第2章土木工程材料基本性质-(专)

土木工程材料

CivilEngineeringMaterials

主讲：孙晓敏第2章

土木工程材料的基本性质土木工程要求材料应该具备什么性能？土木工程材料如何满足各性能要求？本章从哪些方面进行学习？What？How?Which?第2章

土木工程材料的基本性质土木工程的功能：土木工程材料的性能：承载能力强度与刚度可靠性耐久性防水、保温、隔热、防火物理性质采光、绝缘等减少环境污染安全性第2章

土木工程材料的基本性质What？第2章

土木工程材料的基本性质材料的组成材料的结构材料的性能How?第2章

土木工程材料的基本性质Which?1.4材2.1材料的物理性质2.2材料的力学性质

2.3材料的耐久性2.4材料的环境协调性2.5材料的组成、结构、构造及对性能的影响本章学习指导

本章有5个知识点。本章的学习目标是：⑴掌握材料物理性质的基本概念、表示方法及与工程的关系。⑵了解材料的热容量和比热、耐燃性，材料的化学性质，材料的硬度和耐磨性。

⑶

掌握土木工程材料的基本力学性质。⑷掌握土木工程材料耐久性的基本概念。

(5)了解材料的组成、结构和构造对材料性质的影响。

难点:材料的组成、结构及构造对材料性质的影响。基础知识2.1材料的物理性质2.1.1密度、表观密度和堆积密度2.1.2材料的孔隙率和空隙率

2.1.3与水有关的性质

2.1.4热工性质

2.1.1密度、表观密度和堆积密度1.密度(Density)：材料在绝对密实状态下，单位实体体积的干质量。1－固体；2－闭口孔隙；3－开口孔隙相对密度

2.1.1密度、表观密度和堆积密度2.表观密度(Apparentdensity)：材料自然状态下单位体积（实体+闭口+开口）的干质量。自然体积：测量几何外形或吸水饱和材料（或材料封蜡）的排水体积。VKVBV3.堆积密度(Loosedensity)：

散粒或粉状材料在自然堆积状态下，单位体积（开口+闭口+实体+间隙）的质量。刮平，容量桶的容积即为材料堆积体积

堆积密度——反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆积空间。2.1.1密度、表观密度和堆积密度密度名称体积状况体积测量密度计算绝对密度材料实体体积V李氏密度瓶法：磨成细粉消除内部孔隙，干粉排水体积ρ=m/V表观密度宏观外形体积（实体+闭口+开口）V0计算法或封蜡排液法：测量几何外形或材料涂蜡的排水体积ρ0=m/V0堆积密度材料堆积体积（实体+开口+闭口+间隙）V0’密度筒法：全干材料填充满容器，该容器纯容水体积ρ0′=m/V0’2.1.1密度、表观密度和堆积密度同种材料:密度＞表观密度＞堆积密度V

<

V0

<V0’

思考：三种密度有何异同？1.孔隙率与密实度——单块材料

2.1.2材料的孔隙率和空隙率孔隙……材料内部的孔隙。孔隙率：材料中孔隙体积占材料自然状态下总体积百分率。反映材料的致密程度。其中：V—材料在绝对密实状态下的体积（cm3）;ρ—材料的绝对密度（g/cm3）;V0—干燥材料在自然状态下的体积（cm3）;ρ0—材料表观密度（g/cm3）。密实度：材料体积内被固体物质充实的程度

。孔隙特征（1）是否连通：连通孔、封闭孔

（2）孔隙尺寸：大孔、细孔、微孔2.1.2材料的孔隙率和空隙率2.填充率与空隙率——散粒状材料

2.1.2材料的孔隙率和空隙率

颗粒空隙空隙……材料颗粒间的空隙。空隙率：材料堆积体积中空隙体积所占比例。反映颗粒之间填充的致密程度。配置混凝土、砂浆时，可作为控制集料的级配与计算配合比的重要依据。其中：V0′—材料在堆积状态下的体积（cm3）;ρ0′—材料的堆积密度（g/cm3）;V0—干燥材料在自然状态下的体积（cm3）;ρ0—材料表观密度（g/cm3）。填充率：材料堆积体积中颗粒实体体积填充百分率。孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用范围个体材料内部堆积材料之间作用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式习题：1、某工地碎石密度2.65g/cm3，堆积密度1.68kg/L，表观密度2.61g/cm3，求该碎石的孔隙率和空隙率。2.1材料的物理性质2、某材料的表观密度为1820kg/m3,孔隙率为30％，试求该材料的密度。

答：石子的孔隙率P石子的空隙率P’1.亲水性与憎水性(Wateraffinity、Waterrepellency)

亲水性——材料在空气中与水接触时，易被水润湿的性质；憎水性——材料不易被水润湿的性质。

2.1.3材料与水有关的性质2.1.3材料与水有关的性质

润湿角θ-材料表面对水的吸附程度。润湿角θ材料性质材料表面原因θ≤90°亲水性可浸润水分子间内聚力＜水分子与材料分子间吸引力θ＞90°憎水性不可浸润水分子间内聚力＞水分子与材料分子间吸引力问题：亲水性材料与憎水性材料在实际工程中有何意义？亲水性与憎水性材料的特征

材料的亲水性与憎水性主要取决于材料的组成与结构：有机材料一般是憎水性无机材料都是亲水性

水在憎水性材料的表面有自动收缩成珠的趋势，不能润湿材料的表面。对工程防水有利。

水在亲水性材料的表面是自动散开和铺展，并自发地润湿表面。建筑材料中，各种无机胶凝材料、混凝土、石料、砖瓦等均为亲水性材料，它们由极性分子所组成，与极性分子水之间有良好的亲合性。沥青、油漆、塑料等为憎水性材料，这是因为极性分子的水与这些非极性分子组成的材料互相排斥的缘故。憎水性材料常用作为防潮、防水及防腐材料，也可以对亲水性材料进行表面处理，用以降低吸水性。

2.1.3材料与水有关的性质常见亲水性、憎水性建筑材料

2.

吸水性(Absorption)与吸湿性(Hygroscopicity)（1）吸水性——材料在水中吸收水分的性质，吸水饱和状态。表示方法：吸水率是吸水饱和时的含水率，恒值。

质量吸水率Wm：材料吸水饱水时,所吸水分质量占干燥材料质量的百分数;

体积吸水率Wv：材料吸水饱水时,所吸水分体积占干燥材料体积的百分数。

2.1.3材料与水有关的性质m湿—材料在吸水饱和状态下的质量（g）;m干—材料在干燥状态下的质量（g）;Vw—水的体积（cm3）;ρ0—表观密度（g/cm3）。V0—干燥材料在自然状态下的体积（cm3）;ρw—水的密度（g/cm3）。计算公式：

2.1.3材料与水有关的性质影响因素:亲水性、孔隙率、孔特征亲水性↑、孔隙率↑、微细连通孔↑→吸水性↑材料钢铁、玻璃花岗岩混凝土粘土砖木材吸水率00.5%~0.7%2%~3%8%~20%＞100%花岗岩含水后，材料强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差。（2）吸湿性——指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。

吸附——解吸（可逆过程）表示方法：含水率是在自然状态下，材料所含水的质量占材料干燥状态下的质量百分率。变值。计算公式

影响因素：环境温度湿度、亲水性、孔隙率、孔特征。亲水性↑、孔隙率↑、微细连通孔↑→吸湿性↑

2.1.3材料与水有关的性质

m含——材料湿质量，gm干——材料干质量，g

2.1.3材料与水有关的性质创新思维？

1、为什么房屋一楼潮湿？

2、如何解决？1、地下水沿材料毛细管上升，然后在空气中挥发。2、解决问题的原理与办法阻塞毛细通道，采取技术措施；对材料中的毛细管壁进行憎水处理

1.1.3材料与水有关的性质3.耐水性(Waterresistance)定义：材料长期在水的作用下不破坏，且强度又不显著下降的性质。表示方法：软化系数K软f饱——材料饱水状态抗压强度，MPaf干——材料干燥状态抗压强度，MPa注意：软化系数表明材料浸水后强度保持的程度。K软越大，表明浸水后强度保持的程度越高，耐水性越好。随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。K软=0～1，K软>0.85，称为耐水材料，用于水工、海工等。在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时，需选用K软>0.85的材料，对于受潮较轻或次要结构物材料，K软值不小于0.75。

2.1.3材料与水有关的性质关于耐水性不正确的[]。

A、有孔材料的耐水性用软化系数表示B、材料的软化系数在0～1之间波动C、软化系数大于0.85的材料称为耐水材料。D、软化系数小于0.85的材料称为耐水材料。E、软化系数越大，材料吸水饱和后强度降低越多，耐水性越差答案：DE

2.1.3材料与水有关的性质例：某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。解：该石材的软化系数为:故该石材可用于水下工程。

2.1.3材料与水有关的性质

4.抗渗性(Watertightness)——抵抗压力水渗透的性质。（1）渗透系数（2）抗渗等级

P=10H-1指混凝土或砂浆等材料在规定试验条件下，所能承受的最大水压力。以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、P10、P12。

2.1.3材料与水有关的性质

Ks:一定厚度的材料，在一定水压力下，在单位时间内透过单位面积的水量。Ks的意义：抗渗系数越小，表明抗渗性能越好。Ks—渗透系数，cm/h；Q—透水量，cm3；d—试件厚度，cm;A—渗水面积，cm2;t—渗水时间，h;H—水头高度（水压），cm;(3)影响材料抗渗性的因素

材料亲水性和憎水性通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料；材料的孔隙率、孔隙特征孔隙率小，且是封闭孔隙的材料具有较高的抗渗性；

4.抗渗性(Watertightness)

2.1.3材料与水有关的性质对于地下建筑及水工构筑物，经常受到水的作用，所以要求有较好的抗渗性；对于防水材料，则要求更高的抗渗性。5.抗冻性(Freeze-thawdurability)——材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时强度也不显著降低的性质。

2.1.3材料与水有关的性质严寒地区道路、桥梁、井、跨海大桥、水坝、堤防等需考虑冻融破坏材料在吸水后，如果在负温下受冻，水在毛细孔内结冰，膨胀9％；产生的冻胀压力造成材料的内应力，随着冻融循环的反复，造成材料出现裂纹、剥落等现象，导致冻融破坏。冻坏原因

：水、负温度冻融破坏冻融风化冰劈作用道路翻浆冻融破坏的水库坝面

2.1.3材料与水有关的性质

2.1.3材料与水有关的性质

表示方法：抗冻等级指能经受冻融循环的最大次数，次数愈多，等级越高。记为F50、F100、F200、F300…如F25表示材料能抵抗冻融循环25次。抗冻性是评价材料耐久性的一项重要指标。在设计寒冷地区或寒冷环境（冷库）建筑物时，必须考虑防冻性。影响因素①材料的强度——强度越高则其抗冻性越好。②材料的密实度(孔隙率)——孔隙率越小则其抗冻性越好。

③材料的孔隙特征——开口孔隙越多则其抗冻性越差。④材料的吸水量大小——吸水量越大则其抗冻性越差。⑤材料的耐水性——耐水性越好则其抗冻性也越好。2.1.4热工性质

建筑节能保温材料热工性质导热性热容量冬天：室内热量→室外，室内温度↓夏天：室外热量→室内，室内温度↑材料作用：绝热性好，热容量大→室内冬暖夏凉1.导热性定义：当材料两面存在温度差时，热量从材料一面通过材料传导至另一面的性质，称为材料的导热性。指标：导热系数λ

，

式中：λ—导热系数，Ｗ／（ｍ·Ｋ）；Ｑ—传导的热量，Ｊｄ—材料厚度，ｍ；

A—热传导面积，m2；t—热传导时间，h（T1-T2）—材料两面温度差，K2.1.4热工性质

λ越小,绝热性能越好；λ≤0.175W/m.K的材料为绝热材料。a.材料的化学组成与结构

化学组成不同的材料，其导热系数不同，所以不同材料的导热系数也不同。如：一般情况下，导热系数的大小为：金属材料﹥非金属材料﹥有机材料；晶体材料﹥玻璃体或胶体结构材料。影响导热性的因素：b.孔隙率和孔隙构造特征

因密闭空气的导热系数很小，一般孔隙率越大，且为闭口微孔的材料导热系数小。c.材料的湿度和温度材料受潮后，λ↑，导热性↑，保温隔热性↓（λ水＞λ空气）材料再受冻，λ进一步↑，保温隔热性进一步↓(λ冰＞λ水)。2.1.4热工性质

2.1.4热工性质2.热阻定义：热量通过材料层时所受到的阻力。

R=δ/λ

δ-材料层的厚度m；λ导热系数W/m.K

意义：

R与λ是评价材料绝热性能的主要指标。反映材料保温隔热能力。对于多层平壁的总热阻=∑单层材料热阻；在相同温差条件下，热阻越大，通过材料层的热量越少。

3.热容量和比热定义：材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的能力称为材料的热容量。表示方法：用比热容C表示。式中：C——材料的比热容，J/（g·K）；

Q——材料吸收或放出的热量(J)；

m——材料质量，g；（T2－T1）——材料受热或冷却前后的温差，K。2.1.4热工性质

建筑物围护结构采用比热容大的材料，气温变化较大时，能较好的保持室内温度。2.1.4热工性质4.耐热性:材料在热环境中抵抗热破坏的能力。

常用材料的最高使用温度来表征。

5.耐火性:材料在长期高温作用下，保持其结构不被破坏、性能不明显下降的性质，用耐火度表示。耐火材料：耐火度≥1580℃难熔材料：耐火度在1350~1580℃易熔材料：耐火度≤1350℃2.1.4热工性质6.温度变形性：材料在温度升高或降低时其体积的变化。变化表现在单向尺寸时，用线膨胀系数表示。α—线膨胀系数，1／K；⊿L—材料的线膨胀或收缩量，mm；L—材料原来的长度，mmT2-T1—材料升温或降温前后的温度差，K。线膨胀系数越大，材料的温度变形性越大。与材料的组成和结构有关。在大面积或大体积混凝土结构中，常设置伸缩缝防止材料温度变形引起裂缝。7.耐燃性:材料对火焰和高温的抵抗能力。（1）可燃类

在空气中受到火烧或高温高热作用时立即起火或微燃，且火源移走后仍继续燃烧的材料。如：木材,使用时作防燃处理。（2）非燃烧类

在空气中受到火焰或高温高热作用不起火、不碳化、不微燃的材料。如：普通石材、混凝土、钢铁、砖石等。（3）难燃类

在空气中受到火焰或高温高热作用时难起火、难碳化，火源移走后，已有的燃烧或微燃立即停止。如：沥青混凝土、经过防火处理的木材或刨花板。2.1.4热工性质

观察与讨论2.1材料的物理性质孔隙对材料性质的影响

某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面。请问选择何种材料合适？讨论AB讨论2.1材料的物理性质

保温层的目的是减少外界温度变化对住户的影响。材料保温性能的主要描述指标为导热系数和热容量，其中导热系数越小越好。观察两种材料的剖面，可见A材料为多孔结构，B材料为密实结构，多孔材料的导热系数较小，适于作保温层材料。

加气混凝土砌块吸水分析

某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、体积密度仅700kg/m3的加气混凝土砌块。在抹灰前采用同样方式往墙上浇水，发觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块表面看上去浇水不少，但实际吸水不多。

现象原因分析工程实例分析原因分析2.1材料的物理性质

加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为墨水瓶结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸发形成的毛细孔，故吸水及导湿均缓慢。材料的吸水性不仅要看孔数量的多少，还需看孔的结构。基础知识2.2材料的力学性质2.2.1强度2.2.2弹性与塑性

2.2.3韧性与脆性2.2.4硬度

材料的力学性质：材料在外力作用下所引起的变化的性质。这些变化包括材料的变形和破坏。材料的变形：在外力的作用下，材料通过形状的改变来吸收能量。分为弹性变形和塑性变形。材料的破坏：当外力超过材料的承受极限时，材料出现断裂等丧失使用功能的变化。材料可分为脆性材料和韧性材料。强度：在外力作用下，材料抵抗破坏的能力。2.2.1强度1.几种强度（1）抗压(Compressive)、抗拉(Tensile)、抗剪(Shearing)强度

（MPa）

f——材料强度，MPa；F——破坏时的最大荷载，N；

A——受力截面面积，mm2。2.2.1强度

（2）抗弯强度（抗折强度Bendingstrength）

单点加荷：

三分点加荷：

2.2.1强度L——两支点的间距，mm；b、h——试件截面宽度和高度，mm。2.影响强度的因素孔隙率增加强度降低含水率增加强度降低温度升高强度降低试件尺寸小强度高加荷速度快强度低涂润滑剂强度低2.2.1强度材料抗压抗拉抗弯花岗岩100~2505~810~14普通黏土砖7.5~30——1.6~4.0普通混凝土7.5~601~9——松木（顺纹）30~5080~12060~100建筑钢材240~1500240~1500——常见材料的强度（MPa)2.2.1强度3.强度等级以抗压强度来划分等级——混凝土、砌筑砂浆、普通砖、石材等脆性材料；以抗拉强度来划分等级——建筑钢材。2.2.1强度e.g:Q235钢：0.53C30混凝土：0.012MU10烧结砖：0.0062.2.1强度4.比强度(ratio)

——指材料强度/表观密度。

意义：衡量材料轻质高强的指标。其值越大，材料越轻质高强。在高层建筑及大跨度结构工程中，要求材料不仅要有较高的强度，而且要减轻自重，有较高的比强度。现象原因分析测试强度与加荷速度

人们在测试混凝土等材料的强度时可观察到，同一试件，加荷速度过快，所测值偏高。工程实例分析原因分析测试强度与加荷速度

材料的强度除与其组成结构有关外，还与其测试条件有关，包括加荷速度、温度、试件大小和形状等。当加荷速度较快时，荷载的增长速度大于材料的变形速度，测出的数值就会偏高。为此，在材料的强度测试中，一般都规定其加荷速度范围。

2.2.2弹性与塑性指标：弹性模量

意义：E是衡量材料抵抗变形的指标，E值越大，材料越不易变形，即抵抗变形的能力越强。

弹性塑性弹塑性oaA荷载变形材料的弹性变形曲线2.2.2弹性与塑性BboA荷载变形材料的塑性变形曲线1.2.2弹性与塑性oba荷载变形材料的弹塑性变形曲线1.2.2弹性与塑性2.2.3韧性(Fragility)和脆性(Tenacity)1.脆性——材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。脆性材料：石、砖、混凝土、陶瓷、玻璃、铸铁等

2.韧性——材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。

采用冲击试验测定。对于路面、桥梁、飞机跑道及有抗震要求的结构都要有较高的韧性。1.2.4硬度(Hardness)和耐磨性(Abradability)1.硬度——抵抗外物压入或刻划的能力。可采用：布氏、洛氏硬度（金属材料），压入法测定；莫氏硬度（石料、陶瓷等），划痕法测定。特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。回弹法测混凝土等构件表面的硬度，估算抗压强度。用硬度间接推算材料的强度。

2.耐磨性——材料表面抵抗磨损的能力。

（路面材料要求）压入法实验压入法是以一定的压力将一定规格的钢球或金刚石制成的尖端压入试样的表面，根据压痕的面积或深度来测定其硬度。金属材料等的硬度用压入法测定。刻划法实验刻划法是指用一套硬度等级不同的参比材料，通过测定对材料的划痕来确定所测材料的硬度。陶瓷等材料的硬度用刻划法测定。宏观观察与讨论脆性材料与韧性材料

观察以下两动画，请对比分析韧性材料与脆性材料的差异。讨论2.2材料的力学性质讨论2.2材料的力学性质

具有脆性性质的材料称脆性材料。脆性材料的抗压强度远大于其抗拉强度，可高达数倍甚至数十倍，脆性材料抵抗冲击载荷或振动作用的能力较差，脆性材料只适合用作承压构件。土木工程材料中大部分无机非金属材料均为脆性材料，如烧结普通砖、混凝土等。

具有韧性性质的材料称韧性材料。在建筑工程中，对于要求承受冲击载荷和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等所用的材料，均应具有较高的韧性。土木工程常用的低碳钢、有色金属等都是韧性材料。

2.3材料的耐久性

材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统称为耐久性。它是一种复杂的、综合的性质,包括材料的抗冻性、耐热性、大气稳定性和耐腐蚀性等。材料在使用过程中，除受到各种外力作用外，还要受到环境中各种自然因素的破坏作用，这些破坏作用可分为物理作用、化学作用和生物作用。要根据材料所处的结构部位和使用环境等因素，综合考虑其耐久性，并根据各种材料的耐久性特点合理地选用。

影响耐久性的因素材料内部存在不稳定的化学组分；材料内部存在一些缺陷，如孔隙、裂缝等。提高耐久性的措施特点外因内因物理作用：温度、湿度、冻融、机械力化学作用：酸、碱、盐溶液或气体、阳光生物作用：细菌、昆虫、白蚁长期性，后期加剧；多种介质同时作用；材料劣化——结构失效——服务寿命降低。设法减轻介质对材料的破坏作用；提高材料本身对外界的抵抗能力，如提高密实度；或适当改变成分，进行防水和憎水处理；在材料表面设置保护层。2.4材料的环境协调性

土木工程材料的环境协调问题日益受到重视。材料的环境协调性是指材料在生产、使用和废弃全寿命周期中要有较低的环境负荷，包括生产中废物的利用、减少三废的产生，使用中减少对环境的污染，废弃时有较高的可回收率。生态环境材料特点：节约能源与资源；减少环境污染，避免温室效应和臭氧层的破坏；易于回收和循环利用。

1994年设立中国环境标志产品认证委员会，据此土木工程材料中首先对水性涂料实行环境标志，制定环境标志的评定标准。

创新能力培养绿色建材

1988年第一届国际材料科学研究会上，首次提出了“绿色材料”的概念，绿色已成为人类环保愿望的标志。绿色建材也成为了一个发展趋势。健康：不含有毒性、腐蚀性、放射性成分；环保：不对环境造成污染，可再回收利用；安全：不燃或阻燃、低烟毒基础知识2.5材料的组成、结构、构造及其对性能的影响

2.5.1材料的组成及其对材料性质的影响

2.5.2材料的结构及其对性质的影响2.5.3材料的构造及其对性能的影响

1.

化学组成2.

矿物组成3.

相组成2.5.1材料的组成及其对材料性质的影响

定义：化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类及数量。表示方法：--金属材料以各化学元素含量表示--无机非金属材料以各氧化物含量表示--有机材料以络化合物的含量表示意义:化学组成是决定材料化学性质、物理性质、力学性质的主要因素之一化学组成2.5.1材料的组成及其对材料性质的影响

定义：矿物是无机非金属材料中具有特定的晶体结构、特定物理力学性能的组织结构。矿物组成是指构成材料的矿物的种类和数量。

意义:也是决定无机非金属材料化学性质、物理性质、力学性质和耐久性的重要因素之一。举例:

如硅酸盐水泥的主要矿物组成为铝酸钙、硅酸钙、铁铝酸钙，决定了水泥容易水化为碱性凝胶体，且具有凝结功能。矿物组成2.5.1材料的组成及其对材料性质的影响

定义：材料中结构相近、性质相同的均匀部分称为相。例如，自然界中的物质可以分为气、固、液三大相。同一种材料可以由多相的相组成。两相或两相以上的物质组成的材料称为复合材料。混凝土可认为由集料颗粒（集料相）分散在水泥浆体（基相）中组成的两相复合材料；钢筋混凝土又可认为是钢筋和混凝土两相的复合材料。配比及构造形式不同，材料性质变化可能很大。相组成2.5.1材料的组成及其对材料性质的影响

2.5.1材料的组成及其对材料性质的影响

材料组成是材料性质的基础，它对材料的性质起着决定性的作用。材料化学组成相同但矿物组成不同也会导致性质的巨大差异。

如下图所示，Ａ、Ｂ为两种钢材的金相照片，两者化学组成接近，主要差别是碳含量不同，Ａ小于0.2％和Ｂ则为0.2％～0.4％，但矿物组成则差别较大。两种钢材性能差别较大，其中Ａ具有较好的冷、热变形等工艺性能，但强度较低，而Ｂ则强度较高。2.5.2材料的结构及其对性质的影响1.

宏观结构2.

细观结构3.

微观结构定义：是指用肉眼或放大镜就能够观察到的粗大组织。尺寸在10-3m以上，孔隙特征多为致密结构、多孔结构。1.宏观结构按孔隙特征分类按组织构造特征分类致密结构多孔结构材料内部基本无孔隙，结构密实；吸水率低、抗渗性好、抗冻性好、强度较高。如钢材、天然石材、玻璃、沥青。材料内部基本具有大致呈均匀分布的、独立的或部分相通的孔隙。质轻、吸水率高，抗渗性和抗冻性差，但保温、隔热、吸声性好。如加气混凝土、石膏制品、泡沫塑料、多孔砖。纤维结构层状结构散粒结构聚集结构由天然或人工同纤维物质构成的结构；纤维之间孔隙较多；平行纤维方向的强度较高，有较好的保温隔热和吸声性能。如木材、竹、矿棉、钢纤维、玻璃纤维。由天然或人工黏结等方法将材料叠合成层状的结构。显著的提高了材料的强度、硬度、绝热或装饰等性能，扩大适用范围。如纸面石膏板、胶合板、蜂窝板、泡沫压型钢板复合墙等。材料呈松散颗粒状结构，颗粒分密实颗粒与轻质多孔颗粒，前者石子、砂子等，强度高后者如膨胀珍珠岩、陶粒等，适合做绝热材料。由集料与具有胶凝性或黏结性物质胶结而成的结构。如砂浆、混凝土等。粘土砖瓦石膏制品加气混凝土泡沫塑料金属材料玻璃宏观结构2.5.2材料的结构及其对性质的影响

亚微观结构也称作细观结构；指用光学显微镜所看到的结构是介于微观结构和宏观结构之间的结构形式；尺寸范围在10-3～10-6m。该结构主要研究：材料内部的晶粒、颗粒等的大小和形态、晶界或界面，孔隙