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1、第一章 建筑材料的基本性质内容：n 材料的组成与结构n 材料的基本物理性质 n 材料的基本力学性质 n 材料的化学性质n 材料的耐久性 1.1 材料的组成与结构内容：n 材料的组成n 材料的结构n 材料的孔隙及其对材料性质的影响一.材料的组成(一)化学组成化学元素组成不同，性能不同。n无机非金属建筑材料的化学组成以各种氧化物含量来表示。金属材料以元素含量来表示。n化学组成决定着材料的化学性质，影响其物理性质和力学性质。(二)矿物组成n矿物是指具有相对固定的化学成分和结合特征的单质和化合物。n材料中的元素和化合物以特定的矿物形式存在并决定着材料的许多重要性质。n矿物组成是无机非金属材料中化合物存
2、在的基本形式。二.材料的结构与构造(一).宏观结构（构造）材料的宏观结构是指用肉眼和放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸约为毫米级大小，以及更大尺寸的构造情况。宏观构造，按孔隙尺寸可以分为：(二).亚微观结构亚微观结构借助光学显微镜所能观察到的材料内部的组织状态。如金属材料晶粒的粗细，木材的木纤维，混凝土中的孔隙及界面等。(三).微观结构 微观结构是指材料在原子、分子层次的结构。材料的微观结构，基本上可分为晶体与非晶体。晶体结构的特征是其内部质点（离子、原子、分子）按照特定的规则在空间周期性排列。金刚石、石英、石膏、有机化合物 非晶体也称玻璃体或无定形体，如无机玻璃。玻璃体是化学不稳定结构，容易与
3、其它物体起化学作用。玻璃、粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰 玻璃体：具有一定化学成分的熔融物质。粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰 胶体：大量微小的固体粒子均匀稳定分散在介质中所形成的结构。沥青n从宏观、亚微观和微观三个不同层次的结构上来研究土木工程材料的性质，才能深入其本质，对改进与提高材料性能以及创制新型材料都有着重要的意义。1.2 材料的物理性质内容:n材料与质量有关的性质n材料与水有关的性质n材料与热有关的性质1.2.1材料与质量有关的性质：（一）材料的体积：体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。n绝对密实体积 干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部固体
4、物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以表示。一般将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得到其体积。n视体积 对于比较密实、孔隙较少的散粒状材料，不必磨细，直接用排开液体的方法测定的体积，其值为材料的固体体积与材料内孔体积之和。一般以 表示。n材料的表观体积 材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分）。其值为材料的固体体积与材料内、外孔体积三者之和，一般以V0 表示。形状规则的材料可根据其尺寸计算其体积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然后用排开液体的方法得到其体积。表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可
5、能影响其总质量或体积。因此，材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。工程中砂石材料，直接用排水法测定其表观体积n材料的堆积体积 粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。一般以 表示，其值为材料的固体体积、孔隙体积以及料粒之间的空隙体积三者之和。（二）材料的密度 1.实际密度 指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算：式中：实际密度，g/cm3 或 kg/m3；m材料在干燥状态下的质量，g 或 kg；V材料在绝对密实状态下的体积，cm3 或 m3。2.视密度 近似绝对密实状态，与实际密度相差很小，如混凝土用砂、石骨料等均属较密
6、实的材料。视体积可为材料固体体积与材料内孔之和。按下式计算：式中：体积密度，g/cm3 或 kg/m3；m 材料在干燥状态下的质量，g 或 kg；材料的视体积，cm3 或 m3。3.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。按下式计算：式中：0材料的体积密度,g/cm3 或 kg/m3；m 材料在干燥状态下的质量，g 或 kg；V0材料的表观体积，cm3 或 m3。4.堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：式中：0材料的堆积密度,g/cm3 或 kg/m3；m 在干燥状态下的质量，g 或 kg；材料的堆积体积，cm3 或 m3。n几种密度的比较
7、比较项目比较项目实际密度视密度表观密度堆积密度材料状态材料状态绝对密实近似绝对密实状态自然状态堆积状态材料体积材料体积VV0计算公式计算公式应用应用判断材料性质用量计算、体积计算材料视密度(g/cm3）表观密度（g/cm3）堆积密度(g/cm3）石灰岩2.601.8-2.6砂2.601.41.7钢、铸钢7.857.85铝2.802.80水泥3.101.21.3普通混凝土1.9592.50沥青混凝土2.30水泥砂浆2.12.2木材1.550.40.8（三）材料的密实度 密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。密实度的计算式如下：式中：密度；0材料的表观密度。对于绝对密实材料，因 0=，故密实度D
8、=1 或100%。对于大多数土木工程材料，因 0 ，故密实度D 1 或 D 100%。n材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率P按下式计算：n式中：V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3；n n V0材料的表观体积，cm3 或 m3；0材料的表观密度,g/cm3 或 kg/m3；密度,g/cm3 或 kg/m3。（四）孔隙率n开口孔隙率材料在实验室（常温和20mmHg真空抽气）条件下能被水（或其它液体）进入的孔隙体积与材料自然状态体积之比的百分数。式中：PK材料的开口孔隙率（）；m1材料在真空条件下吸水达饱和面干状态时的质量（g)；m材料在干燥状态下的质量（g)；H20
9、水的密度,g/cm3 或 kg/m3。n闭口孔隙率（五）填充率散粒材料在堆积体积中，被颗粒自然状态体积填充的程度。散粒材料在堆积体积中，被颗粒自然状态体积填充的程度。（六）空隙率 空隙率是指散粒材料在其堆积体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率 按下式计算：式中：0材料的体积密度；材料的堆积密度。空隙率的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。n孔隙率与空隙率的区别比较项目比较项目孔隙率空隙率适用场合适用场合个体材料内部堆积材料之间作作 用用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式计算公式1.2.2 材料与水有关的性质1.材料的亲水性与
10、憎水性 与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性；材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性。具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子作用力，大于水分子相互之间的内聚力；憎水性材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之间的内聚力。（）亲水性材料 （）憎水性材料2.材料的吸水性 材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。吸水性的大小以吸水率来表示。（1）质量吸水率 质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以m 表示。质量吸水率m 的计算公式为：式中：m1材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）；m材料在干燥状态下的质量（g或kg
11、）。（2）体积吸水率 体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WV表示。体积吸水率WV的计算公式为：式中:m1材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）；mg材料在干燥状态下的质量（g或kg）。V0 材料在自然状态下的体积，（cm3 或 m3）；w 水的密度,（g/cm3 或 kg/m3），常温下取 w=1.0 g/cm3。（3）影响材料吸水性的因素 材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。3.材料的吸湿性 材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率h表示，其计算公式为：式中：ms材料吸湿状态下的质量（g或kg）m材料在干燥状态下的质量（g或kg）。当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率称为平衡含水率。含水率吸水性、孔隙构造、环境温湿度n吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水分在空气中吸收水分表示方法吸收水分的质量比或体积比吸收水分的质量比吸收水量达到饱和与空气中水分平衡通常小于吸水率