高職高專建筑材料與檢測(cè)課件第二章

1、 基本性質(zhì)基本性質(zhì)主要包括物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、耐久性、裝飾性等l物理性質(zhì)包括密度、密實(shí)性、空隙率（計(jì)算材料用量、構(gòu)件自重、配料計(jì)算、確定堆放空間）l力學(xué)性質(zhì)包括強(qiáng)度、彈性、塑脆韌性、硬度。 建筑材料在建筑物的各個(gè)部位的功能不同，均要承受各種不同的作用，因而要求建筑材料必須具有相應(yīng)的基本性質(zhì)。 一、一、 材料的密度、表觀密度與堆積密度材料的密度、表觀密度與堆積密度 二、二、 材料的密實(shí)度與孔隙率、填充率與空隙率材料的密實(shí)度與孔隙率、填充率與空隙率三、三、 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)四、四、 材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì)五、五、 材料的光學(xué)性質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì) 一、一、 材料的密

2、度、表觀密度與堆積密度材料的密度、表觀密度與堆積密度 l密度密度是指物質(zhì)單位體積的質(zhì)量。單位為g/cm3或kgm3。由于材料所處的體積狀況不同，故有實(shí)際密度（以前稱為真密度）、表觀密度和堆積密度之分。. .密度密度 以前稱比重、真實(shí)密度，簡稱密度。l密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量。 Vm式中： 密度（g/cm3） m 材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g） V 材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3 ）絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積的測(cè)定： 近于絕對(duì)密實(shí)的材料（金屬、玻璃等）：直接以排水法測(cè)直接以排水法測(cè)定定； 有孔隙的材料（磚、混凝土、石材）：將材料磨成細(xì)粉以將材料磨成細(xì)粉以排除其內(nèi)部孔隙，經(jīng)干燥

3、后用密排除其內(nèi)部孔隙，經(jīng)干燥后用密度瓶（李氏瓶）測(cè)定其實(shí)際體積，度瓶（李氏瓶）測(cè)定其實(shí)際體積，該體積即可視為絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下該體積即可視為絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積。的體積。李氏瓶李氏瓶. . 表觀密度表觀密度 也稱容重 ，是指材料在自然狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量，按下式計(jì)算： 式中 0材料的表觀密度（g/cm3或 kg/m3 ） m 材料的質(zhì)量（g或 kg) V0材料在自然狀態(tài)下的體積，或稱表觀體積 （cm3或 m3 ）, 包含內(nèi)部空隙在內(nèi)的體積（規(guī)則幾何形狀、松散體積用排液法）00Vm作用：計(jì)算構(gòu)件的自重3 堆積密度堆積密度 散粒材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的重量稱為堆積密度?？捎孟率奖硎?式中

4、 0 散粒材料的堆積密度（g/cm3或 kg/m3 ） m 散粒材料的質(zhì)量（g或 kg） v 0，材料在自然狀態(tài)下的堆積體積（cm3或 m3 ），它包含內(nèi)部和顆粒之間的空隙。思考：密度、表觀密度和堆積密度之間的大小關(guān)系如何？00Vm計(jì)算計(jì)算材料材料的堆的堆放空放空間間二、二、 材料的密實(shí)度與孔隙率、空隙率與填充率材料的密實(shí)度與孔隙率、空隙率與填充率1. 1. 密實(shí)度密實(shí)度l密實(shí)度是指材料的固體物質(zhì)部分的體積占總體積的比例，說明材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充填的程度，即反映了材料的致密程度，按下式計(jì)算： 2.2.孔隙率孔隙率孔隙率材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率，稱為材料的孔隙率（P）。可用下式

5、表示： 0VVD 0000100VVVP100% P+D=1 孔隙按大小分為粗孔和細(xì)孔，按特征分為連通孔隙和封閉孔隙，它與材料的吸水性、強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性等性質(zhì)有關(guān)。3.3.空隙率空隙率l 散顆材料（如砂、石子）堆積體積（V0）中，顆粒間空隙體積所占的百分率稱為空隙率（P），可用下式表示為 00000100VVVP 材料的孔隙率與密實(shí)度材料的孔隙率與密實(shí)度l填充率是指散粒材料在堆積體積內(nèi)被其顆粒填充的程度，用D 表示。l D =Vo/Vo 100%填充率與空隙率的關(guān)系 P +D =1（一）親水性與憎水性（一）親水性與憎水性1.1.概念概念l親水性：材料能被水潤濕的性質(zhì)，如磚、混凝土等。l材料

6、產(chǎn)生親水性的原因是因其與水接觸時(shí)，材料與水分子之間的親合力大于水分子之間的內(nèi)聚力所致。當(dāng)材料與水接觸，材料與水分子之間的親合力小于水分子之間的內(nèi)聚力時(shí)，材料則表現(xiàn)為憎水性。憎水性材料如瀝青、石油等。l問題： 親水性材料與憎水性材料在實(shí)際工程中有何意義？當(dāng)材料與水接觸時(shí)，在材料、水、空氣三相的交界點(diǎn)，作沿水滴表面的切線，此切線與材料和水接觸面的夾角，稱為潤濕角 。SSLLSSLL（a）（b） 材料的潤濕示意圖2. 潤濕角潤濕角材料被水濕潤的情況可用潤濕角來表示。（一）親水性與憎水性（一）親水性與憎水性3.3.親水性材料與憎水性材料親水性材料與憎水性材料用潤濕角來反映l角愈小，表明材料愈易被水潤濕

7、。l當(dāng)90時(shí)，材料表面吸附水，材料能被水潤濕而表現(xiàn)出親水性，這種材料稱親水性材料。l90時(shí)，材料表面不吸附水，此稱憎水性材料。l當(dāng)=0時(shí)，表明材料完全被水潤濕。l上述概念也適用于其它液體對(duì)固體的潤濕情況，相應(yīng)稱為親液材料和憎液材料。 SSLLSSLL（a）（b）SSLLSSLL（a）（b） 材料的潤濕示意圖（a）親水性材料；（b）憎水性材料（二）（二） 材料的吸水性與吸濕性材料的吸水性與吸濕性1.吸水性吸水性l 材料在水中能吸收水分的性質(zhì)稱吸水性。材料的吸水性用吸水率表示，有質(zhì)量吸水率與體積吸水率兩種表示方法。 （1）質(zhì)量吸水率）質(zhì)量吸水率l質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，內(nèi)部所吸水分的質(zhì)量占

8、材料干燥質(zhì)量的百分率，用下式計(jì)算：式中 W材料的質(zhì)量吸水率（）； m1材料在吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g）； m2材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g） 材料的吸水率：材料的吸水率：花崗巖的吸水率：0.5%0.7%；混凝土的吸水率：2%3%；粘土磚的吸水率：8%20%；木材的吸水率：可超過100%?；◢弾r1.吸水性吸水性 （2）體積吸水率）體積吸水率l體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，其內(nèi)部所吸水分的體積占干燥材料自然體積的百分率。用公式表示如下式中 w0材料的體積吸水率（）； V0干燥材料在自然狀態(tài)下的體積（cm3）； 水的密度（g/cm3）材料的吸水性與其親水性、疏水性、孔隙率大小、孔隙特征有關(guān)。2.2.

9、吸濕性吸濕性 l材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性。l潮濕材料在干燥的空氣中也會(huì)放出水分，此稱還濕性。l材料的吸濕性用含水率表示。l含水率系指材料內(nèi)部所含水的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分率。用公式表示為式中 W含材料的含水率（） m含一材料含水時(shí)的質(zhì)量（） m干 材料干燥至恒重時(shí)的質(zhì)量（） 材料的吸濕性隨空氣的濕度和環(huán)境溫度的變化而改變。 例：某立方體巖石試件，外形尺寸為50mm50mm50mm，測(cè)得其在絕干、自然狀態(tài)及吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量分別為325g，325.3g，326.1g，并測(cè)得該巖石的密度為2.68g/cm3。試求該巖石的體積吸水率、質(zhì)量含水率、絕干表觀密度、孔隙率。 %100干

10、干含含mmmW00Vm%100)01 (%10000VVVP=1-2.6/2.68=2.99% 1.1/125=0.88%=0.3/325=0.092%=325/125=2.6 g/cm3%10010水干干濕水體VmmVVW解：V0555125cm3m含325.3gm干325gm飽326.1g w1g/cm3l材料長期在水作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示，如下式：式中: kR 材料的軟化系數(shù)； fb材料在飽水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）； fg材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）。 軟化系數(shù)KR的大小表明材料在浸水飽和后強(qiáng)度降低的程度。一般來說，材料被水

11、浸濕后，強(qiáng)度均會(huì)有所降低。 kR小耐水性差。gbRffkl材料耐水性限制了材料的使用環(huán)境，軟化系數(shù)小的材料耐水性差，其使用環(huán)境尤其受到限制。軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在0至1之間。l 工程中通常將0.800.80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)也不得小于小于0.750.75 。l材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性，或稱不透水性。l材料的抗?jié)B性通常用滲透系數(shù)K表示。l滲透系數(shù)的物理意義是：一定厚度的材料，在一定水壓力下，在單位時(shí)間內(nèi)透過單位面積的水量。用公式表示為式中 K材料的滲透系數(shù)（cm/h）； W滲透水量（cm3）； d材料

12、的厚度（cm）； A 滲水面積（cm2）； t滲水時(shí)間（h）； H靜水壓力水頭（cm）。實(shí)質(zhì)上就是達(dá)西定律l 材料的抗?jié)B性也可用抗?jié)B等級(jí)表示?？?jié)B等級(jí)是以規(guī)定的試件、在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下所能承受的最大水壓力來確定，以符號(hào)Pn表示，其中n為該材料所能承受的最大水壓力的十倍的MPa數(shù)，如P4、P6、P8等分別表示材料能承受0.4、0.6、0.8MPa的水壓而不滲水。l 材料的抗?jié)B性與其孔隙率和孔隙特征有關(guān)。 我國現(xiàn)行抗?jié)B等級(jí)的確定，是以齡期為28d的圓臺(tái)體試件(高150mm、底面直徑185mm、頂面直徑175mm)來做抗?jié)B試驗(yàn)，并定出抗?jié)B等級(jí)?？?jié)B圓柱體試件每組為六個(gè)，試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)試件只有兩個(gè)試件表面開

13、始發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象時(shí)的水壓力值(以MPa計(jì))，就稱為該混凝土的抗?jié)B等級(jí)，用符號(hào)P來表示。 混凝土抗?jié)B儀混凝土的抗?jié)B等級(jí)劃分為P4、P6、P8、P10、P12等五個(gè)等級(jí)。相應(yīng)表示混凝土抗?jié)B試驗(yàn)時(shí)一組6個(gè)試件中4個(gè)試件未出現(xiàn)滲水時(shí)的最大水壓力。 l 材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不被破壞，也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性質(zhì)，稱為材料的抗凍性。 l材料的抗凍性用抗凍等級(jí)表示。l抗凍等級(jí)：抗凍等級(jí)：以規(guī)定的試件，在規(guī)定試驗(yàn)條件下，測(cè)得其強(qiáng)度降低不超過規(guī)定值，并無明顯損壞和剝落時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)。l用符號(hào)Fn表示，其中n即為最大凍融循環(huán)次數(shù)，如F25、F50等。l材料的抗凍等級(jí)可分為15、25、5

14、0、100、200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)。如混凝土抗凍等級(jí)如混凝土抗凍等級(jí)15是指所能承受的最大凍融次數(shù)是是指所能承受的最大凍融次數(shù)是15次次(在在-15的溫度凍結(jié)后，再在的溫度凍結(jié)后，再在20 的水中融化，為一次凍融循環(huán)的水中融化，為一次凍融循環(huán))，這時(shí)強(qiáng)度損失率不超過這時(shí)強(qiáng)度損失率不超過25，質(zhì)量損失不超過，質(zhì)量損失不超過5。 混凝土抗凍等級(jí)D15號(hào)中的15是指( )。 A承受凍融的最大次數(shù)為15次 B凍結(jié)后在15C的水中融化 C最大凍融次數(shù)后強(qiáng)度損失率不超過15 D最大凍融次數(shù)后質(zhì)量損失率不超過15 材料的抗凍性與材料的強(qiáng)度、孔結(jié)構(gòu)、

15、耐水性和吸水飽和程度有關(guān)。 材料抗凍等級(jí)的選擇，是根據(jù)結(jié)構(gòu)物的種類、使用條件、氣候條件等來決定的。 Al四、四、 材料的材料的熱熱工性工性質(zhì)質(zhì)l1. 1. 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，熱量從材料一面通過材料傳導(dǎo)至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù) 表示。導(dǎo)熱系數(shù)的定義和計(jì)算式如下所示：式中導(dǎo)熱系數(shù)，（）；傳導(dǎo)的熱量，材料厚度，； A熱傳導(dǎo)面積，m2一熱傳導(dǎo)時(shí)間，h； t材料兩面溫度差，K四、四、 材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì)l無機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于有機(jī)材料；無機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于有機(jī)材料；l材料的孔隙率愈大材料的孔隙率愈大, ,即空氣愈多即空氣愈多, ,導(dǎo)熱系數(shù)愈小同導(dǎo)

16、熱系數(shù)愈小同類材料的孔隙率是隨體積密度的減小而增大類材料的孔隙率是隨體積密度的減小而增大, ,則則導(dǎo)熱系數(shù)隨體積密度的減小而減??；導(dǎo)熱系數(shù)隨體積密度的減小而減??；l材料的含水率增加材料的含水率增加, ,導(dǎo)熱系數(shù)也增加。導(dǎo)熱系數(shù)也增加。四、四、 材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì)l2. 2. 熱容量和比熱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。單位質(zhì)量材料溫度升高或降低1所吸收或放出的熱量稱為熱容量系數(shù)或比熱。比熱的計(jì)算式如下所示：)(12ttmQC熱容量)四、四、 材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì) 比熱是反映材料的吸熱和放熱能力的理量。不同材料的比熱不同，它對(duì)保持建筑物內(nèi)

17、部溫度有很大的意義，比熱大的材料，能在熱流變動(dòng)或采暖設(shè)備供熱不均勻時(shí)，緩和室內(nèi)的溫度波動(dòng)。Return五五. 材料的光學(xué)性材料的光學(xué)性質(zhì)質(zhì)(閱讀閱讀教材教材P13) 一、材料的強(qiáng)度與等級(jí)（一）材料的強(qiáng)度（一）材料的強(qiáng)度 l材料在外力作用下抵抗破壞的能力，稱為材料的材料的強(qiáng)度強(qiáng)度。l根據(jù)外力作用形式的不同，材料的強(qiáng)度有材料的強(qiáng)度有抗壓強(qiáng)抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及及抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度等等，均以材料受外力破壞時(shí)單位面積上所承受的力的大小來表示。 材料的力學(xué)性質(zhì)系指材料在外力作用下的變形性和抵抗破壞的性質(zhì)。材料的強(qiáng)度分類及受外力作用示意圖材料的強(qiáng)度分類及受外力作用示意圖強(qiáng)度類別

18、強(qiáng)度類別受力作用示意圖受力作用示意圖強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算式式附注附注抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度f fc c(MPa) (MPa) F F破壞荷載破壞荷載(N);(N);A A受荷面積受荷面積(mm(mm2 2););l l跨度跨度(mm);(mm);b b斷面寬度斷面寬度(mm);(mm);h h斷面高度斷面高度(mm)(mm)抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度f ft t(MPa)(MPa)抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度f fv v(MPa)(MPa)抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度f ftmtm(MPa)(MPa)AFftAFfcAFfv223bhFlftm（一）材料的強(qiáng)度（一）材料的強(qiáng)度l建筑材料常按其強(qiáng)度值的大小劃分為若干個(gè)等級(jí)。如：l燒結(jié)普通磚

19、按抗壓強(qiáng)度分為六個(gè)等級(jí)：Mu30、 Mu25、 Mu20、 Mu15、 Mu10、 Mu7.5；l硅酸鹽水泥按抗壓和抗折強(qiáng)度分為6個(gè)等級(jí)：42.5、52.5、62.5、 42.5R、52.5R、62.5R；l普通混凝土按其抗壓強(qiáng)度分為十二個(gè)等級(jí)：C15、C10、C80等l碳素結(jié)構(gòu)鋼按其抗拉強(qiáng)度分為五個(gè)等級(jí)，如Q235等等。 （三）材料的比強(qiáng)度（三）材料的比強(qiáng)度 比強(qiáng)度是按單位體積質(zhì)量計(jì)算的材料強(qiáng)度，其值等于材料強(qiáng)度與其表觀密度之比。 對(duì)于不同強(qiáng)度的材料進(jìn)行比較，可采用比強(qiáng)度這個(gè)指標(biāo)。 比強(qiáng)度是衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的重要指標(biāo)，優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料，必須具有較高的比強(qiáng)度。TGF材料材料表觀密度表觀密度（

20、g/cmg/cm3 3）抗壓強(qiáng)度（抗壓強(qiáng)度（MPaMPa）比強(qiáng)度比強(qiáng)度低碳鋼低碳鋼786078604154150.0530.053普通混凝土（抗壓）普通混凝土（抗壓）2400240029.429.40.0120.012松木（順紋、抗拉）松木（順紋、抗拉）50050034.334.30.0690.069玻璃鋼玻璃鋼200020004504500.2250.225燒結(jié)普通磚（抗壓）燒結(jié)普通磚（抗壓）1700170010100.0060.006（四）材料的彈性與塑性（四）材料的彈性與塑性彈性：外力變形卸外力變形完全恢復(fù)材料的彈性用彈性模量表示塑性：外力變形卸外力變形不完全恢復(fù)荷載變 形彈塑性材料的變

21、形曲線l（五）材料的脆性與韌性（五）材料的脆性與韌性l脆性：材料在外力作用下至破壞前無明脆性：材料在外力作用下至破壞前無明顯塑性變形而突然破壞的性質(zhì)。脆性材顯塑性變形而突然破壞的性質(zhì)。脆性材料抗動(dòng)載能力差，但抗壓強(qiáng)度高。如磚、料抗動(dòng)載能力差，但抗壓強(qiáng)度高。如磚、混凝土、玻璃等。混凝土、玻璃等。l韌性：在沖擊、振動(dòng)荷載作用下，材料韌性：在沖擊、振動(dòng)荷載作用下，材料能承受很大變形也不致破壞的性能。如能承受很大變形也不致破壞的性能。如鋼材、木材等。鋼材、木材等。l（六）（六）硬度和耐磨性硬度和耐磨性 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。通常用刻劃法和壓入法測(cè)定材料的硬度。 刻劃

22、法用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石的順序，分為個(gè)硬度等級(jí)。2.耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用磨損率表示，計(jì)算公式如下：式中式中 B-B-材料的磨損率，材料的磨損率， （g/cmg/cm2 2）m m1 1 - -材料磨損前的質(zhì)量，（材料磨損前的質(zhì)量，（g g）m m2 2-材料磨損后的質(zhì)量，（材料磨損后的質(zhì)量，（g g）A-A-材料試件的受磨面積材料試件的受磨面積 （cmcm2 2）1. 1. 概念概念l 材料的耐久性材料的耐久性是指用于建筑物的材料，在環(huán)境是指用于建筑物的材料，在環(huán)境的多種因素作用下不變質(zhì)、不破壞，長久地保持其的多種因素作用下不變質(zhì)、不破壞，長久地保持其使用性能的性質(zhì)。使用性能的性質(zhì)。 l 耐久性是材料的一種綜合性質(zhì)，諸如抗凍性、耐久性是材料的一種綜合性質(zhì)，諸如抗凍性、抗風(fēng)化性、抗老化性、耐化學(xué)腐蝕性等均屬耐久性抗風(fēng)化性、