工程材料检测技术手册

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工程材料检测技术手册
第 1 章 工程材料概述................................................................................................................... 4
1 材料的分类与性质......................................................................................................... 4
1.1 金属材料.................................................................................................................... 4
1.2 无机非金属材料......................................................................................................... 4
1.3 有机高分子材料......................................................................................................... 4
1.4 复合材料.................................................................................................................... 4
2 工程材料的应用与选择................................................................................................. 4
2.1 金属材料的应用与选择............................................................................................. 5
2.2 无机非金属材料的应用与选择................................................................................. 5
2.3 有机高分子材料的应用与选择................................................................................. 5
2.4 复合材料的应用与选择............................................................................................. 5
第 2 章 材料力学功能检测........................................................................................................... 5
1 力学功能指标及其含义................................................................................................. 5
2 拉伸功能检测................................................................................................................ 6
3 压缩功能检测................................................................................................................ 6
4 弯曲功能检测................................................................................................................ 6
第 3 章 材料物理功能检测........................................................................................................... 6
1 导热功能检测................................................................................................................ 6
1.1 概述............................................................................................................................ 6
1.2 热平板法.................................................................................................................... 6
1.3 热流法........................................................................................................................ 7
1.4 激光闪射法................................................................................................................ 7
2 保温功能检测................................................................................................................ 7
2.1 概述............................................................................................................................ 7
2.2 热流法........................................................................................................................ 7
2.3 热箱法........................................................................................................................ 7
2.4 热阻测量仪法............................................................................................................. 7
3 电阻率功能检测............................................................................................................. 7
3.1 概述............................................................................................................................ 7
3.2 两点电阻法................................................................................................................ 7
3.3 四点电阻法................................................................................................................ 7
3.4 涡流法........................................................................................................................ 8
3.5 磁测量法.................................................................................................................... 8
第 4 章 材料化学功能检测........................................................................................................... 8
1 耐腐蚀功能检测............................................................................................................. 8
1.1 盐雾腐蚀试验............................................................................................................. 8
1.2 电化学腐蚀试验......................................................................................................... 8
1.3 气体腐蚀试验............................................................................................................. 8
2 燃烧功能检测................................................................................................................ 8
2.1 氧指数测试................................................................................................................ 8

2.2 水平燃烧试验............................................................................................................. 8
2.3 垂直燃烧试验............................................................................................................. 8
3 熔融功能检测................................................................................................................ 9
3.1 熔点测试.................................................................................................................... 9
3.2 熔融速率测试............................................................................................................. 9
3.3 热失重分析................................................................................................................ 9
第 5 章 金属材料检测................................................................................................................... 9
1 金属材料的宏观与微观检测......................................................................................... 9
1.1 宏观检测.................................................................................................................... 9
1.2 微观检测.................................................................................................................... 9
2 金属材料的无损检测..................................................................................................... 9
2.1 射线检测.................................................................................................................... 9
2.2 超声波检测................................................................................................................ 9
2.3 磁粉检测.................................................................................................................. 10
2.4 渗透检测.................................................................................................................. 10
3 金属材料的化学成分分析........................................................................................... 10
3.1 光谱分析.................................................................................................................. 10
3.2 X 射线荧光光谱分析................................................................................................ 10
3.3 电感耦合等离子体质谱分析................................................................................... 10
3.4 热分析...................................................................................................................... 10
第 6 章 非金属材料检测............................................................................................................. 10
1 混凝土材料检测........................................................................................................... 10
1.1 强度检测.................................................................................................................. 10
1.2 抗渗性检测.............................................................................................................. 10
1.3 变形功能检测........................................................................................................... 10
1.4 冻融循环耐久性检测............................................................................................... 11
2 砂浆材料检测.............................................................................................................. 11
2.1 抗压强度检测........................................................................................................... 11
2.2 抗折强度检测........................................................................................................... 11
2.3 黏结强度检测........................................................................................................... 11
2.4 耐久性检测.............................................................................................................. 11
3 纤维增强复合材料检测............................................................................................... 11
3.1 力学功能检测........................................................................................................... 11
3.2 热功能检测.............................................................................................................. 11
3.3 耐腐蚀功能检测....................................................................................................... 11
3.4 界面功能检测........................................................................................................... 11
3.5 耐疲劳功能检测....................................................................................................... 11
第 7 章 建筑材料检测................................................................................................................. 12
1 水泥与混凝土检测....................................................................................................... 12
1.1 水泥物理功能检测................................................................................................... 12
1.2 混凝土抗压强度检测............................................................................................... 12
1.3 混凝土耐久性检测................................................................................................... 12
2 砖与石材检测.............................................................................................................. 12
2.1 砖材料物理功能检测............................................................................................... 12

2.2 石材物理功能检测................................................................................................... 12
2.3 砖与石材耐久性检测............................................................................................... 12
3 木材与竹材检测........................................................................................................... 13
3.1 木材物理功能检测................................................................................................... 13
3.2 竹材物理功能检测................................................................................................... 13
3.3 木材与竹材耐久性检测........................................................................................... 13
第 8 章 路用材料检测................................................................................................................. 13
1 沥青材料检测.............................................................................................................. 13
1.1 沥青含量测定........................................................................................................... 13
1.2 沥青针入度测定....................................................................................................... 13
1.3 沥青延伸度测定....................................................................................................... 13
1.4 沥青软化点测定....................................................................................................... 14
1.5 沥青老化功能评价................................................................................................... 14
2 集料功能检测.............................................................................................................. 14
2.1 集料粒度分析........................................................................................................... 14
2.2 集料含泥量测定....................................................................................................... 14
2.3 集料压碎值测定....................................................................................................... 14
2.4 集料吸水率测定....................................................................................................... 14
2.5 集料洛杉矶磨耗值测定........................................................................................... 14
3 路面结构层材料检测................................................................................................... 14
3.1 水泥混凝土抗压强度测定....................................................................................... 14
3.2 水泥混凝土抗折强度测定....................................................................................... 14
3.3 沥青混合料马歇尔稳定性试验............................................................................... 15
3.4 沥青混合料动态模量测定....................................................................................... 15
3.5 路面结构层材料疲劳功能评价............................................................................... 15
第 9 章 防水材料检测................................................................................................................. 15
1 防水卷材检测.............................................................................................................. 15
1.1 概述.......................................................................................................................... 15
1.2 检测项目.................................................................................................................. 15
1.3 检测方法.................................................................................................................. 15
2 防水涂料检测.............................................................................................................. 16
2.1 概述.......................................................................................................................... 16
2.2 检测项目.................................................................................................................. 16
2.3 检测方法.................................................................................................................. 16
3 防水密封材料检测....................................................................................................... 16
3.1 概述.......................................................................................................................... 16
3.2 检测项目.................................................................................................................. 16
3.3 检测方法.................................................................................................................. 16
第 10 章 环保材料检测............................................................................................................... 17
1 生态环境材料检测..................................................................................................... 17
1.1 概述........................................................................................................................ 17
1.2 检测指标................................................................................................................ 17
1.3 检测方法................................................................................................................ 17
2 节能材料检测............................................................................................................. 17

10.2.1 概述........................................................................................................................ 17
10.2.2 检测指标................................................................................................................ 17
10.2.3 检测方法................................................................................................................ 17
10.3 可再生资源材料检测................................................................................................. 18
10.3.1 概述........................................................................................................................ 18
10.3.2 检测指标................................................................................................................ 18
10.3.3 检测方法................................................................................................................ 18
10.4 废旧材料回收利用检测............................................................................................. 18
10.4.1 概述........................................................................................................................ 18
10.4.2 检测指标................................................................................................................ 18
10.4.3 检测方法................................................................................................................ 18
第 1 章 工程材料概述
1.1 材料的分类与性质
工程材料可根据其化学组成、物理功能及工艺特性进行分类。主要分为以下
几类：
1.1.1 金属材料
金属材料是指以金属元素为主要成分的材料，具有优良的导电性、导热性和
可塑性。根据其主要合金元素的不同，可分为铁合金、铜合金、铝合金等。金属材
料的力学功能优异，广泛应用于工程结构领域。
1.1.2 无机非金属材料
无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥等，具有较高的熔点、硬度和耐
腐蚀性。此类材料在高温、高压及强腐蚀环境下具有较好的稳定性，广泛应用于
建筑、化工、电力等领域。
1.1.3 有机高分子材料
有机高分子材料是由碳、氢、氧等元素组成的，具有轻质、绝缘、耐腐蚀等特
点。根据来源可分为天然高分子材料和合成高分子材料。此类材料在航空、汽车、
电子等领域有广泛应用。
1.1.4 复合材料
复合材料是由两种或两种以上不同类型的材料通过物理或化学方法结合而
成，具有优异的力学功能、耐磨性、耐腐蚀性等。主要分为纤维增强复合材料、颗
粒增强复合材料等，广泛应用于航空、航天、建筑等领域。
1.2 工程材料的应用与选择

1.2.1 金属材料的应用与选择

在工程结构中，金属材料广泛应用于建筑、桥梁、隧道、船舶等。在选择金属

材料时，应考虑其力学功能、耐腐蚀性、焊接功能等因素，以保证工程的安全性

和经济性。

1.2.2 无机非金属材料的应用与选择

无机非金属材料在工程中的应用主要包括：陶瓷制品、玻璃制品、水泥制品

等。在选择此类材料时，应关注其耐高温、耐腐蚀、耐磨等功能，以满足不同工

程环境的需求。

1.2.3 有机高分子材料的应用与选择

有机高分子材料在工程中的应用日益广泛，如塑料、橡胶、涂料等。在选择

此类材料时，应考虑其耐热性、耐寒性、耐老化性等功能，以保证工程质量和使

用寿命。

1.2.4 复合材料的应用与选择

复合材料在工程中的应用包括：航空航天、汽车制造、风力发电等。在选择

复合材料时，应关注其力学功能、耐腐蚀性、加工功能等，以满足特定工程领域

的需求。

通过对工程材料的分类、性质及其应用与选择的介绍，有助于为工程设计和

施工提供科学依据，保证工程质量和安全。

第 2 章材料力学功能检测

2.1 力学功能指标及其含义

力学功能是衡量材料在外力作用下抵抗变形与破坏能力的重要指标。本章主

要介绍以下几种基本的力学功能指标及其含义：

（1）强度：指材料抵抗外力破坏的能力，通常包括抗拉强度、抗压强度、

抗弯强度等。

（2）塑性：指材料在受力时产生永久变形的能力，如延伸率、断面收缩率

等。

（3）硬度：指材料抵抗表面压痕或穿透的能力，常用的硬度指标有布氏硬

度、洛氏硬度、维氏硬度等。

（4）韧性：指材料在冲击载荷作用下吸收能量并产生破坏的能力，通常以

冲击功或冲击韧性表示。

（5）疲劳功能：指材料在交变载荷作用下抵抗疲劳破坏的能力。

2.2 拉伸功能检测

拉伸功能检测是通过拉伸试验来评估材料在拉伸载荷作用下的力学功能。主

要检测指标如下：

（1）抗拉强度：拉伸过程中材料达到的最大应力。

（2）屈服强度：材料在拉伸过程中，出现塑性变形的临界应力。

（3）延伸率：拉伸断裂时，试样标距长度的相对变化。

（4）断面收缩率：拉伸断裂时，试样横截面积的相对减小。

2.3 压缩功能检测

压缩功能检测是通过压缩试验来评估材料在压缩载荷作用下的力学功能。主

要检测指标如下：

（1）抗压强度：材料在压缩过程中达到的最大应力。

（2）压缩变形：材料在压缩过程中产生的变形。

（3）压缩韧性：材料在压缩破坏过程中吸收的能量。

2.4 弯曲功能检测

弯曲功能检测是通过弯曲试验来评估材料在弯曲载荷作用下的力学功能。主

要检测指标如下：

（1）抗弯强度：材料在弯曲过程中达到的最大应力。

（2）弯曲模量：材料在弹性阶段的弯曲应力与应变之比。

（3）弯曲韧性：材料在弯曲破坏过程中吸收的能量。

通过以上各项力学功能检测，可以为工程设计和材料选择提供重要依据。

第 3 章材料物理功能检测

3.1 导热功能检测

3.1.1 概述

导热功能是衡量材料在稳定温度梯度下传递热量的能力。本节主要介绍材料

导热功能的检测方法、原理及设备。

3.1.2 热平板法

热平板法是一种常用的导热功能检测方法。原理是利用热平板对材料样品施

加恒定热流，通过测量样品两侧温度差，计算导热系数。

3.1.3 热流法

热流法是通过测量样品在稳态热流条件下的温度梯度，计算导热系数。该方

法适用于低导热系数材料的检测。

3.1.4 激光闪射法

激光闪射法是一种非接触式、快速测量材料导热功能的方法。通过测量样品

表面温度随时间的变化，计算导热系数。

3.2 保温功能检测

3.2.1 概述

保温功能是衡量材料在热传导过程中阻止热量传递的能力。本节介绍保温功

能的检测方法、原理及设备。

3.2.2 热流法

热流法是利用热流传感器测量材料在稳态热流条件下的热阻，从而评价保

温功能。

3.2.3 热箱法

热箱法是通过测量材料样品在恒定温度差条件下的热流，计算保温功能指

标。

3.2.4 热阻测量仪法

热阻测量仪法是一种准确、快速的保温功能检测方法。通过测量样品的热阻

评价保温功能。

3.3 电阻率功能检测

3.3.1 概述

电阻率功能是衡量材料导电能力的物理量。本节主要介绍电阻率功能的检测

方法、原理及设备。

3.3.2 两点电阻法

两点电阻法是通过测量材料样品两端电压和电流，计算电阻值，进而得到

电阻率。

3.3.3 四点电阻法

四点电阻法适用于低电阻率材料的检测。通过测量样品四个接触点的电压和

电流，计算电阻率。

3.3.4 涡流法

涡流法是一种非接触式、快速测量材料电阻率的方法。利用涡流感应原理，

测量样品的电阻率。

3.3.5 磁测量法

磁测量法适用于磁性材料的电阻率功能检测。通过测量样品在外磁场作用下

的磁导率，计算电阻率。

第 4 章材料化学功能检测

4.1 耐腐蚀功能检测

耐腐蚀功能是衡量材料在特定环境条件下抵抗腐蚀破坏能力的重要指标。本

节主要介绍耐腐蚀功能的检测方法。

4.1.1 盐雾腐蚀试验

盐雾腐蚀试验是评价材料耐腐蚀功能的常用方法。通过模拟海洋环境，对材

料进行加速腐蚀试验，以评估其在实际应用中的耐腐蚀能力。

4.1.2 电化学腐蚀试验

电化学腐蚀试验是利用电化学原理，通过测量材料在特定电解质中的腐蚀

电流和腐蚀电位，评估其耐腐蚀功能。

4.1.3 气体腐蚀试验

气体腐蚀试验是将材料置于含有腐蚀性气体的环境中，通过加速腐蚀过程，

检测材料在特定气氛下的耐腐蚀功能。

4.2 燃烧功能检测

燃烧功能是评价材料在火灾条件下燃烧特性的重要指标。本节主要介绍燃烧

功能的检测方法。

4.2.1 氧指数测试

氧指数测试是通过测量材料在氧气和氮气混合气体中的最低燃烧浓度，评

估其燃烧功能。

4.2.2 水平燃烧试验

水平燃烧试验是将材料样品水平放置在燃烧装置中，观察其燃烧过程和燃

烧速度，以评估燃烧功能。

4.2.3 垂直燃烧试验

垂直燃烧试验是将材料样品垂直放置在燃烧装置中，通过观察燃烧过程和

燃烧速度，评价其燃烧功能。

4.3 熔融功能检测

熔融功能是指材料在高温下的熔化行为。本节主要介绍熔融功能的检测方法

4.3.1 熔点测试

熔点测试是通过测量材料从固态转变为液态的温度，评估其熔融功能。

4.3.2 熔融速率测试

熔融速率测试是测量材料在高温下熔化过程中，单位时间内熔化距离的变

化，以评估熔融功能。

4.3.3 热失重分析

热失重分析（TGA）是通过测量材料在高温下质量随时间的变化，研究其热

分解和熔融行为。

第 5 章金属材料检测

5.1 金属材料的宏观与微观检测

5.1.1 宏观检测

本节主要介绍金属材料的宏观检测方法，包括目视检测、硬度测试、拉伸测

试、冲击测试等。通过对金属材料宏观功能的检测，可评估其加工功能和使用功

能。

5.1.2 微观检测

微观检测主要包括金相显微镜观察、扫描电子显微镜（SEM）分析、透射电

子显微镜（TEM）分析等。这些方法可以观察金属材料的微观组织、相结构、晶界

等，为分析材料的功能提供依据。

5.2 金属材料的无损检测

5.2.1 射线检测

射线检测主要包括 X 射线检测、γ射线检测等。通过对金属材料进行射线检

测，可发觉内部裂纹、夹杂物等缺陷。

5.2.2 超声波检测

超声波检测利用超声波在材料中的传播特性，检测金属材料内部的裂纹、分

层等缺陷。

5.2.3 磁粉检测

磁粉检测适用于铁磁性材料，通过施加磁场和磁粉，检测材料表面及近表

面的裂纹、气孔等缺陷。

5.2.4 渗透检测

渗透检测适用于非多孔性材料，通过渗透剂在缺陷处的渗透和显色，检测

金属材料表面的裂纹、针孔等缺陷。

5.3 金属材料的化学成分分析

5.3.1 光谱分析

光谱分析包括原子发射光谱（AES）、原子吸收光谱（AAS）等，可快速、准

确地测定金属材料的化学成分。

5.3.2 X 射线荧光光谱分析

X 射线荧光光谱分析（XRF）通过测定材料中元素的 X 射线荧光强度，确定

其化学成分。

5.3.3 电感耦合等离子体质谱分析

电感耦合等离子体质谱分析（ICPMS）具有高灵敏度和高分辨率，适用于痕

量及超痕量元素分析。

5.3.4 热分析

热分析主要包括差热分析（DTA）、热重分析（TGA）等，用于研究金属材料

在加热或冷却过程中的化学稳定性及相变。

第 6 章非金属材料检测

6.1 混凝土材料检测

6.1.1 强度检测

混凝土立方体抗压强度

混凝土轴心抗压强度

混凝土抗折强度

6.1.2 抗渗性检测

混凝土抗渗试验

混凝土氯离子渗透性试验

6.1.3 变形功能检测

混凝土干燥收缩试验

混凝土徐变试验

6.1.4 冻融循环耐久性检测

混凝土冻融循环试验

6.2 砂浆材料检测

6.2.1 抗压强度检测

砂浆立方体抗压强度

6.2.2 抗折强度检测

砂浆抗折强度试验

6.2.3 黏结强度检测

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工程材料检测技术手册第1章工程材料概述...................................................................................................................41.1材料的分类与性质.........................................................................................................41.1.1金属材料..........................................

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