建筑材料-1材料性質(zhì)

1、武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院第1章 材料的基本性質(zhì)材料的基本性質(zhì)技術(shù)性質(zhì)吸水性耐久性力學(xué)性質(zhì)吸水率飽水率抗凍性堅(jiān)固性抗壓強(qiáng)度磨耗性物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)物理常數(shù)密度、孔隙等密度、孔隙等1.11.1與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)1. 1. 密度、表觀密度與堆積密度密度、表觀密度與堆積密度（l l）密度密度密度密度是指材料在是指材料在絕對密實(shí)絕對密實(shí)狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量。狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量。按下式計(jì)算：按下式計(jì)算：式中式中m 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 g）；）；V V 絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積（絕對體積或?qū)嶓w積）。絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積（絕對體積或

2、實(shí)體積）。材料密度的大小主要取決于材料的材料密度的大小主要取決于材料的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)。物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)。物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)不同的材料，其密度相差很大。不同的材料，其密度相差很大。Vm一、材料的物理性質(zhì)（2 2）表觀密度）表觀密度表觀密度表觀密度是指材料在是指材料在自然狀態(tài)自然狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量。按下式計(jì)下，單位體積所具有的質(zhì)量。按下式計(jì)算：算：式中式中材料的表觀密度（材料的表觀密度（kg/mkg/m3 3）；）；m m材料的質(zhì)量（材料的質(zhì)量（kgkg）；）；V V0 0材料在自然狀態(tài)下的體積（簡稱自然體積或表觀體積，包括材材料在自然狀態(tài)下的體積（簡稱自然體積或表觀體積，包括材

3、料的實(shí)體積和所含孔隙體積）。料的實(shí)體積和所含孔隙體積）。材料的表觀密度除取決于材料的組成外，還與材料的孔隙率和孔隙的材料的表觀密度除取決于材料的組成外，還與材料的孔隙率和孔隙的含水程度有關(guān)。材料孔隙率越大，其表觀密度越小。含水程度有關(guān)。材料孔隙率越大，其表觀密度越小。00Vm0一、材料的物理性質(zhì)通常情況下的材料表觀密度是指材料在通常情況下的材料表觀密度是指材料在氣干狀態(tài)下氣干狀態(tài)下的表觀密度，在烘的表觀密度，在烘干狀態(tài)下的表觀密度稱為干狀態(tài)下的表觀密度稱為干表觀密度干表觀密度。在實(shí)際工程中，常依據(jù)材料的表觀密度值，推算材料用量、計(jì)算構(gòu)件在實(shí)際工程中，常依據(jù)材料的表觀密度值，推算材料用量、計(jì)算構(gòu)

4、件自重、確定運(yùn)輸負(fù)載和材料堆放空間等。自重、確定運(yùn)輸負(fù)載和材料堆放空間等。 一、材料的物理性質(zhì)一、材料的物理性質(zhì)（3 3）堆積密度）堆積密度堆積密度堆積密度是指散粒狀或粉狀材料在是指散粒狀或粉狀材料在自然堆積自然堆積狀態(tài)下，單位體積所具有狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量。按下式計(jì)算：的質(zhì)量。按下式計(jì)算：式中式中材料的堆積密度（材料的堆積密度（kg/mkg/m3 3）；）；m m 材料的質(zhì)量（材料的質(zhì)量（kgkg）；）；散粒或粉狀材料的自然堆積體積（包括顆粒體積和顆粒之間的散?；蚍蹱畈牧系淖匀欢逊e體積（包括顆粒體積和顆粒之間的空隙體積）。空隙體積）。堆積密度取決于材料的表觀密度及測定時(shí)材料裝運(yùn)方式和

5、疏密程度。堆積密度取決于材料的表觀密度及測定時(shí)材料裝運(yùn)方式和疏密程度。工程中常據(jù)松散堆積密度確定顆粒狀材料堆放空間。工程中常據(jù)松散堆積密度確定顆粒狀材料堆放空間。 00Vm0V0一、材料的物理性質(zhì)散粒材料堆積體積示意圖散粒材料堆積體積示意圖11固體物質(zhì)；固體物質(zhì)；22空隙；空隙；33孔隙孔隙材料的堆積密度取決于材料的表觀密度以及測定時(shí)材料裝運(yùn)方式和疏材料的堆積密度取決于材料的表觀密度以及測定時(shí)材料裝運(yùn)方式和疏密程度。材料在松散堆積狀態(tài)下測得的堆積密度值小于緊密堆積狀態(tài)下測密程度。材料在松散堆積狀態(tài)下測得的堆積密度值小于緊密堆積狀態(tài)下測得的堆積密度值。得的堆積密度值。 一、材料的物理性質(zhì)密度、表

6、觀密度、堆積密度的區(qū)別密度、表觀密度、堆積密度的區(qū)別三個(gè)密度概念均表征了材料質(zhì)量與其體積的關(guān)系，但三者所表征材料三個(gè)密度概念均表征了材料質(zhì)量與其體積的關(guān)系，但三者所表征材料的狀態(tài)、體積所包含的內(nèi)容、定義式和所研究的對象則分別不同，見下的狀態(tài)、體積所包含的內(nèi)容、定義式和所研究的對象則分別不同，見下表：表：00Vm00VmVm一、材料的物理性質(zhì)2 2密實(shí)度與孔隙率密實(shí)度與孔隙率 （l l）密實(shí)度）密實(shí)度（D D）密實(shí)度密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度，即材料中固體物質(zhì)是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度，即材料中固體物質(zhì)的體積占材料總體積的百分率。按下式計(jì)算：的體積占材料總體積的百分率。

7、按下式計(jì)算：%100%10000VVDDVVVVVP1%100)1 (%100)1 (%1000000（2 2）孔隙率）孔隙率（P P）孔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?？捎孟率接?jì)是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率?？捎孟率接?jì)算：算：密實(shí)度和孔隙率是從不同角度反映了材料的致密程度。密實(shí)度和孔隙率是從不同角度反映了材料的致密程度。材料密實(shí)度和孔隙率的大小主要取決于材料的組成、結(jié)構(gòu)及制造工藝。材料密實(shí)度和孔隙率的大小主要取決于材料的組成、結(jié)構(gòu)及制造工藝。材料的許多工程性質(zhì)，如材料的強(qiáng)度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍性、導(dǎo)熱材料的許多工程性質(zhì)，如材料的強(qiáng)度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍

8、性、導(dǎo)熱性、吸聲性等都與材料的孔隙率或密實(shí)度有關(guān)。這些性質(zhì)不僅取決于孔性、吸聲性等都與材料的孔隙率或密實(shí)度有關(guān)。這些性質(zhì)不僅取決于孔隙率的大小，還與孔隙的類型、形狀、大小、分布等構(gòu)造特征密切相關(guān)。隙率的大小，還與孔隙的類型、形狀、大小、分布等構(gòu)造特征密切相關(guān)。一、材料的物理性質(zhì)一、材料的物理性質(zhì)3. 3. 填充率與空隙率填充率與空隙率 （l l）填充率填充率填充率填充率是指顆?；蚍蹱畈牧显诙逊e體積內(nèi)，被顆粒材料表觀體積所填是指顆?；蚍蹱畈牧显诙逊e體積內(nèi)，被顆粒材料表觀體積所填充的程度。按下式計(jì)算：充的程度。按下式計(jì)算：（2 2）空隙率空隙率空隙率空隙率是指顆?；蚍蹱畈牧显诙逊e體積內(nèi)，顆粒之間的

9、空隙體積所占是指顆?；蚍蹱畈牧显诙逊e體積內(nèi)，顆粒之間的空隙體積所占總體積的百分率?？捎孟率接?jì)算：總體積的百分率。可用下式計(jì)算：%100%100000VVD000001%100)1 (%100)1 (%100DVVVVVP一、材料的物理性質(zhì)填充率和空隙率從不同角度同樣反映了顆?；蚍蹱畈牧隙逊e的緊密程填充率和空隙率從不同角度同樣反映了顆粒或粉狀材料堆積的緊密程度。度。空隙率在配制混凝土?xí)r可作為控制混凝土骨料配料以及計(jì)算混凝土含空隙率在配制混凝土?xí)r可作為控制混凝土骨料配料以及計(jì)算混凝土含砂率的依據(jù)。砂率的依據(jù)。一、材料的物理性質(zhì) 密實(shí)密實(shí)度、孔隙率和填充率、空隙率的聯(lián)系與區(qū)別度、孔隙率和填充率、空隙

10、率的聯(lián)系與區(qū)別PD總之，材料的密度、表觀密度、堆積密度、孔隙率及空隙率等概念，總之，材料的密度、表觀密度、堆積密度、孔隙率及空隙率等概念，都是認(rèn)識(shí)與掌握材料性能以及選擇應(yīng)用材料的重要指標(biāo)。都是認(rèn)識(shí)與掌握材料性能以及選擇應(yīng)用材料的重要指標(biāo)。一、材料的物理性質(zhì)一、材料的物理性質(zhì)1.2 1.2 與水有關(guān)的性質(zhì)與水有關(guān)的性質(zhì) 1. 1. 親水性與憎水性親水性與憎水性材料的親水或憎水程度用潤濕角材料的親水或憎水程度用潤濕角來表示。來表示。潤濕角潤濕角是在材料、水和空是在材料、水和空氣三相的交點(diǎn)處，沿水滴表面的切線與水和固體的接觸面之間的夾角，氣三相的交點(diǎn)處，沿水滴表面的切線與水和固體的接觸面之間的夾角，

11、如圖所示。如圖所示。 當(dāng)潤濕角當(dāng)潤濕角=0=0時(shí)，表明該材料完全被水所潤濕時(shí)，表明該材料完全被水所潤濕; ;潤濕角潤濕角9090的材料稱為的材料稱為親水性材料親水性材料，如磚、混凝土；，如磚、混凝土；潤濕角潤濕角9090的材料稱為的材料稱為憎水性材料憎水性材料，如瀝青、石蠟等。，如瀝青、石蠟等。一、材料的物理性質(zhì)一、材料的物理性質(zhì)一、材料的物理性質(zhì)一、材料的物理性質(zhì)2. 2. 吸水性與吸濕性吸水性與吸濕性（1 1）吸水性）吸水性吸水性吸水性是指材料在是指材料在浸水狀態(tài)下浸水狀態(tài)下吸收水分的能力，用吸收水分的能力，用吸水率吸水率來表示。材來表示。材料主要是通過其中連通的開口孔隙吸收水分，吸水率的

12、大小不僅取決于料主要是通過其中連通的開口孔隙吸收水分，吸水率的大小不僅取決于材料的親水性或憎水性，而且還與材料的孔隙率大小、孔隙特征等因素材料的親水性或憎水性，而且還與材料的孔隙率大小、孔隙特征等因素有關(guān)。有關(guān)。閉口氣孔開口氣孔如果材料屬于親水性如果材料屬于親水性材料，孔隙率大，且為材料，孔隙率大，且為細(xì)小的開口孔隙，那么細(xì)小的開口孔隙，那么材料的吸水性就較強(qiáng)。材料的吸水性就較強(qiáng)。工程上常按孔隙的連通性，將孔隙分為開口孔隙和閉口孔隙。工程上常按孔隙的連通性，將孔隙分為開口孔隙和閉口孔隙。開孔開孔是是指那些彼此連通，并與外界也相通的孔隙，如常見的毛細(xì)孔。當(dāng)開口孔指那些彼此連通，并與外界也相通的孔

13、隙，如常見的毛細(xì)孔。當(dāng)開口孔隙率增大時(shí)，材料的吸水性、吸濕性、透水性和吸聲性增強(qiáng)，材料的抗隙率增大時(shí)，材料的吸水性、吸濕性、透水性和吸聲性增強(qiáng)，材料的抗凍性和抗?jié)B性則因此變差。凍性和抗?jié)B性則因此變差。閉孔閉孔是指那些彼此不連通，而且與外界隔絕是指那些彼此不連通，而且與外界隔絕的孔隙。當(dāng)閉口孔隙率增大時(shí)，材料的保溫隔熱性能和耐久性增強(qiáng)。的孔隙。當(dāng)閉口孔隙率增大時(shí)，材料的保溫隔熱性能和耐久性增強(qiáng)。一、材料的物理性質(zhì)開孔結(jié)構(gòu)的浮石復(fù)合材料開孔結(jié)構(gòu)的浮石復(fù)合材料閉孔結(jié)構(gòu)珍珠巖閉孔結(jié)構(gòu)珍珠巖一、材料的物理性質(zhì)吸水率有質(zhì)量吸水率和體積吸水率吸水率有質(zhì)量吸水率和體積吸水率兩種表示方法兩種表示方法：質(zhì)量吸水率

14、質(zhì)量吸水率是指材料吸水飽和時(shí)，所吸收水分的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)是指材料吸水飽和時(shí)，所吸收水分的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分率。按下式計(jì)算：量的百分率。按下式計(jì)算：式中式中Wm Wm 材料的質(zhì)量吸水率（材料的質(zhì)量吸水率（% %）；）；mb mb 材料吸水飽和時(shí)的質(zhì)量（材料吸水飽和時(shí)的質(zhì)量（g g）；）；mg mg 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 g）。）。%100ggbmmmmW一、材料的物理性質(zhì)體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，其內(nèi)部吸入水分的體積占干燥體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，其內(nèi)部吸入水分的體積占干燥材料自然體積的百分率。按下式計(jì)算：材料自然體積的百分率。按下式計(jì)算：式中式

15、中W WV V 材料的體積吸水率（材料的體積吸水率（% %）；）；V VW W 材料吸水飽和時(shí)吸入水的體積（材料吸水飽和時(shí)吸入水的體積（cmcm3 3 ） ；材料在干燥狀態(tài)下的自然體積（材料在干燥狀態(tài)下的自然體積（cmcm3 3）；）； 水的密度（水的密度（g/cmg/cm3 3），常溫下?。?，常溫下取g/cmg/cm3 3。gVw%1001%100wggbgwVVmmVVW一、材料的物理性質(zhì) 當(dāng)材料的吸水率不大時(shí)，常用質(zhì)量吸水率來評價(jià)材料的吸水性。當(dāng)材料的吸水率不大時(shí)，常用質(zhì)量吸水率來評價(jià)材料的吸水性。 各種土木工程材料的吸水率差異很大，如花崗石的吸水率只有各種土木工程材料的吸水率差異很大，

16、如花崗石的吸水率只有0.5%0.5%0.7%0.7%，混凝土的吸水率為，混凝土的吸水率為2%2%3%3%，燒結(jié)磚的吸水率為，燒結(jié)磚的吸水率為8%8%20%20%，軟木材的吸水率可超過軟木材的吸水率可超過100%100%。對一些輕質(zhì)多孔材料（如軟質(zhì)木材等），。對一些輕質(zhì)多孔材料（如軟質(zhì)木材等），吸入水分的質(zhì)量往往超過材料干燥時(shí)的質(zhì)量，其質(zhì)量吸水率可能會(huì)超過吸入水分的質(zhì)量往往超過材料干燥時(shí)的質(zhì)量，其質(zhì)量吸水率可能會(huì)超過100%100%，此時(shí)用體積吸水率更能反映材料吸水能力的強(qiáng)弱，體積吸水率不，此時(shí)用體積吸水率更能反映材料吸水能力的強(qiáng)弱，體積吸水率不可能超過可能超過100%100%。 質(zhì)量吸水率與體

17、積吸水率的關(guān)系為：質(zhì)量吸水率與體積吸水率的關(guān)系為：wmVWW10一、材料的物理性質(zhì) （2 2）吸濕性）吸濕性吸濕性吸濕性是指材料在是指材料在潮濕空氣中吸收水分潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)，用的性質(zhì)，用含水率含水率來表示。吸來表示。吸濕作用具有可逆性，材料既可吸收潮濕空氣中的水分，又可向較為干燥濕作用具有可逆性，材料既可吸收潮濕空氣中的水分，又可向較為干燥的空氣中釋放水分。的空氣中釋放水分。材料的吸濕性除了取決于自身的組成和構(gòu)造以外，還與所處的空氣濕材料的吸濕性除了取決于自身的組成和構(gòu)造以外，還與所處的空氣濕度和環(huán)境溫度有關(guān)，并隨溫濕度的變化而改變，當(dāng)空氣濕度較大且溫度度和環(huán)境溫度有關(guān)，并隨溫濕度的

18、變化而改變，當(dāng)空氣濕度較大且溫度較低時(shí)，材料的含水率較大，反之則小。材料與空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)的較低時(shí)，材料的含水率較大，反之則小。材料與空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)的含水率稱為含水率稱為平衡含水率平衡含水率。含水率按下式計(jì)算：。含水率按下式計(jì)算： 式中式中W Wh h材料的含水率（材料的含水率（% %）；）；m ms s材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（g g）；）；%100ggshmmmW一、材料的物理性質(zhì)材料的吸水性和吸濕性分別從不同的環(huán)境角度，反映了材料吸收水分材料的吸水性和吸濕性分別從不同的環(huán)境角度，反映了材料吸收水分的性能，二者的區(qū)別見下表：的性能，二者的區(qū)別見下表：通常情況下，無論

19、是吸水或吸濕，往往會(huì)給材料及工程帶來一系列不通常情況下，無論是吸水或吸濕，往往會(huì)給材料及工程帶來一系列不良影響，使材料的許多性能發(fā)生改變，如自重增大、體積膨脹、抗凍性良影響，使材料的許多性能發(fā)生改變，如自重增大、體積膨脹、抗凍性變差、保溫性能下降、強(qiáng)度和耐久性降低等。變差、保溫性能下降、強(qiáng)度和耐久性降低等。一、材料的物理性質(zhì)3. 3. 耐水性耐水性耐水性耐水性是指材料長期在飽和水作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性是指材料長期在飽和水作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。材料的耐水性主要取決于其化學(xué)成分在水中的溶解度及材料內(nèi)部開質(zhì)。材料的耐水性主要取決于其化學(xué)成分在水中的溶解度及材料內(nèi)部開口孔隙

20、率的大小。口孔隙率的大小。不同的材料類別，其耐水性有不同的表示方法：對于工程結(jié)構(gòu)材料，不同的材料類別，其耐水性有不同的表示方法：對于工程結(jié)構(gòu)材料，耐水性主要指材料的強(qiáng)度變化；對裝飾工程材料，耐水性則主要反映在耐水性主要指材料的強(qiáng)度變化；對裝飾工程材料，耐水性則主要反映在顏色變化、起泡、起層等方面。顏色變化、起泡、起層等方面。結(jié)構(gòu)材料的耐水性用結(jié)構(gòu)材料的耐水性用軟化系數(shù)軟化系數(shù)來表示，按下式計(jì)算來表示，按下式計(jì)算：式中式中K KR R材料的軟化系數(shù)；材料的軟化系數(shù)；fwfw 材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPaMPa）；）；f fd d材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度

21、（材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPaMPa）。）。dwRffK一、材料的物理性質(zhì)材料吸水飽和后，其強(qiáng)度均有所降低。因此，材料的軟化系數(shù)一材料吸水飽和后，其強(qiáng)度均有所降低。因此，材料的軟化系數(shù)一般在般在0 01 1之間，軟化系數(shù)值越小，說明材料吸水飽和強(qiáng)度降低得越之間，軟化系數(shù)值越小，說明材料吸水飽和強(qiáng)度降低得越多，材料的耐水性越差。鋼、玻璃及瀝青等材料的軟化系數(shù)基本等多，材料的耐水性越差。鋼、玻璃及瀝青等材料的軟化系數(shù)基本等于于1 1，而黏土的軟化系數(shù)基本等于，而黏土的軟化系數(shù)基本等于0 0。通常將軟化系數(shù)大于。通常將軟化系數(shù)大于0.80.8的材料的材料稱為稱為耐水材料耐水材料。耐水板材耐水板

22、材耐水砌塊耐水砌塊一、材料的物理性質(zhì)【例題例題】有一承重砌塊在干燥狀態(tài)下的抗壓破壞荷載為有一承重砌塊在干燥狀態(tài)下的抗壓破壞荷載為245KN245KN，當(dāng)吸水飽和，當(dāng)吸水飽和后測得該砌塊的抗壓破壞荷載為后測得該砌塊的抗壓破壞荷載為180KN180KN，問該砌塊能否用于長期處在水，問該砌塊能否用于長期處在水中的砌體結(jié)構(gòu)？中的砌體結(jié)構(gòu)？【解解】該砌塊的軟化系數(shù)為：該砌塊的軟化系數(shù)為： 由于該砌塊的軟化系數(shù)小于由于該砌塊的軟化系數(shù)小于0.800.80，屬于不耐水材料，所以該砌塊不能，屬于不耐水材料，所以該砌塊不能用于長期處在水中的砌體結(jié)構(gòu)。用于長期處在水中的砌體結(jié)構(gòu)。73. 0245180dWdWdw

23、RPPAPAPffK一、材料的物理性質(zhì)4. 4. 抗?jié)B性抗?jié)B性抗?jié)B性抗?jié)B性是指材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)，有滲透系數(shù)和抗?jié)B等級兩種是指材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)，有滲透系數(shù)和抗?jié)B等級兩種表示方法。表示方法。（l l）滲透系數(shù)）滲透系數(shù)滲透系數(shù)的含義滲透系數(shù)的含義是指一定厚度的材料，在單位壓力水頭作用下，在單是指一定厚度的材料，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。用公式表示為：位時(shí)間內(nèi)透過單位面積的水量。用公式表示為：式中式中K KS S滲透系數(shù)（滲透系數(shù)（cm/hcm/h）；）；Q Q透過材料試件的水量（透過材料試件的水量（cmcm3 3）；）；d d試件厚度（試件厚度（cmcm

24、）；）；AtHQdKs一、材料的物理性質(zhì)A A滲水面積（滲水面積（cmcm2 2）；）；t t滲水時(shí)間（滲水時(shí)間（h h）；）；H H靜水壓力水頭（靜水壓力水頭（cmcm）。）。滲透系數(shù)越大，表明材料的抗?jié)B性越差。滲透系數(shù)越大，表明材料的抗?jié)B性越差。（2 2）抗?jié)B等級）抗?jié)B等級抗?jié)B等級抗?jié)B等級是以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試件，在透水前所能承受的最大水壓力來表是以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試件，在透水前所能承受的最大水壓力來表示，如示，如P2P2、P4P4、P6P6、P8P8等，分別表示材料可抵抗等，分別表示材料可抵抗0.20.2、0.40.4、0.60.6、0.8MPa0.8MPa的水壓力而不透水。的水壓力而不透水。材料的

25、抗?jié)B性主要與材料內(nèi)部的孔隙率（尤其是開口孔隙率）和材料材料的抗?jié)B性主要與材料內(nèi)部的孔隙率（尤其是開口孔隙率）和材料的憎水性或親水性等因素有關(guān)。材料的抗?jié)B能力直接或間接影響材料的的憎水性或親水性等因素有關(guān)。材料的抗?jié)B能力直接或間接影響材料的耐久性、抗凍性和耐腐蝕性。耐久性、抗凍性和耐腐蝕性。一、材料的物理性質(zhì)5. 5. 抗凍性抗凍性抗凍性抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用（凍融循是指材料在吸水飽和狀態(tài)下經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用（凍融循環(huán)）不破壞，同時(shí)也不顯著降低其強(qiáng)度的性質(zhì)，用環(huán)）不破壞，同時(shí)也不顯著降低其強(qiáng)度的性質(zhì)，用抗凍等級抗凍等級來表示。來表示?？箖龅燃墭?biāo)定方法抗凍等級標(biāo)定

26、方法是將材料吸水飽和后，按規(guī)定方法進(jìn)行凍融循環(huán)試是將材料吸水飽和后，按規(guī)定方法進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，以其質(zhì)量損失不超過驗(yàn)，以其質(zhì)量損失不超過5%5%，強(qiáng)度降低不超過，強(qiáng)度降低不超過25% 25% ，所能經(jīng)受的最多，所能經(jīng)受的最多凍凍融循環(huán)次數(shù)融循環(huán)次數(shù)來確定。用符號(hào)來確定。用符號(hào)“F”F”和最大凍融循環(huán)次數(shù)表示，如和最大凍融循環(huán)次數(shù)表示，如F15F15、F25F25、F50F50、F100F100等。材料的抗凍等級越高，其抗凍性越好等。材料的抗凍等級越高，其抗凍性越好凍融試驗(yàn)箱凍融試驗(yàn)箱一、材料的物理性質(zhì)砌塊表面凍融破壞砌塊表面凍融破壞混凝土凍融破壞微觀圖混凝土凍融破壞微觀圖 在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)

27、工程種類、結(jié)構(gòu)部位、使用狀態(tài)、氣候條件在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)工程種類、結(jié)構(gòu)部位、使用狀態(tài)、氣候條件等綜合因素，合理選擇材料的抗凍等級。輕混凝土、磚、面磚等墻體材料等綜合因素，合理選擇材料的抗凍等級。輕混凝土、磚、面磚等墻體材料一般要求抗凍等級為一般要求抗凍等級為F15F15、F25F25、F35F35；用在橋梁和道路的混凝土抗凍等級為；用在橋梁和道路的混凝土抗凍等級為F50F50、F100F100、F200F200；水工混凝土的抗凍等級為；水工混凝土的抗凍等級為F500F500。一、材料的物理性質(zhì)1.3 1.3 與熱有關(guān)的性質(zhì)與熱有關(guān)的性質(zhì) 1. 1. 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性是指當(dāng)材料的兩側(cè)存

28、在溫度差時(shí)，熱量由高溫側(cè)向低溫側(cè)傳導(dǎo)是指當(dāng)材料的兩側(cè)存在溫度差時(shí)，熱量由高溫側(cè)向低溫側(cè)傳導(dǎo)的能力，用導(dǎo)熱系數(shù)表示。的能力，用導(dǎo)熱系數(shù)表示。導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義為單位厚度的材料，兩的物理意義為單位厚度的材料，兩側(cè)溫差為側(cè)溫差為1K1K時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的導(dǎo)熱量。時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的導(dǎo)熱量。 材料導(dǎo)熱示意見圖。材料導(dǎo)熱示意見圖。TAtQd一、材料的物理性質(zhì)式中式中導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)W/(mK)；Q Q 傳導(dǎo)的熱量傳導(dǎo)的熱量(J)(J)；A A 熱傳導(dǎo)面積熱傳導(dǎo)面積(m(m2 2) )；d d 材料厚度材料厚度(m)(m)；t t 熱傳導(dǎo)的時(shí)間熱傳導(dǎo)的時(shí)間(s)(

29、s)；材料兩側(cè)的溫差材料兩側(cè)的溫差(K)(K)。材料的導(dǎo)熱系數(shù)與材料的種類、表觀密度、孔隙率、孔隙構(gòu)造、溫度、材料的導(dǎo)熱系數(shù)與材料的種類、表觀密度、孔隙率、孔隙構(gòu)造、溫度、含水狀況等有著密切關(guān)系。含水狀況等有著密切關(guān)系。一般來講，金屬材料、無機(jī)材料、晶體材料的導(dǎo)熱系數(shù)分別大于非金一般來講，金屬材料、無機(jī)材料、晶體材料的導(dǎo)熱系數(shù)分別大于非金屬材料、有機(jī)材料、非晶體材料的導(dǎo)熱系數(shù)。屬材料、有機(jī)材料、非晶體材料的導(dǎo)熱系數(shù)。 T一、材料的物理性質(zhì) 常將防止室內(nèi)熱量向室外散失稱為常將防止室內(nèi)熱量向室外散失稱為保溫保溫；把防止外部熱量進(jìn)入室內(nèi)；把防止外部熱量進(jìn)入室內(nèi)稱為稱為隔熱隔熱。工程上把導(dǎo)熱系數(shù)小于。

30、工程上把導(dǎo)熱系數(shù)小于0.25W/(mK)0.25W/(mK)的材料稱為的材料稱為保溫隔熱材料保溫隔熱材料。 一、材料的物理性質(zhì)2. 2. 熱容量熱容量熱容量熱容量是指材料在溫度發(fā)生變化時(shí)吸收或放出熱量的能力，其大小用是指材料在溫度發(fā)生變化時(shí)吸收或放出熱量的能力，其大小用比熱容來表示。比熱容來表示。比熱容比熱容是指單位質(zhì)量的材料，溫度升高或降低單位溫度是指單位質(zhì)量的材料，溫度升高或降低單位溫度所吸收或放出的熱量。所吸收或放出的熱量。材料的比熱容與其物質(zhì)種類、狀態(tài)等有密切關(guān)系。材料的熱容量值對材料的比熱容與其物質(zhì)種類、狀態(tài)等有密切關(guān)系。材料的熱容量值對保持建筑物內(nèi)部溫度穩(wěn)定有重要意義。保持建筑物內(nèi)

31、部溫度穩(wěn)定有重要意義。 式中式中C C比熱容比熱容J/(gK)J/(gK)； Q Q材料吸收或放出的熱量（材料吸收或放出的熱量（J J）；）；材料受熱或冷卻前后的溫度差（材料受熱或冷卻前后的溫度差（K K）。）。)(TTmQCTT 一、材料的物理性質(zhì)3. 3. 熱變形性熱變形性熱變形性熱變形性是指材料的幾何尺寸隨溫度升降而發(fā)生變形的能力。除個(gè)別是指材料的幾何尺寸隨溫度升降而發(fā)生變形的能力。除個(gè)別情況（如水結(jié)冰）外，一般材料均符合熱脹冷縮規(guī)律。材料的熱變形性情況（如水結(jié)冰）外，一般材料均符合熱脹冷縮規(guī)律。材料的熱變形性常用常用線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)表示，其物理意義是單位長度的材料，在升降單位溫度表

32、示，其物理意義是單位長度的材料，在升降單位溫度時(shí)的長度尺寸變化量，用公式表示為：時(shí)的長度尺寸變化量，用公式表示為：式中式中線膨脹系數(shù)（線膨脹系數(shù)（1/k1/k）；）；L L材料在溫度變化前的長度（材料在溫度變化前的長度（mmmm）；）；材料的線膨脹量（材料的線膨脹量（mmmm）；）；材料在升溫（或降溫）前后的溫度差（材料在升溫（或降溫）前后的溫度差（k k）。）。TTLLLTT 一、材料的物理性質(zhì)在土木工程中，大多情況下都希望材料具有熱的不變形性或較小的熱在土木工程中，大多情況下都希望材料具有熱的不變形性或較小的熱變形，以保持材料及工程的尺寸穩(wěn)定。溫度伸縮縫即是基于消除或降低變形，以保持材料及

33、工程的尺寸穩(wěn)定。溫度伸縮縫即是基于消除或降低材料熱變形性的特殊工程構(gòu)造。材料熱變形性的特殊工程構(gòu)造。二、材料的力學(xué)性質(zhì)2.1 2.1 強(qiáng)度與比強(qiáng)度強(qiáng)度與比強(qiáng)度1. 1. 強(qiáng)度強(qiáng)度材料在理想狀態(tài)下的強(qiáng)度（即理論強(qiáng)度）取決于組成材料各質(zhì)點(diǎn)間的材料在理想狀態(tài)下的強(qiáng)度（即理論強(qiáng)度）取決于組成材料各質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力即化學(xué)鍵力，材料受力破壞的原因則是材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)化學(xué)鍵的斷結(jié)合力即化學(xué)鍵力，材料受力破壞的原因則是材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)化學(xué)鍵的斷裂或位移，無缺陷理想化固體材料的裂或位移，無缺陷理想化固體材料的理論強(qiáng)度值很高理論強(qiáng)度值很高。由于實(shí)際材料內(nèi)部均存在大量缺陷（如晶格缺陷、孔隙、微裂紋等），由于實(shí)際材料內(nèi)部均存在

34、大量缺陷（如晶格缺陷、孔隙、微裂紋等），當(dāng)材料受力時(shí)，會(huì)在缺陷處形成應(yīng)力集中現(xiàn)象，使得材料的實(shí)際強(qiáng)度與當(dāng)材料受力時(shí)，會(huì)在缺陷處形成應(yīng)力集中現(xiàn)象，使得材料的實(shí)際強(qiáng)度與理論強(qiáng)度有非常大的差異（實(shí)際強(qiáng)度約為理論強(qiáng)度的理論強(qiáng)度有非常大的差異（實(shí)際強(qiáng)度約為理論強(qiáng)度的1/10001/1001/10001/100）。）。程中通常所說的強(qiáng)度即材料的實(shí)際強(qiáng)度。程中通常所說的強(qiáng)度即材料的實(shí)際強(qiáng)度。強(qiáng)度強(qiáng)度是指材料抵抗外力破壞是指材料抵抗外力破壞的能力，以材料在外力作用下失去承載能力時(shí)的極限應(yīng)力來表示，亦稱的能力，以材料在外力作用下失去承載能力時(shí)的極限應(yīng)力來表示，亦稱極限強(qiáng)度，常通過靜力試驗(yàn)來測定。極限強(qiáng)度，常通過

35、靜力試驗(yàn)來測定。二、材料的力學(xué)性質(zhì)根據(jù)材料所受外力的作用方式，材料的強(qiáng)度可分為抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)根據(jù)材料所受外力的作用方式，材料的強(qiáng)度可分為抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度），分別表示材料抵抗壓力、拉力、度、抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度），分別表示材料抵抗壓力、拉力、剪力或彎曲破壞的能力。剪力或彎曲破壞的能力。cftfvftmfAPfcAPftAPfv223bhPLftm二、材料的力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度的大小取決于材料的組成、結(jié)構(gòu)、含水量、試件狀況（形狀、尺強(qiáng)度的大小取決于材料的組成、結(jié)構(gòu)、含水量、試件狀況（形狀、尺寸）以及試驗(yàn)條件（溫度、濕度、加荷速度）等因素。不同種類的材料寸）以及試驗(yàn)

36、條件（溫度、濕度、加荷速度）等因素。不同種類的材料強(qiáng)度差別甚大，同類材料的強(qiáng)度也有較大差異。強(qiáng)度差別甚大，同類材料的強(qiáng)度也有較大差異。 為便于材料的生產(chǎn)和使用，根據(jù)材料的強(qiáng)度值，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將其劃為便于材料的生產(chǎn)和使用，根據(jù)材料的強(qiáng)度值，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將其劃分為若干個(gè)強(qiáng)度等級。如燒結(jié)普通磚按抗壓強(qiáng)度值分為分為若干個(gè)強(qiáng)度等級。如燒結(jié)普通磚按抗壓強(qiáng)度值分為MU30MU30、MU25MU25、MU20MU20、MU15MU15、MU10MU10五個(gè)強(qiáng)度等級。五個(gè)強(qiáng)度等級。 二、材料的力學(xué)性質(zhì)2.2 2.2 彈性與塑性彈性與塑性材料在極限應(yīng)力作用下會(huì)被破壞而失去使用功能，在非極限應(yīng)力作用材料在極限應(yīng)力作

37、用下會(huì)被破壞而失去使用功能，在非極限應(yīng)力作用下則會(huì)發(fā)生某種變形。彈性與塑性反映了材料在非極限應(yīng)力作用下兩種下則會(huì)發(fā)生某種變形。彈性與塑性反映了材料在非極限應(yīng)力作用下兩種不同特征的變形。不同特征的變形。彈性彈性是指材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形，外力取消后，材料變形即可消是指材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形，外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。這種當(dāng)外力取消后瞬間即可完全消失失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。這種當(dāng)外力取消后瞬間即可完全消失的變形稱為彈性變形。的變形稱為彈性變形。明顯具有彈性變形特征的材料稱為明顯具有彈性變形特征的材料稱為彈性材料彈性材料。在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力和。在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)

38、力和應(yīng)變成正比，比例常數(shù)稱為應(yīng)變成正比，比例常數(shù)稱為彈性模量彈性模量，它是衡量材料抗變形能力的重要，它是衡量材料抗變形能力的重要指標(biāo)。彈性模量越大，材料越不易變形，即剛度越好。指標(biāo)。彈性模量越大，材料越不易變形，即剛度越好。 二、材料的力學(xué)性質(zhì)2.3 2.3 脆性與韌性脆性與韌性脆性脆性是指材料在外力作用下直到破壞前無明顯塑性變形而發(fā)生突然破是指材料在外力作用下直到破壞前無明顯塑性變形而發(fā)生突然破壞的性質(zhì)。具有脆性破壞特征的材料稱為壞的性質(zhì)。具有脆性破壞特征的材料稱為脆性材料脆性材料。脆性材料的。脆性材料的特點(diǎn)特點(diǎn)是是抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度，受力作用時(shí)塑性變形小，且破壞時(shí)無任何抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于

39、其抗拉強(qiáng)度，受力作用時(shí)塑性變形小，且破壞時(shí)無任何征兆，具有突發(fā)性。征兆，具有突發(fā)性。土木工程材料中的大部分無機(jī)非金屬材料均為脆性材料。土木工程材料中的大部分無機(jī)非金屬材料均為脆性材料。韌性韌性是指材料在沖擊或振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大能量，產(chǎn)生一定是指材料在沖擊或振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大能量，產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性能，又稱為沖擊韌性，具有這種性質(zhì)的材料稱為的變形而不致破壞的性能，又稱為沖擊韌性，具有這種性質(zhì)的材料稱為韌性材料韌性材料。韌性材料的。韌性材料的特點(diǎn)特點(diǎn)是塑性變形大，抗拉強(qiáng)度接近或高于抗壓強(qiáng)是塑性變形大，抗拉強(qiáng)度接近或高于抗壓強(qiáng)度，破壞前有明顯征兆。度，破壞前有明顯征兆。二、

40、材料的力學(xué)性質(zhì)2.4 2.4 硬度與耐磨性硬度與耐磨性硬度硬度是指材料抵抗較硬物體壓人或刻劃的能力。鋼材、木材等韌性材是指材料抵抗較硬物體壓人或刻劃的能力。鋼材、木材等韌性材料用鋼球或鋼錐壓人的方法來測定硬度（布氏硬度）。料用鋼球或鋼錐壓人的方法來測定硬度（布氏硬度）。天然礦物等脆性材料可用刻劃法測定其硬度（莫氏硬度），按硬度遞天然礦物等脆性材料可用刻劃法測定其硬度（莫氏硬度），按硬度遞增順序分為增順序分為1010級，即滑石級，即滑石1 1級、石膏級、石膏2 2級、方解石級、方解石3 3級、螢石級、螢石4 4級、磷灰石級、磷灰石5 5級、正長石級、正長石6 6級、石英級、石英7 7級、黃玉級、

41、黃玉8 8級、剛玉級、剛玉9 9級、金剛石級、金剛石1010級。級。材料的硬度與強(qiáng)度存在一定關(guān)系，一般情況下，硬度大的材料，其強(qiáng)材料的硬度與強(qiáng)度存在一定關(guān)系，一般情況下，硬度大的材料，其強(qiáng)度較大、耐磨性好，但不易加工。回彈法測定混凝土強(qiáng)度的原理就是利度較大、耐磨性好，但不易加工。回彈法測定混凝土強(qiáng)度的原理就是利用硬度與強(qiáng)度之間的特定關(guān)系，由硬度間接評價(jià)其強(qiáng)度。用硬度與強(qiáng)度之間的特定關(guān)系，由硬度間接評價(jià)其強(qiáng)度。 二、材料的力學(xué)性質(zhì)耐磨性耐磨性是指材料表面抵抗磨損的能力，用磨損前后單位表面的質(zhì)量損是指材料表面抵抗磨損的能力，用磨損前后單位表面的質(zhì)量損失來表示。按下式計(jì)算：失來表示。按下式計(jì)算：式中

42、式中N N材料的磨損率（材料的磨損率（g/cmg/cm）；）；m m1 1、m m2 2材料磨損前、后的質(zhì)量（材料磨損前、后的質(zhì)量（g g）；）；A A試件受磨面積（試件受磨面積（cmcm2 2）。）。顯然，質(zhì)量損失越多，材料的耐磨性越差。顯然，質(zhì)量損失越多，材料的耐磨性越差。材料的耐磨性與其組成、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、硬度等因素有關(guān)。材料的耐磨性與其組成、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、硬度等因素有關(guān)。對于地面、路面和樓梯踏步等較易磨損的部位，應(yīng)選用具有較高耐磨對于地面、路面和樓梯踏步等較易磨損的部位，應(yīng)選用具有較高耐磨性的材料。性的材料。 AmmN21三、材料性質(zhì)的計(jì)算已知某卵石的密度為已知某卵石的密度為2.65g/2

43、.65g/c cm m3 3，表觀密度為，表觀密度為2.61g/2.61g/c cm m3 3，堆積，堆積密度為密度為1680kg/m1680kg/m3 3，求此石子的孔隙率和空隙率。，求此石子的孔隙率和空隙率。%5 . 1%100)985. 01 (%100)1 (%100)1 (%100P0000vvvvv孔隙率%6 .35%100)644.01 (%100)1 (%100)1 (%100P00000vvvvv空隙率三、材料性質(zhì)的計(jì)算有一塊燒結(jié)普通磚，在吸水飽和狀態(tài)下重有一塊燒結(jié)普通磚，在吸水飽和狀態(tài)下重2900g2900g，其絕干質(zhì)量，其絕干質(zhì)量2550g2550g。磚的。磚的尺寸為尺寸

44、為24024011511553mm53mm，經(jīng)干燥并磨成細(xì)粉后取，經(jīng)干燥并磨成細(xì)粉后取50g50g，用排水法測得絕對密，用排水法測得絕對密實(shí)體積為實(shí)體積為18.62 cm18.62 cm3 3。試計(jì)算該磚的吸水率、密度、孔隙率。試計(jì)算該磚的吸水率、密度、孔隙率。解解該磚的吸水率為該磚的吸水率為該磚的密度為該磚的密度為表觀密度為表觀密度為孔隙率為孔隙率為%100255025502900%100ggbmMMMW3/69. 262.1850cmgVm300/74. 13 . 55 .11252550cmgVm%3 .3569. 274. 1110P三、材料性質(zhì)的計(jì)算有一堆砂，在自然狀態(tài)下重有一堆砂，

45、在自然狀態(tài)下重2900g2900g，烘干后絕干質(zhì)量為，烘干后絕干質(zhì)量為2550g2550g，試計(jì)算該，試計(jì)算該砂的含水率。砂的含水率。解：該磚的吸水率為解：該磚的吸水率為有一塊巖石重有一塊巖石重26252625克克, ,含水率為含水率為5%, 5%, 烘干至恒重烘干至恒重, , 該巖石重為多少？該巖石重為多少？解：解： 25000.05)2625/(11%100wmmmmmwggg%100255025502900%100ggbmMMMW三、材料性質(zhì)的計(jì)算某輕質(zhì)板材，其密度為某輕質(zhì)板材，其密度為2.80g/cm2.80g/cm3 3，干燥狀態(tài)時(shí)表觀密度為，干燥狀態(tài)時(shí)表觀密度為800kg/m800

46、kg/m3 3，測得，測得其體積吸水率為其體積吸水率為66.4%66.4%，試計(jì)算該板的，試計(jì)算該板的（1 1）質(zhì)量吸水率（）質(zhì)量吸水率（2 2）閉口孔隙率）閉口孔隙率（1 1）質(zhì)量吸水率）質(zhì)量吸水率WmWm為：為： （2 2）材料的孔隙率）材料的孔隙率P P為：為： 材料的體積吸水率即為材料的開口孔隙率，因此閉口孔隙率為：材料的體積吸水率即為材料的開口孔隙率，因此閉口孔隙率為：Pb=P-Pk=71.4%-66.4%=5% Pb=P-Pk=71.4%-66.4%=5% %838001000%4 .66?vmWW%4 .71%1008 . 28 . 01%10010P三、材料性質(zhì)的計(jì)算某立方體巖石試件，外形尺寸為某立方體巖石試件，外形尺寸為50mm50mm50mm50mm50mm