材料的物质结构的基本性质、材料的性能与应用

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1、第十一讲  材料的物质结构的基本性质、材料的性能与应用。       一、内容提要：本讲主要是讲解材料的物理性质、材料的力学性质、石膏胶凝材料、石灰胶凝材料以及水玻璃等问题。 二、本讲的重点：石膏胶凝材料和石灰胶凝材料的性能与应用。本讲的难点是：材料的物理性质、材料的力学性质中一些概念的区分以及一些指标的计算。         三、    内容讲解：1、    材料科学与物质结构的基础知识 1.    1材料的组成：是指材料的化学成分或矿物成分。它不仅影响着材料的化学性质，而且也是决定材料物理力学性质的重要因素。 

2、          各种材料具有本身特有的化学成分和矿物成分，不同组成的材料，各具不同的化学、物理及力学性质，因此，材料组成是材料性质的基础，对材料的性质起着决定性作用。1.2材料的结构      材料结构一般分为宏观结构、细观结构和微观结构三个层次。材料的微观结构是指物质的原子、分子层次上的结构，决定着材料的强度、硬度、弹塑性等性质。   材料的结构是指组成物质的质点是以什么形式联结在一起，物质内部这种微观结构，与材料的物理、力学性质有着密切的关系。        固态物质按其内部原子的排列情况可以分为两大类：晶

3、体与非晶体。在晶体中，原子(或分子)在三维空间做有规则的周期性重复排列；非晶体则不然，原子(或分子)散乱分布，或者只有些局部的短程规则排列。这一点是晶体与非晶体的根本区别。一般固态金属与合金都是晶体，而玻璃类物质是非晶体。     由于内部原子的排列情况不同，晶体与非晶体的性质也不同。构成晶体的质点是按一定的规则在空间呈有规律的排列，因此晶体具有一定的几何外形和固定的熔点，显示各向异性，但实际应用的晶体材料，通常是由许多细小的晶粒杂乱排列而成，故晶体材料在宏观上显示为各向同性。晶体也存在缺陷，晶体缺陷影响着材料的性

4、质。而非晶体没有固定的熔点，没有固定的几何外形，各向同性，固态的非晶体实际上是一种过冷状态的液体，也称为玻璃态。．        材料的化学成分相同，如果所形成的结构不同，其性能差异也很大。如石英和硅藻土，其成分虽然都是二氧化硅，但其性能相差很大。 2、    材料的基本性质：(3)材料的亲水性与憎水性材料的亲水性：材料在空气中与水接触时，能被水润湿的性质，称材料的亲水性，如砖、砼、木材等。材料的憎水性：材料在空气中与水接触时，不能被水润湿的性质，称材料的憎水性，如石蜡、沥青       (4)材料的吸水性与吸湿性

5、    材料的吸水性：是指材料在水中吸收水分的性质。材料的吸水性以吸水率表示。 材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。    吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。潮湿材料在干燥空气中也会放出水分，称为材料的吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示；含水率系指材料内部所含水的质量占材料干质量的百分率。         (5)材料的抗渗性与耐水性        材料的抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性，或不透水性。材料的抗渗性通常用渗透系数来表示。渗透系数是指一定厚度的材料，在单位压力水头作用下，在单

6、位时间内透过单位面积的水量。     ．    材料的耐水性是指材料长期在水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。材料的耐水性用软化系数来表示，可用下式表示：  (6)材料的抗冻性  ： 材料的抗冻性：材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质，称为材料的抗冻性。    、    。    材料的抗冻性用抗冻等级表示。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，并无明显损坏和剥落时所能经受的冻融循环次数来确定。     (七)导热性与比热    当材料两侧

7、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。    材料导热性可用导热系数来表示。导热系数的物理意义是：厚度为lm的材料，当温度改变1K时，在ls时间内通过lm2面积的热量。 比热是指lkg重的材料，在温度改变1K时所吸收或放出的热量。例2、    试判断下列中说法正确的项（  ）A、    材料的吸水性是指材料在浸水状态下吸入水分的能力B、     材料的抗渗性是指材料在压力的作用下，材料抵抗水渗透的性能，用渗透系数来表示。C、     材料的吸湿性是指材

8、料吸收空气中水分的能力。D、    材料的软化系数k越小，其耐水性越好。     答案为（D） 2.2、材料的力学性质    材料的力学性质是指材料在外力作用下的变形性和抵抗破坏的性质。    (1)材料的强度与硬度    材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度。根据外力作用的形式不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等。