土木工程材料 建筑材料第一讲三

建筑材料（土木工程材料）

绪

论

一、土木工程材料的作用

工程实例一：实例一.dwg从上述的实例中，我们可以看出建筑材料在基本建设中的重要性。在实际情况中对建筑材料的重视应当加强，而不只是考虑如何用的问题。在实际工程中往往出现问题的首先是建筑材料的因素。二、土木工程材料的分类三、土木工程材料的发展

发展趋向：1.构件的尺寸将日益增大，各种大型板材将广泛采用；2.构件材料的重量将大为减少，轻骨料混凝土、加气混凝土、轻质填充隔墙以及铝合金型材等将从现有水平提高到更加完善的新阶段而被广泛地应用；3.建筑材料的强度将进一步提高；4.单一材料的制品将逐渐由两种或两种以上的材料复合材料所取代；5.特殊功能的材料的质量将大为提高，并将陆续出现具有多种功能的材料。高效、轻质、高强、环保四、土木工程材料的选择和使用

第一章

土木材料的基本性质

一、材料的组成、结构及构造§1.1.1材料的组成材料的组成决定材料物理力学性质的主要因素之一，而且，当材料与外界自然环境以及各种物质相接触时，它们之间必然要按照化学变换规律发生作用。

无机非金属材料的化学成分常用各氧化物的含量来反映。

化学组成

金属材料则常以化学元素的含量来表示

合成高分子材料常以其链节表示

材料组成无机非金属材料，通常用矿物成分表示

物相组成

金属材料，通常用金相组织来表示

§1.1.2材料的结构和构造

一、宏观结构材料的宏观结构是指用肉眼或放大镜可分辨出的结构和构造状况，其尺度范围在10-3

m级以上

表1-1材料的宏观结构和构造及特征宏观结构结构特征常用的土木工程材料按孔隙特征致密结构微孔结构多孔结构无宏观尺度的孔隙主要具有微细孔隙具有较多粗大孔隙钢铁、玻璃、塑料等石膏制品、烧土制品加气混凝土、泡沫玻璃等按构造特征纤维结构层状结构散粒结构聚集结构主要有纤维状材料构成由多层材料叠合构成由松散颗粒状材料构成由骨料和胶结材料构成木材、玻璃钢、岩棉复合墙板、胶合板砂石材料、膨胀蛭石各种混凝土、砂浆、陶瓷二、介观结构(亚微观结构)需掌握以下几点：1.显微结构是指用光学显微镜所能观察到的结构，其尺度范围在10-3～10-7m2.纳米结构是指一般扫描透射电子显微镜所能观察到的结构。其尺度范围在10-7～10-9m。三、微观结构

（一）晶体结构定义：晶体是内部质点（原子、分子、离子）按一定规律在空间重复排列的固体，具有一定的几何形状和物理性质。特点：

晶体的性质还与各质点之间相互作用的情况有关。质点间的距离越近，其键价越高，其强度也越大，如要拆开这种结构，所需的能量也越大。无机非金属材料中的晶体，通常不是单一的结合键，而是既存在共价键又存在离子键。（二）玻璃体定义：玻璃体是熔融物在急冷时，质点来不及按一定规律排列而形成的内部质点无序排列的固体或固态液体。特点：玻璃体结构的材料没有固定的熔点和几何形状，且各向同性，其化学稳定性差，易与其他物质发生化学反应。

（三）胶体胶体是一些细小分散粒子（直径1~100μm）分散在介质中的结构。由于胶体的质点很微小，其表面积很大，于是表面能很大，吸附能力很强。胶体由于脱水作用或质点的凝聚而产生凝胶。凝胶体具有固体的性质。在长期应力作用下，又具有粘性液体的流动性质。它是由于固体微粒由极薄的吸附膜所包围，这种膜越厚则流动性越大，膜越薄，则刚性越大。混凝土的徐变就是由于水泥胶体所产生的。

§1.2材料的物理性质

一、密度、表观密度、毛体积密度和堆积密度（一）基本概念1.闭口孔隙、开口孔隙（二）密度

1.定义：密度是材料在绝对密实状态下单位体积的质量。2.公式：

式中：ρ——密度，g/cm3m——干燥材料的质量，gV——材料在绝对密实状态下的体积，cm3

3.测试方法将材料磨细，干燥后用李氏瓶测定体积，材料磨得越细越好，测得的体积越接近真实体积。4.相对密度：材料的密度与4℃纯水密度之比称为相对密度，也称为比重。

（三庭）表帜观密闷度1.扰定义狂：材健料在保包含宇闭口季孔隙户条件来下单逝位体码积的到质量。2.某公式顽：式中灾：ρ’谢——表观养密度逆，g/椅cm3m—糠—材料犯的质师量，gV/——材料追在包停含闭车口孔拒隙条准件下闯的体厚积，cm33.测试蜂方法将采偷用排押液置齐换法誓测量豪体积沃；（四滴）毛异体积动密度1.梅定义亭：毛少体积尾密度枯是材劝料在自然申状态下单牵位体悔积的费质量。2.薄公式态：式中芒：ρ0——毛体灰积密沟度，g/彩cm3m—喊—材料貌的质泰量，gV0——材料辱在自引然状间态下北的体嘱积，cm33.测试麦方法对于孟规则笋形状义材料晴的体歇积，秋可用鲁量具娘测得秃；对钟于不言规则之形状晋材料满的体犯积，付可采表用排狡液法湿或封举蜡排乳液法纷或用照体积侍仪测牌得。（五魔）堆惨积密提度1.肥定义寻：堆贞积密蒸度是业指散万粒状具或纤晴维状傍材料没在堆征积状碗态下伴单位斥体积你的质就量。2.酸公式迁：式中们：挤—哭—堆鞭积密继度，g/矛cm3m弹—朗—材料鼠的质的量，g——材料幼堆积病体积普，cm3二、域密实拨度与抽孔隙丘率（一产）密集实度1.曲定义衡：材紧料体与积（逝自然边状态它）内塘固体匙物质研的充旋实程备度，贸称为坐材料蹲的密级实度D。2.公式句：3.捐密实吼度D反映税材料正的密扛实程雪度，D越大孟，材勤料越古密实芽，含限有孔牛隙的惰材料混，密亏实度垃均小原于1乳。（二采）孔兔隙率1.吩定义门：孔陷隙率促是指贪材料孩内部荡孔隙极体积皆占材品料在连自然产状态奇下体僚积的励百分佩率。暮分为拾总孔毅隙率隙（简匹称孔喉隙率纷）、拌开口论孔隙枯率和骗闭口猎孔隙针率。2.革孔理隙率巷公式桃：3.杠开纪口孔尝隙率材料喜内部革开口暑孔隙互的体剂积占滨材料侄在自彼然状姓态下探体积勾的百垒分率阿，称薄为材撑料的符开口骄孔隙滋率。由于呀水可葵进入览开口帅孔隙炸，工语程中凑常将箩材料根在吸蒸水饱未和状倚态下灿所吸迁水的切体积婚，视稀为开昆口孔秆隙的盛体积沟（Vk），开口逝孔隙庙率（Pk）按下赢式计喝算：4.闭口也孔隙笼率材料拉内部听闭口师孔隙波的体缎积（Vb）占材因料在技自然禽状态舍下体熔积的元百分絮率，凑称为雅材料割的闭贼口孔诵隙率侵。闭羡口孔夫隙率胁（Pb）按下战式计啊算：三、离填充葡率、撑空隙患率和荷间隙拿率（一吓）填睬充率定义舅：散篮粒材午料在厉堆积奔状态抚下颗追粒填怎充的霜体积叨占堆巨积体戏积的困百分扶率，蜂称为粒材料努的填议充率栏。公式轧：（二畏）空铁隙率定义础：散歌粒材轮料在峰堆积底状态疗下颗艘粒固堤体物狠质间找空隙偏体积张（开宅口孔逃隙与举间隙榜之和岭）占毫堆积航体积茄的百