情景1：建筑材料的基本性質(zhì)729

建筑材料蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院水利工程系2013.3.28情景一：工程材料的基本性質(zhì)任務一：材料的基本物理性質(zhì)工作任務任務一：材料的基本物理性質(zhì)學習步驟咨詢決策計劃實施檢查評價

咨詢參考資料《建筑材料》中國水利水電出版社；《建筑材料》重慶大學出版社；《實用建筑材料試驗手冊》趙述智中國建筑工業(yè)出版社1.某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面。請問選擇何種材料合適？

工程資料

咨詢2.某地發(fā)生歷史上罕見的洪水。洪水退后，許多磚房倒塌，其砌筑用的磚多為未燒透的多孔的紅磚，見右圖。工程資料

咨詢3、酸雨腐蝕建筑物現(xiàn)象某大樓的外表，從中可見墻壁發(fā)黑，在有的地方可見白色流跡線。工程資料

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1.班級學生自由組合為10個學習小組，各學習小組自行選出組長；

2.組長召集組員利用課外時間認真熟悉《實用建筑材料試驗手冊》、建筑材料相關規(guī)范等相關資料；

3.各小組討論分析工程案例；并填寫實訓報告冊；

4.對分析過程中的錯誤及不可行之處加以改正，并完善任務工單。

通過分析工程資料掌握材料基本性質(zhì)中各項指標的含義及其檢測方法。任務內(nèi)容及要求

咨詢相關知識材料與質(zhì)量有關的性質(zhì)材料與水有關的性質(zhì)材料與熱有關的性質(zhì)名稱定義表達式單位備注密度表觀密度堆積密度一、材料與質(zhì)量有關的基本物理性質(zhì)材料在絕對密實狀態(tài)下,單位體積的質(zhì)量。材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。g/cm3㎏/m3㎏/m3或g/cm3

咨詢：相關知識1、材料的密度、表觀密度與堆積密度一、材料的基本物理性質(zhì)2、密實度與孔隙率（1）密實度圖1-1材料孔隙率示意圖

密實度是指材料體積內(nèi)，被固體物質(zhì)所充實的程度。

咨詢：相關知識（2）孔隙率圖1-1材料孔隙率示意圖

孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百分率。

咨詢：相關知識3、填充率與空隙率(1）填充率

圖1-2材料空隙率示意圖填充率是指散粒材料在其堆積體積中，被其顆粒填充的程度。

咨詢：相關知識(4)空隙率

圖1-2材料空隙率示意圖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占材料堆積體積的百分率。

咨詢：相關知識(1)材料的親水性與憎水性

(a)親水性材料

(b)憎水性材料4、材料與水有關的性質(zhì)

咨詢：相關知識(2)吸水性定義：吸水性是指材料在水中吸收水分的性質(zhì)，其大小用吸水率表示。

咨詢：相關知識影響吸水性的因素:材料的孔隙率；材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；孔隙構造特征，如孔徑大小、開口與否等。

咨詢：相關知識（3）吸濕性定義：材料在空氣中，吸收空氣中水分的性質(zhì)，稱為吸濕性。其大小用含水率表示。

咨詢：相關知識影響吸濕性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；孔隙構造特征，如孔徑大小、開口與否等；周圍空氣的溫度和濕度。

咨詢：相關知識（4）、材料的耐水性定義：材料在長期飽和水作用下，其強度也不顯著降低的性質(zhì)，稱為耐水性。其衡量指標為：軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后的強度降低越多，其耐水性越差。

咨詢：相關知識工程對材料軟化系數(shù)的要求對經(jīng)常處于水中或受潮嚴重的重要結構物（如地下構筑物、基礎、水工結構）的材料，其K軟≥0.85；受潮較輕的或次要結構物的材料，其K軟≥0.75；K軟≥0.80的材料，一般稱為耐水的材料。

咨詢：相關知識（5）、材料的抗?jié)B性定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性。衡量指標：①滲透系數(shù)k，單位cm/hk越大，材料的抗?jié)B性越差。QAdH②抗?jié)B等級Pn

咨詢：相關知識抗?jié)B等級對于混凝土和砂漿，抗?jié)B性常用抗?jié)B等級(S)表示：

S=10H－1

H－試件開始滲水時的水壓力（MPa）

影響材料抗?jié)B性的因素：孔隙率、孔隙特征地下建筑（地鐵、人防建筑、地下室）、水工結構、防水材料等均要求較高的抗?jié)B性。

咨詢：相關知識（6）、材料的抗凍性定義：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量指標：抗凍性指標用抗凍等級Fn表示，表示經(jīng)過n次凍融循環(huán)次數(shù)后，質(zhì)量損失不超過5%，強度損失不超過25%。

咨詢：相關知識凍融破壞的原因

材料有孔且孔隙含水；水→冰，體積膨脹9％，結冰壓力高達100MPa，結冰壓力超過材料的抗拉強度時，材料開裂；裂縫的增加也進一步增加了材料的飽水程度，飽水程度的增加進一步加劇了凍融破壞；反復多次加劇破壞，最終材料崩潰；嚴寒地區(qū)道路、橋梁、水壩、堤防、海上鉆井平臺、跨海大橋等均需考慮凍融破壞。

咨詢：相關知識三、材料的熱工性質(zhì)－導熱性導熱性－材料傳導熱量的能力稱為導熱性。其大小用熱導率（λ）表示。

At2t1Q

式中λ－導熱系數(shù)（W/m.K）

Q－傳導的熱量（J）

A－熱傳導面積（m2）

d－材料的厚度（m）

t－熱傳導時間（s）

(T2-T1)－材料兩側溫差（K）

咨詢：相關知識2、材料與熱有關的性質(zhì)導熱系數(shù)λ的物理意義：

表示單位厚度的材料，當兩側溫差為1K時，在單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量。材料的組成與結構孔隙率及孔隙特征含水情況影響材料導熱系數(shù)的因素有：

咨詢：相關知識1、材料的強度與強度等級（1）強度－－指材料抵抗破壞的能力。材料的抗彎強度

材料的抗壓、抗拉、抗剪強度。單位：MPa

，1MPa=1N/mm2

咨詢：相關知識二、材料的力學性質(zhì)比強度材料的強度與其表觀密度的比值（f/ρo），它是評價材料是否輕質(zhì)高強的指標。

幾種材料的強度比較材料表觀密度(kg/m3)強度f

(MPa)比強度（f/ρo）低碳鋼78604150.053松木50034.30.059混凝土2400600.025（2）材料的比強度：衡量材料輕質(zhì)高強的一個指標，材料的強度與其表觀密度之比，即：

咨詢：相關知識（3）彈性與塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，外力撤掉后變形能完全恢復的性質(zhì)，稱為彈性。σε材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后仍保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。

咨詢：相關知識（4）材料的脆性與韌性脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗沖擊或震動荷載的能力很差。

2.韌性－在沖擊、震動荷載的作用下，能吸收較大能量而不破壞的性質(zhì)稱為韌性。如鋼材、木材、纖維等。1.脆性－在外力作用下，當外力達到一定限度后，材料突然破壞而又無明顯的塑性變形的性質(zhì)。橋梁、牛腿柱、電梯井、高層建筑等處所用的材料須有較好的韌性。

咨詢：相關知識（5）硬度和耐磨性測定方法：刻劃法、回彈法、壓入法。

①.硬度－指材料表面的堅硬程度，是抵抗其他物體刻劃、壓入其表面的能力。

咨詢：相關知識②.耐磨性－材料表面抵抗磨損的能力。用磨損率表示。m1－－試件磨損前的質(zhì)量（g）；m2－－試件磨損后的質(zhì)量（g）；A－－試件受磨面積（cm2）。

咨詢：相關知識三、材料的耐久性1、概念材料的耐久性是指材料在使用期間，受到各種內(nèi)在的或外來因素的影響，能經(jīng)久不變質(zhì)不破壞，能保持原有性能不影響使用的性質(zhì)。這是一個綜合性指標。2、提高耐久性的措施減輕介質(zhì)對材料的破壞作用提高材料密實度對材料進行憎水或防腐處理在材料表面設置保護層

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決策

（1）在教師指導下，擬定分析任務的基本思路。包括在建筑實踐中，選擇、使用、分析和評價材料的依據(jù)。（2）分析材料的基本性質(zhì)和特殊性質(zhì)?；拘再|(zhì)是指必須考慮的基本的，共有的性質(zhì)；特殊性質(zhì)是指材料本身不同于別的材料的性質(zhì)，是材料具體使用特點的體現(xiàn)。（3）分析工程案例（任務）中的所有信息點，結合課本相關知識，掌握材料基本性質(zhì)中各項指標的含義及檢測方法。

計劃1.全班分為10個討論小組，各組成員配合分析完成任務；

2.在教師指導下，擬定分析工程資料的基本步驟。

3.在教師指導下，制定出任務實施的進度計劃。

1.某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面。請問選擇何種材料合適？

實施

實施分析：保溫層的目的是減少外界溫度變化對住戶的影響。材料保溫性能的主要描述指標為導熱系數(shù)和熱容量，其中導熱系數(shù)越小越好。觀察兩種材料的剖面，可見A材料為多孔結構，B材料為密實結構，多孔材料的導熱系數(shù)較小，適于作保溫層材料。2.某地發(fā)生歷史上罕見的洪水。洪水退后，許多磚房倒塌，其砌筑用的磚多為未燒透的多孔的紅磚，見右圖。原因分析：這些紅磚沒有燒透，磚內(nèi)開口孔隙率大，吸水率高。吸水后，紅磚強度下降，特別是當有水進入磚內(nèi)時，未燒透的粘土遇水分散，強度下降更大，不能承受房屋的重量，從而導致房屋倒塌。3、酸雨腐蝕建筑物現(xiàn)象某大樓的外表，從中可見墻壁發(fā)黑，在有的地方可見白色流跡線。

實施分析原因：由于吸附了以碳為主的煤煙狀懸浮顆粒物使其建筑物表面變黑，而且由于酸雨的沖洗，使石材露出新表面，從而形成流跡線。同時，石灰質(zhì)堿性巖容易與酸起反應，石材本身被硫酸溶解，出現(xiàn)表面凸凹不平，故出現(xiàn)了建筑物的表面腐蝕。

序號檢查內(nèi)容標準分評價標準1能否按時完成實訓任務，提交實訓報告；實訓報告內(nèi)容是否完整、準確。30優(yōu)秀：按時并很好地完成實訓任務，提交實訓報告；實訓報告內(nèi)容完整，條理清晰，結構邏輯性強，用詞準確，能準確運用專業(yè)術語；（30分）合格：基本能按時完成實訓任務，提交實訓報告；報告內(nèi)容較完整，條理基本清晰，用詞基本準確，基本能運用專業(yè)術語；（20分）不及格：不能按時完成實訓任務，不能按時提交實訓報告；報告內(nèi)容不完整，條理不清晰，不能運用專業(yè)術語。（10分）2分析問題思路正確、完整30優(yōu)秀：熟練完成了工程資料信息的分析準確無誤；（30分）合格：較熟練工程資料信息的分析有個別錯誤；（20