土木工程材料2材料基本性质
合集下载
土木工程材料基本性质-土木工程材料
塑料、橡胶
2020/8/9
精品课件
• （2）多孔结构 加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫 塑料
• （3）微孔结构 石膏、低温烧结粘土 • 按其组织特征可分： • （1）堆聚结构 如水泥混凝土、砂浆、沥青混合
料
• （2）纤维结构 木材、玻璃钢、岩棉 • （3）层状结构 胶合板、蜂窝板、纸面石膏板 • （4）散粒结构 砂石、粉煤灰、细砂
中滑移而较多，故其强度化组分。 低，塑性较好。
2020/8/9
精品课件
• 3、微观结构 • 指原子、分子层结构 • 电子显微镜或X射线来分析 • 按微观结构可分为晶体、玻璃体、胶体 • （1）晶体，原子晶体（金刚石、石英）、离子晶体（氯
化钠、石膏、石灰岩）、分子晶体（蜡、斜方硫）、金属 晶体（铁、钢、铜、铝及合金）
• 材料的构造是指特定性质的材料结构单元 相互搭配情况。
2020/8/9
精品课件
• 三、材料内部孔隙与性质 • 1、内部孔隙来源与产生 • 2、孔隙分类 • 闭口孔隙、开口孔隙 • 孔隙、裂隙和溶隙 • 3、孔隙对材料性质的影响
2020/8/9
精品课件
2.2 材料的物理性质
• 一、材料的体积组成
• 二、材料的密度、表观密度与堆积密度 • 密度是指物质单位体积的质量，单位为g/cm3或
kg/m3。
• 1、密度 • 真实密度是指材料在规定条件（105℃±5℃烘干
至恒重，温度20℃）绝对密实状态下（绝对密度 状态是指不包括任何孔隙在内的体积）单位体积 的具有的质量。
m V
2020/8/9
精品课件
• 五、材料与水有关的 性质
• 1、亲水性与憎水性
• 润湿角θ≤90°的材 料为亲水性材料。反 之θ>90°表明该材料 为憎水性材料。
2020/8/9
精品课件
• （2）多孔结构 加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫 塑料
• （3）微孔结构 石膏、低温烧结粘土 • 按其组织特征可分： • （1）堆聚结构 如水泥混凝土、砂浆、沥青混合
料
• （2）纤维结构 木材、玻璃钢、岩棉 • （3）层状结构 胶合板、蜂窝板、纸面石膏板 • （4）散粒结构 砂石、粉煤灰、细砂
中滑移而较多，故其强度化组分。 低，塑性较好。
2020/8/9
精品课件
• 3、微观结构 • 指原子、分子层结构 • 电子显微镜或X射线来分析 • 按微观结构可分为晶体、玻璃体、胶体 • （1）晶体，原子晶体（金刚石、石英）、离子晶体（氯
化钠、石膏、石灰岩）、分子晶体（蜡、斜方硫）、金属 晶体（铁、钢、铜、铝及合金）
• 材料的构造是指特定性质的材料结构单元 相互搭配情况。
2020/8/9
精品课件
• 三、材料内部孔隙与性质 • 1、内部孔隙来源与产生 • 2、孔隙分类 • 闭口孔隙、开口孔隙 • 孔隙、裂隙和溶隙 • 3、孔隙对材料性质的影响
2020/8/9
精品课件
2.2 材料的物理性质
• 一、材料的体积组成
• 二、材料的密度、表观密度与堆积密度 • 密度是指物质单位体积的质量，单位为g/cm3或
kg/m3。
• 1、密度 • 真实密度是指材料在规定条件（105℃±5℃烘干
至恒重，温度20℃）绝对密实状态下（绝对密度 状态是指不包括任何孔隙在内的体积）单位体积 的具有的质量。
m V
2020/8/9
精品课件
• 五、材料与水有关的 性质
• 1、亲水性与憎水性
• 润湿角θ≤90°的材 料为亲水性材料。反 之θ>90°表明该材料 为憎水性材料。
土木工程材料基本性质
式中：
W m1 m 100% m
m1—材料吸湿状态下旳质量（ｇ或kg） m—材料在干燥状态下旳质量（ｇ或kg）。
（3）含水对材料性质旳影响 材料吸水后，强度下降 材料体积密度和导热性增长 几何尺寸略有增长 材料保温性、吸声性下降、并使材料受到旳冻害、
腐蚀加剧
材料旳含水率受所处环境中空气湿度旳影响。当空气 中湿度在较长时间内稳定时，材料旳吸湿和干燥过程处于 平衡状态，此时材料旳含水率保持不变，其含水率叫作材 料旳平衡含水率。
V0'
0
ρ0—材料旳表观密度;ρ0，—材料旳堆积密度
（2）填充率
定义：是指在某堆积体积中，被散粒材料旳颗粒所填 充旳程度。
计算式：
D'
V
100%
' 0
100%
V0'
0
填充率和空隙率旳关系：
P' D' 1
三、材料与水有关旳性质
1.材料旳亲水性与憎水性 材料与水接触时，能被水润湿，为亲水性材料。 材料与水接触时，不能被水润湿，为憎水性材料。 表达措施：润湿角
思索：硬度、耐磨性与强度旳关系。
第四节 材料旳耐久性
一.耐久性
材料旳耐久性是泛指材料在使用条件下，受多种内在 或外来自然原因及有害介质旳作用，能长久地保持其使 用性能旳性质。
二.影响耐久性旳主要原因
1.内部原因：构成、构造
2.外部原因：
材料在建筑物之中，除要受到多种外力旳作用之外， 还经常要受到环境中许多自然原因旳破坏作用。这些破 坏作用涉及物理、化学、机械及生物旳作用。
比强度越大，材料轻质高强性能越好。
几种材料旳比强度： 低碳钢—0.045 一般混凝土—0.017 松木（顺纹抗拉）—0.2 粘土砖—0.006
《土木工程材料》知识点_2
《土木工程材料》知识点－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－《土木工程材料》知识点《土木工程材料》重要知识点关注各章习题:选择题、判断题、就是非题一、材料基本性质(1)基本概念1、密度:材料在绝对密实状态下单位体积下的质量;2、体积密度:材料在自然状态下单位体积(包括材料实体及开口孔隙、闭口孔隙)的质量,俗称容重;3、表观密度:单位体积(含材料实体及闭口孔隙体积)材料的干质量,也称视密度;4、堆积密度:散粒状材料单位体积(含物质颗粒固体及其闭口孔隙、开口孔隙体积以及颗粒间孔隙体积)物质颗粒的质量;5、孔隙率:材料中的孔隙体积占自然状态下总体积的百分率6、空隙率:散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积(开口孔隙与间隙之与)占堆积体积的百分率;7、强度:指材料抵抗外力破坏的能力(材料在外力作用下不被破坏时能承受的最大应力)8、比强度:指材料强度与表观密度之比,材料比强度越大,越轻质高强;9、弹性:指材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,能够完全恢复原来形状的性质;10、塑性:指在外力作用下材料产生变形,外力取消后,仍保持变形后的形状与尺寸,这种不能恢复的变形称为塑性变形;11、韧性:指在冲击或震动荷载作用下,材料能够吸收较大的能量,同时也能产生一定的变形而不破坏的性质;12、脆性:指材料在外力作用下,无明显塑性变形而突然破坏的性质;13、硬度:指材料表面抵抗其她物体压入或刻划的能力;14、耐磨性:材料表面抵抗磨损的能力;15、亲水性:当湿润角≤90°时,水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子之间的相互吸引力,这种性质称为材料的亲水性;16、憎水性:当湿润角＞90°时,水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子之间的吸引力,这种性质称为材料的憎水性;17、润湿边角:当水与材料接触时,在材料、水与空气三相交点处,沿水表面的切线与水与固体接触面所成的夹角称为湿润边角;18、吸水性:指材料在水中吸收水分的性质;19、吸湿性:指材料在潮湿空气中吸收水分的性质,以含水率表示;亲水性材料憎水性材料20、耐水性:指材料长期在水的作用下不破坏,而且强度也不显著降低的性质;21、抗渗性:指材料抵抗压力水渗透的性质;22、抗冻性:指材料在吸水饱与状态下,能经受多次冻结与融化作用(冻融循环)而不破坏、强度又不显著降低的性质;23、导热性:当材料两侧存在温度差时,热量将由温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧,材料的这种传导热量的能力称为导热性;24、热容量:材料在温度变化时吸收与放出热量的能力。
土木工程材料的基本性质优质文档
W含=（2700-2600）/2600*100% W吸=（2850-2600）/2600*100% ρ0=2600/（24*11.5*5.3）
4、某石灰石的密度为2.70g/cm3，孔隙率为1.2%，将该石灰石 破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密 度和空隙率。
ρ0=（1-0.012）*2.70 P’=（1-1580/ρ0）*100%
孔隙率越大，表观密度越小、强度越低。开孔能提高材料的吸水性、 透水性、吸声性，降低抗冻性。细小的闭孔能提高材料的隔热保温性能 和耐久性。细小的开孔能提高材料的吸声性。
3、一块砖，外形尺寸240*115*53mm，从室外取来时重量为2700g， 浸水饱和后重量为2850g，绝干时重量为2600g，求此砖的含水率、 吸水率、干表观密度。
9、材料科学的基本原理？举例说明。
材料的组成、结构决定其性能。例：混凝土材料，通过调整原材料 品种及配合比，可以获得具有不同强度、表观密度等性质的混凝土；通过 抽孔、引气等措施改变其宏观结构，可改变其表观密度、渗透性等性质； 通过控制微裂缝、水化程度，可改变其强度。
10、材料的性能与使用性能有何关系？
4、某石灰石的密度为2.70g/cm3，孔隙率为1.2%，将该石灰石 破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密 度和空隙率。
5、某岩石在气干、绝干、水饱和状态下测得的抗压强度分别为 172、178、168MPa，求该岩石的软化系数？并指出该岩石可否 用于水下工程？ 6、建筑物的屋面、外墙、基础所使用的材料各应具备哪些性质？
第四节 材料的组成与结构
材料科学的一个基本原理是：材料的性能取决于材料的组 成与结构。
基本概念
化学组成，矿物组成；宏观结构，细观结构，微观结构； 宏观构造；晶体，玻璃体，胶体。
4、某石灰石的密度为2.70g/cm3，孔隙率为1.2%，将该石灰石 破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密 度和空隙率。
ρ0=（1-0.012）*2.70 P’=（1-1580/ρ0）*100%
孔隙率越大，表观密度越小、强度越低。开孔能提高材料的吸水性、 透水性、吸声性，降低抗冻性。细小的闭孔能提高材料的隔热保温性能 和耐久性。细小的开孔能提高材料的吸声性。
3、一块砖，外形尺寸240*115*53mm，从室外取来时重量为2700g， 浸水饱和后重量为2850g，绝干时重量为2600g，求此砖的含水率、 吸水率、干表观密度。
9、材料科学的基本原理？举例说明。
材料的组成、结构决定其性能。例：混凝土材料，通过调整原材料 品种及配合比，可以获得具有不同强度、表观密度等性质的混凝土；通过 抽孔、引气等措施改变其宏观结构，可改变其表观密度、渗透性等性质； 通过控制微裂缝、水化程度，可改变其强度。
10、材料的性能与使用性能有何关系？
4、某石灰石的密度为2.70g/cm3，孔隙率为1.2%，将该石灰石 破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密 度和空隙率。
5、某岩石在气干、绝干、水饱和状态下测得的抗压强度分别为 172、178、168MPa，求该岩石的软化系数？并指出该岩石可否 用于水下工程？ 6、建筑物的屋面、外墙、基础所使用的材料各应具备哪些性质？
第四节 材料的组成与结构
材料科学的一个基本原理是：材料的性能取决于材料的组 成与结构。
基本概念
化学组成，矿物组成；宏观结构，细观结构，微观结构； 宏观构造；晶体，玻璃体，胶体。
土木工程材料 项目二 材料的基本性质
D ＜ 100%。
任务一：掌握土木工程材料的物理性质
二、材料的密实度D与孔隙率P
2. 孔隙率P （P = 1-D ）
定义：指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。
计算： P V0 V 100％ （1 0 ）100％
V0
式中：V ——材料的绝对密实体积，cm3 或 m3；
V0 ——材料的自然体积，cm3 或 m3； ρ0 ——材料的体积密度, g/cm3 或 kg/m3； ρ ——密度, g/cm3 或 kg/m3。
基本性质包括：物理性质、力学性质、热工性质、 声学性质、工艺性质和耐久性质等。
任务一：掌握土木工程材料的物理性质
一、材料的密度、体积密度与堆积密度 二、材料的孔隙率与密实度 三、材料的孔隙率与填充率
任务一：掌握土木工程材料的物理性质
一、材料的密度、体积密度与堆积密度
材料的体积构成
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。
材料的自然体积 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）。一般以V0 表示。 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。一
般以V0表示。
松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。
任务一：掌握土木工程材料的物理性质
一、材料的密度、体积密度与堆积密度
任务一：掌握土木工程材料的物理性质
一、材料的密度、体积密度与堆积密度
3. 堆积密度
定义：指粉状或粒状材料，在堆积状态下
m V0'
式中：ρ0——材料的堆积密度, g/cm3 或 kg/m3；
m ——材料的质量，g 或 kg；
V0 ——材料的堆积体积，cm3 或 m3。
任务一：掌握土木工程材料的物理性质
二、材料的密实度D与孔隙率P
2. 孔隙率P （P = 1-D ）
定义：指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。
计算： P V0 V 100％ （1 0 ）100％
V0
式中：V ——材料的绝对密实体积，cm3 或 m3；
V0 ——材料的自然体积，cm3 或 m3； ρ0 ——材料的体积密度, g/cm3 或 kg/m3； ρ ——密度, g/cm3 或 kg/m3。
基本性质包括：物理性质、力学性质、热工性质、 声学性质、工艺性质和耐久性质等。
任务一：掌握土木工程材料的物理性质
一、材料的密度、体积密度与堆积密度 二、材料的孔隙率与密实度 三、材料的孔隙率与填充率
任务一：掌握土木工程材料的物理性质
一、材料的密度、体积密度与堆积密度
材料的体积构成
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。
材料的自然体积 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）。一般以V0 表示。 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。一
般以V0表示。
松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。
任务一：掌握土木工程材料的物理性质
一、材料的密度、体积密度与堆积密度
任务一：掌握土木工程材料的物理性质
一、材料的密度、体积密度与堆积密度
3. 堆积密度
定义：指粉状或粒状材料，在堆积状态下
m V0'
式中：ρ0——材料的堆积密度, g/cm3 或 kg/m3；
m ——材料的质量，g 或 kg；
V0 ——材料的堆积体积，cm3 或 m3。
土木工程材料的基本性质
与其自然状态下的体积之比,可按下式计算:
• ５. 孔隙率 • 孔隙率是指固体材料的体积内孔隙体积所占的比例,可按下式计算:
• 材料的密实度与孔隙率之和等于１,即D＋P＝１.材料的密实度和孔隙 率是从两个不同侧面反映材料密实程度的指标.
上一页 下一页 返回
2.1 材料的物理性质
• 闭口孔隙率是指材料中闭口孔隙的体积与材料在自然状态下的体积之 比的百分率.即闭口孔隙率＝孔隙率－开口孔隙率.
• １. 亲水性与憎水性 • 材料与水接触时,根据其是否能被水润湿,可将材料分为亲水性材料与
憎水性材料.在材料、空气和水的交点处,沿水滴表面的切线与水和材 料接触面所成的夹角称为润湿边角.润湿边角越小,材料越易被水润湿. • 材料能被水润湿的性质称为亲水性(润湿边角θ≤９０°),具有这种性质 的材料为亲水性材料[图２-３(a)].大多数材料都属于亲水材料,如无机 胶凝材料、烧结普通砖、混凝土、木材、砂、石等,不但表面能够吸 附水分,而且还能将水分吸入内部的毛细孔中.
上一页 下一页 返回
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.1 材料的物理性质
• 两种密度的计算均可采用表观密度计算公式,但需区分开两者体积的 含义.视密度在计算砂、石在混凝土中的实际体积时有实用意义.
• 当材料含有水分时,其质量和体积都会发生变化.一般测定表观密度时, 以干燥状态为准,如果在含水状态下测定表观密度,须注明其含水情况.
• 土木工程材料中绝大部分材料都是存在一定孔隙的,如石材、砖、混 凝土等,为测定有孔隙材料的绝对密实体积,常将其磨细干燥后用李氏 瓶(图２-１)测定其体积,材料磨得越细,测得的数值越接近材料的真实 体积.一般将要求磨细的细粉粒径至少小于０.２０mm.
上一页 下一页 返回
• ５. 孔隙率 • 孔隙率是指固体材料的体积内孔隙体积所占的比例,可按下式计算:
• 材料的密实度与孔隙率之和等于１,即D＋P＝１.材料的密实度和孔隙 率是从两个不同侧面反映材料密实程度的指标.
上一页 下一页 返回
2.1 材料的物理性质
• 闭口孔隙率是指材料中闭口孔隙的体积与材料在自然状态下的体积之 比的百分率.即闭口孔隙率＝孔隙率－开口孔隙率.
• １. 亲水性与憎水性 • 材料与水接触时,根据其是否能被水润湿,可将材料分为亲水性材料与
憎水性材料.在材料、空气和水的交点处,沿水滴表面的切线与水和材 料接触面所成的夹角称为润湿边角.润湿边角越小,材料越易被水润湿. • 材料能被水润湿的性质称为亲水性(润湿边角θ≤９０°),具有这种性质 的材料为亲水性材料[图２-３(a)].大多数材料都属于亲水材料,如无机 胶凝材料、烧结普通砖、混凝土、木材、砂、石等,不但表面能够吸 附水分,而且还能将水分吸入内部的毛细孔中.
上一页 下一页 返回
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.1 材料的物理性质
• 两种密度的计算均可采用表观密度计算公式,但需区分开两者体积的 含义.视密度在计算砂、石在混凝土中的实际体积时有实用意义.
• 当材料含有水分时,其质量和体积都会发生变化.一般测定表观密度时, 以干燥状态为准,如果在含水状态下测定表观密度,须注明其含水情况.
• 土木工程材料中绝大部分材料都是存在一定孔隙的,如石材、砖、混 凝土等,为测定有孔隙材料的绝对密实体积,常将其磨细干燥后用李氏 瓶(图２-１)测定其体积,材料磨得越细,测得的数值越接近材料的真实 体积.一般将要求磨细的细粉粒径至少小于０.２０mm.
上一页 下一页 返回
土木工程材料的基本性质
第1章土木工程材料的基本性质第1节材料的组成、结构和构造一、材料的组成（composition）（1）化学组成(chemical) :指构成材料的化学元素及化合物的种类和数量。
如水泥化学组成：（2）矿物组成(mineral) :将无机非金属材料中具有特定的晶体结构、特定的物理力学性能的组成结构称为矿物。
矿物组成指构成材料的矿物的种类和数量。
如水泥的矿物组成：3CaO.SiO2 37~60%2CaO.SiO2 15~37%3CaO.AL2O3 37~15% 10~18%（3）相组成(phase):材料中结构相近、性质相同的均匀部分称为相。
自然界中的物质可分为气相、液相、固相三种形态。
土木工程材料大多是多相固体材料，这种由两相或两相以上的物质组成的材料，称为复合材料。
二、材料的结构（structure）1、宏观结构（＞10-3mm）材料的宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。
按其孔隙特征分为：（1）致密结构：指具有无可吸水、透气的孔隙的结构。
如金属材料、致密石材、玻璃、塑料、橡胶等。
（2）多孔结构：指具有粗大孔隙的结构。
如加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料及人造轻质多孔材料。
（3）微孔结构：指具有微细孔隙的结构。
如石膏制品、低温烧结粘土制品。
按其组织构造特征分为：（1）堆聚结构：指由集料与具有胶凝性或粘结性物质胶结而成的结构。
例如水泥混凝土、砂浆、沥青混合料等。
（2）纤维结构：指由天然或人工合成纤维物质构成的结构。
例如木材、玻璃钢、岩棉、GRC制品等。
（3）层状结构：指由天然形成或人工粘结等方法而将材料叠合而成的双层或多层结构。
例如胶合板、蜂窝煤、纸面石膏板、各种新型节能复合墙板等。
（4）散粒结构：指由松散粒状物质所形成的结构。
例如混凝土集料、粉煤灰、细砂、膨胀珍珠岩等。
2、细观结构(10-3~ 10-6mm 尺度)材料的细观结构是指可用光学显微镜观察到的结构。
–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（10-6~ 10-10mm原子、分子尺度）微观结构是指原子、分子层次的结构。
土木工程材料的基本性质
土木工程材料的基本性质
土木工程材料基本性质
内容提要
基本物理性质 力学性质 与水有关性质 热工性质 耐久性
土木工程材料基本性质
1 材料的基本物理性质
材料的物理性质主要掌握材料的六个基本参数, 即: 三个状态参数:密度,表观密度,堆积密度 三个计算参数:密实度,孔隙率,空隙率
1.1 三个状态参数
一,密度(ρ) 密度(
二,比热及热容量
土木工程材料基本性质
1.
比热:单位质量材料温度升高或降低1K所吸收或放出的热量 称为热容量系数或比热.计算式如下: Q c= m(t1 t2 ) Q —材料吸收或放出的热量,J; M —材料质量,g; (t1-t2)—材料受热或冷却前后的温差,K.
式中:C —材料的比热,J/gK;
土木工程材料基本性质
二,孔隙率(P)
1定义:孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料在自然状态下体 积的百分率. 2.公式: p = V0 V ×100% = (1 ρ0 ) ×100% V0 ρ 3.密实度与孔隙率关系:
p + D =1
4.孔隙对材料的影响:(1)孔隙的多少(孔隙率) (2)孔隙的特征
Q d (t1 t2 )FZ
土木工程材料基本性质
3. 导热系数影响因素
(1)材料的组成与结构 (2)材料的孔隙率 通常金属材料,无机材料,晶体材料 的导热系数分别大于非金属材料,有机材料,非晶体材料; 由于材料孔隙内的密闭空气的导热系数很 小,所以导热系数随孔隙率增大而减小,孔隙的大小和连通程 度对导热系数也有影响.细小孔隙,闭口孔隙比粗大孔隙,开 口孔隙对降低导热系数更为有利,因为减少或降低了对流传热; (3)含水率 (4)温度 材料含水或含冰时会使导热系数急剧增加,因为 温度越高材料的导热系数越大(金属材料除外) 水和冰的导热系数分别是空气的20倍和80倍;
土木工程材料基本性质
内容提要
基本物理性质 力学性质 与水有关性质 热工性质 耐久性
土木工程材料基本性质
1 材料的基本物理性质
材料的物理性质主要掌握材料的六个基本参数, 即: 三个状态参数:密度,表观密度,堆积密度 三个计算参数:密实度,孔隙率,空隙率
1.1 三个状态参数
一,密度(ρ) 密度(
二,比热及热容量
土木工程材料基本性质
1.
比热:单位质量材料温度升高或降低1K所吸收或放出的热量 称为热容量系数或比热.计算式如下: Q c= m(t1 t2 ) Q —材料吸收或放出的热量,J; M —材料质量,g; (t1-t2)—材料受热或冷却前后的温差,K.
式中:C —材料的比热,J/gK;
土木工程材料基本性质
二,孔隙率(P)
1定义:孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料在自然状态下体 积的百分率. 2.公式: p = V0 V ×100% = (1 ρ0 ) ×100% V0 ρ 3.密实度与孔隙率关系:
p + D =1
4.孔隙对材料的影响:(1)孔隙的多少(孔隙率) (2)孔隙的特征
Q d (t1 t2 )FZ
土木工程材料基本性质
3. 导热系数影响因素
(1)材料的组成与结构 (2)材料的孔隙率 通常金属材料,无机材料,晶体材料 的导热系数分别大于非金属材料,有机材料,非晶体材料; 由于材料孔隙内的密闭空气的导热系数很 小,所以导热系数随孔隙率增大而减小,孔隙的大小和连通程 度对导热系数也有影响.细小孔隙,闭口孔隙比粗大孔隙,开 口孔隙对降低导热系数更为有利,因为减少或降低了对流传热; (3)含水率 (4)温度 材料含水或含冰时会使导热系数急剧增加,因为 温度越高材料的导热系数越大(金属材料除外) 水和冰的导热系数分别是空气的20倍和80倍;
土木工程材料的基本性质
第一节 材料的物理性质
二、与水有关的性质
1.1材料的物理性质 1.2材料的力学性质 1.3材料的耐久性
3.吸湿性 材料在潮湿的空气中吸收水分的性质,称为吸湿性。 用含水率 含水率表示： 含水率
影响材料吸湿性的因素有： (1)自身的特性(亲水性、孔隙率和孔隙特征)。 (2)周围环境条件的影响，气温越低，相对湿度越大，材料的含水率 就越大。 (3)材料最终达到与环境湿度保持相对平衡时的含水率，称为平衡含 水率。
第一节 材料的物理性质
二、与水有关的性质
1.1材料的物理性质 1.2材料的力学性质 1.3材料的耐久性
5.抗渗性
材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性(不透水性)。 材料的抗渗性可用以下两种方法表示: (1)渗透参数K 渗透参数K 渗透系数越大,表明材料的透水性越好而抗渗性越差。 (2)抗渗等级 是指材料在标准试验方法下进行透水试验,以规定的试件在透水 前所能承受的最大水压力p(MPa)来确定。P 越大,材料的抗渗性 越好。 影响材料抗渗性的因素： 与材料的亲水性有关，更取决于材料的孔隙率及孔隙特征。 孔隙率很小而且是封闭孔隙的材料具有较高的抗渗性。
(3)测定方法：磨细、烘干、称量、排水法测体积。
第一节 材料的物理性质
一、与质量和体积有关的性质
1.1材料的物理性质 1.2材料的力学性质 1.3材料的耐久性
2.视密度 (1)定义：包括闭口孔隙在内的单位体积的质量。 (2)计算公式： （g/cm3）
(3)适用范围及测定方法：已经是粒状的材料，如：砂、石子、水泥 等,不再磨细，直接用排水法测定其体积。
反映块状材料密实程度的二个指标： 反映块状材料密实程度的二个指标： 块状材料密实程度的二个指标 5.密实度D 6.孔隙率P 显然，D+P=1。 显然，D+P=1
土木工程材料的基本性质.pptx
公式: P Vo V 1 V (1 o ) 100%
Vo
Vo
孔隙率与密实度的关系: P+D=1
内部孔隙:连通和封闭
1、连通孔隙不仅彼此连通而且与外界连通； 2、封闭孔隙不仅彼此封闭而且与外界隔绝。
材料内部孔隙示意图
自然状态下体积示意图 1-固体；2-闭口空隙；3-开口空隙
（三）填充率
填充率－指散粒材料在某容器的堆积体积 中，被其颗粒填充的程度。
反映粒材料堆积的致密程度。
公式：
D/
V Vo
/
/o
100%
（四）空隙率
空隙率－散粒材料在某容器的堆积体积中， 颗 粒之间的空隙体积占总体积的比率。
公式：
P/
Vo/ Vo
V
/ o
1
Vo Vo /
(1 /o ) 100% o
空隙率与填充率的关系： P/+D/=1
例1-1 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为 2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙 率与空隙率？
3 受潮较轻的或次要结构物的材料，其K≥0.80； 4 K软≥0.80的材料，一般称为耐水的材料。
二、材料的结构参数
内容： ◎密实度 ◎ 孔隙率 ◎填充率 ◎空隙率
（一）密实度
密实度－指材料体积内被固体物质所充实 的程度。反映材料的致密程度。
公式:
D V o 100% Vo
影响材料的： 强度 吸水性 耐久性
（二）孔隙率
孔隙率－指材料体积内，孔隙体积与总体积 之比。 直接反映材料的致密程度。
◎ 影响含水率大小的因素： 1、材料的本性－亲水性或憎水性材料 2、环境温度、湿度 ◎ 吸水性对材料的影响： 体积膨胀－对木结构和木制品不利
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
kR=fb/fg。 公式中fb表示材料在饱水状态下的抗压强度， Mpa；fg表示材料在干燥状态下的抗压强度， Mpa kR在0～1之间，不同材料的kR值相差很大， 如粘土kR=0，而金属kR=1；土木工程中将kR＞ 0.85的材料称为耐水材料，用于潮湿环境中 的重要结构。
土木工程材料2材料基本性质
3.5 抗渗性
土木工程材料2材料基本性质
2.2 材料的空隙 散粒材料颗粒间的空隙多少用空隙率表示。 (1) 空隙率: 散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积
的百分率
(2)填充率:颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率
土木工程材料2材料基本性质
3.材料与水有关的性质 3.1 材料的亲水性与憎水性
润湿边角: 在材料、水和空气的三相交叉点处沿 水滴表面作切线，切线与材料和水接触面的夹角。
孔隙特征主要有两方面： （1）按孔隙尺寸大小分微孔、细孔和大孔； （2）按孔隙是否与外界连通分为与外界连通 的开口孔和不与外界连通的封闭孔（闭口 孔）。
土木工程材料2材料基本性质
把开口孔体积记为Vk，闭口孔体积记为VB， 则孔隙体积 Vｐ=义闭口孔孔隙率为 则孔隙率为
土木工程材料2材料基本性质
（2）吸水性——材料在水中吸水的性质。 用吸水率表示，有质量吸水率和体积吸水
率两个定义： 质量吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分质
量占材料干燥时质量的百分率；
体积吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分体
积占材料干燥时体积的百分率；
材料的体积吸水率等于其重量吸水率乘上材料干 燥状态时的表观密度。
土木工程材料2材料基本性质
工程上，建筑材料一般采用质量吸水率，如粘土砖 为8～20％。 吸水性和吸湿性会使材料绝热性降低，强度和耐久 性产生不同程度的下降，体积发生变化，影响材料 使用。
土木工程材料2材料基本性质
3.4 耐水性
定义 材料长期在水作用下不破坏、强度也不 显著降低的性质。用软化系数表示：
有一层水膜。 材料也可处于两种基本含水状态之间的过渡状态
土木工程材料2材料基本性质
饱和水
(a)
(b)
(c)
(d) 表面水
材料的含水状态
(a) 干燥状态 (b) 气干状态
(c) 饱和面干状态 (d) 湿润状态
土木工程材料2材料基本性质
3.3 材料的吸湿性和吸水性
(1)吸湿性 –––– 亲水材料在潮湿空气中吸收水分 的性质。
土木工程材料2材料基本性质
测量方法 有较多孔隙的材料， 采用磨细后（粒径＜ 0.02mm）用李氏瓶 测定其体积的方法。
土木工程材料2材料基本性质
某些致密材料，如卵石等，可用直接 排液法，用这种方法测量的体积，由 于无法排除内部封闭的孔隙，所以称
这样测得的密度为近似密度(a)－视
密度。
土木工程材料2材料基本性质
用含水率表示
Wh–––– 含水率； ％
ms –––– 材料含水状态下的质量，g； mg–––– 材料干燥状态下的质量，g。
土木工程材料2材料基本性质
材料的含水率随环境温度和湿度变化而变化。 平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所
对应的湿度相平衡时的含水率。 材料在干燥空气中放出所含水分的性质称还湿性。
(a) 亲水性材料
90 90
(b) 憎水性材料
亲水材料 憎水材料
土木工程材料2材料基本性质
3.2 材料的含水状态
四种基本含水状态： 干燥状态——材料孔隙中不含或含水极微； 气干状态——材料孔隙中所含水与大气湿度平衡； 饱和面干状态——材料表面干燥，孔隙含水饱和； 湿润状态——材料孔隙含水饱和，表面为水湿润附
。
土木工程材料2材料基本性质
3.6 抗冻性
材料在饱水状态下，能经受多次冻融循环而不破 坏，也不严重降低强度的性质。 抗冻性用抗冻等级Fn表示，抗冻等级是以规定的 试件在规定的试验条件下，测得其强度降低不超 过规定值，并无明显剥落所能经受的冻融循环次 数来确定；其中的n，表示最大冻融循环次数， 例如F25、F50等。
土木工程材料2材料基本 性质
2020/11/10
土木工程材料2材料基本性质
一、材料的物理性质 1. 材料的密度、表观密度和堆积密度
1.1 密度 （density） 定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的
质量。
可按下式计算：
––– 密度，g/cm3；
m ––– 材料在干燥状态下的质量，g；
V––– 材料在绝对密实状态下的体积，cm3。
定义
材料抵抗 压力水渗透的性质
常用渗透系数或抗渗标号表示：
渗透系数：
k s–––– 渗透系数，cm/h；A –––– 透水面积，cm² ；
Q –––– 透水量，cm³ ； t –––– 时间，h；
d –––– 试件厚度，cm； H –––– 静水压力水头，cm。
土木工程材料2材料基本性质
抗渗性用抗渗等级Pn表示，抗渗等级是以规定的 试件在规定的试验条件下，所能承受的最大水压 力来确定；其中的n，表示材料所能承受的最大 水压力（ Mpa）的10倍，例如P4、P6、P10表示 材料最大能承受0.4、0.6、1.0 Mpa的水压力而 不渗水。材料的渗透系数越小或抗渗标号越高表 明材料的抗渗性越好。
0––– 堆积密度，kg/m3； m ––– 材料的质量， kg； V0 ––– 松散材料的堆积体积， m3。
土木工程材料2材料基本性质
自然状态下的块状材料 开口孔隙
闭口孔隙
开口孔 封闭孔
实体
VK
V VB 0
V
土木工程材料2材料基本性质
装在容器
空隙
里的粒状、 粉状或块
开口孔隙
状材料
封闭孔隙
VK VB
V0
´ V0
实体 V
土木工程材料2材料基本性质
2 .材料的孔隙率和空隙率
2.1 材料的孔隙 材料的孔隙从两个方面对材料的性能产生影响： 一是孔隙的多少（孔隙数量），二是孔隙特征。 孔隙数量用孔隙率表征。 (1)孔隙率: 材料内部孔隙体积占材料总体积的百 分率
土木工程材料2材料基本性质
(2)密实度: 材料内部固体物质的实际体积占材料 总体积的百分率
1. 2 表观密度 （unit weight） 定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。 计算：
0––– 表现密度，g/cm3或 kg/m3； m ––– 材料的质量，g，或 kg； V0 ––– 材料在自然状态下的体积，cm3 或 m3。
土木工程材料2材料基本性质
1. 3 堆积密度 （heaped density ） 定义：粉状或粒状材料，在堆积状态下， 单位体积的质量。 计算：
土木工程材料2材料基本性质
3.5 抗渗性
土木工程材料2材料基本性质
2.2 材料的空隙 散粒材料颗粒间的空隙多少用空隙率表示。 (1) 空隙率: 散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积
的百分率
(2)填充率:颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率
土木工程材料2材料基本性质
3.材料与水有关的性质 3.1 材料的亲水性与憎水性
润湿边角: 在材料、水和空气的三相交叉点处沿 水滴表面作切线，切线与材料和水接触面的夹角。
孔隙特征主要有两方面： （1）按孔隙尺寸大小分微孔、细孔和大孔； （2）按孔隙是否与外界连通分为与外界连通 的开口孔和不与外界连通的封闭孔（闭口 孔）。
土木工程材料2材料基本性质
把开口孔体积记为Vk，闭口孔体积记为VB， 则孔隙体积 Vｐ=义闭口孔孔隙率为 则孔隙率为
土木工程材料2材料基本性质
（2）吸水性——材料在水中吸水的性质。 用吸水率表示，有质量吸水率和体积吸水
率两个定义： 质量吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分质
量占材料干燥时质量的百分率；
体积吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分体
积占材料干燥时体积的百分率；
材料的体积吸水率等于其重量吸水率乘上材料干 燥状态时的表观密度。
土木工程材料2材料基本性质
工程上，建筑材料一般采用质量吸水率，如粘土砖 为8～20％。 吸水性和吸湿性会使材料绝热性降低，强度和耐久 性产生不同程度的下降，体积发生变化，影响材料 使用。
土木工程材料2材料基本性质
3.4 耐水性
定义 材料长期在水作用下不破坏、强度也不 显著降低的性质。用软化系数表示：
有一层水膜。 材料也可处于两种基本含水状态之间的过渡状态
土木工程材料2材料基本性质
饱和水
(a)
(b)
(c)
(d) 表面水
材料的含水状态
(a) 干燥状态 (b) 气干状态
(c) 饱和面干状态 (d) 湿润状态
土木工程材料2材料基本性质
3.3 材料的吸湿性和吸水性
(1)吸湿性 –––– 亲水材料在潮湿空气中吸收水分 的性质。
土木工程材料2材料基本性质
测量方法 有较多孔隙的材料， 采用磨细后（粒径＜ 0.02mm）用李氏瓶 测定其体积的方法。
土木工程材料2材料基本性质
某些致密材料，如卵石等，可用直接 排液法，用这种方法测量的体积，由 于无法排除内部封闭的孔隙，所以称
这样测得的密度为近似密度(a)－视
密度。
土木工程材料2材料基本性质
用含水率表示
Wh–––– 含水率； ％
ms –––– 材料含水状态下的质量，g； mg–––– 材料干燥状态下的质量，g。
土木工程材料2材料基本性质
材料的含水率随环境温度和湿度变化而变化。 平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所
对应的湿度相平衡时的含水率。 材料在干燥空气中放出所含水分的性质称还湿性。
(a) 亲水性材料
90 90
(b) 憎水性材料
亲水材料 憎水材料
土木工程材料2材料基本性质
3.2 材料的含水状态
四种基本含水状态： 干燥状态——材料孔隙中不含或含水极微； 气干状态——材料孔隙中所含水与大气湿度平衡； 饱和面干状态——材料表面干燥，孔隙含水饱和； 湿润状态——材料孔隙含水饱和，表面为水湿润附
。
土木工程材料2材料基本性质
3.6 抗冻性
材料在饱水状态下，能经受多次冻融循环而不破 坏，也不严重降低强度的性质。 抗冻性用抗冻等级Fn表示，抗冻等级是以规定的 试件在规定的试验条件下，测得其强度降低不超 过规定值，并无明显剥落所能经受的冻融循环次 数来确定；其中的n，表示最大冻融循环次数， 例如F25、F50等。
土木工程材料2材料基本 性质
2020/11/10
土木工程材料2材料基本性质
一、材料的物理性质 1. 材料的密度、表观密度和堆积密度
1.1 密度 （density） 定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的
质量。
可按下式计算：
––– 密度，g/cm3；
m ––– 材料在干燥状态下的质量，g；
V––– 材料在绝对密实状态下的体积，cm3。
定义
材料抵抗 压力水渗透的性质
常用渗透系数或抗渗标号表示：
渗透系数：
k s–––– 渗透系数，cm/h；A –––– 透水面积，cm² ；
Q –––– 透水量，cm³ ； t –––– 时间，h；
d –––– 试件厚度，cm； H –––– 静水压力水头，cm。
土木工程材料2材料基本性质
抗渗性用抗渗等级Pn表示，抗渗等级是以规定的 试件在规定的试验条件下，所能承受的最大水压 力来确定；其中的n，表示材料所能承受的最大 水压力（ Mpa）的10倍，例如P4、P6、P10表示 材料最大能承受0.4、0.6、1.0 Mpa的水压力而 不渗水。材料的渗透系数越小或抗渗标号越高表 明材料的抗渗性越好。
0––– 堆积密度，kg/m3； m ––– 材料的质量， kg； V0 ––– 松散材料的堆积体积， m3。
土木工程材料2材料基本性质
自然状态下的块状材料 开口孔隙
闭口孔隙
开口孔 封闭孔
实体
VK
V VB 0
V
土木工程材料2材料基本性质
装在容器
空隙
里的粒状、 粉状或块
开口孔隙
状材料
封闭孔隙
VK VB
V0
´ V0
实体 V
土木工程材料2材料基本性质
2 .材料的孔隙率和空隙率
2.1 材料的孔隙 材料的孔隙从两个方面对材料的性能产生影响： 一是孔隙的多少（孔隙数量），二是孔隙特征。 孔隙数量用孔隙率表征。 (1)孔隙率: 材料内部孔隙体积占材料总体积的百 分率
土木工程材料2材料基本性质
(2)密实度: 材料内部固体物质的实际体积占材料 总体积的百分率
1. 2 表观密度 （unit weight） 定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。 计算：
0––– 表现密度，g/cm3或 kg/m3； m ––– 材料的质量，g，或 kg； V0 ––– 材料在自然状态下的体积，cm3 或 m3。
土木工程材料2材料基本性质
1. 3 堆积密度 （heaped density ） 定义：粉状或粒状材料，在堆积状态下， 单位体积的质量。 计算：