建筑材料的基本性質(zhì)

1、 第二章建筑材料的基本性質(zhì)第二章建筑材料的基本性質(zhì) 廣西工程職業(yè)學(xué)院廣西工程職業(yè)學(xué)院 建筑工程的各個(gè)部位都處于不同的環(huán)境條件并起一定的作用。如梁、板、柱以及承重的墻體主要承受各種荷載作用；房屋屋面要承受風(fēng)霜雨雪的作用且能保溫、防水；基礎(chǔ)除承受建筑物全部荷栽外，還要承受冰凍及地下水的侵蝕；墻體要起到抗凍、隔聲、保溫隔熱等作用。 這就要求用于不同工程部位的材料應(yīng)具有相應(yīng)的性質(zhì)。建筑材料的基本性質(zhì)歸納起來可分為： 物理性質(zhì)物理性質(zhì)：材料密度、空隙狀態(tài)、與各種物理過程（水、熱作用）有關(guān)的性質(zhì)等。 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)：包括材料的抗腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性等。 力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)：材料在荷載作用下的變形及抵抗變形的

2、能力； 耐久性耐久性 ：材料在使用環(huán)境中，受到各種作用（物理作用、化學(xué)作用),是一項(xiàng)綜合性質(zhì)。12342.1 2.1 材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造2.2 2.2 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)2.3 2.3 材料的化學(xué)性質(zhì)材料的化學(xué)性質(zhì)2.4 2.4 材料的耐久性材料的耐久性2.1.1材料的化學(xué)組成材料的化學(xué)組成2.1 材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 無機(jī)非金屬建筑材料的化學(xué)組成以各種氧化物含量來表示。金屬材料以元素含量來表示。化學(xué)組成決定著材料的化學(xué)性質(zhì)，影響其物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。 化學(xué)組成 元素組成元素組成礦物組成礦物組成元素組成元素組成 由不同

3、化學(xué)元素組成，從而形成決定材料的的性質(zhì)。如，不同種類合金鋼的性質(zhì)不同，主要是其所含元素（C、Si、Mn、V、Ti）的不同所致。礦物組成礦物組成 材料中的元素和化合物以特定的礦物形式存在并決定著材料的許多重要性質(zhì)。礦物組成是無機(jī)非金屬材料中化合物存在的基本形式。 如，粘土（SiO2、Al2O3）和由其燒結(jié)而成的陶瓷（3SiO2Al2O3 ）均含有Si、Al、O元素。2.1.2材料的微觀結(jié)構(gòu)材料的微觀結(jié)構(gòu) 微觀結(jié)構(gòu)是指材料在原子、分子層次的結(jié)構(gòu)。材料的微觀結(jié)構(gòu)，基本上可分為晶體，非晶體與膠體結(jié)構(gòu)。 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)的特征是其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（離子、原子、分子）按照特定的規(guī)則在空間周期性排列，具有固定的熔點(diǎn)

4、和化學(xué)穩(wěn)定性 。 非晶體非晶體也稱玻璃體或無定形體，如無機(jī)玻璃。玻璃體是化學(xué)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，容易與其它物體起化學(xué)作用。膠體結(jié)構(gòu)膠體結(jié)構(gòu) 粒徑為10-710-9m的固體微粒（分散相），均勻分散在連續(xù)相介質(zhì)中所形成的分散體系稱為膠體。當(dāng)介質(zhì)為液體時(shí)，稱此種膠體為溶膠體；當(dāng)分散相顆粒極細(xì)，具有很大的表面能，顆粒能自發(fā)相互吸附并形成連續(xù)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，稱此種膠體為凝膠體。 溶膠結(jié)構(gòu)具有較好的流動(dòng)性，液體性質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及變形性質(zhì)影響較大；凝膠結(jié)構(gòu)基本上不具流動(dòng)性，呈半固體或固體狀態(tài)，強(qiáng)度較高，變形性較小。晶晶 體體非非 晶晶 體體材料的微觀結(jié)構(gòu)形式及主要特征2.1.3材料的構(gòu)造（宏觀結(jié)構(gòu)）材料的構(gòu)造（宏

5、觀結(jié)構(gòu)） 材料在宏觀可見層次上的組成形式稱為構(gòu)造。按照材料宏觀組織和孔隙狀態(tài)不同可將材料構(gòu)造分為：（1）致密結(jié)構(gòu)致密結(jié)構(gòu)：基本上是無孔隙存在的材料。例如鋼鐵、有色金屬、致密天然石材、玻璃、玻璃鋼、塑料等。（2）多孔狀構(gòu)造（粗孔）多孔狀構(gòu)造（粗孔）：是指具有粗大孔隙的結(jié)構(gòu)。如加氣混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料及人造輕質(zhì)材料等。 (3）多孔壯構(gòu)造（微孔）：多孔壯構(gòu)造（微孔）：是指微細(xì)的孔隙結(jié)構(gòu)。如石膏制品、粘土磚瓦等。 （4）纖維狀構(gòu)造纖維狀構(gòu)造：是指木材纖維、玻璃纖維、礦物棉纖維所具有的結(jié)構(gòu)。（5）層狀構(gòu)造：層狀構(gòu)造：采用粘結(jié)或其他方法將材料迭合成層狀的結(jié)構(gòu)。如膠合板、迭合人造板、蜂窩夾芯板、以及

6、某些具有層狀填充料的塑料制品等。（6）散粒結(jié)構(gòu)散粒結(jié)構(gòu)（顆粒狀構(gòu)造）（顆粒狀構(gòu)造）：是指松散顆粒狀結(jié)構(gòu)。比如混凝土骨料、用作絕熱材料的粉狀和和粒狀的添充料。材料的宏觀結(jié)構(gòu)形式及主要特征2.1.4建筑材料的孔隙建筑材料的孔隙孔隙形成的原因孔隙形成的原因(1)水分子的占據(jù)作用 建筑材料加水拌和,用水量通常超過理論上 的用水量, 多余的水分占據(jù)的空間即為孔隙(2)外加劑作用 如生產(chǎn)加氣混泥土等的各種發(fā)泡劑,可在材料中形成大量的孔隙(3)火山作用 火山爆發(fā)時(shí),噴到空中的巖漿,冷卻后在巖石中形成大量的孔隙（如浮石、火山渣等）(4)焙燒作用（如陶粒、燒結(jié)磚等） 材料的孔隙狀況由孔隙率孔隙率、孔隙連通性孔隙

7、連通性和孔孔隙直徑隙直徑三個(gè)指標(biāo)來說明。 塊狀材料在自然狀態(tài)下的體積是由固體物質(zhì)體積及其內(nèi)部孔隙體積組成的。 材料內(nèi)部的孔隙按孔隙特征又分為開口孔隙開口孔隙和閉口孔隙閉口孔隙（見圖1-2）。 孔隙按照直徑大小可分為：孔隙按照直徑大小可分為：粗大孔粗大孔：直徑大于mm級(jí)的孔隙，主要影響材料的密度、強(qiáng)度等性能。毛細(xì)孔毛細(xì)孔：直徑在ummm級(jí)的孔隙，主要影響材料的吸水性、抗凍性等性能。極細(xì)微孔極細(xì)微孔：直徑在um以下，直徑微小，對(duì)材料的性能影響反而不大。 1. 材料的密度、表觀密度、體積和堆積密度材料的密度、表觀密度、體積和堆積密度 根據(jù)材料所處狀態(tài)不同，可分為密度密度、體積密體積密度度和堆積密度堆

8、積密度。密度材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為密度。按下式計(jì)算： =m/v式中：密度,g/cm3或kg/m3； m材料的質(zhì)量，g或kg； v材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，（即材料體積內(nèi)固態(tài)物質(zhì)的實(shí)體積），cm3或m3。2.2 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)2.2.1材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì) 材料密度的大小取決于材料的組成及微觀結(jié)構(gòu)，因此相同組成及微觀結(jié)構(gòu)的材料其密度為一定值。 在建筑材料中，除金屬、玻璃等少數(shù)材料外，都含有一些孔隙。 為了測(cè)得含孔材料的密度，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉，除去孔隙，經(jīng)干燥后用李氏瓶李氏瓶測(cè)定其實(shí)體積。材料磨得越細(xì)，所測(cè)得的體積越接近絕對(duì)體積。體積密度 材料

9、在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為體積密度。按下式計(jì)算： 0=m/ v0 式中 0-體積密度，g/cm3或kg/m3； m-自然狀態(tài)下材料的質(zhì)量，g或kg； v0材料在自然狀態(tài)下的體積，cm3或m3。 在自然狀態(tài)下，材料內(nèi)往往含有水分，其質(zhì)量將隨含水程度而改變，故測(cè)定體積密度時(shí)應(yīng)注明其含水程度。 一般指的是材料在氣干狀態(tài)下的體積密度，干燥材料的體積密度稱為干體積密度干體積密度。 材料的體積密度主要取決于材料的密度、宏觀結(jié)構(gòu)以及含水程度。堆積密度 粉狀或顆粒狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為堆積密度。按下式計(jì)算： =m/v式中 -材料的堆積密度，kg/m3； m-材料的質(zhì)量，kg； v材料的堆

10、積體積，m3。 材料在堆積狀態(tài)下，其堆積體積不但包括所有顆粒內(nèi)的孔隙，而且還包括顆粒間的空隙。其值大小不但取決于材料顆粒的體積密度，而且還與堆積的疏密程度有關(guān)。 在建筑工程中，進(jìn)行配料計(jì)算、確定材料堆放空間及運(yùn)輸量、材料用量及構(gòu)件自重等經(jīng)常用到的材料的密度、體積密度和堆積密度的數(shù)值。見表見表1-1 1-1 常用材料的密度、表觀密度、堆積密度。材料 名稱 密 度g/cm3 表觀密度g/cm3 堆積密度g/cm3 鋼 材 7.85松 木 1.550.400.80水 泥 2.803.209001300砂 2.662.6514501650碎石（石灰石） 2.602.802.6014001700普通混凝

11、土 2.601.952.50普通黏土磚 2.6016.01.90 返回鍵2.材料的密實(shí)度與孔隙率 密實(shí)度密實(shí)度是指材料體積內(nèi)，被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。以D表示，并按下式計(jì)算： D =V/V0 孔隙率孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占有的比例。以P表示，并按下式計(jì)算： P=（V-V0）/V0=1-D=1-/0孔隙率與密實(shí)度從兩個(gè)不同側(cè)面來反映材料的致密程度，即 D+P=1 。 建筑材料的許多工程性質(zhì)如強(qiáng)度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍性、導(dǎo)熱性、吸聲性等都與材料的致密程度有關(guān)。3.材料的填充率與空隙率l 填充率填充率 定義：在散粒材料的堆積體積中，顆粒體積占總體積的比例。 表達(dá)式：%100%1000000

12、VVDDP1%1001%1001%1000000000l 空隙率空隙率 定義：在散粒材料的堆積體積中，顆粒體積的空隙占總體積的比例。 表達(dá)式：2.2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì) 完全不濕潤（見圖教材（見圖教材P9 P9 圖圖2-22-2）材料在浸水狀態(tài)下吸收水分的能力稱為吸水性，用吸水率表示，吸水率有質(zhì)量吸水率和體積吸水率兩種表示方法。l 吸水性吸水性%100干干吸質(zhì)mmmWl材料中所吸水分是通過開口孔隙吸入的，故開口孔隙率愈大，則材料的吸水量愈多。材料吸水達(dá)飽和時(shí)的體積吸水率，即為材料的開口孔隙率。%10010HVmmW干吸體l 材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。l對(duì)于

13、細(xì)微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大對(duì)于細(xì)微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大。閉口孔隙水分不能進(jìn)去，而開口大孔雖然水分易進(jìn)入，但不能存留，只能潤濕孔壁，所以吸水率仍然較小。l 吸水率對(duì)材料性質(zhì)的影響（強(qiáng)度、保溫性、抗?jié)B性、抗凍性），例如：瓷磚的吸水率越大，抗凍例如：瓷磚的吸水率越大，抗凍性越差。性越差。l 各種材料的吸水率很不相同，差異很大，如花崗巖的吸水率只有0.50.7，混凝土的吸水率為23，粘土磚的吸水率達(dá)820，而木材的吸水率可超過100。l材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性（潮濕材料在干燥的空氣中也會(huì)放出水分）。l材料的吸濕性用含水率表示。含水率系指材料內(nèi)部所含水重占材料干

14、重的百分率。l 吸濕性吸濕性%100干干含含mmmWl材料的吸濕性隨空氣的濕度和環(huán)境溫度的變化而改變，當(dāng)空氣濕度較大且溫度較低時(shí)，材料的含水率就大，反之則小。l材料中所含水分與空氣的濕度相平衡時(shí)的含水率，稱為平衡含水率。l選擇瓷磚和木材要關(guān)注材料的吸水率還是含水率？選擇瓷磚和木材要關(guān)注材料的吸水率還是含水率？ 3.3.耐水性耐水性耐水性是指材料長期在飽和水作用下，而不破壞，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。用軟化系數(shù)表示干飽軟ffK）的抗壓強(qiáng)度（：材料吸水飽和狀態(tài)下飽MPaf）壓強(qiáng)度（：材料干燥狀態(tài)下的抗干MPaf一般材料吸水后，強(qiáng)度降低，但降低的程度不同，例如：石膏和混凝土。例如：石膏和混凝土。 因

15、為水分會(huì)分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，則有不同程度的。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)的范圍波動(dòng)在01之間，當(dāng)軟化系數(shù)大于0.80時(shí)，認(rèn)為是耐水性的材料。受水浸泡或處于潮濕環(huán)境的建筑物，則必須選用軟化系數(shù)不低于0.85的材料建造.材料飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融交替作用，既不破壞強(qiáng)度又不顯著下降的性質(zhì)。主要取決于材料的吸水飽和程度和材料結(jié)冰時(shí)體積膨脹所產(chǎn)生壓力的抵抗。4. 4. 抗凍性抗凍性思考題:孔隙率越大，材料的抗凍性是否越差？ 抗凍性實(shí)驗(yàn)通常是將規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試件浸水飽和后，在-15-15條件下凍結(jié)一定時(shí)間，然后在

16、室溫（20）的水中融化，進(jìn)行反復(fù)凍融，試件強(qiáng)度降低及質(zhì)量損失不超過規(guī)定值（質(zhì)量損失不大于5%，強(qiáng)度損失不大于25%），材料表面不明顯損傷，所對(duì)應(yīng)的最大循環(huán)次數(shù)，定為該材料的抗凍等級(jí)。 用抗凍等級(jí)表示?？箖龅燃?jí)Fi，i表示凍融循環(huán)的次數(shù)。材料抵抗壓力水或其他液體滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B抗?jié)B性性。用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級(jí)表示（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），抗?jié)B等級(jí)是在規(guī)定試驗(yàn)方法下材料所能抵抗的最大水壓力，用“Pi”表示。如P6表示可抵抗0.6MPa的水壓力而不滲透。5. 5. 抗?jié)B性抗?jié)B性 抗?jié)B性是決定材料耐久性的主要指標(biāo)（抗凍性抗凍性和抗侵蝕性抗侵蝕性）。 材料的抗?jié)B

17、性與材料內(nèi)部的空隙率特別是開口孔隙率有關(guān)，開口空隙率越大，大孔含量越多，則抗?jié)B性越差。材料的抗?jié)B性還與材料的增水性和親水性有關(guān)，增水性材料的抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料。地下建筑及水工建筑等，因經(jīng)常受壓力水的作用，地下建筑及水工建筑等，因經(jīng)常受壓力水的作用，所用材料應(yīng)具有一定的抗?jié)B性。對(duì)于防水材料則應(yīng)所用材料應(yīng)具有一定的抗?jié)B性。對(duì)于防水材料則應(yīng)具有好的抗?jié)B性。具有好的抗?jié)B性。 建筑材料中，各種無機(jī)膠凝混凝土、石料、磚瓦等均為親水性材料，它們?yōu)闃O性分子所組成，與極性分子水之間有良好的親合性。 瀝青、油漆、塑料等為憎水性材料，這是因?yàn)闃O性分子的水與這些非極性分子組成的材料互相排斥的緣故。憎水性材料常用作為

18、防潮、防水及防腐材料，也可以對(duì)親水性材料進(jìn)行表面處理，用以降低吸水性。能源緊缺是一個(gè)世界性的問題，建筑行業(yè)是個(gè)耗能大戶，國家規(guī)定高層建筑必須采用節(jié)能建筑材料，其中包括墻體節(jié)能、屋面節(jié)能和門窗節(jié)能。墻體節(jié)能、屋面節(jié)能和門窗節(jié)能。建筑節(jié)能建筑節(jié)能保溫材料保溫材料熱工性質(zhì)熱工性質(zhì)導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性熱容量熱容量2.2.3 材料與熱有關(guān)的性質(zhì)材料與熱有關(guān)的性質(zhì)l 定義定義：材料傳導(dǎo)熱量的能力（冬季材料保持熱量不傳遞出去；夏季材料阻礙熱量傳入室內(nèi)）。l 表示方法表示方法：用導(dǎo)熱系數(shù)表示，導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是：厚度為1 m的材料，當(dāng)溫度每改變1 K時(shí)，在l h時(shí)間內(nèi)通過1 m2面積的熱量。1.1.導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性棉襖

19、浸水后保暖性變差？棉襖浸水后保暖性變差？孔多的材料保溫性能好？孔多的材料保溫性能好？)(12ttFZQd式中 材料的導(dǎo)熱系數(shù)，w/（mK）； Q 傳導(dǎo)的熱量，J； d 材料的厚度，m； F 材料傳熱的面積，m2； Z 傳熱時(shí)間，h；（t1-t2）材料兩側(cè)溫度差，K l在建筑工程中的意義：判斷材料的保溫隔熱性能（在建筑工程中的意義：判斷材料的保溫隔熱性能（ 越大，傳熱越快，保溫性越差）越大，傳熱越快，保溫性越差）。 各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)差別很大，常見建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)差別很大，常見建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)范圍是范圍是0.0350.0353.5 W3.5 W( (mKmK) )，工程中通

20、常把，工程中通常把0.175 W0.175 W( (mKmK) )的材料稱為的材料稱為絕熱材料（保溫和隔熱材料）絕熱材料（保溫和隔熱材料）。常用建筑材料的熱工性質(zhì)指標(biāo)常用建筑材料的熱工性質(zhì)指標(biāo)材料名稱 導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK) 比熱J/(gK) 鋼 55 0.46 玻璃0.9 花崗巖 3.49 0.92 普通混凝土 1.510.88 水泥砂漿 0.93 0.84 普通粘土磚 0.81 0.84 粘土空心磚 0.64 0.92 松木 0.170.35 2.51 泡沫塑料 0.03 1.30 冰冰 2.20 2.05 水水 0.60 4.19 靜止空氣靜止空氣 0.023 2.2.熱容熱容l 定義：材

21、料溫度升高（或降低）1K時(shí)，所吸收（或放出）的熱量，稱為材料的熱容量，1kg材料的熱容量，稱為材料的比熱容（簡稱比熱）。l 在建筑工程中的作用：大比熱容的材料對(duì)保持室內(nèi)溫度的相對(duì)穩(wěn)定相對(duì)穩(wěn)定有很大影響。材料名稱 比熱J/(gK) 鋼 0.46 銅 0.38 花崗巖 0.92 普通混凝土 0.88 水泥砂漿 0.84 普通粘土磚 0.84 粘土空心磚 0.92 松木 2.51 泡沫塑料 1.30 冰 2.05 水 4.19 l 影響導(dǎo)熱性的因素：影響導(dǎo)熱性的因素：材料的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu) 化學(xué)組成不同的材料，其導(dǎo)熱系數(shù)不同，所以不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)也不同。 如：一般情況下，導(dǎo)熱系數(shù)

22、的大小為： 金屬材料非金屬材料 有機(jī)材料 孔隙率和空隙構(gòu)造特征孔隙率和空隙構(gòu)造特征 一般來說：P，導(dǎo)熱性，原因是靜止空氣的一般材料的。 P一定時(shí)，隨著連通孔和粗孔的增多，因?yàn)槿艨紫洞执蠡蜇炌?，?duì)流作用加強(qiáng)，。 材料的濕度和溫度材料的濕度和溫度 材料受潮后，導(dǎo)熱性，保溫隔熱性（水空氣）。材料受潮后再受凍,進(jìn)一步，保溫隔熱性進(jìn)一步(冰水)。棉襖浸水后保暖性棉襖浸水后保暖性變差？變差？孔多的材料保溫性孔多的材料保溫性能好？能好？復(fù)習(xí)思考題1.中空玻璃為什么比同厚度的實(shí)心玻璃保溫性能好？2.保溫材料為什么保持干燥狀態(tài)保溫效果較好？2.3.1 2.3.1 強(qiáng)度與比強(qiáng)度強(qiáng)度與比強(qiáng)度l 強(qiáng)度強(qiáng)度材料的強(qiáng)度材

23、料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。通常情況是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。通常情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力多由外力（或荷載）作用而引起，隨著下，材料內(nèi)部的應(yīng)力多由外力（或荷載）作用而引起，隨著外力增加，應(yīng)力也隨之增大，直至應(yīng)力超過材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)所外力增加，應(yīng)力也隨之增大，直至應(yīng)力超過材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)所能抵抗的極限，即強(qiáng)度極限，材料發(fā)生破壞。能抵抗的極限，即強(qiáng)度極限，材料發(fā)生破壞。在工程上，通常采用破壞試驗(yàn)法對(duì)材料的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)測(cè)。將在工程上，通常采用破壞試驗(yàn)法對(duì)材料的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)測(cè)。將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力（荷載）直預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)

24、試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度。2.3 材料材料的的力學(xué)力學(xué)性性質(zhì)質(zhì)根據(jù)外力作用方式的不同，材料的強(qiáng)度有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度（或抗折強(qiáng)度）及抗剪強(qiáng)度等形式。如下圖所示：材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度可直接由下式計(jì)算：AFfmaxf-材料強(qiáng)度， MPaFmax-材料破壞時(shí)的最大荷載，NA-試件受力面積，mm2材料的抗彎強(qiáng)度與受力情況有關(guān)，一般試驗(yàn)方法是將條形試件放在兩支點(diǎn)上，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：2max23bhLFfw式中 fw-材料的抗彎強(qiáng)度， MPaFmax-材料受彎破壞時(shí)的最大荷載，N

25、A-試件受力面積，mm2L-兩支點(diǎn)的間距，mmb、h-試件橫截面的寬及高，mm常見建筑材料的強(qiáng)度常見建筑材料的強(qiáng)度/ /MPa材料 抗壓強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度 花崗巖 100250 58 1014 普通燒結(jié)磚 7.530 1.84.0 普通混凝土 7.560 14 松木(橫紋) 3050 80120 60100 建筑鋼材 2351 600 2351 600 l 比強(qiáng)度比強(qiáng)度l比強(qiáng)度比強(qiáng)度是指按單位體積質(zhì)量計(jì)算的材料強(qiáng)度，即材料在斷裂點(diǎn)的強(qiáng)度（通用拉伸強(qiáng)度）與其表觀密度之比（f /0）。在高層建筑及大跨度結(jié)構(gòu)工程中常采用比強(qiáng)度較高的材料。是反映材料輕質(zhì)高強(qiáng)的力學(xué)參數(shù)。在高層建筑及大跨度結(jié)構(gòu)工程

26、中常采用比強(qiáng)度較高的材料。這類輕質(zhì)高強(qiáng)的材料，也是未來土木建筑材料發(fā)展的主要方向。 木材強(qiáng)度值雖比混凝土低，但其比強(qiáng)度卻高于混凝土，這說明木材與混凝土相比較是典型的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。 幾種主要材料的比強(qiáng)度材料 表觀密度/(kg/m3) 強(qiáng)度/MPa 比強(qiáng)度 低碳鋼 7 850 420 0.054 普通混凝土（抗壓） 2 400 40 0.017 松木（順紋抗拉） 500 100 0.200 玻璃鋼 2 000 450 0.225 燒結(jié)普通磚（抗壓） 1 700 10 0.006 2.3.2 彈性與塑性彈性與塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)稱為彈性彈性。材料在外力

27、作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，有一部分變形不能恢復(fù)，這種性質(zhì)稱為材料的塑性塑性。彈性變形與塑性變形的區(qū)別在于，前者為可逆變形，后者為不可逆變形。 彈性變形的大小與外力成正比，比例系數(shù)彈性變形的大小與外力成正比，比例系數(shù)E成為彈性模量。在彈性變形范圍內(nèi)，用下式成為彈性模量。在彈性變形范圍內(nèi)，用下式表示：表示： E式中 材料的應(yīng)變; 材料的應(yīng)力，MPa; E材料的彈性模量 E表示材料抵抗變形的指標(biāo)，E越大，材料越不容易變形，抵抗變形的能力就越強(qiáng)。2.3.3 脆性與韌性脆性與韌性l 脆性：脆性：材料受外力作用，當(dāng)外力達(dá)一定值時(shí)，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時(shí)無明顯的塑性變形，這種性質(zhì)稱為脆性。磚、石材、

28、玻璃、混凝土等都是脆性材料。 l韌性：韌性：材料在沖擊或振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，同時(shí)產(chǎn)生較大的變形而不破壞，這種性質(zhì)稱為韌性。建筑鋼材、木材、塑料等是較典型的韌性材料。路面、橋梁、吊車梁以及有抗震要求的結(jié)構(gòu)都要考慮材料的韌性。 2.3.4 2.3.4 硬度與耐磨性硬度與耐磨性l 硬度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ǎ河糜谔烊坏V物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，分為10個(gè)硬度等級(jí)。莫氏硬度，適用與礦物。鋼球壓入法：布氏硬度HB，適用于木材，混

29、凝土，鋼材等。 摩氏硬度 礦物的硬度是指礦物抵抗外來機(jī)械作用力(如刻畫、壓入、研磨等)侵入的能力。 早在1822年，F(xiàn)riedrich mohs提出用10種礦物來衡量世界上最硬的和最軟的物體，這是所謂的摩氏硬度計(jì)。按照他們的軟硬程度分為十級(jí)： 1、滑石 2、石膏 3、方解石 4、螢石 5、磷灰石 6、正長石 7、石英 8、黃玉 9、剛玉 10、金剛石 各級(jí)之間硬度的差異不是均等的，等級(jí)之間只表示硬度的相對(duì)大小。 操作方法： 選擇被測(cè)樣品的尖銳位置。 在已知硬度的平面型礦物硬度計(jì)平面進(jìn)行刻劃，刻劃硬度的測(cè)試由低至高依次進(jìn)行。 觀察硬度計(jì)平面有無刻面，輕擦平面，以防被測(cè)樣品的粉末留在硬度計(jì)上，使判斷失誤。 若硬度計(jì)平面有劃痕，則樣品硬度大于硬度計(jì)。再依次測(cè)試更高一級(jí)的硬度計(jì)，直至介于兩個(gè)硬度級(jí)別之間或相當(dāng)于某一硬度計(jì)為止。 結(jié)果表