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1、土木工程材料一、与质量有关的性质： （一）、1、密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 =m/V近似没有孔隙、空隙材料：玻璃、钢材密度的不变性 测定有孔隙的材料 先磨成细粉 经干燥至恒重时 用李氏瓶测定其体积 2、表观密度：材料在自然状态下，不含开口孔时单位体积的质量。 =m/V=m/V+Vb V -材料在自状态下不含开口孔隙时的体积 Vb 材料内部闭口孔隙的体积一般为干燥状态 3、堆积密度：散粒材料或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。适用材料：粉末状、散粒状、纤维状材料。0=m/V0=m/V0+Vv VO 材料的堆积体积 Vv 散粒材料或粉状材料间空隙的体积4、容积密度-材料在自
2、然状态下，单位宏观外形体积的质量 0=m/V0=m/V+Vb+Vk Vk-材料内部开口孔隙的体积 （二）、1、密实度：材料体积内被固体物质所充实的程度。D=V/V0X100%=0/x100%=1-P 2、孔隙率：材料体积内孔隙体积所占的比例。P=（V0V）/V0X100%=(1-0/)X100%P+D=1影响材料的各种性能，孔隙有多种结构开口孔隙是指材料内部孔隙不仅彼此互相贯通，并且与外界相通闭口孔隙是指材料内部孔隙彼此不连通，而且与外界隔绝。材料的孔隙率P也可分为开口孔隙率（Pk）和闭口孔隙率（Pb）3、空隙率是指散粒或粉状材料颗粒之间的空隙体积占其自然堆积体积的百分率 P=(V0-V0)/
3、V0X100%4、与空隙率相对应的填充率，即散粒材料堆积体积中，颗粒填充的程度。 D=V0/V0X100%=0/0X100%=1-P二、与水有关的性质（一）、亲水性与憎水性 材料与水接触时能（不能）被水湿润的性质称为亲（憎）水性 亲水性：钢材、混凝土、木材憎水性：石蜡、聚氯乙烯管材、沥青基防水材料用润湿角表示：大于90度憎水性 亲憎水性与材料本身成分、结构有关，不同亲和力有不同用途。（二）吸水性与吸湿性： 二者区别：置于水中，吸水性 置于空气中，吸附水，吸湿 1、吸水性：材料吸水饱和时，所吸水质量（体积）占材料绝干质量（自然体积）的百分率。 质量吸水率：Wm=（m饱m）/m X100% 体积吸
4、水率：Wv=（m饱-m）/V0 w X100%Wv=WmX0Wm 100% 用Wm表示Wm 100% 用Wv表示跟孔隙有关：微细而连通的孔隙，吸水率较大 封闭的孔隙，吸水率较小 较粗大孔隙，水分易渗入，但不易保留，仅起湿润孔壁作用，吸水率较小跟润湿角有关，即亲、憎水性跟P有关，即孔隙的多少 2、吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。 含水率：W含=（m含m）/mX100%含水率表示材料在某一状态的含水能力，它随环境的温度和空气湿度的变化而改变，当环境温度较低且空气湿度较大时，材料的含水率就大。与空气温湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率。 解释气干状态及平衡含水率 与润湿角有关 与总
5、表面积有关 与温、湿度有关 对材料性能影响：如木材吸湿，膨胀变形，强度降低3、耐水性：长期在饱和水作用下，不产生破坏，强度也不显著降低。K软=f饱/f干K=01K 080 耐水材料 举例4、抗冻性：吸水饱和状态下，材料能经受多次冻结、融化作用而不破坏，强度无显著降低的性质。（15度20度循环）对于冬季室外设计温度低于15度的重要工程，对抗冻性有要求。冻融破坏原因：孔隙水结冰膨胀； 材料内外温差，应力差用Fn表示与孔隙率有关；孔隙大小有关；孔隙特征有关5抗渗性：定义，K表示材料传道热量的性质称为导热性 =Q/(T1-T2)At热阻：材料厚度与导热系数的比值，称为热阻R=/，它表明热量通过材料层时
6、所受到的阻力导热系数或热阻是评定材料绝热性能的主要指标。其大小受材料的孔隙结构、含水状况影响很大。材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质，称为热容量 c=Q/m.(T1-T2) 比热c与材料质量m的乘积，称为热容量。吸声性：材料能吸收声音的性质 吸声系数=E1/E0 E1-被材料吸收的声能 E0-入射到材料表明的总声能一般而言，具有细微而连通的孔隙，且孔隙率较大的材料，其吸声效果较好，若具有粗大的或封闭的孔隙，则吸声效果较差隔声性：材料隔绝声音的性质隔声量R=10.lgE0/E2 第二节 材料的力学性质一、材料的强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力 通常以材料在外力作用下失去承载能力时的极限
7、应力来表示，亦称极限强度1、结构材料，抗压强度可表示强度。（钢材根据抗拉强度）2、建筑材料标号表示极限强度3、不同材料比较可用比强度表示 f/0比强度：按单位体积的质量计算的材料强度，其值等于材料强度与其容积密度之比，是衡量材料轻质高强的指标影响因素：材质；孔隙大小、多少；试验条件；二、弹性和塑性弹性：外力作用下变形，卸去外力恢复原状。塑性：外力作用下变形，卸去外力不能恢复原状。三、脆性和韧性脆性：外力作用于材料并达到一定限度后，材料五明显塑性变形而发生突然破坏的性质。 如：砖、石、陶瓷、玻璃、花岗岩、大理石、粘土砖、普通混凝土、铸铁 力学表征：抗压强度远远大于抗拉强度，主要作为承压件韧性：材
8、料在冲击、震动荷载作用下，吸收较大的能量，同时也能产生较大的变形而不发生突然破坏的性质。 如：钢、木、橡胶 力学表征：抗拉强度接近或高于抗压强度，可独立使用。四、硬度和耐磨性硬度：材料抵抗其他较硬物体压入或刻划的能力。 矿物分十级，用刻划法 建筑材料一般用压入法 有时可用硬度间接推算材料强度 耐磨性：材料抵抗磨损的能力。 与硬度、强度及内部结构有关。第四节 材料的耐久性材料在长期使用过程中，抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏的性质。影响因素：1、物理作用：干湿变化、冷热变化、冻融循环 2、化学作用：大气和环境水中的酸碱盐等溶液或其他有害物质对材料的侵蚀作用，以及日光、紫外线等对材料的作用 3、生物
9、作用：昆虫或菌类等的侵蚀作用 4、大气作用：老化 5、机械作用：耐磨、疲劳等耐水性：材料长期在饱和水作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质 用软化系数表示：K软=f饱/f干 f饱-材料在吸水饱和状态下的抗压强度软化系数一般在01之间，越小表示材料的耐水性越差 将K软0.85的材料称为耐水性材料抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质渗透系数 K=Qwd/AtH Qw-总渗透水量 d 材料厚度 A-渗水面积 t-渗水时间 H-静水压力水头 对于土木工程中大量使用的砂浆、混凝土等材料，其抗渗性能常用抗渗等级来表示 P=10H-1 H-材料透水前所能承受的最大水压力 影响的因素：孔隙率、孔隙特征、亲水性或
10、憎水性抗冻性：材料在吸水饱和的状态下，牛奶歌经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性质抗冻等级：是将材料吸水饱和后，按规定的方法进行冻融循环试验，所能经受的最大冻融循环次数影响因素：孔隙率和孔隙特征（主要）、 吸水饱和的程度、材料本身的强度、冻结条件耐候性：材料对自然侵蚀（阳光、风、雨、露、温度变化和腐蚀气体）的耐受能力第四节 材料的组成及结构一、材料的组成材料的组成是指材料的化学组成和矿物组成，它们既决定材料的物理、化学性质，也决定材料的耐久性1、化学组成化学组成是指构成材料的基本元素与化合物。习惯上，金属材料的化学组成以主要元素的含量来表示，无机非金属材料则以各种氧化物含量表
11、示2、矿物组成所谓矿物，指的是在无机非金属材料中，某些元素或化合物以特定的结合形式存在，并具有特定的物理化学性质的组织结构。二、材料的结构1、宏观结构指材料宏观存在的状态，即用肉眼或放大镜就可分辨的粗大组织。其尺寸在10-M以上2、细观结构也称显微或亚微观结构，是指用光学显微镜所能观察到的材料结构。其尺寸范围在10-310-6m3、微观结构指材料原子、分子层次的结构。可借助电子显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等手段来分析研究该层次上的结构特征。10-610-10m 微观结构可分为晶体、玻璃体、胶体晶体特征是由其内部质点（离子、原子、分子）按特定的规则在空间呈有规律的排列。玻璃体是熔融物在急
12、速冷却时形成的无定形体。其质点来不及作有规则的排列就凝固了，大量的化学能未能释放出来，故具有化学不稳定性胶体是物质以极微小的质点（粒径为1100m）分散在介质中所形成的结构。有很强的吸附力，所以胶体具有较强的粘结力。绿色材料：是指统筹考虑土木工程材料在全寿命周期内，不仅具有满意的使用性能、所用的资源和能源的消耗量最少，而且在生产与使用过程对生态环境的影响最小，再生循环率最高。在选用土木工程材料时，应从以下几方面：1满足国家产业政策的要求 2、所用的土木工程材料要就地取材 3、选材时考虑土木工程材料的循环利用性能（减量化再利用、资源化）第二章 气硬性胶凝材料概述：胶凝材料：经过自身一系列物理、化
13、学作用，能由液体、固体（或半固体泥膏状）变为坚硬的固体，并能把松散物质粘结成整体的材料称为胶凝材料。特点：具有粘结力，能将散粒材料粘结成整体，并具有强度分为：有机：如沥青、树脂、橡胶无机：气硬性，只能在空气中硬化，如石灰、石膏、菱苦土、水玻璃 水硬性，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，如水泥第一节 石灰一、原料、制取1、原料：石灰岩、白垩、大理石、白云石（原料来源广，生产工艺简单，成本低廉）均含CaCo3，还含有少量MgCo3，SiO2，Al2O32、制备CaCo3=CaO+CO2 178Kg/mol （900）若温度过低，将生成欠火石灰，欠火石灰使用时，产浆量较低，质量较差，降低了石灰的利用率，煅烧温度过高，将生成颜色较深、密度较大的过火石灰，它的表面常被黏土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。 所以应严格控制煅烧温度 伴生： MgCo3=MgO+Co2 也可在制乙炔中得到消石灰 CaC2+H2O=C2H2+Ca（OH）2 二、石灰的分类：1、按MgO含量分 1）钙质石灰 MgO小于等于5% 2）镁质石灰 MgO大于5%2、按成品的加工方法分： 1）块灰 生石灰 2）消石灰粉 3）石灰膏 三、
