材料的基本物理性质XQ

1、第一章土木工程材料的基本性质第一章土木工程材料的基本性质&材料的基本物理性质材料的基本物理性质&材料与水有关的性质材料与水有关的性质&材料力学性质材料力学性质& 材料热工、声学性质材料热工、声学性质&材料耐久性材料耐久性& 材料的组成、结构与构造& 密度、表观密度、堆积密度 & 密实度与孔隙率 & 填充率与空隙率 一、材料的组成、结构与构造（一）材料的组成、化学组成、矿物组成、相组成（二）材料的结构1 1、宏观结构、宏观结构：指用肉眼能观察到的结构形式。1) 按孔隙特征可分为：致密结构、多孔结构、微孔结构。2)按存在状态或

2、构造特征分为：堆聚结构、纤维结构、 层状结构、散粒结构。2 2、细观结构、细观结构( (亚微观结构亚微观结构) )：指用光学显微镜能观察到的结 构形式。如金属材料的金相组 织、木材的木纤维、混凝土内的 微裂缝等。3 3、微观结构、微观结构：指用电子显微镜或射线等手段来研究的材料 的原子、分子级的结构。固体材料在微观结构层次上可分为晶体、玻璃体、胶体固体材料在微观结构层次上可分为晶体、玻璃体、胶体。 (三)材料的构造土木工程材料常见的构造形式有：密实构造、多孔构造、纤维构造、层状构造、散粒构造、纹理构造。v密实构造的材料内部基本上无孔隙，结构致密。这类材料的特点是强度和硬度较高，吸水性小，抗渗和

3、抗冻性较好，耐磨性较好，绝热性差。如钢材、天然石材、玻璃、玻璃钢等。大理岩的致密表面v多孔构造的材料其内部存在大体上呈均匀分布的独立的或部分相通的孔隙，孔隙率较大，孔隙又有大孔和微孔之分。具有多孔构造的材料，其性质决定于孔隙的特征、多少、大小及分布情况，一般来说，这类材料的强度较低，抗渗性、抗冻性较差，保温隔热性较好。如加气混凝土、石膏制品、烧结普通砖等。加气混凝土砌块的多孔构造v纤维构造的材料内部组成有方向性，纵向较紧密而横向疏松，组织中存在相当多的孔隙，这类材料的性质具有明显的方向性，一般平行纤维方向的强度较高，导热性较好。如木材、竹、玻璃纤维、石棉等。 竹的纤维构造钢纤维v层状构造的材料

4、具有叠合结构，它是用胶结料将不同的片材或具有各向异性的片材胶合而成整体，其每一层的材料性质不同，但叠合成层状构造的材料后，可获得平面各向同性，更重要的是可以显著提高材料的强度、硬度、绝热或装饰等性质，扩大其使用范围。如胶合板、纸面石膏板、塑料贴面板等。胶合板的层状构造v散粒状构造指呈松散颗粒状的材料，有密实颗粒与轻质多孔颗粒之分。前者如砂子、石子等，因其致密，强度高，适合做承重的混凝土骨料。后者如陶粒、膨胀珍珠岩等，因具多孔结构，适合做绝热材料。粒状构造的材料颗粒堆积时相互间留下空隙，其空隙率主要取决于颗粒大小的搭配。用作混凝土骨料时，要求紧密堆积。用作保温填充料时，则希望空隙率大一些。陶粒的

5、粒状构造小结：不论材料构造形式如何，可把材料分为两大类、单个块状材料：其总体积0=开闭固、散状堆积材料：其总体积=开闭固空、开孔-彼此贯通、与外界相通。闭孔封闭、与外界隔绝。单个块状材料自然状态下体积示意图单个块状材料自然状态下体积示意图0=开闭固散状堆积材料体积示意图=开闭固空 二、密度、表观密度二、密度、表观密度（一）密度（一）密度、定义：材料在绝对密实状态下单位体积的质量、计算： mV式中 材料的密度，g/cm3； m 材料的质量（干燥至恒重），g； V 材料在绝对密实状态下的体积，cm3。 对近于绝对密实的材料：如金属、玻璃等，量测几何体积称质量代入公式中计算。 对有孔隙的材料：如砖、

6、混凝土磨成细粉（通过 0.2mm或900孔/cm2方孔筛），用李氏密度瓶测量V（排水法）。、测定方法（二）表观密度（二）表观密度、定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。、计算：mV式中 o 材料的表观密度，kg/m3 或g/cm3； m 材料的质量（干燥至恒重），kg或 g； Vo材料在自然状态下的体积，m3或cm3（0=开闭固）。、测定方法 自然状态下的体积是指包含材料内部孔隙在内的体积。 对形状规则的材料：烘干量测几何体积称重代入公式计算 对形状不规则的材料：（一）视密度、定义：散状堆积材料用排水法测体积（近似密实状态下的体积视体积），单位体积的质量。、计算式中 a 材料的视密度，kg/

7、m3 或g/cm3； m 材料的质量（干燥至恒重），kg或 g； Va 材料的视体积（ Va固闭）。m3或cm3。三、视密度、堆积密度三、视密度、堆积密度、测定方法）称取烘干试样m0(g)）把试样装入盛有半瓶水的容量瓶中，加水使水面与容量瓶刻度线平齐，称其质量m1 (g) 。）倒出容量瓶中的水与试样，将瓶内外清洗干净，再往瓶中加水至刻度线，称其质量m2 (g)a= m0+m2- m1 （二）堆积密度、定义：散状堆积材料自然堆积，单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒间空隙体积）的质量。、计算 ：mV式中 o 堆积密度，kg/m3； m 材料的质量（干燥至恒重）， kg； V0材料

8、的堆积体积 ，m3。 =开闭固空小结： 选择题：、单个块状材料的密度和表观密度之间的关系：a:密度大于表观密度； b：密度大于或等于表观密度； c：密度小于表观密度； d：密度小于或等于表观密度。、散状堆积材料的视密度和堆积密度之间的关系：a：视密度大于堆积密度；b：视密度大于或等于堆积密度；c：视密度小于堆积密度；d：视密度小于或等于堆积密度。 、测定方法0*100%VDV0*100%D%100*)1 (10000VVVVVP四、密实度和孔隙率四、密实度和孔隙率（一）密实度、定义：密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。、计算：（二）（二）孔隙率、定义：孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占的

9、比例。、计算：%100*0VVD %100*0D 或 五、填充率与空隙率五、填充率与空隙率（一）填充率、定义：填充率是指散粒材料堆积体积中，固体物质体积和闭孔所占的比例。、计算：（二）空隙率、定义：空隙率是指散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积（包括开孔、粒间空隙体积）所占的比例。、计算：%100*)1 (10000VVVVVP小结：、 DP=1或密实率孔隙率D+P=1或填充率+空隙率=1。、孔隙率的大小反映了材料本身的致密程度；空隙率的大小反映了材料堆积的紧密程度。、常用材料的密度、表观密度、堆积密度及空隙率如表1.1所示表表.第一章：作业第一章：作业、已知混凝土标准试块尺寸为150150150mm，称其质量8.1kg，求该混凝土的表观密度？若用同一混凝土制作尺寸为200