2019年巖土工程師《土木工程材料》輔導(dǎo)：土木工程材料結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)

一、土木工程材料分類(lèi)、組成及結(jié)構(gòu)

(一)土木工程材料的組成

土木工程材料的組成分為化學(xué)組成和礦物組成?；瘜W(xué)組成影響著材料的化學(xué)性質(zhì)，礦物組成影響著材料的物理力學(xué)性質(zhì)。

(二)土木工程材料的結(jié)構(gòu)

土木工程材料的結(jié)構(gòu)有宏觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。

1、微觀結(jié)構(gòu)

(1)晶體：基本質(zhì)點(diǎn)按照一定的規(guī)律排列，而且按照一定的周期重復(fù)出現(xiàn)，即具有各向異性的性質(zhì)，宏觀的晶體材料是由多個(gè)晶粒聚集而成，表現(xiàn)出各向同性的性質(zhì)，如鋼材。

分為原子晶體，如金剛石;離子晶體，如NaCl;金屬晶體，如銅;分子晶體，如冰。

(2)玻璃體：各向同性的，具有潛在的化學(xué)活性，在一定條件下容易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如粉煤灰。

(3)膠體：屬于非晶體。質(zhì)點(diǎn)很微小，表面積很大，所以表面能很大，吸附能力很強(qiáng)，使膠體具有很強(qiáng)的粘結(jié)力，如水化硅酸鈣。

二、土木工程材料的物理性質(zhì)

(一)密度、表觀密度與堆積密度

(二)材料與水有關(guān)的性質(zhì)

1、材料的親水性和憎水性

材料表面與水或空氣中的水汽接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同程度的潤(rùn)濕。材料能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱(chēng)為親水性;材料不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱(chēng)為憎水性。表面能被水潤(rùn)濕的材料為親水材料，如磚、混凝土、木材等;表面不會(huì)被水潤(rùn)濕的材料為憎水材料，如石蠟、瀝青，憎水材料適合做防水和防潮材料。

2、材料的吸水性和吸濕性

3、材料的耐水性

4、材料的抗?jié)B性

5、材料的抗凍性

(三)材料的導(dǎo)熱性

當(dāng)材料兩側(cè)存在溫度差時(shí)，熱量將由溫度高的一側(cè)，通過(guò)材料傳遞到溫度低的一側(cè)，材料的這種傳導(dǎo)熱量的能力，稱(chēng)為導(dǎo)熱性。

2、彈性與塑性：

彈性：指外力作用下材料產(chǎn)生變形，外力取消后變形消失，材料能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀的性質(zhì)，這種變形為彈性變形。彈性模量是衡量材料在彈性范圍內(nèi)抵抗變形能力的指標(biāo)，該值越大，材料抵抗變形的能力越強(qiáng)，材料受力變形越小。

塑性：指外力作用下材料產(chǎn)生變形，外力取消后仍保持變形后的形狀和尺寸，但不產(chǎn)生裂隙的性質(zhì)，這種變形稱(chēng)為塑性變形。

彈-塑性材料：受力時(shí)彈性和塑性變形同時(shí)出現(xiàn)，如混凝土。

3、脆性和韌性

材料受外力作用，當(dāng)外力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時(shí)無(wú)明顯的塑性變形，這種性質(zhì)稱(chēng)為脆性，具有這種性質(zhì)的材料稱(chēng)脆性材料。脆性材料抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度大很多，如混凝土等，適合作承壓構(gòu)件。

材料在沖擊或振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，同時(shí)產(chǎn)生較大的變形而不破壞的性質(zhì)稱(chēng)為韌性。如建筑鋼材。

4、硬度

硬度是指材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力。材料的硬度愈大，其強(qiáng)度愈高。通常石料用刻痕法或磨耗法;金屬、木材和混凝土用壓痕法;礦物材料用刻劃法;塑料、橡膠及金屬用布氏硬度表示。

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