土木工程材料1.1材料的基本物理性质XQ

第一章土木工程材料的基本性质

材料的基本物理性质

材料与水有关的性质

材料力学性质

材料热工、声学性质

材料耐久性本章考试大纲1、了解建筑材料与质量有关的性质，熟悉建筑材料与水及热有关的性质2、熟悉强度、比强度、吸水性、吸湿性、耐水性、抗冻性、抗渗性、耐久性及弹性、塑性的概念

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１、化学组成２、矿物组成３、相组成（二）材料的结构1、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)按存在状态或构造特征分为：堆聚结构、纤维结构、层状结构、散粒结构。2、细观结构(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、微观结构：指用电子显微镜或Ｘ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。

(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。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层状构造的材料具有叠合结构，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。陶粒的粒状构造试题：1(多选)、下列建筑材料中，绝对密实的材料有：（）A.板材B.混凝土C.钢材D.陶瓷E.玻璃2(多选)、一般多孔构造材料的特点是:()A.强度低B.强度高

C.抗渗性好

D.抗渗性差E.保温隔热好F.保温隔热差小结：不论材料构造形式如何，可把材料分为两大类１、单个块状材料：其总体积Ｖ0=Ｖ开＋Ｖ闭＋Ｖ固２、散状堆积材料：其总体积Ｖ’=Ｖ开＋Ｖ闭＋Ｖ固＋Ｖ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Ｖ0=Ｖ开＋Ｖ闭＋Ｖ固散状堆积材料体积示意图Ｖ’=Ｖ开＋Ｖ闭＋Ｖ固＋Ｖ空

二、密度、表观密度（单个材料）（一）密度１、定义：材料在绝对密实状态下单位体积的质量２、计算：

式中ρ——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、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）。３、测定方法试题1.材料的密度指:()A.自然状态下单位体积的质量B.饱和状态下单位体积的质量C.堆积自然状态下单位体积的质量D.绝对密实状态下单位体积的质量（二）表观密度１、定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。２、计算：式中ρo——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（Ｖ0=Ｖ开＋Ｖ闭＋Ｖ固）。

３、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１、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。２、计算式中ρa——材料的视密度，kg/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＝Ｖ固＋Ｖ闭）。

m3或cm3。三、视密度、堆积密度３、测定方法１）称取烘干试样m0(g)２）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)

。３）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)

Ｖa=m0+m2-

m1

（二）堆积密度１、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。２、计算：式中ρo’——堆积密度，kg/m3；

m——材料的质量（干燥至恒重），kg；

V’0——材料的堆积体积，m3。Ｖ’０=Ｖ开＋Ｖ闭＋Ｖ固＋Ｖ空试题1.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。2.1m3水泥砂浆配用水泥松散体积0.45m3,其堆积密度为1200kg/m3,搅拌损耗率为3%,则1m3水泥砂浆水泥砂用量是()A.540kgB.556.2kgC.2666.67kgD.2746.67kg３、测定方法试题3.(12年)关于材料的表观密度，下列说法正确的是()A.表观密度是材料在绝对密实状态下单位体积的质量B.砂的表观密度在1450~1650kg/m3之间C.材料在自然状态下的体积包含了其内部孔隙的体积D.普通粘土砖的表观密度与粘土空心砖的表观密度相等３、测定方法四、密实度和孔隙率（一）密实度１、定义：密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。２、计算：（二）孔隙率１、定义：孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占的比例。２、计算：试题1(多选).材料的孔隙率增大,则材料的()下降.A密度B.强度C.抗冻性

D.抗渗性E.吸水率F.表观密度2.某材料在自然状态下1m3重量2400kg,孔隙率25%,则其密度为()（附2）A.1.8g/B.3.2g/C.1800g/D.3200g/

或

五、填充率与空隙率（一）填充率１、定义：填充率是指散粒材料堆积体积中，颗粒体积

所占总体积的比率。２、计算：

（二）空隙率１、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所占的比例。２、计算：试题１.某种材料的密实度为D,孔隙率为P,则()A.D+P=1B.D+P<1C.D+P>1D.D>P２.某材料孔隙率为2.5%,密度为2.6g/,则其表观密度为kg/:()(附1)A.2535B.253.5C.2650D.19503(多选).材料的物理性能指标主要有（）A.弹性B.塑性C.表观密度D.密实度4(多选).反映材料密实程度的指标有()A.表观密度B.相对密度C.堆积密度D.孔隙率E.密实度小结：１、D＋P=1或密实率＋孔隙率＝１

D’+P’=1或填充率+空隙率=1。２、密实度、孔隙率的大小反映了材料本身的致密程度；填充率、空隙率的大小反映了材料堆积的紧密程度。试题１、已知混凝土标准试块尺寸为150×150×150mm，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200×200×200mm和100×100×100mm试件，问试块的质量各为多少？２、一部小型卡车装碎石3500kg恰为一车（容积为2m3）。取5kg碎石置于容积为0.0125m3的量筒中加满水，水与碎石的净质量为15.6kg。求（１）该碎石的堆积密度？（２）在卡车中要加多少体积的砂可填满石子空隙？３、常用材料的密度、表观密度、堆积密度及空隙率如下表所示试题１、已知混凝土标准试块尺寸为150×150×150mm，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200×200×200mm和100×100×100mm试件，问试块的质量各为多少？２、一部小型卡车装碎石3500kg恰为一车（容积为2）。取5kg碎石置于容积为0.0125m3的量筒中加满水，水与碎石的净质量为15.6kg。求（１）该碎石的堆积密度？（２）在卡车中要加多少体积的砂可填满石子空隙？3.某工地有砂50吨，表观密度为2.65g/cm3，堆积密度为1450kg/m