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土建工程基础（理论知识） 工程材料 1.1 工程材料的定义和分类（了解即可） 工程材料：指土建工程中所使用的各种材料与制品（半成品、成品）的总称。 分类： 按材料的化学成分分类：（见上表） 分类 实例 无机材料 金属材料 黑色金属 钢、铁及其合金、合金钢、不锈钢等 有色金属 铜、铝及其合金等 非金属材料 天然石材 砂、石及其石材制品 烧土制品 黏土砖、瓦、陶瓷制品等 胶凝材料及其制品 石灰、石膏及其制品、水泥及混凝土制品等 玻璃 普通平板玻璃、特种玻璃等 无机纤维材料 玻璃纤维、矿物棉等 有机材料 植物材料 木材、竹材、植物纤维及制品等 沥青材料 煤沥青、石油沥青及其制品等 合成高分子材料 塑料、涂料等 复合材料 有机与无机非金属材料复合 聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料等 金属与无机非金属材料复合 钢筋混凝土、钢纤维混凝土等 金属与有机材料复合 PVC钢板、有机涂层铝合金板等 按使用功能分类： 功能材料：主要是担负某些建筑功能的非承重材料。 结构材料：只要是指构成建筑物受力构件和结构所用的材料。 墙体材料：指建筑物内、外及分隔墙体所用的材料。 1.2常用工程材料的基本性质 与质量有关的物理性质： 实际密度（简称密度）：指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。 ρ=m/V (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) 表观密度：指材料在包含其内部闭口孔隙条件下，单位体积所具有的质量。 ρ= m /v （m：材料在干燥状态下的质量kg，v 材料在自然密实状态下不含开口孔隙的体积m3） 体积密度：指材料在自然状态下（含开口和闭口孔隙），单位体积所具有的质量。 ρ0=m/V0 （m：材料的质量kg，V0：材料在自然密实状态下，包括材料内部孔隙在内的体积m3，也称表观体积。） 堆积密度：指散粒材料（粉状、粒状或纤维材料）在自然堆积状态下，单位体积（包含了颗粒内部的孔隙及颗粒之间的空隙）所具有的质量。 ρ0=m/V0 (m：材料的质量kg，V0：材料堆积体积m3。) 密实度：指材料体积内部被固体物质所充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例，以D表示。 D=V/Vo*100%=ρ0/ρ*100%(密实度反映了材料的致密程度，含有孔隙的固体材料的密实度均小于1) 孔隙率：指材料体积内，孔隙体积（Vp）占材料总体积（V0）的百分率，用P表示。 P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100%=(1-ρ0/ρ)*100% 孔隙率和密实度的关系：P+D=1 填充率：指材料在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度，以D表示： D=V0/Vo*100%=ρo/ρo*100% 空隙率：指散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间空隙体积（Vs）占堆积体积（V0）的百分率，以P表示： P=（V0-V0）/V0*100%=(1-V0/V0)*100%=(1-ρ0/ρ0)*100% 空隙率和填充率的关系：P+D=1 与水有关的物理性质： 亲水性和憎水性：材料与水接触后被水湿润并吸入内部的性质称亲水性，如石材、砖、混凝土等都属于亲水性材料。材料与水接触后能将水排斥在外的性质称憎水性，如石蜡、沥青、塑料、油漆等都属于憎水性材料。 吸水性：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性，其大小用吸水率表示：材料吸水饱和后的水质量占材料干燥质量的百分率称为质量吸水率Wm，材料吸收饱和后的水体积占材料干燥时自然体积的百分率称为体积吸水率Wv。 吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性，其大小用含水率Wh表示：材料所含水的质量占材料干燥质量的百分率，称为材料的含水率。 耐水性：材料在长期饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性，用软化系数K表示。 抗渗性：材料抵抗有压介质渗透的性质称为抗渗性，对一些防水、防渗材料常用渗透系数Kp表示抗渗性好坏。 抗冻性：材料在水饱和状态下经多次冻融作用而不破坏，同时强度也不严重降低的性质称为抗冻性，混凝土常用抗冻等级F表示。 工程材料的力学性质：指材料在外力作用下，抵抗破坏和变形能力的性质。 材料的强度和比强度：材料在外力作用在抵抗破坏的能力称为强度，以单位面积上所受的力来表示，其通式可写为： f=P/A （f：材料的强度MPa，P：破坏荷载N，A：受荷面积m㎡） 材料在建筑物上所受的外力主要有拉力、压力、弯曲及剪力等，因此材料相应的极限抵抗能力称为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。 对不同材料强度进行比较，可采用比强度。比强度是按单位质量计算的材料强度，其值等于材料强度与其体积密度之比。 工程材料的耐久性（了解即可） 材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗周围各种介质的侵蚀，能长期保持材料原有性质的