建筑材料的物理性質(zhì)

1、襄樊職業(yè)技術(shù)學院工程造價教研室第一章 材料的基本性質(zhì)學習建筑材料性質(zhì)的原因建筑材料在使用過程中，承受著各種不同的作用，因而要求具有相應(yīng)的不同性質(zhì)。例如 1：受力結(jié)構(gòu)的材料必需具有良好的力學性能； 2、防水材料必須具有抗?jié)B防水能力； 3、墻體材料必須具有隔熱保溫、吸聲隔音性能； 4、北方水工建筑物，許多材料必須具有良好的抗?jié)B性和抗凍性； 5、材料必須經(jīng)受住風吹日曬等，因此必須具有良好的耐久性。 因此，學習材料的性質(zhì)對我們了解材料的性能，正確選擇、使用、材料有著很好的理論基礎(chǔ)。物理性質(zhì)：密度、表觀密度、堆積密度；孔隙率和空隙率;力學性質(zhì)：材料的強度、強度等級、比強度、彈性和塑性、脆性與韌性；材料與

2、水有關(guān)的性質(zhì)：親水性與憎水性；吸水性和吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性；材料的熱工性能：比熱、導熱性、熱變形性、耐燃性；材料的耐久性能。教學重點、難點： 材料的物理、力學性質(zhì) 第二章 建筑材料的基本性質(zhì)教學目的與要求：教學內(nèi)容：一、材料的結(jié)構(gòu)二、材料的物理性質(zhì)三、材料的力學性質(zhì)四、材料的裝飾性五、材料的耐久性一、材料的結(jié)構(gòu)1、材料的孔隙 思考：空隙與孔隙有什么區(qū)別？材料的孔隙：材料實體內(nèi)部被空氣所占據(jù)的空間（一個）材料的空隙：材料（一般指散粒材料）實體之間被材料所占據(jù)的空間（一堆）2、材料孔隙形成的原因（1）水的占據(jù)作用混凝土（2）火山作用火山渣（3）外加劑作用加氣混凝土（4）焙燒的作用燒結(jié)磚3

3、、孔隙的衡量指標（1）孔隙率（2）空隙連通性（3）空隙直徑（1）孔隙率孔隙在材料體積中所占的比例。一般，孔隙率越大，密度越小，強度越低，保溫隔熱性越好，隔聲吸聲能力越強。（2）空隙連通性連通孔：彼此連通且與外界相通封閉孔：相互獨立且與外界隔絕1.固體（實體） 2.閉口孔隙 3.開口孔隙（3）孔隙直徑粗大孔毛細孔極細微孔 孔隙狀況對建筑材料的各種基本性質(zhì)具有重要的影響。影響材料的： 強度 抗?jié)B性和抗凍性 吸水性 耐久性 導熱性2、材料的宏觀結(jié)構(gòu)是指用放大鏡或直接用肉眼即可分辨的結(jié)構(gòu)層次。（1）按孔隙尺寸進行分類致密狀構(gòu)造：沒有或基本沒有孔隙。性能：密度大，導熱性較高典型材料：鋼材、鋁合金、玻璃、

4、瀝青、密實塑料、花崗巖、瓷器等多孔狀構(gòu)造：具有較多的孔隙、孔隙較大性能：輕質(zhì)、保溫隔熱性好、隔聲吸聲性能好典型材料：加氣混凝土、泡沫塑料、各種燒結(jié)膨脹材料等水泥刨花復(fù)合保溫板 泡沫 加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造微孔狀構(gòu)造：具有眾多直徑微小的孔隙性能：密度小、導熱性較差、隔聲吸聲性能良好、吸聲性良好、抗?jié)B性差典型材料：石膏制品、燒結(jié)磚、瓦等（2）按構(gòu)成形態(tài)進行分類聚集結(jié)構(gòu)：填充性的集料被膠凝材料膠結(jié)在一起而形成的性質(zhì)：集料和膠結(jié)材料的性質(zhì)以及結(jié)合的程度典型材料：水泥混凝土、砂漿、瀝青混凝土、塑料等混凝土：聚集結(jié)構(gòu)顆粒狀材料：固體顆粒的聚集體性質(zhì)：顆粒本身的性質(zhì)、顆粒間的接觸程度、黏結(jié)性質(zhì)典型材料：石

5、子、砂和蛭石纖維狀構(gòu)造：某一斷面方向上表現(xiàn)為平行纖維間的相互黏結(jié)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)性質(zhì)：保溫隔熱性典型材料：木材、竹材、礦棉、玻璃纖維層狀構(gòu)造：以不同薄層間的相互黏結(jié)而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)性能：綜合各種材料的性能典型材料：膠合板、鋁塑復(fù)合板、復(fù)合木地板、夾層玻璃三合板層狀結(jié)構(gòu)二、材料的物理性質(zhì)二、 材料的物理性質(zhì)（二）材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)材料的密度、表觀密度、體積密度和堆積密度 密度實際密度表觀密度體積密度堆積密度根據(jù)材料所處的體積狀況不同密度 ：物質(zhì)單位體積的質(zhì)量一、 材料的物理性質(zhì)1 、密度: 指的是材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。單位g/cm3或kg/m3。計算公式為：上式中， 密度（g/cm3或

6、或 kg/m3)m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）； v材料在絕對密實狀態(tài)下的體積（cm3 或m3);關(guān)于密度計算中的體積問題注意：材料在致密狀態(tài)下的體積指的是不包含材料內(nèi)部孔隙的固體物質(zhì)本身的體積，亦稱實體積。對于致密材料（如鋼材、玻璃、瀝青等）而言，內(nèi)部是不含孔隙的，故體積很容易測定；但是對于絕大多數(shù)材料而言，在自然狀態(tài)下材料是含有一些孔隙的。26常見近似無孔隙材料鋼、玻璃常見有孔隙材料未燒透的紅磚水泥混凝土含孔材料的體積測定方法： 一般采用李氏瓶測定有孔材料的實體積測定有孔隙材料的密度時，應(yīng)把材料磨成細粉（粒徑小于0.2mm），以排除其內(nèi)部孔隙，經(jīng)干燥至恒重后，再用密度瓶（李氏瓶）測定

7、其絕對密實體積，材料磨得越細，測得的密度值越準確。？思考題： 如何測量有孔隙材料的密度？（觀看密度測定視頻）關(guān)于密度計算中的體積問題李氏瓶*測量有孔隙材料密度的方法與步驟：2、表觀密度指的是材料在近似絕對密實狀態(tài)下，單位體積（含材料實體及閉口孔隙體積）的質(zhì)量；表觀密度的計算公式為：上式中， 表觀密度（kg/m3)m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（kg）材料在近似絕對密實狀態(tài)的體積（m3)*表觀體積 = 密實狀態(tài)下的體積v +閉口孔隙體積v閉孔思考題：比較密度和表觀密度的大?。克伎碱}：如何 測定材料的表觀密度？取材料樣品烘 干烘箱1050C1100C冷卻到室溫干燥器稱量質(zhì)量 m天平（1）測定材料的干質(zhì)量

8、m:(2)測定材料的表觀體積 -分兩種情況：（1）對于形狀規(guī)則的材料，如燒結(jié)磚、砌塊等：用尺量測得材料的自然體積；對于四面體，測定長、寬、高；對于圓柱體，測定其直徑和高；（2）對于形狀不規(guī)則的材料，如卵石、碎石等，采用排水法確定其自然體積，但材料表面應(yīng)預(yù)先涂上蠟，以防水分滲入材料內(nèi)部而使測值不準。 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，直接用排水法測定其表觀體積注意：工程上常用的砂、石材料，其顆粒內(nèi)部空隙極少，用排水法測出的顆粒體積與其實體體積基本相

9、同，所以，砂、石的表觀密度可近似地視作其密度，常稱視密度。3、體積密度 材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。材料在自然狀態(tài)下單位體積（包括材料實體及其開口孔隙、閉口孔隙）的重量稱為材料的體積密度（原稱容重，道路工程中亦稱為毛體積密度）。 體積密度公式：體積密度( )材料的重量( )材料在自然狀態(tài)下的體積( )體積密度測定： 材料在自然狀態(tài)下的體積是指包含材料內(nèi)部開口孔隙和閉口孔隙的體積。 對于外形規(guī)則的材料，其表觀密度測定很簡便，只要測得材料的重量和體積（可用量具量測），即可算得。 不規(guī)則材料的體積要采用排水法求得，材料表面應(yīng)預(yù)先涂上蠟，以防止水分滲入材料內(nèi)部而使所測結(jié)果不準。4、堆積密度： 指

10、的是顆粒狀、粉狀材料或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積（開口+閉口+實體+間隙）的質(zhì)量。 * 計算公式為： 堆積密度（kg/m3) m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)（kg）； 材料在堆積狀態(tài)下的體積（m3);39材料的堆積密度反映散粒構(gòu)造材料堆積的 緊密程度及材料可能的堆放空間！堆積體積絕對體積內(nèi)部開閉孔體積顆粒間空隙體積堆積密度測定： 散粒材料在自然堆積狀態(tài)下的體積，是指既含顆粒內(nèi)部的孔隙，又含顆粒之間空隙在內(nèi)的總體積。 散粒材料的體積可用已標定容積的容器測得。砂子、石子的堆積密度即用此法求得。若以搗實體積計算時，則稱緊密堆積密度。 由于大多數(shù)材料或多或少含有一些孔隙，故一般材料的表觀密度總是小于密度

11、。幾種密度的比較比較項目實際密度表觀密度體積密度堆積密度材料狀態(tài)絕對密實近似絕對密實狀態(tài)自然狀態(tài)堆積狀態(tài)材料體積VV0計算公式應(yīng)用判斷材料性質(zhì)用量計算、體積計算？思考題：如何測定砂和石子的堆積密度？（1）首先采用前述方法測定其干質(zhì)量m;（2）然后采用容量升來測定砂子、石子的堆積體積，方法如下： a）砂子采用1L、5L的容量升來測堆積體積； b）石子采用10L、20L、30L的容量升來測定其堆積體積；（3）利用公式計算堆積密度：（三） 材料的密實度和孔隙率1、材料的密實度和孔隙率： 單塊材料 （1）材料的密實度： 是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度，也就是材料內(nèi)部固體物質(zhì)體積占材料總體積的比例，

12、用D來表示。注意：含有孔隙的材料，密實度均小于1。(2)孔隙率： 是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占材料總體積的百分率，用P表示?？紫犊煞譃殚]口孔和開口孔。 P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100% 材料內(nèi)部孔隙示意 式中：V材料的絕對密實體積，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。密實度和孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，通常用孔隙率表示，孔隙率小，則密實度高。 影響材料的： 強度 抗?jié)B性和抗凍性 吸水性 耐久性 導熱性 密實結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部基本上無孔隙，結(jié)構(gòu)致密，密實度高

13、，孔隙率小。特點是：1、材料受力的有效面積大，強度和硬度較高；2、吸水性?。?、抗?jié)B性和抗凍性較好；4、耐磨性較好；5、絕熱性差。如鋼材、天然石材、玻璃等。有孔隙結(jié)構(gòu)的材料內(nèi)部基本上有孔隙，孔隙率高。特點是：1、強度較低；2、抗?jié)B性和抗凍性較差；3、吸水性較大；4、絕熱性較好。如加氣混凝土、石膏制品、燒結(jié)普通磚等。加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造 工程應(yīng)用：1、保溫隔熱的建筑物或部位，要求其所用材料的孔隙率要較大；2、高強或不透水的建筑物或部位，要求所用材料的孔隙率應(yīng)很小。2、 材料的填充率與空隙率： 散粒狀材料 1、填充率 填充率是指散粒材料（如砂子、石子等）在堆積體積中，被其顆粒實體體積填充的程度

14、。填充率一般用D來表示，按下式計算： 或 材料填充率示意圖2、空隙率 空隙率是指散粒材料在堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占堆積體積的百分率，用P表示：空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒之間相互填充的致密程度。思考：空隙率與孔隙率有什么區(qū)別？D+ P=1孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項目孔隙率空隙率適用場合個體材料內(nèi)部堆積材料之間作 用可判斷材料性質(zhì)可進行材料用量計算計算公式空隙率性質(zhì)指標在工程中的應(yīng)用： 砂子、石子等，因其致密，強度高，適合做承重的混凝土骨料。顆粒狀構(gòu)造的材料顆粒間存在大量的空隙，其空隙率主要取決于顆粒級配。用作混凝土骨料時，要求緊密堆積。 對于混凝土的粗細骨料，空隙率越小，說明其顆粒大小搭配的越合理，用其配置的混凝土越密實，水泥越節(jié)約。 在砼中，砂石間的空隙需要水泥漿填充。其空隙越大，拌制砼所