建材第1章基本性質(zhì)

1、建 筑 材 料第一章 建筑材料的基本性質(zhì)揚州大學水利學院第一章 建筑材料的基本性質(zhì)建筑材料在建筑物中承受各種不同作用，要求具有相應的性質(zhì)。所謂材料的性質(zhì)是指在負荷與環(huán)境因素聯(lián)合作用下材料所具有的屬性。由于材料的性質(zhì)與環(huán)境條件有關，因此只有在一定條件（標準試驗條件）下的測試結(jié)果，才能作為該材料的性能指標。第一章 建筑材料的基本性質(zhì)第一節(jié) 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第二節(jié) 材料的物理性質(zhì)第三節(jié) 材料的力學性質(zhì)第四節(jié) 材料的耐久性第一節(jié) 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造一材料的組成二材料的結(jié)構(gòu)三材料的構(gòu)造第一章 第一節(jié)一、材料的組成1.化學組成組成材料的化學元素種類和數(shù)量。通常金屬材料以元素含量百分數(shù)表示；非金屬

2、材料以元素的氧化物含量百分數(shù)表示；有機高分子材料用單體表示。2.礦物組成組成材料的礦物種類和數(shù)量。礦物是構(gòu)成巖石及各種無機非金屬材料的基本單元，直接影響無機非金屬材料的性質(zhì)。第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)1. 微觀結(jié)構(gòu) 物質(zhì)的原子、分子層次結(jié)構(gòu) 在10-10m尺度 借助電子顯微鏡、X射線衍射儀等儀器觀察 可分為： 晶體內(nèi)部質(zhì)點（離子、原子、分子）在三維空間按照特定的規(guī)則作周期性排列而形成的固體，具有特定形狀，一般各向異性。 非晶體質(zhì)點的排列沒有規(guī)律或僅局部有規(guī)律。第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)晶體 非晶體第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)晶 體 離子鍵與離子晶體食鹽等強度、硬度、熔點較高，塑性差，固態(tài)時

3、是電和熱的不良導體，熔融和溶解時能導電。 共價鍵與原子晶體鉆石、石英等強度、硬度、熔點高，塑性很差，電和熱的不良導體。 金屬鍵與金屬晶體各種金屬強度、熔點高，密度大、塑性好，電和熱的導體。 分子鍵與分子晶體大多數(shù)有機化合物強度低、硬度小、熔點低。第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)晶 體 大多數(shù)晶體中存在混合鍵。 分子鍵是普遍存在的。 同樣的單元可能形成不同化學鍵的晶體。 實際晶體中都存在各種晶格缺陷，一般這種缺陷會使材料的強度和硬度提高，塑性降低。 材料中晶粒越細，分布越均勻，材料的強度越高。第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)晶 體第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)非 晶 體 又稱為無定形體或玻璃體。 沒有特定

4、形狀，沒有固定熔點，各向同性。 一般通過將熔融狀態(tài)的材料急速冷卻得到。 放熱不充分，結(jié)晶不完全，具有大量內(nèi)能，穩(wěn)定性差，化學活性高。 如玻璃、火山灰、?；郀t礦渣等。第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)2. 顯微結(jié)構(gòu) 在10-610-3m尺度。 借助光學顯微鏡、放大鏡等觀察。 對材料的整體性質(zhì)有重要影響。 如巖石的礦物結(jié)構(gòu)，金屬的晶粒直徑和金相組織（如鋼材中的鐵素體、珠光體、滲碳體等），木材中的木纖維、導管、髓線、樹脂道等，混泥土中的水泥石、骨料、孔隙及其界面等。第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)光學顯微鏡下的閃石 光學顯微鏡下的花崗巖第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)金屬的金相組織第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)木

5、材的顯微結(jié)構(gòu)第一章 第一節(jié)樹脂道木纖維顯微照片 導 管 二、材料的結(jié)構(gòu)混凝土的斷面結(jié)構(gòu)混凝土的斷面結(jié)構(gòu)第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)3. 微粉、納米顆粒及膠體 在10-910-4m尺度。 借助電子顯微鏡、X射線衍射儀、顯微鏡等觀察。 性質(zhì)與原子、分子不同，也與一般固體不同。第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)微 粉 在10-710-4m尺度的各種礦物和金屬粉末。 借助顯微鏡等觀察。 比表面積大，溶解及化學反應快。 可消除宏觀物體的構(gòu)造缺陷。 進行材料密度測量和粉末冶金的重要手段。第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)納米顆粒 在10-910-7m尺度的微粒。 比表面積極大，表面能和表面張力顯著增加。 具有許多優(yōu)越

6、的力學性質(zhì)，同時在化學、熱力學、電磁學、光學方面都有與一般材料不同的特殊優(yōu)良性質(zhì)。 是材料科學方面的重要和新興研究內(nèi)容，前景一片光明。第一章 第一節(jié)二、材料的結(jié)構(gòu)非晶、納米晶合金材料非晶、納米晶合金材料 第一章 第一節(jié)納米晶合金普通合金 納米晶合金材料的優(yōu)點：強度、硬度、韌性高，耐磨、耐腐蝕納米晶合金材料的優(yōu)點：強度、硬度、韌性高，耐磨、耐腐蝕，高電阻率、優(yōu)異的磁性，生產(chǎn)工藝簡單，高電阻率、優(yōu)異的磁性，生產(chǎn)工藝簡單， 可加工性好等?？杉庸ば院玫?。二、材料的結(jié)構(gòu)膠 體 納米顆粒在介質(zhì)中形成的分散體系。 溶膠：膠體的物理力學性質(zhì)取決于介質(zhì)。 凝膠：納米顆粒吸附凝聚成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，膠體反映出納米顆粒的性

7、質(zhì)。 觸變性：在各種作用下，凝膠-溶膠相互轉(zhuǎn)變。第一章 第一節(jié)三、材料的構(gòu)造也稱為宏觀結(jié)構(gòu)，指人肉眼能觀察到的結(jié)構(gòu)。 按構(gòu)成形態(tài)分為：1. 聚集結(jié)構(gòu)：各向同性，如混凝土、磚、陶瓷、玻璃2. 纖維結(jié)構(gòu)：各向異性，如木材、土工布、鋼絲3. 層狀結(jié)構(gòu)：如膠合板、彩鋼泡沫板、夾層玻璃4. 散粒結(jié)構(gòu)：如砂、碎石、土第一章 第一節(jié)三、材料的構(gòu)造 按孔隙尺寸分為：1. 致密結(jié)構(gòu)：基本無孔隙，如金屬、玻璃2. 微孔結(jié)構(gòu)：具有微細孔隙，如石膏、混凝土、磚3. 多孔結(jié)構(gòu)：具有粗大孔隙，如泡沫塑料、泡沫混凝土 一般孔隙率越高，強度越低。 其他性質(zhì)不僅與孔隙率有關，還與孔隙特性（孔隙大小，是否封閉）有關。第一章 第一

8、節(jié)三、材料的構(gòu)造 對開口孔隙而言，粗大的水分易透過，但不易被充滿；極細的則易吸入水分，但不易流動；介于兩者之間的毛細孔隙，既容易被水充滿，水又容易流動，對材料的抗?jié)B性、抗凍性、抗腐蝕性以及隔熱保溫性都有不利影響。 對閉口孔隙，水分不易進入，對材料的抗?jié)B性、抗凍性、抗腐蝕性影響較小。 含有大量分散封閉孔隙的材料，隔熱保溫性好。 含有大量開口微孔的材料，隔音吸聲性好。第一章 第一節(jié)第二節(jié) 材料的物理性質(zhì)一密度及其相關性質(zhì)二孔隙率及其相關性質(zhì)三與水有關的性質(zhì)四熱工性質(zhì)第一章 第二節(jié)一、密度及其相關性質(zhì)1. 密度密度材料在絕對密實狀態(tài)下單位材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。體積的質(zhì)量。公式：公式：

9、式中：式中： 密度，密度，g/cm3 m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g V材料在絕對密實狀態(tài)下的體材料在絕對密實狀態(tài)下的體積積 ，cm3測量方法：將材料磨細后，用李氏瓶測定測量方法：將材料磨細后，用李氏瓶測定絕對密實狀態(tài)下的體積。磨得越細越精確。絕對密實狀態(tài)下的體積。磨得越細越精確。第一章 第二節(jié)Vm一、密度及其相關性質(zhì) 2. 表觀密度表觀密度材料在自然狀態(tài)下（包含孔隙）單材料在自然狀態(tài)下（包含孔隙）單 位體積的質(zhì)量。位體積的質(zhì)量。公式：公式： 式中式中 或或0，表觀密度，表觀密度，g/cm3 或或kg/m3 m材料材料的的質(zhì)量，質(zhì)量，g或或kg V0材料在自然狀態(tài)下的體積

10、材料在自然狀態(tài)下的體積 ，cm3或或m3 測量方法：用計算法、蠟封排液法等方法測定體積。測量方法：用計算法、蠟封排液法等方法測定體積。 不同的含水率下，材料的表觀密度不同，通常指氣干狀不同的含水率下，材料的表觀密度不同，通常指氣干狀態(tài)，材料在烘干狀態(tài)下測得的表觀密度稱為態(tài)，材料在烘干狀態(tài)下測得的表觀密度稱為干表觀密度干表觀密度或或干容重，在潮濕狀態(tài)下測得的表觀密度稱為干容重，在潮濕狀態(tài)下測得的表觀密度稱為濕表觀密度濕表觀密度。0=mV一、密度及其相關性質(zhì) 3. 堆積密度堆積密度散粒散粒材料材料在自然堆積狀在自然堆積狀 態(tài)下單位體積的質(zhì)量。態(tài)下單位體積的質(zhì)量。公式：公式： 式中式中 1堆積密度，

11、堆積密度，kg/m3 m材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，kg V1材料在自然堆積狀態(tài)下的體積材料在自然堆積狀態(tài)下的體積 ，m3 根據(jù)堆積情況分為根據(jù)堆積情況分為疏松疏松堆積表觀密度、堆積表觀密度、振實振實堆積表觀堆積表觀密度密度和緊密和緊密堆積表觀密度堆積表觀密度。第一章 第二節(jié)11Vm一、密度及其相關性質(zhì) 4. 視密度視密度材料不包含開口孔隙狀態(tài)材料不包含開口孔隙狀態(tài) 下單位體積的質(zhì)量。下單位體積的質(zhì)量。 公式：公式： 式中：式中： 視密度，視密度，g/cm3 m材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，g V材料不包含開口孔隙狀態(tài)下的體積材料不包含開口孔隙狀態(tài)下的體積 ，cm3 測量方法：用排液置換法或液體比重天平

12、法測定體積。測量方法：用排液置換法或液體比重天平法測定體積。第一章 第二節(jié)Vm一、密度及其相關性質(zhì) 5. 說明說明在各種材料的試驗規(guī)范中，以上各種密度相關概念的定義在各種材料的試驗規(guī)范中，以上各種密度相關概念的定義和表示符號有所不同。和表示符號有所不同。對土工試驗而言，對土工試驗而言，密度指表觀密度的概念。密度指表觀密度的概念。在在GB/T 50123-1999土工試驗方法標準土工試驗方法標準中，中，0 0表示濕表示濕密度，密度，d d表示干密度；表示干密度；在在JTG E40-2007公路土工試驗規(guī)程公路土工試驗規(guī)程、TB 10102-2004鐵路工程土工試驗規(guī)程鐵路工程土工試驗規(guī)程中，中，

13、表示濕密度，表示濕密度，d d表示干密表示干密度。度。第一章 第二節(jié)一、密度及其相關性質(zhì) 5. 說明說明在各種材料的試驗規(guī)范中，以上各種密度相關概念的定義在各種材料的試驗規(guī)范中，以上各種密度相關概念的定義和表示符號有所不同。和表示符號有所不同。對砂石試驗對砂石試驗而言，而言，表觀密度指視密度的概念。表觀密度指視密度的概念。在在GB/T 14684-2001建筑用砂建筑用砂、GB/T 14685-2001建建筑用卵石、碎石筑用卵石、碎石中，中，0表示表觀密度，表示表觀密度，1表示堆積密度；表示堆積密度；在在DL/T 5151-2001水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程中，中，表

14、示表觀密度，表示表觀密度，0表示堆積密度，表示堆積密度，1表示面干表觀密度；表示面干表觀密度；在在JTG E42-2005公路工程集料試驗規(guī)程公路工程集料試驗規(guī)程中，中，表示堆表示堆積密度，積密度，a表示表觀密度，表示表觀密度，s表示面干表觀密度，表示面干表觀密度，b表示毛體表示毛體積密度積密度 。第一章 第二節(jié)二、孔隙率及其相關性質(zhì) 1. 孔隙率與密實度孔隙率與密實度孔隙率孔隙率：材料中孔隙體積占總體積的百分比：材料中孔隙體積占總體積的百分比密實度密實度：材料中固體物質(zhì)體積占總體積的百分比：材料中固體物質(zhì)體積占總體積的百分比公式：公式：孔隙率孔隙率密實度密實度 孔隙率可分為開口孔隙率和閉口孔

15、隙率兩部分?？紫堵士煞譃殚_口孔隙率和閉口孔隙率兩部分。 孔隙率反應了材料的致密程度，與材料的許多性質(zhì)有關，同孔隙率反應了材料的致密程度，與材料的許多性質(zhì)有關，同時有些性質(zhì)還與孔隙特性（孔隙大小，是否封閉）有關。時有些性質(zhì)還與孔隙特性（孔隙大小，是否封閉）有關。%1001%100000VVVPPVVD1%100%10000二、孔隙率及其相關性質(zhì) 2. 空隙率與填充率空隙率與填充率空隙率空隙率：散粒材料中散粒材料中空隙和開口孔隙體積占總體積的百分比空隙和開口孔隙體積占總體積的百分比填充率填充率：散粒材料中散粒材料中固體物質(zhì)和閉口孔隙體積占總體積的百固體物質(zhì)和閉口孔隙體積占總體積的百分比分比公式：公

16、式：空隙率空隙率填充率填充率第一章 第二節(jié)%1001%10001101VVVP1%100%10011PVVD二、孔隙率及其相關性質(zhì) 3. 常用建筑材料的基本物理參數(shù)常用建筑材料的基本物理參數(shù)表表1.1 常用建筑材料的基本物理參數(shù)常用建筑材料的基本物理參數(shù)第一章 第二節(jié)材料材料 密度密度g/cm3 表觀密度表觀密度0kg/m3堆積密度堆積密度1kg/m3孔隙率孔隙率P%石灰?guī)r石灰?guī)r 2.6018002600_花崗巖花崗巖 2.602.9025002800_0.53.0碎石碎石(石灰?guī)r石灰?guī)r) 2.60_14001700_砂砂 2.60_14501650_普通粘土磚普通粘土磚 2.502.8016

17、001800_粘土空心磚粘土空心磚 2.5010001400_二、孔隙率及其相關性質(zhì) 3. 常用建筑材料的基本物理參數(shù)常用建筑材料的基本物理參數(shù)續(xù)表續(xù)表1.1 常用建筑材料的基本物理參數(shù)常用建筑材料的基本物理參數(shù)第一章 第二節(jié)材料材料 密度密度g/cm3 表觀密度表觀密度0kg/m3堆積密度堆積密度1kg/m3孔隙率孔隙率P%水泥水泥 3.10_12001300_普通混凝土普通混凝土 _21002600_520木材木材 1.55400800_5575鋼材鋼材 7.857850_0泡沫塑料泡沫塑料 _2050_玻璃玻璃 2.55_三、與水有關的性質(zhì) 1. 親水性與憎水性親水性與憎水性反映了材料能

18、否被水浸潤的性質(zhì)反映了材料能否被水浸潤的性質(zhì)第一章 第二節(jié)左側(cè)的固體材料為親水性材料，如石料、磚石、混凝土、木材等；右側(cè)的固體材料為憎水性材料，如瀝青、石蠟等，憎水性材料本身可用作防水材料，也可對親水性材料表面進行防水處理。三、與水有關的性質(zhì) 2. 材料含水狀態(tài)材料含水狀態(tài)材料的幾種含水狀態(tài)如圖所示。材料的幾種含水狀態(tài)如圖所示。 (a)全干狀態(tài)全干狀態(tài) (b)氣干狀態(tài)氣干狀態(tài) (c)飽和面干狀態(tài)飽和面干狀態(tài) (d)濕潤狀態(tài)濕潤狀態(tài)全全/絕干狀態(tài)：不含水分。絕干狀態(tài)：不含水分。氣干狀態(tài)：含與大氣濕度平衡的水分。氣干狀態(tài)：含與大氣濕度平衡的水分。飽和面干狀態(tài)：顆粒表面干燥，而內(nèi)部孔隙含水飽和。飽和

19、面干狀態(tài)：顆粒表面干燥，而內(nèi)部孔隙含水飽和。潤濕狀態(tài)：顆粒表面吸附了水，且內(nèi)部孔隙含水飽和。潤濕狀態(tài)：顆粒表面吸附了水，且內(nèi)部孔隙含水飽和。 第一章 第二節(jié)三、與水有關的性質(zhì) 3. 吸水性與吸濕性吸水性與吸濕性吸水性吸水性：材料在水中吸收水分的性質(zhì)。材料吸水飽和時的：材料在水中吸收水分的性質(zhì)。材料吸水飽和時的含水率稱為材料的吸水率。含水率稱為材料的吸水率。公式：公式：質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率體積吸水率體積吸水率 吸水性的大小，不僅與孔隙率大小有關，還與材料的親水吸水性的大小，不僅與孔隙率大小有關，還與材料的親水性和孔隙特性有密切關系。性和孔隙特性有密切關系。第一章 第二節(jié)%1001mmmmWmWm

20、mW水水001V%100V)(三、與水有關的性質(zhì) 3. 吸水性與吸濕性吸水性與吸濕性吸濕性吸濕性：材料：材料在空氣中在空氣中吸收水分的性質(zhì)。吸收水分的性質(zhì)。公式：公式：含水率含水率 材料的吸濕作用是可逆的，干的材料會吸收空氣中的水分材料的吸濕作用是可逆的，干的材料會吸收空氣中的水分，濕的材料會失去水分，當材料中的水分與空氣濕度平衡時，濕的材料會失去水分，當材料中的水分與空氣濕度平衡時，稱為氣干狀態(tài)，此時的吸水率稱為平衡含水率。稱為氣干狀態(tài)，此時的吸水率稱為平衡含水率。 含水率的大小，與材料的親水性、孔隙率、孔隙特性和空含水率的大小，與材料的親水性、孔隙率、孔隙特性和空氣的溫度、濕度有密切關系。

21、氣的溫度、濕度有密切關系。 一般來說，水對材料有許多不良影響，因此吸水率和含水一般來說，水對材料有許多不良影響，因此吸水率和含水率高是不利的性質(zhì)。率高是不利的性質(zhì)。第一章 第二節(jié)%1000mmmW三、與水有關的性質(zhì) 4. 耐水性耐水性耐水性耐水性：材料在長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不：材料在長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量材料耐水性的指標是材料的軟化系數(shù)。顯著降低的性質(zhì)。衡量材料耐水性的指標是材料的軟化系數(shù)。公式：公式：軟化系數(shù)軟化系數(shù)式中式中 fb 材料吸水飽和狀態(tài)下的材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度抗壓強度，MPa fg 材料在干燥狀態(tài)下的材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強

22、度抗壓強度，MPa 一般材料吸水后，水分會削弱其內(nèi)部結(jié)合力，導致強度降一般材料吸水后，水分會削弱其內(nèi)部結(jié)合力，導致強度降低。當材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時，水分還可能溶解部分物質(zhì)，低。當材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時，水分還可能溶解部分物質(zhì)，造成強度的嚴重降低。造成強度的嚴重降低。 工程中通常將工程中通常將 0.85的材料稱為耐水性材料，可用于水的材料稱為耐水性材料，可用于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)。中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)。第一章 第二節(jié)gbRffK三、與水有關的性質(zhì) 5. 抗?jié)B性抗?jié)B性抗?jié)B性抗?jié)B性：材料：材料抵抗壓力水滲透的抵抗壓力水滲透的的性質(zhì)。常用的性質(zhì)。常用滲透系數(shù)滲透系數(shù)衡衡量材料抗?jié)B性能。量材

23、料抗?jié)B性能。公式：公式：滲透系數(shù)滲透系數(shù)式中式中 K 滲透系數(shù)滲透系數(shù), cm/h； Q 滲水量，滲水量， cm3 A 滲水面積，滲水面積， cm2；H 材料兩側(cè)的水頭差，材料兩側(cè)的水頭差，cm d 試件厚度，試件厚度，cm；t 滲水時間，滲水時間，h 抗?jié)B性能與材料的孔隙率、孔隙特性有密切關系?？?jié)B性能與材料的孔隙率、孔隙特性有密切關系。 砂漿、混凝土的抗?jié)B能力用抗?jié)B等級表示，砂漿、混凝土的抗?jié)B能力用抗?jié)B等級表示，Pn（n=2、4、6、8、10等）。等）。第一章 第二節(jié)AtHQdK 三、與水有關的性質(zhì) 6. 抗凍性抗凍性抗凍性抗凍性：材料材料在吸水飽和狀態(tài)下在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復凍融循

24、環(huán)，能經(jīng)受反復凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。凍融破壞凍融破壞：材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料：材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料毛細孔內(nèi)凍結(jié)成冰，在冰脹壓力作用、水壓力作用、顯微毛細孔內(nèi)凍結(jié)成冰，在冰脹壓力作用、水壓力作用、顯微析冰作用下，內(nèi)部孔壁產(chǎn)生拉應力，使材料遭到局部破壞析冰作用下，內(nèi)部孔壁產(chǎn)生拉應力，使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復，材料的破壞作用逐步加劇。隨著凍融循環(huán)的反復，材料的破壞作用逐步加劇。材料被冰凍破壞的程度，與凍結(jié)溫度、凍結(jié)速度、凍融材料被冰凍破壞的程度，與凍結(jié)溫度、凍結(jié)速度、凍融次數(shù)和含水率有關。溫

25、度越低，降溫越快，凍融間隔時間次數(shù)和含水率有關。溫度越低，降溫越快，凍融間隔時間越短，含水率越高，材料越容易受到越短，含水率越高，材料越容易受到凍融破壞。凍融破壞。第一章 第二節(jié)三、與水有關的性質(zhì) 7. 抗凍性抗凍性混凝土的抗凍能力用抗凍等級表示，混凝土的抗凍能力用抗凍等級表示，F(xiàn)n（n=50、100、200、500等）。即標準試件在水飽和狀態(tài)下，凍融后的質(zhì)等）。即標準試件在水飽和狀態(tài)下，凍融后的質(zhì)量損失、外形變化或強度降低不超過一定限度時，所經(jīng)受量損失、外形變化或強度降低不超過一定限度時，所經(jīng)受的標準凍融循環(huán)次數(shù)。的標準凍融循環(huán)次數(shù)?？箖鲂钥箖鲂耘c材料的孔隙率、孔隙特性和含水率有密切關系與材

26、料的孔隙率、孔隙特性和含水率有密切關系，并與材料的變形能力、抗拉強度及耐水性有關。，并與材料的變形能力、抗拉強度及耐水性有關。一般絕對密實或孔隙率極小的材料是耐凍的；內(nèi)含大量一般絕對密實或孔隙率極小的材料是耐凍的；內(nèi)含大量微小、密集、封閉、球形且未充滿水的孔隙的材料是耐凍微小、密集、封閉、球形且未充滿水的孔隙的材料是耐凍的；強度高、韌性好、變形能力強的材料是耐凍的；軟化的；強度高、韌性好、變形能力強的材料是耐凍的；軟化系數(shù)大的材料是耐凍的。系數(shù)大的材料是耐凍的?？箖鲂院玫牟牧峡癸L化能力也強，因此用于溫暖地區(qū)的抗凍性好的材料抗風化能力也強，因此用于溫暖地區(qū)的材料也有一定抗凍性要求材料也有一定抗凍

27、性要求第一章 第二節(jié)四、熱工性質(zhì) 1. 導熱性與熱阻導熱性與熱阻導熱性導熱性：材料在溫差作用下傳導熱量的性質(zhì)。導熱性能：材料在溫差作用下傳導熱量的性質(zhì)。導熱性能力用導熱系數(shù)或熱阻表示。力用導熱系數(shù)或熱阻表示。公式：公式：導熱系數(shù)導熱系數(shù)熱阻熱阻 材料的導熱性對建筑物的隔熱保溫具有重要意義。材料的導熱性對建筑物的隔熱保溫具有重要意義。第一章 第二節(jié)tAZQd1R四、熱工性質(zhì) 2. 熱容量與比熱熱容量與比熱熱容量熱容量：材料溫度升高：材料溫度升高/降低降低1K時，材料所吸收時，材料所吸收/放出的放出的熱量。熱量。比熱比熱：單位質(zhì)量材料的熱容量，也稱為熱容量系數(shù)。：單位質(zhì)量材料的熱容量，也稱為熱容量

28、系數(shù)。公式：公式：比熱比熱 材料的熱容量對保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定有很大意義。材料的熱容量對保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定有很大意義。第一章 第二節(jié)tmQC第三節(jié) 材料的力學性質(zhì)一變形性質(zhì)二強度三沖擊韌性四硬度、耐磨性第一章 第三節(jié)一、變形性質(zhì) 1. 彈性變形與塑性變形彈性變形與塑性變形彈性變形彈性變形：在外荷作用下產(chǎn)生的：在外荷作用下產(chǎn)生的、卸荷后自行完全消失的變形。見、卸荷后自行完全消失的變形。見右圖右圖1#路線。路線。塑性變形塑性變形：在外荷作用下產(chǎn)生的：在外荷作用下產(chǎn)生的、卸荷后不能完全消失而保留下來、卸荷后不能完全消失而保留下來的變形。見右圖的變形。見右圖2#路線，路線，ob間的距間的距離即保留下的永

29、久變形離即保留下的永久變形。第一章 第三節(jié)一、變形性質(zhì) 1. 彈性變形與塑性變形彈性變形與塑性變形塑性破壞：塑性破壞：破壞前有顯著塑性變形的破壞現(xiàn)象。破壞前有顯著塑性變形的破壞現(xiàn)象。脆性破壞：脆性破壞：破壞前無顯著塑性變形的破壞現(xiàn)象。破壞前無顯著塑性變形的破壞現(xiàn)象。材料破壞時呈現(xiàn)塑性行為還是脆性行為的影響因素：材料破壞時呈現(xiàn)塑性行為還是脆性行為的影響因素：自身成分、組織、構(gòu)造、受荷條件（環(huán)境溫度、濕度）自身成分、組織、構(gòu)造、受荷條件（環(huán)境溫度、濕度）、試件尺寸、加荷速度、荷載類型、試件尺寸、加荷速度、荷載類型塑性材料：塑性材料：在標準試驗條件下，呈塑性破壞的材料。在標準試驗條件下，呈塑性破壞的

30、材料。如低碳鋼、銅、鋁、橡膠、瀝青等。如低碳鋼、銅、鋁、橡膠、瀝青等。脆性材料：脆性材料：在標準試驗條件下，呈脆性破壞的材料。在標準試驗條件下，呈脆性破壞的材料。如磚、石、混凝土、玻璃等。如磚、石、混凝土、玻璃等。第一章 第三節(jié)一、變形性質(zhì) 1. 彈性變形與塑性變形彈性變形與塑性變形 脆脆性材料的性材料的特點：特點：a.a.抗壓強度遠大于抗拉強度；抗壓強度遠大于抗拉強度；b.b.受力作用時塑性變形小，而且破壞時無明顯征兆，有突發(fā)性；受力作用時塑性變形小，而且破壞時無明顯征兆，有突發(fā)性；c.c.主要適合于承受壓力靜荷載。主要適合于承受壓力靜荷載。 非標準試驗條件下，非標準試驗條件下，塑性材料可能

31、被脆性破壞，反之亦然。塑性材料可能被脆性破壞，反之亦然。第一章 第三節(jié)=P/AL/L=ABCO應力變形D脆性破壞塑性破壞一、變形性質(zhì) 2. 橫向變形與體積變化橫向變形與體積變化材料受拉伸時，軸向伸長橫向收縮；受壓縮時，軸向縮材料受拉伸時，軸向伸長橫向收縮；受壓縮時，軸向縮短橫向膨脹。橫向變化的大小，用泊松比表示。短橫向膨脹。橫向變化的大小，用泊松比表示。公式：公式： 式中式中 1 橫向應變橫向應變 軸向應變軸向應變材料受拉伸材料受拉伸/壓縮時，體積也會產(chǎn)生變化。體積應變壓縮時，體積也會產(chǎn)生變化。體積應變公式：公式： 在彈性變形條件下，材料的泊松比為常數(shù)在彈性變形條件下，材料的泊松比為常數(shù)。1)

32、21(00BVVV第一章 第三節(jié)一、變形性質(zhì) 3. 徐變與應力松弛徐變與應力松弛徐變徐變：固體材料在持續(xù)荷載作用下，變形隨時間的延：固體材料在持續(xù)荷載作用下，變形隨時間的延長而逐漸增長的現(xiàn)象。長而逐漸增長的現(xiàn)象。應力松弛應力松弛：材料在持續(xù)荷載作用下，若變形受約束而材料在持續(xù)荷載作用下，若變形受約束而不能增長時，則其應力隨時間延長而減小。不能增長時，則其應力隨時間延長而減小。徐變的機理：徐變的機理：對于非晶體材料來說，徐變是由于材料在外力作用下，內(nèi)部對于非晶體材料來說，徐變是由于材料在外力作用下，內(nèi)部產(chǎn)生類似液體的粘性流動而造成的。產(chǎn)生類似液體的粘性流動而造成的。 對于晶體材料來說，則由于在切

33、應力作用下，材料內(nèi)部晶格對于晶體材料來說，則由于在切應力作用下，材料內(nèi)部晶格錯動和滑移而發(fā)生徐變。錯動和滑移而發(fā)生徐變。第一章 第三節(jié)一、變形性質(zhì)3. 徐變與應力松弛徐變與應力松弛7 徐變的發(fā)展與材料所受應徐變的發(fā)展與材料所受應力大小有關。當應力未超過某力大小有關。當應力未超過某一極限時，徐變的發(fā)展隨時間一極限時，徐變的發(fā)展隨時間延長而減小，最后停止；當應延長而減小，最后停止；當應力達到或超過某一極限時，徐力達到或超過某一極限時，徐變的發(fā)展隨時間延長而增長，變的發(fā)展隨時間延長而增長，最后導致材料破壞。最后導致材料破壞。第一章 第三節(jié)7 徐變還與環(huán)境溫度和濕度有關，一般溫度越高、濕度越徐變還與環(huán)

34、境溫度和濕度有關，一般溫度越高、濕度越大，徐變量越大。大，徐變量越大。一、變形性質(zhì)3. 徐變與應力松弛徐變與應力松弛7 應力松弛是由于隨著荷載作用時間延長，材料內(nèi)部應力松弛是由于隨著荷載作用時間延長，材料內(nèi)部塑性變形逐漸增大、彈性變形逐漸減?。傋冃尾蛔兯苄宰冃沃饾u增大、彈性變形逐漸減小（總變形不變）而造成的。材料所受應力水平越高、溫度、濕度越）而造成的。材料所受應力水平越高、溫度、濕度越大，應力松弛就越大。大，應力松弛就越大。第一章 第三節(jié)二、強度 1. 靜力強度靜力強度（1）靜力強度）靜力強度：在靜荷載作用下，材料達到破壞前所承：在靜荷載作用下，材料達到破壞前所承受的應力極限值，又稱作強度

35、或極限強度。受的應力極限值，又稱作強度或極限強度。材料所承受的荷載，主要有拉力、壓力、彎曲力及剪應材料所承受的荷載，主要有拉力、壓力、彎曲力及剪應力。材料抵抗上述外力破壞的能力，分為抗拉強度、抗壓力。材料抵抗上述外力破壞的能力，分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度和抗剪強度。靜力強度的分類和計算方法強度、抗彎強度和抗剪強度。靜力強度的分類和計算方法見表見表1.2。（2）比強度）比強度：材料強度與表觀密度的比值：材料強度與表觀密度的比值f /0。它是衡。它是衡量材料是否輕質(zhì)高強的一項重要指標，見表量材料是否輕質(zhì)高強的一項重要指標，見表1.2。第一章 第三節(jié)二、強度 1. 靜力強度靜力強度表表1.1

36、靜力強度分類和計算方法靜力強度分類和計算方法 強度類別強度類別 試驗方法試驗方法 計算式計算式 附注附注 抗壓強度抗壓強度fcF破壞荷載，破壞荷載，NA受荷面積，受荷面積，mm2 l跨度，跨度，mm b斷面寬度，斷面寬度，mmh斷面高度，斷面高度，mm 抗拉強度抗拉強度ft 抗剪強度抗剪強度fv 抗彎強度抗彎強度fm 第一章 第三節(jié)AFfCAFf tAFfV23=2mFLfbh二、強度 1. 靜力強度靜力強度表表1.2 混凝土、鋼材和木材的強度比較混凝土、鋼材和木材的強度比較 從表中可見，雖然木材的強度最低，但它的比強度卻最從表中可見，雖然木材的強度最低，但它的比強度卻最高，說明木材是其中最質(zhì)

37、輕高強的材料。高，說明木材是其中最質(zhì)輕高強的材料。材料材料 表觀密度表觀密度0kg/m3抗壓強度抗壓強度fcMPa比強度比強度fc/0 普通混凝土普通混凝土 240029.40.012低碳鋼低碳鋼 78604150.053松木松木 50034.3(順紋順紋)0.069第一章 第三節(jié)二、強度 1. 靜力強度靜力強度（3）試驗條件對強度結(jié)果的影響：）試驗條件對強度結(jié)果的影響：試件的形狀、尺寸、表面狀態(tài)；試件的形狀、尺寸、表面狀態(tài)；棱柱體試件比正方體的強度低；尺寸大的試件比尺寸小棱柱體試件比正方體的強度低；尺寸大的試件比尺寸小的強度低；表面質(zhì)量差的試件比質(zhì)量好的強度低的強度低；表面質(zhì)量差的試件比質(zhì)量

38、好的強度低試件的溫度、濕度（含水率）；試件的溫度、濕度（含水率）；一般溫度高的試件比溫度低的強度低；潮濕的試件比干一般溫度高的試件比溫度低的強度低；潮濕的試件比干燥的強度低燥的強度低試驗時的加荷速度與實驗裝置情況等。試驗時的加荷速度與實驗裝置情況等。加荷速度快的試件則強度試驗值較高加荷速度快的試件則強度試驗值較高不同材料受上述三方面影響的程度是各不相同的。不同材料受上述三方面影響的程度是各不相同的。第一章 第三節(jié)二、強度 1. 靜力強度靜力強度（4）強度等級）強度等級：在標準試驗條件下，測量出材料的靜力強：在標準試驗條件下，測量出材料的靜力強度。為便于生產(chǎn)和應用，國家標準中按材料靜力強度的高低

39、度。為便于生產(chǎn)和應用，國家標準中按材料靜力強度的高低將材料劃分為若干等級。將材料劃分為若干等級。一般脆性材料一般脆性材料按抗壓強度來劃分；按抗壓強度來劃分；塑性材料塑性材料按抗拉強度來劃分。如：按抗拉強度來劃分。如：硅酸鹽水泥水泥按抗壓和抗拉強度劃分為硅酸鹽水泥水泥按抗壓和抗拉強度劃分為42.5、52.5、62.5三個強三個強度等級（度等級（GB175-2007通用硅酸鹽水泥通用硅酸鹽水泥）普通混凝土按抗壓強度劃分為普通混凝土按抗壓強度劃分為 C15C80十四個強度等級（十四個強度等級（GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范）砂漿按抗壓強度劃分為砂漿按抗壓強度劃分為M2.

40、5M20六個等級六個等級 碳素結(jié)構(gòu)鋼按抗拉屈服強度劃分為碳素結(jié)構(gòu)鋼按抗拉屈服強度劃分為Q195、Q215、Q235、Q275等等熱軋鋼筋按抗拉屈服強度劃分為熱軋鋼筋按抗拉屈服強度劃分為、級級 第一章 第三節(jié)二、強度 2. 持久強度與疲勞極限持久強度與疲勞極限持久強度：持久強度：材料在持久荷載作用下的強度。材料在持久荷載作用下的強度。由于材料在持久荷載作用下會產(chǎn)生徐變，塑性變形增大，由于材料在持久荷載作用下會產(chǎn)生徐變，塑性變形增大，所以材料的持久強度小于靜力強度。所以材料的持久強度小于靜力強度。木材的持久強度為靜力強度的木材的持久強度為靜力強度的60%左右。左右。疲勞極限：疲勞極限：材料在交變荷

41、載作用下，破壞前的極限強度。材料在交變荷載作用下，破壞前的極限強度。疲勞破壞與靜力破壞不同，即使是塑性材料，在交變應力疲勞破壞與靜力破壞不同，即使是塑性材料，在交變應力超過某一極限后，也會產(chǎn)生脆性破壞。超過某一極限后，也會產(chǎn)生脆性破壞。疲勞極限遠低于靜力強度，甚至低于屈服強度。疲勞極限遠低于靜力強度，甚至低于屈服強度。混凝土的疲勞極限為靜力強度的混凝土的疲勞極限為靜力強度的5060%；Q235鋼的疲勞鋼的疲勞極限僅為靜力強度的極限僅為靜力強度的28%左右。左右。第一章 第三節(jié)二、強度 3. 理論強度理論強度理論強度：理論強度：結(jié)構(gòu)完整的理想固體所具有的強度。結(jié)構(gòu)完整的理想固體所具有的強度。理論

42、強度僅取決于構(gòu)成該材料的各質(zhì)點間的相互作用力，理論強度僅取決于構(gòu)成該材料的各質(zhì)點間的相互作用力，因此對一種特定的材料，理論強度是常量。因此對一種特定的材料，理論強度是常量。由于實際材料都含有結(jié)構(gòu)或構(gòu)造缺陷，如晶格缺陷、雜質(zhì)由于實際材料都含有結(jié)構(gòu)或構(gòu)造缺陷，如晶格缺陷、雜質(zhì)、孔隙、裂縫等，因此材料的實際強度遠遠低于理論強度。、孔隙、裂縫等，因此材料的實際強度遠遠低于理論強度。如如C30混凝土，彈性模量約為混凝土，彈性模量約為3104MPa，理論抗拉強度為，理論抗拉強度為3104MPa，實際抗拉強度為，實際抗拉強度為3MPa，僅為萬分之一。，僅為萬分之一。第一章 第三節(jié)三、沖擊韌性 沖擊韌性：沖擊

43、韌性：材料抵抗沖擊或震動等動荷載作用的性能，簡材料抵抗沖擊或震動等動荷載作用的性能，簡稱韌性。稱韌性。 脆性脆性：材料受力破壞時，無顯著的變形而突然斷裂的性質(zhì)。材料受力破壞時，無顯著的變形而突然斷裂的性質(zhì)。 材料的韌性用沖擊試驗來測試，以試件破壞時單位體積或材料的韌性用沖擊試驗來測試，以試件破壞時單位體積或單位面積所吸收的功來表示。單位面積所吸收的功來表示。 根據(jù)沖擊荷載作用方式的不同根據(jù)沖擊荷載作用方式的不同，分為，分為沖擊受壓、沖擊受拉和沖擊彎曲沖擊受壓、沖擊受拉和沖擊彎曲。 脆性材料受沖擊后易破碎，強度低的材料不能承受較大的脆性材料受沖擊后易破碎，強度低的材料不能承受較大的荷載，所以韌性

44、反映了材料既具有一定強度，又有良好受力荷載，所以韌性反映了材料既具有一定強度，又有良好受力變形的綜合性能。變形的綜合性能。 受沖擊荷載或有抗震要求的結(jié)構(gòu)材料必須考慮韌性要求。受沖擊荷載或有抗震要求的結(jié)構(gòu)材料必須考慮韌性要求。 磚、石、混凝土、玻璃等脆性材料韌性??；低碳鋼、木材磚、石、混凝土、玻璃等脆性材料韌性??；低碳鋼、木材、鋼筋混凝土、瀝青、塑料等材料韌性高。、鋼筋混凝土、瀝青、塑料等材料韌性高。第一章 第三節(jié)四、硬度、耐磨性 1. 硬度硬度硬度：硬度：材料表面抵抗其他較硬物體壓入或刻劃的能力。材料表面抵抗其他較硬物體壓入或刻劃的能力。硬度的測定方法有刻劃法硬度的測定方法有刻劃法(莫氏硬度莫

45、氏硬度)和壓入法（布氏硬和壓入法（布氏硬度度HB）。）。 礦石的硬度一般用刻劃法檢測礦石的硬度一般用刻劃法檢測，硬度劃分為，硬度劃分為110級：級：1滑石；滑石；2石膏；石膏；3方解石；方解石；4 螢石；螢石；5磷石灰；磷石灰；6正長石；正長石；7石英；石英；8黃玉；黃玉；9剛玉；剛玉；10金剛石。金剛石。木材、混凝土、鋼材等其他材料的硬度常用鋼球壓入法木材、混凝土、鋼材等其他材料的硬度常用鋼球壓入法測定。測定。 一般硬度較大的材料，強度也較高，耐磨性較好，不易一般硬度較大的材料，強度也較高，耐磨性較好，不易加工。有些材料硬度與強度之間有較好的相互關系，如混加工。有些材料硬度與強度之間有較好的相互關系，如混凝土可用回彈硬度來推算其強度的近似值。凝土可用回彈硬度來推算其強度的近似值。第一章 第三節(jié)四、硬度、耐磨性 2. 耐磨性耐磨性耐磨性：耐磨性：材料表面抵抗磨損磨耗的能力。材料表面抵抗磨損磨耗的能力。磨損：磨損：材料受摩擦作用而造