材料的基本性质

第一章 土木工程材料的基本性质第一节 土木工程材料的分类一、按材料的化学成分分类按材料的化学成分分类，可分为有机材料、无机材料和复合材料三大类。

二、按功能分类按功能分类，可分为结构材料和功能材料两大类。

结构材料——主要用作承重的材料，如梁、板、柱所用材料。

功能材料——主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、装饰、保温等的材料。

第二节 材料的物理性质一、密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为密度，公式表示如下：Vm =ρ 式中：ρ——材料的密度，g/cm 3；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，cm 3。

所谓绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔隙的固体物质的体积。

二、表现密度材料在自然状态下单位体积的质量，称为表观密度，公式表示如下：0V m =ρ 式中：ρ0——材料的表观密度，kg/cm 3；m ——材料的质量，kg ；V 0——材料在自然状态下的体积，m 3。

所谓自然状态下的体积，是指包括材料实体积和内部孔隙的外观几何形状的体积。

三、堆积密度散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量，称为堆积密度，公式表示如下：土木工程材料 有机材料——木材、石油沥青、塑料等 无机材料 金属材料——钢、铁、铝等非金属材料——石材、砖、玻璃、水泥、混凝土等复合材料——聚合物混凝土（1.1.1）（1.1.2）V m'='ρ 式中：ρ0’——散粒材料的堆积密度，kg/cm 3；m ——散粒材料的质量，kg ；V 0’——散粒材料的自然堆积体积，m 3。

散粒材料的自然堆积体积，既包含了颗粒自然状态下的体积，又包含了颗粒之间的空隙体积。

四、孔隙率孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率。

%1000⨯=V V n V式中：n ——材料的孔隙率；V V ——材料的内部孔隙体积，cm 3； V 0——材料的总体积，cm 3。

五、吸水性*吸水性是指材料在水中吸水的性质。

材料基本性质1吸水性与吸湿性：材料在水中通过毛细孔隙吸收水分的性质是吸水性，材料在潮湿空气中吸收水分的性质是吸潮性。

2强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力3亲水性与憎水性：材料与水接触，能被水润湿的性质是亲水性，不能被水润湿是憎水性4脆性材料与韧性材料：材料受外力作用，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，但破坏坏时没有明显塑性变形的性质，是脆性材料。

材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量，产生较大变形而不至破坏的性质，称材料的韧性。

5耐水性及软化系数：材料长期在饱和水作用下不破坏，同时强度也不显著降低的性质为耐水性6胶体结构：物质以及其微小的颗粒分散在连续相介质中形成的结构7空隙特征：按空隙大小可分：微小空隙，细小空隙，粗大空隙，按常压下水能否进入孔隙中，可分：开口孔隙，闭口孔隙。

开口孔隙中彼此贯通的孔隙是连同孔。

8气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或发展其强度。

如石膏，石灰。

9石灰的熟化：指将生石灰加水，反应生成消石灰的过程。

10石灰的陈伏：为了消除熟石灰中过火石灰颗粒的危害，石灰浆应在储灰坑中静置2周以上再使用，此过程称为陈伏11建筑石膏：将天然二水石膏置于炉窑煅烧，得到& 型结晶的半水石膏，再经磨细，得到白色粉状物称建筑石膏。

12活性混合材料：为改善水泥性能，调节水泥等级的材料。

加入后不仅能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化，并生成水硬性胶凝材料的水化材料。

13水泥的初凝及终凝：自加水时起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间称初凝时间。

自加水起至水泥浆完全失去可塑性为终凝时间。

14水泥的体积安定性：水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。

15硅盐酸水泥：适当成分的生料，（石灰质原料）（黏土质原料）校正原料）烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，并掺入约0~5%的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料。

16级配：指沙子大小不同的颗粒搭配的比例情况。

材料的基本性质材料的基本性质是指材料具有的一些普遍的特性，这些特性影响着材料的使用和性能。

以下是材料的一些基本性质。

1. 密度：密度是材料单位体积的质量，通常以克/立方厘米计算。

不同材料的密度差异很大，如金属材料通常较重，而塑料和泡沫材料通常较轻。

密度会影响材料的重量以及材料所占空间的大小。

2. 强度：强度是材料抵抗外部力量的能力。

不同材料的强度差异很大，大多数金属材料具有高强度，而塑料和木材等材料的强度较低。

强度对材料的耐用性和承载能力非常重要。

3. 刚度：刚度是材料抵抗形变的能力，即材料受力时的弹性恢复能力。

刚度与材料的弹性模量密切相关，刚度越高，材料越不容易发生形变。

金属材料通常具有较高的刚度，而橡胶等弹性材料具有较低的刚度。

4. 耐磨性：材料的耐磨性指的是材料抵抗磨损的能力。

耐磨性是材料在与其他表面摩擦时不容易磨损的特性，对于需要长时间使用的材料，耐磨性非常重要。

5. 导热性：导热性是材料传导热量的能力。

金属材料通常是很好的导热材料，可以快速传导热量，而绝缘材料如塑料则具有较低的导热性。

6. 导电性：导电性是指材料导电的能力。

金属是优秀的导电材料，而塑料等绝缘材料则是不导电的。

导电性对于电子器件等应用非常重要。

7.化学惰性：化学惰性是指材料对化学物质不容易发生化学反应的特性。

化学惰性材料对化学腐蚀和化学反应具有较强的耐受能力。

8. 可加工性：可加工性是指材料经过适当的工艺流程能够制成所需形状和尺寸的能力。

不同材料的可加工性差异很大，金属材料通常是易于加工的，而陶瓷等脆性材料则较难加工。

9. 可塑性：可塑性是指材料具有在外力作用下发生塑性变形的能力，即材料能够被拉伸和压缩而不破裂。

金属材料通常具有较好的可塑性，而脆性材料如玻璃则具有较差的可塑性。

以上是材料的一些基本性质，不同材料在这些性质上的差异也是材料选择和应用的重要依据。

期末复习提纲1、材料的基本性质包括物理性质、力学性质与耐久性。

2、材料的四种含水状态包括完全干燥（烘干）状态、风干（气干）状态、饱和面干（表干）状态、潮湿（湿润）状态。

3、材料的亲水性和憎水性以润湿角θ 来判定，当θ≤90° 时为亲水性，90°<θ <180° 时为憎水性。

4、材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质称为材料的吸湿性。

5、材料的软化系数在0 ~ 1之间波动，轻微受潮或受水浸泡的次要建筑物需选用K软>0.75的材料，用于长期受水浸泡或处于潮湿环境中的材料，若其处于重要结构，则需选用K软>0.85的材料。

6、材料的冻融循环通常指采用-15°C 温度冻结后，再在20°C 的水中融化的过程。

7、对经常受压力水作用的工程所用材料及防水材料应进行抗渗性检验。

8、材料的导热系数越大，导热性越好，保温隔热效果越差。

9、热容量是形容材料加热时吸收热，冷却时放出热量的性质。

10、耐热性的研究包含（1）受热变质、（2）受热变形。

材料耐燃性按耐火要求规定分为非燃烧材料、难燃烧材料、燃烧材料三大类。

11、材料的力学性质包括强度、弹性、塑性、冲击韧性、脆性。

12、材料的强度大小可根据强度值大小，划分为若干标号或强度等级，强度的单位是N/mm 2或MPa 。

13、弹性的特点是外力和变形成正比例关系。

14、材料在外力作用下产生变形，当外力撤去后，仍保持变形后的形状和大小并且不产生裂缝的性质称为塑性。

15、脆性材料的特点是塑性变形小，抗压强度远大于抗拉强度。

16、材料抵抗冲击振动作用能够承受较大变形而不发生突发性破坏的性质称为材料的冲击韧性或韧性。

17、过火石灰的特点煅烧温度过高，CaO结构致密。

处理方法是陈伏。

18、欠火石灰的特点煅烧温度过低，CaCO3未完全分解。

处理方法是废渣排除。

19、石灰陈伏目的是为了保证过火石灰完全熟化。

陈伏时间要求两周以上。