建筑材料熱工設(shè)備-0-緒論(5)

1、建筑材料熱工設(shè)備過(guò)程裝備與控制工程系嚴(yán)晗課程簡(jiǎn)介課程簡(jiǎn)介課程名稱：建筑課程名稱：建筑材料與熱工設(shè)備課程學(xué)時(shí)：課程學(xué)時(shí)： 36學(xué)時(shí)使用教材：使用教材：無(wú)機(jī)非金屬材料熱工設(shè)備(第二版) 姜洪舟主編 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2009.5參考書目：參考書目：1.陶瓷工業(yè)熱工設(shè)備劉振群主編，武漢：武漢理工大學(xué)出版社， 2004 2.水泥工業(yè)熱工設(shè)備胡道和主編，武漢：武漢理工大學(xué)出版社，20023.玻璃工業(yè)熱工設(shè)備孫承緒主編，武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，19964.硅酸鹽工業(yè)熱工過(guò)程及設(shè)備（第二版）姜金寧主編，冶金工業(yè)出版社，1994學(xué)習(xí)目的和任務(wù)學(xué)習(xí)目的和任務(wù)本課程主要講解各種建筑材料工業(yè)窯爐熱工設(shè)本課

2、程主要講解各種建筑材料工業(yè)窯爐熱工設(shè)備的基本流程、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、操作控備的基本流程、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、操作控制和最新技術(shù)。制和最新技術(shù)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解和掌握有關(guān)窯通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解和掌握有關(guān)窯爐熱工設(shè)備的基本規(guī)律，初步具備使用、改進(jìn)爐熱工設(shè)備的基本規(guī)律，初步具備使用、改進(jìn)和設(shè)計(jì)窯爐的基本知識(shí)和能力。和設(shè)計(jì)窯爐的基本知識(shí)和能力?？己艘罂己朔绞綖榭荚?。考核方式為考試。其中，反映基本概念、基本原理、基本流程和基本結(jié)構(gòu)內(nèi)容試題占80%，綜合性發(fā)揮題占20%。課程考核成績(jī)：課程考核成績(jī)：平時(shí)成績(jī)占20%（包括考勤、作業(yè)），試卷成績(jī)占80%課程內(nèi)容課程內(nèi)容緒論緒論水泥回轉(zhuǎn)

3、窯系統(tǒng)水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)玻璃池窯玻璃池窯隧道窯與輥道窯隧道窯與輥道窯間歇式窯間歇式窯緒 論緒論內(nèi)容建筑材料介紹建筑材料基本性質(zhì)熱工設(shè)備綜述第一節(jié) 建筑材料介紹1.1 建筑材料的定義與分類廣義上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的總稱。廣義上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的總稱。不僅包括構(gòu)成建筑物的材料，而且包括在建筑工程施工不僅包括構(gòu)成建筑物的材料，而且包括在建筑工程施工中的一些輔助性材料。中的一些輔助性材料。 狹義上建筑材料是指組成建筑物的材料。狹義上建筑材料是指組成建筑物的材料。1.1 建筑材料的定義與分類按化學(xué)成分分按使用功能分建筑材料非金屬材料金屬材料復(fù)合材料無(wú)機(jī)非金屬材料有機(jī)非金屬材

4、料黑色金屬有色金屬建筑材料建筑結(jié)構(gòu)材料墻體材料建筑功能材料如磚、砌塊、板材如鋼筋、混凝土等如防水、裝飾、絕熱材料等1.2 建筑材料在建筑工程中的地位和作用在建筑工程總投資中，建筑材料投資占60%以上。合理選擇、正確使用建筑材料，決定著建筑物的使用功能及耐久性。建筑材料的質(zhì)量決定建筑物的質(zhì)量。材料的發(fā)展影響結(jié)構(gòu)形式及施工方法新技術(shù)、新工藝的開發(fā)，依賴于建筑材料的更新。1.3 我國(guó)建材及建材工業(yè)的發(fā)展歷史上傳統(tǒng)建筑材料的應(yīng)用建國(guó)以來(lái)建材及建材工業(yè)的發(fā)展改革開放以后建材工業(yè)的發(fā)展我國(guó)建材工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向1.3 我國(guó)建材及建材工業(yè)的發(fā)展歷史上我國(guó)建筑材料的應(yīng)用 我國(guó)的建筑材料主要是天然石材、木材、

5、磚、石灰等一些材料。古代勞動(dòng)人民在建筑材料的生產(chǎn)和使用方面，取得了許多重大成就。例如：我國(guó)古代的建筑成就（選）建成于公元前7世紀(jì)的萬(wàn)里長(zhǎng)城福建泉州的洛陽(yáng)橋建成于公元857年的木結(jié)構(gòu)佛光寺大殿河北趙州橋太順廊橋太順廊橋1.3 我國(guó)建材及建材工業(yè)的發(fā)展建國(guó)以來(lái)建材及建材工業(yè)的發(fā)展 解放后，建材工業(yè)的發(fā)展隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而迅猛發(fā)展。名 稱解放前解放后備注水 泥100萬(wàn)4億多鋼 材幾十萬(wàn)噸1000多萬(wàn)建筑陶瓷單一品種上千品種普通玻璃108萬(wàn)標(biāo)箱1億多標(biāo)箱1.3 我國(guó)建材及建材工業(yè)的發(fā)展改革開放后建材工業(yè)的發(fā)展 改革開放后，我國(guó)建材工業(yè)更是得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在世界建材生產(chǎn)中占的比例大幅度地提高。特別

6、是裝飾材料的發(fā)展，更是日新月異，見下表。建筑材料的品種花色不斷地增加。1.3 我國(guó)建材及建材工業(yè)的發(fā)展建設(shè)具有中國(guó)特色的新技術(shù)結(jié)構(gòu)，發(fā)展新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品；建設(shè)高效益的新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的技術(shù)含量和檔次進(jìn)一步提高；建立新的現(xiàn)代化管理體制和制度；塑造一支適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)要求的新隊(duì)伍。建筑材料向輕質(zhì)、高強(qiáng)、多功能方向發(fā)展。合理利用工業(yè)廢料生產(chǎn)建筑材料。1.4 建筑材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)及其作用 建材工業(yè)企業(yè)必須嚴(yán)格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 建筑材料的使用者必須按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇、使用質(zhì)量合格的材料，使設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)化，以確保工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，降低工程造價(jià)。

7、 供需雙方，必須按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行材料的驗(yàn)收，以確保雙方的合法權(quán)益。建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，分別由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化管理部門批準(zhǔn)并頒布。1.4 建筑材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)均有相應(yīng)的代號(hào)，其表示方法由標(biāo)準(zhǔn)名稱、標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)、發(fā)布順序號(hào)和發(fā)布年號(hào)組成。例如： 燒結(jié)普通磚GB/T 51011998標(biāo)準(zhǔn)名稱：燒結(jié)普通磚標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)：GB推薦標(biāo)準(zhǔn)：T發(fā)布順序號(hào)：5101發(fā)布年號(hào)：1998年1.4 建筑材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)代號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別標(biāo) 準(zhǔn) 代 號(hào) 及 名 稱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；GBJ建筑工程國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；GB/T推薦國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（部分）JGJ建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；JC國(guó)家建材

8、局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；JT交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；YB冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；SD水電部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；LY林業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)DB地方標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1.5 建筑材料人類環(huán)境關(guān)系建筑材料是人類與自然環(huán)境之間的重要媒介，直接影響人類的生活與社會(huì)環(huán)境。 人類大量建造的基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)生存環(huán)境發(fā)揮著巨大的積極作用，同時(shí)也帶來(lái)不容忽視的消極作用，即大量地消耗地球的資源和能源，在相當(dāng)程度上污染了自然環(huán)境和破壞生態(tài)平衡。 從人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的前景出發(fā)，建筑材料也要注意可持續(xù)發(fā)展的方向。 “綠色建筑材料”、“生態(tài)建筑材料”、材料的再循環(huán)使用。 1.6 建筑材料介紹1.石 膏建筑工程中將能夠把散粒狀材料或塊狀黏結(jié)成一個(gè)整體的材料稱為

9、膠凝材料。它分為無(wú)機(jī)膠凝材料和有機(jī)膠凝材料。無(wú)機(jī)膠凝材料按硬化條件分為氣硬膠凝材料和水硬膠凝材料。建筑石膏的凝結(jié)與硬化建筑石膏的水化 CaSO41/2H2O+3/2H2O= CaSO42H2O 建筑石膏的凝結(jié)與硬化從加水開始拌和一直到漿體剛開始失去可塑性的過(guò)程稱為漿體的初凝，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為初凝時(shí)間；從加水開始拌和一直到漿體完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度的過(guò)程稱為漿體的硬化，對(duì)應(yīng)的時(shí)間稱為終凝時(shí)間。1.6 建筑材料介紹1.6 建筑材料介紹建筑石膏的質(zhì)量和應(yīng)用1.建筑石膏的質(zhì)量要求：主要有強(qiáng)度，細(xì)度和終凝時(shí)間。并按強(qiáng)度，細(xì)度和終凝時(shí)間劃分為優(yōu)等品，一等品，和合格品。各等級(jí)建筑石膏的初凝時(shí)間不得小于6

10、min,終凝時(shí)間不得大于30min.2.建筑石膏的應(yīng)用 建筑石膏的用途很廣，主要用于室內(nèi)摸灰，粉刷，和生產(chǎn)各種石膏板1.6 建筑材料介紹建筑石膏的特性1）凝結(jié)硬化快2）凝結(jié)硬化時(shí)體積膨脹3）孔隙率大與體積密度小4）保溫性和吸收性好5）強(qiáng)度較低6）具有一定的調(diào)溫和調(diào)濕性能7）防火性好，但耐火性較差8）耐水性，抗摻性，抗凍性差1.6 建筑材料介紹2.石 灰生產(chǎn)石灰的原料主要是碳酸鈣為主的天然 巖石。 CaCO3CaO+CO2（900-1100度） 即的生石灰，其內(nèi)部孔隙大，晶粒小，體積密度小，與水作用快。欠火石灰：溫度控制不夠產(chǎn)生的，它只是降 低了石灰的利用率，不會(huì)帶來(lái)危害。過(guò)火石灰： 是由于溫度

11、過(guò)高得到的石灰，它的結(jié)構(gòu)致密，孔隙率小，體積密度大1.6 建筑材料介紹石灰的熟化 生石灰（氧化鈣）與水發(fā)生作用生成熟石灰（氫氧化鈣）的過(guò)程，稱為石灰的熟化或消解。 CaO+H2OCa(OH)2 熟石灰又稱消石灰，有兩種熟化形式即：石灰膏與消石灰1.6 建筑材料介紹石灰的硬化石灰漿體的硬化過(guò)程包括干燥硬化和炭化硬化.機(jī)理:干燥硬化砌體吸水、空氣 碳化硬化碳化生成CaCO3由于空氣中的二氧化碳少,且生成的碳酸鈣負(fù)在表面阻止反應(yīng)的進(jìn)行因此石灰漿體硬化慢,強(qiáng)度低,也不耐水.1.6 建筑材料介紹石灰的特性:保水性與可塑性好；凝結(jié)硬化慢,強(qiáng)度低耐水性差；干燥收縮大石灰的的質(zhì)量要求建筑生石灰的技術(shù)要求為有效

12、氧化鈣和有效氧花鎂的含量,二氧化碳含量及細(xì)度并按此劃分優(yōu)等品,一等品,合格品.見表3-31.6 建筑材料介紹建筑消石灰的技術(shù)要求為有效氧化鈣和有效氧化鎂含量,游離水含量,體積安定性及細(xì)度,并由此劃分優(yōu)等品,一等品,合格品見表3-4(三).石灰的應(yīng)用 拌制灰土或三合土、 配制水泥石灰砂漿、 石灰砂漿、 石灰膏罩白、 制作碳化石灰板、 制造加氣混凝土砌塊、 粉煤灰砌塊等 配制無(wú)熟料水泥：礦渣石灰磨細(xì)1.6 建筑材料介紹3.水玻璃水玻璃的組成 俗稱泡花堿石英砂苛性鈉品種: 硅酸鈉水玻（Na2O.nSiO2） 硅酸鉀水玻璃（ K2O.nSiO2 ） 硅酸鋰水玻璃（ Li2O.nSiO2 ） 通式：R2

13、O.nSiO2 n-水玻璃模數(shù)1.6 建筑材料介紹二氧化硅與氧化鈉的摩爾數(shù)的比值稱為水玻璃的摩爾數(shù)水玻璃的濃度越高,則水玻璃的密度和黏度越大,硬化速度越快,硬化后的黏結(jié)力與強(qiáng)度,耐熱性與耐酸性越高.水玻璃的模數(shù)越高,則水玻璃的密度和黏度越大,硬化速度越快,硬化后的黏結(jié)力與強(qiáng)度,耐熱性與耐酸性越高水玻璃的硬化碳化硬化水玻璃吸水空氣中的二氧化碳,析出二氧化硅凝膠,并逐漸干燥脫水成為氧化硅而硬化Na2O.nSiO2+CO2+mH2O-nSiO2.mH2O+Na2CO3 晶體（SiO2）膠體 (nSiO2.mH2O)晶體(nSiO2) 1.6 建筑材料介紹1.6 建筑材料介紹水玻璃的堿性質(zhì)與應(yīng)用(1)

14、水玻璃的性質(zhì) a.黏結(jié)力強(qiáng),強(qiáng)度較高 b.耐酸性好 c.耐熱性好 d.耐堿性和耐水性差(2).水玻璃的應(yīng)用水玻璃可用作耐熱和耐酸材料外,還有以下用途: a.涂刷材料表面 b.提高抗風(fēng)化能力 c.加固土壤 d.配置速凝防水劑 e.修補(bǔ)磚墻裂縫1.6 建筑材料介紹4.水 泥硅酸鹽水泥定義 由硅酸鹽水泥熟料、05石灰石或?；郀t礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為Portland Cement. 一.硅酸鹽水泥熟料的礦物組成與特性1.定義:煅燒時(shí)由生料脫水和分解出的CaO, AL2O3,SiO2,Fe2O3,在約1450度的高溫下相互間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),生成一些以硅酸鹽為主的新的化合物,稱為水泥熟

15、料.1.6 建筑材料介紹2.四種熟料礦物:硅酸三鈣(C3S),硅酸二鈣(C2S),鋁酸三鈣(C3A),鐵鋁酸四鈣(C4AF)3.四種礦物的比例對(duì)水泥性質(zhì)的影響: 如提高C3S的含量,可得到高強(qiáng)硅酸鹽水泥;提高C3S和C3A的含量,即可制得快硬硅酸鹽水泥;降低C3S和C3A的含量,提高的含量可的低熱或中熱硅酸鹽水泥.1.6 建筑材料介紹硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)硬化水化物質(zhì)由無(wú)水狀態(tài)變?yōu)橛兴疇顟B(tài)，由低含水變?yōu)楦吆y(tǒng)稱為水化。 凝結(jié)水泥加水拌和初期形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠并失去可塑性的過(guò)程稱為凝結(jié)。 硬化此后，漿體的強(qiáng)度逐漸提高并變成堅(jiān)硬的石狀固體（水泥石），這一過(guò)程稱為硬化。 1.6

16、建筑材料介紹水 泥 石1.水泥石的組成： 未水化水泥顆粒 水化產(chǎn)物晶體、膠體 毛細(xì)孔、毛細(xì)水 2.影響水泥石結(jié)構(gòu)的因數(shù): a.石膏的摻量 c.養(yǎng)護(hù)時(shí)間, b.溫度和濕度 d.水灰比1.6 建筑材料介紹硅酸鹽水泥的技術(shù)要求(一)密度、細(xì)度 a.密度：3.053.20g/cm3，一般取3.1 堆積密度：1.3 g/cm3 b.細(xì)度指水泥顆粒的粗細(xì)程度，用篩余或比表面積表示（300350 m2/kg），影響水泥的水化速度、收縮等性質(zhì) c.粒徑： 40 m 水化非常緩慢，接近惰性1.6 建筑材料介紹凝 結(jié) 時(shí) 間a.初凝時(shí)間（t初）水泥開始加水拌和至水泥漿開始失去可塑性所需的時(shí)間。 b.終凝時(shí)間（t終

17、） 水泥開始加水拌和至水泥漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。 1.6 建筑材料介紹體積安定性定義: 是水泥硬化后因體積膨脹而產(chǎn)生不均勻變形 的性質(zhì)。體積安定性不良的水泥應(yīng)作廢品處理。 原因: 熟料中含游離氧化鈣（f-CaO)過(guò)多 熟料中含游離氧化鎂（f-MaO)過(guò)多 石膏過(guò)多1.6 建筑材料介紹游離氧化鈣、鎂膨脹原因 a.熟料中f-CaO、f-MgO都是過(guò)燒的， 結(jié)構(gòu)致密，水化很慢； b.水泥硬化后才吸收孔隙中水分熟化： CaO+H2O=Ca(OH)2 MgO+H2O=Mg(OH)2 c.體積膨脹97以上，從而引起不均勻體積膨脹，使水泥石開裂。1.6 建筑材料介紹定義凡在硅酸鹽水泥熟料

18、中，摻入一定量的混合材料和適量的石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，均屬摻混合材的硅酸鹽水泥。 摻入目的： a.改善水泥的性能 b.增加品種 c.提高產(chǎn)量 d.節(jié)約熟料， e.降低成本第二節(jié) 建筑材料的基本性質(zhì)2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)材料的體積構(gòu)成 體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。封閉孔隙（體積為Vb）開口孔隙（體積為Vk）固體物質(zhì)（體積為V）材料在自然狀態(tài)下總體積：V0V+Vp 孔隙體積：VpVb+VkVp孔隙體積2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)絕對(duì)密實(shí)體積 干燥材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積。即材料內(nèi)部固體物質(zhì)的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的材料體積。一般以

19、表示。一般將材料磨成規(guī)定細(xì)度的粉末，用排開液體的方法得到其體積。表觀體積 對(duì)于比較密實(shí)、孔隙較少的散粒狀材料，不必磨細(xì)，直接用排開液體的方法測(cè)定的體積。一般以 表示。 V材料的自然體積 材料在自然狀態(tài)下的體積，即整體材料的外觀體積（含內(nèi)部孔隙和水分）。一般以V0 表示。 形狀規(guī)則的材料可根據(jù)其尺寸計(jì)算其體積；形狀不規(guī)則的材料可先在材料表面涂臘，然后用排開液體的方法得到其體積。材料的堆積體積 粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下的總體外觀體積。松散堆積狀態(tài)下的體積較大，密實(shí)堆積狀態(tài)下的體積較小。一般以 表示。0V2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì) 1.密度 指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計(jì)算：

20、式中：密度，g/cm3 或 kg/m3； m材料的質(zhì)量，g 或 kg； V材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3 或 m3。Vm2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)2.表觀密度 材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：式中： 表觀密度， g/cm3 或 kg/m3； m 材料的質(zhì)量，g 或 kg； 材料在自然狀態(tài)下的體積，cm3 或 m3。00Vm00V2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì) 表觀體積是指包括內(nèi)部封閉孔隙在內(nèi)的體積。其封閉孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量或體積。 因此，材料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)。工程中砂石材料，直接用排水法測(cè)定其表觀體積2.1 材料與質(zhì)量

21、有關(guān)的性質(zhì)砂表觀密度s的測(cè)定（kg/m3）式中： m0砂試樣的烘干質(zhì)量，g； m0300g； m1砂試樣、水及容量瓶總質(zhì)量，g; m2水及容量瓶總質(zhì)量，g。測(cè)定瓶+砂+水的質(zhì)量m1測(cè)定瓶+水的質(zhì)量m210001200s）（mmmm2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)3. 堆積密度 堆積密度是指粒狀或粉狀材料，在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算： 式中：0材料的堆積密度, g/cm3 或 kg/m3； m 材料的質(zhì)量，g 或 kg； 材料的自然堆積體積，cm3 或 m3。00Vm0V2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)顆粒材料空 隙砂堆積密度的測(cè)定將容量筒內(nèi)材料刮平，容量筒的容積即為材料堆積體積2.1

22、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)幾種密度的比較比較項(xiàng)目密度表觀密度堆積密度材料狀態(tài)絕對(duì)密實(shí)自然狀態(tài)堆積狀態(tài)材料體積VV0計(jì)算公式應(yīng)用判斷材料性質(zhì)用量計(jì)算、體積計(jì)算00VmVm00Vm0V00Vm2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)4.孔隙率材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率?？紫堵蔖按下式計(jì)算：式中：V材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3 或 m3；V0材料的表觀體積，cm3 或 m3； 0材料的表觀密度, g/cm3 或 kg/m3； 密度, g/cm3 或 kg/m3。）（1001100000VVVP 2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)5.空隙率 空隙率是指散粒材料在其堆積體積中, 顆粒之間的空隙體積所占

23、的比例?？障堵?按下式計(jì)算：式中： 材料的密度； 0 材料的堆積密度。 空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭取？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與計(jì)算砂率的依據(jù)。 ）（1001100000VVVPP2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項(xiàng)目孔隙率空隙率適用場(chǎng)合個(gè)體材料內(nèi)部堆積材料之間作 用可判斷材料性質(zhì)可進(jìn)行材料用量計(jì)算計(jì)算公式）（10010P）（10010P2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)6. 材料的密實(shí)度 密實(shí)度是指材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。密實(shí)度的計(jì)算式如下： 式中： 密度； 0材料的表觀密度。 對(duì)于絕對(duì)密實(shí)材料， 因 0 = ，故密實(shí)度D =1 或100%。對(duì)于

24、大多數(shù)土木工程材料， 因 0 ，故密實(shí)度D 1 或 D 100%。 10010000VVD2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.材料的親水性與憎水性 與水接觸時(shí)，材料表面能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為親水性；材料表面不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為憎水性。 具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。親水性材料與水分子之間的分子作用力，大于水分子相互之間的內(nèi)聚力；憎水性材料與水分子之間的作用力，小于水分子相互之間的內(nèi)聚力。（）親水性材料 （）憎水性材料9090稱為潤(rùn)濕角。2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸水性 材料在水中吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。 吸水性的大小以吸水率來(lái)表示。（

25、1） 質(zhì)量吸水率 質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比，并以m 表示。質(zhì)量吸水率m 的計(jì)算公式為：式中： m濕材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）； m干材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。%100干干濕質(zhì)mmmW（2） 體積吸水率 體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水的體積占干燥材料自然體積的百分率，計(jì)算公式為：式中:m濕材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；m干材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。V0 材料在自然狀態(tài)下的體積，（cm3 或 m3）；水 水的密度,（g/cm3 或 kg/m3）， 常溫下取 w =1.0 g/cm3。%100100水干濕水體

26、VmmVVW2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)（3）影響材料吸水性的因素 材料的吸水率與其孔隙率有關(guān)，更與其孔特征有關(guān)。因?yàn)樗质峭ㄟ^(guò)材料的開口孔吸入并經(jīng)過(guò)連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)3. 材料的吸濕性 材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。用含水率含表示，其計(jì)算公式為：式中：m含材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg） m干材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。 當(dāng)空氣中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過(guò)程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，其含水率稱為平衡含水率。%100干干含含mmmW2.2 材

27、料與水有關(guān)的性質(zhì)吸水率與含水率的區(qū)別比較項(xiàng)目吸水率含水率適用場(chǎng)合在水中吸收水分在空氣中吸收水分表示方法吸收水分的質(zhì)量比或體積比吸收水分的質(zhì)量比吸收水量達(dá)到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率4. 材料的耐水性 材料的耐水性是指材料長(zhǎng)期在飽和水的作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。材料耐水性的指標(biāo)用軟化系數(shù)K軟表示：式中： K軟 材料的軟化系數(shù)； f飽 材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）； f干 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）。干飽軟ffK2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)軟化系數(shù)反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度，是材料吸水后性質(zhì)變化的重要特征之一。 一般材料吸水后，水

28、分會(huì)分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，強(qiáng)度則有不同程度的降低。當(dāng)材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時(shí)（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強(qiáng)度的嚴(yán)重降低。軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在0至1之間。工程中通常將KR0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時(shí)，材料軟化系數(shù)也不得小于0.75 。 2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)5.材料的抗?jié)B性 抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級(jí)表示。（1）滲透系數(shù) 材料的滲透系數(shù)K可通過(guò)下式計(jì)算:式中：K滲透系數(shù),（cm / h）; Q滲水量， （cm3 ）； A滲水面積,（cm2 ）

29、； H材料兩側(cè)的水壓差，（cm）； d試件厚度 （cm）；t滲水時(shí)間 （h）。材料的滲透系數(shù)越小，說(shuō)明材料的抗?jié)B性越強(qiáng)。AtHQdK 2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)（2） 抗?jié)B等級(jí) 材料的抗?jié)B等級(jí)是指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，材料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來(lái)表示抗?jié)B等級(jí)。如P4、P6、P8、P10等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa的水壓而不滲透。（3）影響材料抗?jié)B性的因素 材料親水性和憎水性 通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料； 材料的密實(shí)度 密實(shí)度高的材料其抗?jié)B性也較高； 材料的孔隙特

30、征 具有開口孔隙的材料其抗?jié)B性較差。2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)6.抗凍性 抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性能。 材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨脹所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。 抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失不超過(guò)一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)表示，或稱為抗凍等級(jí)。 材料的抗凍等級(jí)可分為F15、F25、F50、F100、F200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。2.

31、2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)影響抗凍性的因素1.材料的密實(shí)度（孔隙率） 密實(shí)度越高則其抗凍性越好。2.材料的孔隙特征 開口孔隙越多則其抗凍性越差。3.材料的強(qiáng)度 強(qiáng)度越高則其抗凍性越好。4.材料的耐水性 耐水性越好則其抗凍性也越好。5.材料的吸水量大小 吸水量越大則其抗凍性越差。2.3 材料的熱工性質(zhì)1.導(dǎo)熱性 當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，熱量提高建筑材料傳遞的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)表示：式中：導(dǎo)熱系數(shù)，W/（mK）； Q傳導(dǎo)的熱量，J； a材料厚度，m； A熱傳導(dǎo)面積，m2； t熱傳導(dǎo)時(shí)間，h；（T2T1）材料兩面溫度差，K。 物理意義：?jiǎn)挝缓穸龋?m）的材料、兩面溫度差為1K時(shí)、在

32、單位時(shí)間（1s）內(nèi)通過(guò)單位面積（1 m2 ）的熱量。）TAt（tQa122. 熱容量和比熱材料在受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)稱為材料的熱容量。用熱容量系數(shù)或比熱表示。比熱的計(jì)算式如下所示：式中：C材料的比熱容，J/（gK）； Q材料吸收或放出的熱量(熱容量)； m材料質(zhì)量，g；（T2 T1）材料受熱或冷卻前后的溫差，K。）（12TT mQC2.3 材料的熱工性質(zhì)第二節(jié) 材料的力學(xué)性質(zhì)2.4 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度等。FFFFFFlFl/2bh抗壓抗拉抗剪抗彎 抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度

33、的計(jì)算：式中：f材料強(qiáng)度， MPa； Fmax材料破壞時(shí)的最大荷載，N； A試件受力面積，mm2。 抗彎強(qiáng)度的計(jì)算： 中間作用一集中荷載，對(duì)矩形截面試件，則其抗彎強(qiáng)度用下式計(jì)算：式中：fw材料的抗彎強(qiáng)度， MPa；Fmax材料受彎破壞時(shí)的最大荷載，N；A試件受力面積，mm2；L 、b 、 h 兩支點(diǎn)的間距，試件橫截面的寬及高， mm。AFfmax2max23bhLFfw2.4 材料的力學(xué)性質(zhì)1.彈性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來(lái)形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時(shí)變形）。 2.塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和

34、尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。2.4 材料的力學(xué)性質(zhì)脆性：脆性：材料受力達(dá)到一定程度時(shí)，突然發(fā)生破壞，并無(wú)明顯的變形，材料的這種性質(zhì)稱為脆性。大部分無(wú)機(jī)非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒結(jié)普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂漿等。脆性材料的另一特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折強(qiáng)度低。在工程中使用時(shí)，應(yīng)注意發(fā)揮這類材料的特性。韌性（或沖擊韌性）韌性（或沖擊韌性）: 材料在沖擊、振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的塑性變形而不致破壞的性質(zhì)。 2.4 材料的力學(xué)性質(zhì)1.硬度材料的硬度是材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面

35、的能力。通常用刻劃法，回彈法和壓入法測(cè)定材料的硬度?？虅澐ㄓ糜谔烊坏V物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長(zhǎng)石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，分為10個(gè)硬度等級(jí)?；貜椃ㄓ糜跍y(cè)定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強(qiáng)度；也用于測(cè)定陶瓷、磚。砂漿、塑料、橡膠、金屬等的表面硬度并間接推算其強(qiáng)度。2.4 材料的力學(xué)性質(zhì)2.耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，計(jì)算公式如下：式中： G 材料的磨耗率， （g/cm2）；m1材料磨損前的質(zhì)量，（g）；m2 材料磨損后的質(zhì)量，（g）； A材料試件的受磨面積 （cm2）。AmmG212.4 材料的力學(xué)性質(zhì)2.5 材料耐久性材料的耐久性是泛指材料在使用條件下，受各種內(nèi)在或外來(lái)自然因素及有害介質(zhì)的作用，能長(zhǎng)久地保持其使用性能的性質(zhì)。材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經(jīng)常要受到環(huán)境中許多自然因素的破壞作用。這些破壞作用包括物理、化學(xué)、機(jī)械及生物的作用。材料受環(huán)境的作用物理作用可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等?；瘜W(xué)作用包括大氣、環(huán)境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對(duì)材料的侵蝕作用。機(jī)械作用包括使用荷載的持續(xù)作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。生物作用包括菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、蛀蝕