第1章-土木工程材料基本性質(zhì)

1、第1章 土木工程材料基本性質(zhì),本章學(xué)習(xí)指導(dǎo),本章有4個(gè)知識(shí)點(diǎn)。本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)是： 了解土木工程材料的基本組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造及其與材料基本性質(zhì)的關(guān)系。 熟練掌握土木工程材料的基本力學(xué)性質(zhì)。 掌握土木工程材料的基本物理性質(zhì)。 掌握土木工程材料耐久性的基本概念。 本章的難點(diǎn)是材料的組成及其對(duì)材料性質(zhì)的影響。建議通過學(xué)習(xí)了解材料科學(xué)的基本概念，理解材料的組成結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系及其在工程實(shí)踐中的意義。建議本章課內(nèi)外學(xué)時(shí)數(shù)各為3學(xué)時(shí)。,歷史回顧,因地制宜用材的萬里長(zhǎng)城,萬里長(zhǎng)城飛越崇山峻嶺，是我國(guó)古代勞動(dòng)人民的杰作，也是建筑史上的豐碑。萬里長(zhǎng)城選用材料因地制宜，堪稱典范。 居庸關(guān)、八達(dá)嶺一段，采用磚石結(jié)構(gòu)。墻

2、身用條石砌筑，中間填充碎石黃土，頂部再用三四層磚鋪砌，以石灰作磚縫材料，堅(jiān)固耐用。平原黃土地區(qū)缺乏石料，則用泥土磊筑長(zhǎng)城，將泥土夯打結(jié)實(shí)，并以錐刺夯打土檢查是否合格。在西北玉門關(guān)一帶，既無石料又無黃土，以當(dāng)?shù)靥J葦或柳條與砂石間隔鋪筑，共鋪20層。 萬里長(zhǎng)城因地制宜使用建筑材料，展現(xiàn)了我國(guó)勞動(dòng)人民的勤勞、智慧和創(chuàng)造力。,基礎(chǔ)知識(shí),1.1 材料的物理性質(zhì),1.1.1 密度、表觀密度、體積密度和堆積密度,1.1.2 材料的孔隙率和空隙率,1.1.3 與水有關(guān)的性質(zhì),1.1.4 熱工性質(zhì),1固體；2閉口孔隙； 3開口孔隙,1.1.1 密度、表觀密度、體積密度和堆積密度,密度、表觀密度、體積密度和堆積密

3、度既有聯(lián)系又有差別。 密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。 表觀密度是材料在包括閉口孔隙條件下單位體積的質(zhì)量。 體積密度是指材料在自然狀態(tài)下，包括材料實(shí)體及其開口與閉口孔隙條件下的單位體積的質(zhì)量。 堆積密度是指散?；蚶w維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。,1.1.2 材料的孔隙率和空隙率,孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率。 空隙率則是指散粒狀材料在堆積體積狀態(tài)下顆粒固體物質(zhì)間空隙體積(開口孔隙與間隙之和)占堆積體積的百分率。材料的孔隙有閉口和開口，其特征狀態(tài)對(duì)材料的性質(zhì)有重要影響，見右圖。,1固體； 3閉口孔隙； 2開口孔隙,1.1.3 與水有關(guān)的性質(zhì),1親水性與憎水性

4、 材料與水接觸時(shí)由于水在固體表面潤(rùn)濕狀態(tài)不同，表現(xiàn)為親水與憎水兩種不同的性質(zhì)。陶瓷、金屬材料、石材等無機(jī)材料等為親水性材料；瀝青、塑料等為憎水性材料。,1.1.3 與水有關(guān)的性質(zhì),2材料的吸水性與吸濕性 材料的吸水性是指材料在水中吸收水分的性質(zhì)。吸水性的大小用吸水率表示，吸水率有質(zhì)量吸水率和體積吸水率兩種表示方法。 質(zhì)量吸水率：質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，其內(nèi)部所吸收水分的質(zhì)量占材料干燥時(shí)質(zhì)量的百分率。 體積吸水率：體積吸水率是指材料吸水飽和時(shí)，所吸收水分的體積占干燥材料體積的百分率。 材料吸收水分是通過開口孔隙吸入的，故開口孔隙率愈大，材料吸水量愈多；材料的吸水性還與材料的孔隙特征有關(guān)。

5、對(duì)于細(xì)微連通的孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大。封閉的孔隙內(nèi)水分不易進(jìn)去，而開口大孔雖然水分易進(jìn)入，但不易在孔內(nèi)存留，只能潤(rùn)濕孔壁，因此吸水率也較小。,1.1.3 與水有關(guān)的性質(zhì),吸濕性 材料在潮濕的空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性，吸濕性用含水率表示。含水率是指材料所含水重量占材料干重量的百分率。材料與空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)的含水率稱為平衡含水率。,3 耐水性 材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞，強(qiáng)度等原有功能基本不變的能力，稱為耐水性，通常用軟化系數(shù)表示。 材料吸水后，強(qiáng)度均會(huì)有所降低，強(qiáng)度降低越多，軟化系數(shù)就越小，說明材料的耐水性就越差，受水浸泡或長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)時(shí)，必須選用大于等于0.85的

6、材料（大于0.85稱為耐水材料）。選用受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)物的材料，K應(yīng)大于0.75，小于等于0.75時(shí)，稱為軟化巖石。,1.1.3 與水有關(guān)的性質(zhì),4 抗?jié)B性 材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性。材料的抗?jié)B性通常用滲透系數(shù)表示。滲透系數(shù)的意義是：一定厚度的材料，在單位壓力水頭作用下，在單位時(shí)間內(nèi)透過單位面積的水量。 材料的抗?jié)B性也可用抗?jié)B等級(jí)表示，即以規(guī)定的試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所能承受的最大水壓力來確定，滲透系數(shù)值愈小，表示抗?jié)B性愈好。抗?jié)B性是材料耐久性的重要因素。,5 抗凍性 材料在吸水飽和狀態(tài)下抵抗多次凍融循環(huán)而重量損失不大，強(qiáng)度也無顯著降低的性質(zhì)稱為材料的抗凍性。 （水變冰體積膨脹約9

7、%）,材料受凍融破壞主要是因其中的水結(jié)冰所致，水結(jié)冰時(shí)體積增大約9%，這對(duì)材料孔隙產(chǎn)生很大的凍脹應(yīng)力而開裂，凍融循環(huán)次數(shù)越多，對(duì)材料的破壞作用越大。,1.1.4 熱工性質(zhì),1熱容量和比熱容 材料的熱容量是指材料在溫度變化時(shí)吸收和放出熱量的能力。材料比熱容的物理意義是指1kg重的材料，在溫度每改變1K時(shí)所吸收或放出的熱量。 2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，稱為導(dǎo)熱性。材料的導(dǎo)熱性可用導(dǎo)熱系數(shù)來表示。材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈小，表示其絕熱性能愈好。 3. 燃燒性能 按照建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)規(guī)定，將建筑材料及制品分為四個(gè)等級(jí)：

8、A級(jí)（不燃材料或制品）、B1級(jí)（難燃材料或制品）、B2級(jí)（可燃材料或制品）和B3級(jí)（易燃材料或制品）。,觀察與討論,1.1 材料的物理性質(zhì),孔隙對(duì)材料性質(zhì)的影響,某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面。請(qǐng)問選擇何種材料合適？,A,B,討論,1.1 材料的物理性質(zhì),保溫層的目的是減少外界溫度變化對(duì)住戶的影響。材料保溫性能的主要描述指標(biāo)為導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量，其中導(dǎo)熱系數(shù)越小越好。觀察兩種材料的剖面，可見A材料為多孔結(jié)構(gòu)，B材料為密實(shí)結(jié)構(gòu)，多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，適于作保溫層材料。,1.1 材料的物理性質(zhì),工程實(shí)例分析,(1) 加氣混凝土砌塊吸水分析,(2) 火災(zāi)中混凝土的破壞,(1) 加氣混

9、凝土砌塊吸水分析,某施工隊(duì)原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為多孔、體積密度僅700 kg/ m3 的加氣混凝土砌塊。在抹灰前采用同樣方式往墻上澆水，發(fā)覺原使用的普通燒結(jié)粘土磚易吸足水量，但加氣混凝土砌塊表面看上去澆水不少，但實(shí)際吸水不多。,1.1 材料的物理性質(zhì),加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為“墨水瓶”結(jié)構(gòu)，肚大口小，毛細(xì)管作用差，只有少數(shù)孔是水分蒸發(fā)形成的毛細(xì)孔，故吸水及導(dǎo)濕均緩慢。材料的吸水性不僅要看孔數(shù)量的多少，還需看孔的結(jié)構(gòu)。,(2) 火災(zāi)中混凝土的破壞,某在建住宅樓不慎發(fā)生火災(zāi)，混凝土被破壞，見下圖，請(qǐng)分析原因。,1.1 材料的物理性質(zhì),混凝土一般由砂、石、水泥等材料經(jīng)拌和、凝固形

10、成了復(fù)雜的物相體系，由于受到火災(zāi)，在高溫下，混凝土的水化產(chǎn)物分解后又產(chǎn)生了新的物相，導(dǎo)致混凝土微觀結(jié)構(gòu)破壞。,基礎(chǔ)知識(shí),1.2 材料的力學(xué)性質(zhì),1.2.1 強(qiáng)度,1.2.2 彈性與塑性,1.2.3 韌性與脆性,1.2.4 硬度,1.2.1 強(qiáng)度,材料的力學(xué)性質(zhì)指材料在外力作用下所引起的變化的性質(zhì)。包括變形、強(qiáng)度等。 （1）強(qiáng)度 在外力作用下，材料抵抗破壞的能力稱為強(qiáng)度。 （2）比強(qiáng)度 承重的結(jié)構(gòu)材料除了承受外荷載外，還要承受自重，反映材料輕質(zhì)高強(qiáng)的力學(xué)參數(shù)是比強(qiáng)度，其含義是單位體積質(zhì)量的材料強(qiáng)度，數(shù)值上等于材料的強(qiáng)度與自身表觀密度之比。,材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后能完全恢復(fù)到原始形

11、狀的性質(zhì)稱為彈性。材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，有一部分變形不能恢復(fù)，這種性質(zhì)稱為材料的塑性。彈性變形與塑性變形的區(qū)別在于，前者為可逆變形，后者為不可逆變形。,1.2.2 彈性與塑性,材料受外力作用，當(dāng)外力達(dá)一定值時(shí)，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時(shí)無明顯的塑性變形，這種性質(zhì)稱為脆性。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，這種性質(zhì)稱為韌性。,1.2.3 韌性與脆性,（1）材料另一個(gè)重要的力學(xué)性質(zhì)是硬度。它是指材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力。金屬材料等的硬度常用壓入法刻痕，如布氏硬度法，是以單位壓痕面積上所受的壓力來表示。陶瓷等材料常用刻劃法測(cè)定。一般情

12、況下，硬度大的材料強(qiáng)度高、耐磨性較強(qiáng)，但不易加工。所以，工程中有時(shí)用硬度來間接推算材料的強(qiáng)度。,1.2.4 硬度和耐磨性,（2）耐磨性 耐磨性是材料抵抗磨損的能力，用磨損率表示。,1.2 材料的力學(xué)性質(zhì),具有脆性性質(zhì)的材料稱脆性材料。脆性材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度，可高達(dá)數(shù)倍甚至數(shù)十倍，脆性材料抵抗沖擊載荷或振動(dòng)作用的能力較差，脆性材料只適合用作承壓構(gòu)件。土木工程材料中大部分無機(jī)非金屬材料均為脆性材料，如燒結(jié)普通磚、混凝土等。 具有韌性性質(zhì)的材料稱韌性材料。在建筑工程中，對(duì)于要求承受沖擊載荷和有抗震要求的結(jié)構(gòu)，如吊車梁、橋梁、路面等所用的材料，均應(yīng)具有較高的韌性。土木工程常用的低碳鋼、有色

13、金屬等都是韌性材料。,工程實(shí)例分析,1.2 材料的力學(xué)性質(zhì),(1) 測(cè)試強(qiáng)度與加荷速度,(2) 磚浸水后強(qiáng)度下降,(1) 測(cè)試強(qiáng)度與加荷速度,人們?cè)跍y(cè)試混凝土等材料的強(qiáng)度時(shí)可觀察到，同一試件，加荷速度過快，所測(cè)值偏高。,(1) 測(cè)試強(qiáng)度與加荷速度,材料的強(qiáng)度除與其組成結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與其測(cè)試條件有關(guān)，包括加荷速度、溫度、試件大小和形狀等。當(dāng)加荷速度較快時(shí)，荷載的增長(zhǎng)速度大于材料的變形速度 ，測(cè)出的數(shù)值就會(huì)偏高。為此，在材料的強(qiáng)度測(cè)試中，一般都規(guī)定其加荷速度范圍。,(2) 磚浸水后強(qiáng)度下降,某地發(fā)生歷史上罕見的洪水。洪水退后，許多磚房倒塌，其砌筑用的磚多為未燒透的多孔的紅磚，見右圖。,(2) 磚浸

14、水后強(qiáng)度下降,這些紅磚沒有燒透，磚內(nèi)開口孔隙率大，吸水率高。吸水后，紅磚強(qiáng)度下降，特別是當(dāng)有水進(jìn)入磚內(nèi)時(shí)，未燒透的粘土遇水分散，強(qiáng)度下降更大，不能承受房屋的重量，從而導(dǎo)致房屋倒塌。,1.3 材料的耐久性、安全性與環(huán)境協(xié)調(diào)性,1.3.1 材料的耐久性,1.3.2 材料的安全性與環(huán)境協(xié)調(diào)性,1.3.1 材料的耐久性,材料在長(zhǎng)期使用過程中，能保持其原有性能而不變質(zhì)、不破壞的性質(zhì)，統(tǒng)稱為耐久性，它是一種復(fù)雜的、綜合的性質(zhì),包括材料的抗凍性、耐熱性、大氣穩(wěn)定性和耐腐蝕性等。材料在使用過程中，除受到各種外力作用外，還要受到環(huán)境中各種自然因素的破壞作用，這些破壞作用可分為物理作用、化學(xué)作用、電化學(xué)作用、機(jī)械

15、作用和生物作用等。要根據(jù)材料所處的結(jié)構(gòu)部位和使用環(huán)境等因素，綜合考慮其耐久性，并根據(jù)各種材料的耐久性特點(diǎn)合理地選用。,1.3.2 材料的安全性與環(huán)境協(xié)調(diào)性,土木工程材料的環(huán)境協(xié)調(diào)問題日益受到重視。材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性是指材料在生產(chǎn)、使用和廢棄全壽命周期中要有較低的環(huán)境負(fù)荷，包括生產(chǎn)中廢物的利用、減少三廢的產(chǎn)生，使用中減少對(duì)環(huán)境的污染，廢棄時(shí)有較高的可回收率。1994年設(shè)立中國(guó)環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證委員會(huì)，據(jù)此土木工程材料中首先對(duì)水性涂料實(shí)行環(huán)境標(biāo)志，制定環(huán)境標(biāo)志的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。,1.3 材料的耐久性、安全性與環(huán)境協(xié)調(diào)性,(1) 酸雨腐蝕建筑物,(2) 路面磨損裂紋,(1) 酸雨腐蝕建筑物,下圖為某大樓的外表

16、，從中可見墻壁發(fā)黑，在有的地方可見白色流跡線。,(1) 酸雨腐蝕建筑物,由于吸附了以碳為主的煤煙狀懸浮顆粒物使其建筑物表面變黑，而且由于酸雨的沖洗，使石材露出新表面，從而形成流跡線。同時(shí)，石灰質(zhì)堿性巖容易與酸起反應(yīng)，石材本身被硫酸溶解，出現(xiàn)表面凸凹不平，故出現(xiàn)了建筑物的表面腐蝕。,(2) 路面磨損裂紋,經(jīng)過幾年的使用，某水泥混凝土路面出現(xiàn)露石現(xiàn)象。,(2) 路面磨損裂紋,路面由于長(zhǎng)年受到車輛及行人的磨損，表面水泥砂漿層剝落，導(dǎo)致露石。主要原因是水泥混凝土的耐磨性不夠。,1.3 材料的耐久性、安全性與環(huán)境協(xié)調(diào)性,(1) 室內(nèi)空氣污染,(2) 放射性污染,(1) 室內(nèi)空氣污染,某新建體育館因造型新

17、穎成為旅游熱點(diǎn)，一小孩進(jìn)入該館即哭鬧不止，到體育館之外就恢復(fù)正常，再進(jìn)館又開始哭鬧。,(1) 室內(nèi)空氣污染,該館大量使用各種裝修材料，由于剛竣工，室內(nèi)空氣污染嚴(yán)重。木地板使用較多的膠粘劑、脲醛樹脂、合成橡膠膠乳等，釋放甲醛、苯類和合成單體，這些有機(jī)物質(zhì)經(jīng)呼吸道吸入人體能引起頭疼、惡心，刺激眼和鼻，嚴(yán)重時(shí)引起氣喘、神志不清、嘔吐和支氣管炎。室內(nèi)沒有明顯污染時(shí)的甲醛含量一般為0.134 mg/m30.670 mg/m3，使用各種裝修材料后的游離甲醛含量可達(dá)2.3 mg/m3。,(2) 放射性污染,某家居裝修采用一種超過放射性物質(zhì)控制要求規(guī)定的花崗巖作地板。經(jīng)檢測(cè)，室內(nèi)氡含量高，后被迫拆除更換。,(

18、2) 放射性污染,氡是由鐳衰變產(chǎn)生的自然界唯一的天然放射性惰性氣體，無味，在空氣中易被呼吸系統(tǒng)截留，并在局部區(qū)域不斷累積而誘發(fā)肺癌?？茖W(xué)研究表明，有相當(dāng)部分的肺癌患者與氡有關(guān)。在裝修時(shí)選購(gòu)石材須索要產(chǎn)品放射性合格證，根據(jù)石材的放射性等級(jí)作選擇。 根據(jù)美國(guó)環(huán)保機(jī)構(gòu)的調(diào)查數(shù)據(jù)，無形殺手導(dǎo)致人類患肺癌的數(shù)量每年在700010000人。,基礎(chǔ)知識(shí),1.4 材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其對(duì)性能的影響,1.4.1 材料的組成及其對(duì)材料性質(zhì)的影響,1.4.2 材料的結(jié)構(gòu)及其對(duì)性質(zhì)的影響,1.4.3 材料的構(gòu)造及其對(duì)性能的影響,1.4.1 材料的組成及其對(duì)材料性質(zhì)的影響,材料的組成是指材料的化學(xué)組成和礦物組成。材

19、料組成是材料性質(zhì)的基礎(chǔ)，它對(duì)材料的性質(zhì)起著決定性的作用。材料化學(xué)組成相同但礦物組成不同也會(huì)導(dǎo)致性質(zhì)的巨大差異。如下圖所示，、為兩種鋼材的金相照片，兩者化學(xué)組成接近，主要差別是碳含量不同，小于0.2和則為0.20.4，但礦物組成則差別較大。兩種鋼材性能差別較大，其中具有較好的冷、熱變形等工藝性能，但強(qiáng)度較低，而則強(qiáng)度較高。,1.4.2 材料的結(jié)構(gòu)及其對(duì)性質(zhì)的影響,1. 宏觀結(jié)構(gòu),2. 亞微觀結(jié)構(gòu),3. 微觀結(jié)構(gòu),1. 宏觀結(jié)構(gòu),材料的宏觀結(jié)構(gòu)是指可用肉眼能觀察到的外部和內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。土木工程材料常見的結(jié)構(gòu)形式有：密實(shí)結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、散粒結(jié)構(gòu)、紋理結(jié)構(gòu)。 密實(shí)結(jié)構(gòu)的材料內(nèi)部基本上

20、無孔隙，結(jié)構(gòu)致密。這類材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度和硬度較高，吸水性小，抗?jié)B和抗凍性較好，耐磨性較好，絕熱性差。如鋼材、天然石材、玻璃鋼等。 多孔結(jié)構(gòu)的材料有加氣混凝土、石膏制品、燒結(jié)普通磚等。,2. 亞微觀結(jié)構(gòu),亞微觀結(jié)構(gòu)是指用光學(xué)顯微鏡和一般掃描透射所能觀察到的結(jié)構(gòu)，是介于宏觀和微觀之間的結(jié)構(gòu)。其尺度范圍在103109 m。材料的顯微結(jié)構(gòu)根據(jù)其尺度范圍，還可分為顯微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)。其中，顯微結(jié)構(gòu)是指用光學(xué)顯微鏡所能觀察到的結(jié)構(gòu)，其尺度范圍在103107 m。土木工程材料的顯微結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)具體材料分類研究。對(duì)于水泥混凝土，常研究水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)及界面特性等結(jié)構(gòu)；對(duì)于金屬材料，通常是研究其金相組織，即晶界

21、及晶粒尺寸等。,3. 微觀結(jié)構(gòu),材料的微觀結(jié)構(gòu)是指物相種類、形態(tài)、大小及其分布特征。它與材料的強(qiáng)度、硬度、彈塑性、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等重要性質(zhì)有著密切的關(guān)系。土木工程材料的使用狀態(tài)均為固體，固體材料的相結(jié)構(gòu)基本上可分為晶體、非晶體兩類，不同結(jié)構(gòu)的材料，各具不同特性。,1.4.3 材料的構(gòu)造及其對(duì)性能的影響,材料的構(gòu)造是指具有特定性質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)單元間的互相搭配組合情況。構(gòu)造這一概念與結(jié)構(gòu)相比，更強(qiáng)調(diào)了相同材料或不同材料間的搭配組合關(guān)系。如材料的孔隙、巖石的層理、木材的紋理、疵病等，這些結(jié)構(gòu)的特征、大小、尺寸及形態(tài)，決定了材料特有的一些性質(zhì)。如孔隙是開口、細(xì)微且連通的，則材料易吸水、吸濕，耐久性

22、較差；若孔隙是封閉的，其吸水性會(huì)大大下降，抗?jié)B性則提高。所以，對(duì)同種材料來講，其構(gòu)造越密實(shí)、越均勻，強(qiáng)度越高，表觀密度越大。,觀察與討論,A,B,1.4 材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其對(duì)性能的影響,兩種石材性能對(duì)比,下圖為同一棟樓外墻所用的兩種不同材質(zhì)的裝飾石材，使用時(shí)間相同。大理石石材顏色已變暗且出現(xiàn)裂縫，而花崗巖石材完好如新。請(qǐng)從材料的組成結(jié)構(gòu)角度分析二者性能差異的原因。,討論,兩種石材性能對(duì)比,大理石主要成分是方解石（碳酸鈣和碳酸鎂），呈弱堿性。在酸雨等腐蝕介質(zhì)作用下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，顏色變暗淡，板材的結(jié)構(gòu)逐步疏松，并發(fā)展為裂縫。而花崗巖主要為石英（結(jié)晶二氧化硅）、長(zhǎng)石（架狀鋁硅酸鹽）及少量云

23、母（片狀鋁硅酸鹽），為酸性石材，結(jié)構(gòu)致密具有高抗酸腐蝕的能力。,工程實(shí)例分析,1.4 材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其對(duì)性能的影響,某工程灌漿材料采用水泥凈漿，為了達(dá)到較好的施工性能，配合比中要求加入硅粉，并對(duì)硅粉的化學(xué)組成和細(xì)度提出要求。但施工單位將硅粉理解為磨細(xì)石英粉，生產(chǎn)中加入的磨細(xì)石英粉的化學(xué)組成和細(xì)度均滿足要求，在實(shí)際使用中效果不好，水泥漿體成分不均。,材料微觀結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響,硅粉又稱硅灰，是硅鐵廠煙塵中回收的副產(chǎn)品，其化學(xué)組成為SiO2，微觀結(jié)構(gòu)為表面光滑的玻璃體，能改善水泥凈漿施工性能。磨細(xì)石英粉的化學(xué)組成也為SiO2，微觀結(jié)構(gòu)為晶體，表面粗糙，對(duì)水泥凈漿的施工性能有負(fù)作用。硅粉和磨細(xì)石英粉雖然化學(xué)成分相同，但細(xì)度不同，微觀結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致材料的性能差異明顯。,1.4