2019年岩土工程师《土木工程材料》辅导：土木工程材料结构、物理性质

一、土木工程材料分类、组成及结构

(一)土木工程材料的组成

土木工程材料的组成分为化学组成和矿物组成。化学组成影响着材料的化学性质，矿物组成影响着材料的物理力学性质。

(二)土木工程材料的结构

土木工程材料的结构有宏观结构、细观结构和微观结构。

1、微观结构

(1)晶体：基本质点按照一定的规律排列，而且按照一定的周期重复出现，即具有各向异性的性质，宏观的晶体材料是由多个晶粒聚集而成，表现出各向同性的性质，如钢材。

分为原子晶体，如金刚石;离子晶体，如NaCl;金属晶体，如铜;分子晶体，如冰。

(2)玻璃体：各向同性的，具有潜在的化学活性，在一定条件下容易与其他物质发生化学反应，如粉煤灰。

(3)胶体：属于非晶体。质点很微小，表面积很大，所以表面能很大，吸附能力很强，使胶体具有很强的粘结力，如水化硅酸钙。

二、土木工程材料的物理性质

(一)密度、表观密度与堆积密度

(二)材料与水有关的性质

1、材料的亲水性和憎水性

材料表面与水或空气中的水汽接触时，会产生不同程度的润湿。材料能被水润湿的性质称为亲水性;材料不能被水润湿的性质称为憎水性。表面能被水润湿的材料为亲水材料，如砖、混凝土、木材等;表面不会被水润湿的材料为憎水材料，如石蜡、沥青，憎水材料适合做防水和防潮材料。

2、材料的吸水性和吸湿性

3、材料的耐水性

4、材料的抗渗性

5、材料的抗冻性

(三)材料的导热性

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。

2、弹性与塑性：

弹性：指外力作用下材料产生变形，外力取消后变形消失，材料能完全恢复原来的形状的性质，这种变形为弹性变形。弹性模量是衡量材料在弹性范围内抵抗变形能力的指标，该值越大，材料抵抗变形的能力越强，材料受力变形越小。

塑性：指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和尺寸，但不产生裂隙的性质，这种变形称为塑性变形。

弹-塑性材料：受力时弹性和塑性变形同时出现，如混凝土。

3、脆性和韧性

材料受外力作用，当外力达到一定数值时，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，具有这种性质的材料称脆性材料。脆性材料抗压强度比抗拉强度大很多，如混凝土等，适合作承压构件。

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的性质称为韧性。如建筑钢材。

4、硬度

硬度是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。材料的硬度愈大，其强度愈高。通常石料用刻痕法或磨耗法;金属、木材和混凝土用压痕法;矿物材料用刻划法;塑料、橡胶及金属用布氏硬度表示。

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