大量的孔隙。(3)(3)火山作用火山作用 火山爆发时火山爆发时, ,喷到空中的岩浆喷到空中的岩浆,冷却后在岩石中形成大量的孔隙冷却后在岩石中形成大量的孔隙(4)(4)烧作用烧作用补充补充2 2：材料孔隙形成的原因：材料孔隙形成的原因第一章第一章 材料的基本性质材料的
6、基本性质绝对密实体积绝对密实体积 v v表观体积表观体积 v v自然体积自然体积 v v0 0堆积体积堆积体积 v v0 0vBvc1.1.1 1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料体积组成示意图闭口孔隙自然状态下的块状材料开口孔隙个体材料示意图个体材料示意图装在容器里的粒状、粉状或块状材料堆积材料示意图堆积材料示意图补充补充3 3：材料的体积组成计算：材料的体积组成计算材料占有的空间尺寸材料占有的空间尺寸第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.1 1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料的密度、表现密度、体积
7、密度与堆积密度比较项目比较项目实际密度实际密度表观密度表观密度体积密度体积密度堆积密度堆积密度材料状态材料状态材料体积材料体积计算公式计算公式单位单位应用应用绝干状态绝干状态绝对密实绝对密实绝干状态绝干状态含闭口孔隙含闭口孔隙自然状态自然状态含闭口、开含闭口、开口孔隙口孔隙自然堆积状态自然堆积状态含闭口、开口孔隙含闭口、开口孔隙含颗粒间的空隙含颗粒间的空隙VV0/m3或或g/cm3g/cm3/m3或或g/cm3/m3判断材料性质判断材料性质用量计算、体积计算用量计算、体积计算一、材料的各类密度计算方法比较一、材料的各类密度计算方法比较第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.1 1.1
8、.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度1 1、密度、密度1）测质量：烘干（烘箱）-干燥（干燥器）-称量（天平）；2）测体积：（a）外观规则的材料，直接用游标卡尺测量尺寸求体积，如钢材、玻璃等；（b）可研磨的非密实有孔隙材料，如砌块、石膏等，采用磨细后用李氏瓶测定其体积的方法。2 2、表观体积、表观体积直接用排水法测定其表观体积，如砂石材料。直接用排水法测定其表观体积，如砂石材料。3 3、自然状态体积的测定：、自然状态体积的测定：（1）外形规则的材料，如砖，可直接测量体积得到；（2）外形不规则的，可采用封腊排水法测定体积。二、各类密度测定办法二、各
9、类密度测定办法第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.1 1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度4 4、砂堆积密度的测定、砂堆积密度的测定漏斗漏斗+ +容量筒容量筒将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积。二、各类密度测定办法二、各类密度测定办法第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.2 1.1.2 材料的密实度与孔隙率材料的密实度与孔隙率单块材料单块材料1 1、密实度、密实度 指材料体积内固体物质填充的程度。计算式如下：指材料体积内固体物质填充的程度。计算式如下： 式中：式中： 密度；密度； 0材料的体积密度。
10、材料的体积密度。 注意：注意：对于绝对密实材料，因对于绝对密实材料，因 0 =，故密实度，故密实度D =1 或或100%。对于大多数土木工程材料，对于大多数土木工程材料， 因因 0 ，故密实度，故密实度D 1 或或 D 100%。 第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质2 2、孔隙率（真气孔率）、孔隙率（真气孔率） 指材料指材料内部孔隙的体积内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。计算：占材料总体积的百分率。计算：式中：式中：V材料的绝对密实体积，材料的绝对密实体积，cm3 或或 m3； V0材料的自然体积，材料的自然体积，cm3 或或 m3； 0材料的体积密度材料的体积密度, g/cm3 或
11、或 kg/m3； 密度密度, g/cm3 或或 kg/m3。1.1.2 1.1.2 材料的密实度与孔隙率材料的密实度与孔隙率单块材料单块材料注意：注意：密实度与孔隙率的关系：密实度与孔隙率的关系：D+P=1D+P=1第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.2 1.1.2 材料的密实度与孔隙率材料的密实度与孔隙率单块材料单块材料3 3、孔隙特征、孔隙特征a.a.孔种类：开口孔、闭口孔孔种类：开口孔、闭口孔b.b.孔隙多少：孔隙多少：密实度与孔隙率密实度与孔隙率反映了材料的致密程度反映了材料的致密程度c.c.孔尺寸：细孔、微孔、大孔孔尺寸：细孔、微孔、大孔d.d.连通性：连通孔、孤立孔连
12、通性：连通孔、孤立孔e.e.分布状况分布状况第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质4 4、孔隙率（或密实度）、孔隙特征在工程中的作用。、孔隙率（或密实度）、孔隙特征在工程中的作用。 a.a.影响材料的性质影响材料的性质 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。越好，但导热性越差。 b. b.通过改变孔隙率和孔隙特征改善材料性能通过改变孔隙率和孔隙特征改善材料性能1.1.2 1.1.2 材料的密实度与孔隙率材料的密实度与孔隙率单块材料单块
13、材料第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.3 1.1.3 材料的空隙率与填充率材料的空隙率与填充率散粒状材料散粒状材料 1 1、空隙率、空隙率 指散粒材料在其堆积体积中指散粒材料在其堆积体积中, 颗粒之间的空隙体积所占颗粒之间的空隙体积所占的比例。计算：的比例。计算： 式中：式中： 0材料的体积密度；材料的体积密度； 材料的堆积密度。材料的堆积密度。空隙率大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率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砂率的依据。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据。 第一章第一章 材料的基本性质材料的基本
14、性质1.1.3 1.1.3 材料的空隙率与填充率材料的空隙率与填充率散粒状材料散粒状材料小结：孔隙率与空隙率的区别小结：孔隙率与空隙率的区别比较项目比较项目孔隙率孔隙率空隙率空隙率适用场合适用场合个体材料内部个体材料内部堆积材料之间堆积材料之间作作 用用可判断材料性质可判断材料性质可进行材料用量计算可进行材料用量计算计算公式计算公式第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.3 1.1.3 材料的空隙率与填充率材料的空隙率与填充率散粒状材料散粒状材料2 2、填充率、填充率 指散粒材料在其堆积体积中，被其颗粒填充的指散粒材料在其堆积体积中，被其颗粒填充的程度。计算公式：程度。计算公式： 第
15、一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1-11-1加气混凝土砌块吸水分析加气混凝土砌块吸水分析工程实例分析工程实例分析某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、容量仅某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、容量仅700 700 kg/m3kg/m3的加气混凝土砌块。在抹灰前采用同析方式往墙上浇的加气混凝土砌块。在抹灰前采用同析方式往墙上浇水，发觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝水，发觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。土砌块表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。 现现 象象加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数
16、为加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为“墨水瓶墨水瓶”结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸结构，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。不仅要看孔数量多少，还需看孔的结构。原因分析原因分析第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.4 1.1.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1.1.4.1 1.1.4.1 亲水性与憎水性亲水性与憎水性1.1.4.2 1.1.4.2 吸水性与吸湿性吸水性与吸湿性1.1.4.3 1.1.4.3 耐水性耐水性1.1.4.4 1.1.4.4 抗渗性抗渗性1.1.4.5 1.1.4.5 抗冻性抗冻性第一章第一章 材料的基本性质材料的基本性质1.1.4.1 1.1.4.1 亲水性与憎水性亲水性与憎水性一、含义与原因一、含义与原因u与水接触时，材料表面能否被水润湿的性质。与水接触时，材料表面能否被水润湿的性质。u亲水性材料能通过毛细管作用，将水分吸入材料内部；憎水性材料亲水性材料能通过毛细管作用，将水分吸入
