第一章材料的基本性質(zhì)

第一章建筑材料的基本性質(zhì)內(nèi)容：材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的基本物理性質(zhì)材料的基本力學(xué)性質(zhì)材料的耐久性材料的熱工性能材料的裝飾性能1.1材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造一、材料的組成---是指材料的化學(xué)成分、礦物組成和配料組成。1、材料的化學(xué)組成定義構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化合物的種類與數(shù)量。與性質(zhì)關(guān)系材料的化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)與化學(xué)組成密切相關(guān)。舉例鋼材易銹蝕是因?yàn)楹現(xiàn)e，鋼材中C含量的多少，確定鋼的性質(zhì)，C愈高，脆性愈大，韌性就愈差；水泥的化學(xué)組成不同，或相互比例不同，性質(zhì)也不同。2.礦物組成定義礦物組成是指構(gòu)成材料的礦物種類和數(shù)量。礦物材料中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)，特定的物理力學(xué)性質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)。與性質(zhì)關(guān)系礦物組成在其化學(xué)成分確定的條件下，是決定材料性質(zhì)的主要因素。舉例水泥中的熟料礦物，其相對(duì)含量不同，水泥性能不同。3.相組成定義材料中結(jié)構(gòu)相近，性質(zhì)相同的均勻部分。自然界中的物質(zhì)分為氣象、液相固相三種形態(tài)。材料中，同種化學(xué)成分由于加工工藝不同，溫度壓力等環(huán)境的不同，可形成不同的相。如，鐵碳合金中有鐵素體、滲碳體、珠光體。復(fù)(混）合材料由兩相或兩相以上的物質(zhì)組成的材料。如混凝土。與性質(zhì)關(guān)系復(fù)（混）合材料的性質(zhì)與其構(gòu)成材料的相組成和界面特性有密切關(guān)系。界面為多相材料中相與相之間的分界面，是較薄弱區(qū)。改善界面性能可以提高材料性能。宏觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)二、材料的結(jié)構(gòu)1.宏觀結(jié)構(gòu)指用肉眼或放大鏡能分辨的粗大組織。在10-3m以上。材料的宏觀結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的主要特征2.細(xì)觀結(jié)構(gòu)

定義指用光學(xué)顯微鏡所看到的結(jié)構(gòu)。其尺寸范圍在10-3~10-6m。研究領(lǐng)域該結(jié)構(gòu)主要研究材料內(nèi)部的晶粒、顆粒等的大小和形態(tài)、晶界或界面，孔隙與微裂紋的大小和分布。舉例

鋼鐵的鐵素體、滲碳體、珠光體。3.微觀結(jié)構(gòu)定義用電子顯微鏡、X-射線衍射儀等手段來研究的原子級(jí)或分子級(jí)結(jié)構(gòu)。尺寸范圍在10-6-10-10m。

分類晶體玻璃體膠體3.微觀結(jié)構(gòu)晶體非晶體（玻璃體）原子排列示意圖3.微觀結(jié)構(gòu)（1）晶體

定義質(zhì)點(diǎn)在空間上按特定的規(guī)則呈周期性排列。近程有序，遠(yuǎn)程有序。

晶體結(jié)構(gòu)的分類原子晶體，如石英分子晶體，如有機(jī)化合物離子晶體，如CaCl2金屬晶體，如鋼鐵3.微觀結(jié)構(gòu)（2）玻璃體定義：質(zhì)點(diǎn)呈無規(guī)則空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易與其他物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。近程有序，遠(yuǎn)程無序。玻璃體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)排列不規(guī)則，沒有固定的幾何形狀。各向同性，破壞時(shí)沒有明顯的解理面（礦物在外力作用下，沿一定的結(jié)晶方向裂成光滑平面的性質(zhì)）。

沒有固定的熔點(diǎn)。具有化學(xué)活性，如火山灰，?；郀t礦渣等。3.微觀結(jié)構(gòu)（3）膠體

定義：粒徑為10-7～10-10m的固體顆粒為分散相，分散在連續(xù)相介質(zhì)中形成的分散體系。膠體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①總表面積大。表面能大，吸附能力強(qiáng)。②既具有固體性質(zhì)，又具有粘性液體的流動(dòng)性質(zhì)。分類

溶膠結(jié)構(gòu)：膠粒少

凝膠結(jié)構(gòu)：膠粒多定義構(gòu)造指具有特定性質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)單元間的相互搭配情況。

構(gòu)造與結(jié)構(gòu)關(guān)系與結(jié)構(gòu)相比構(gòu)造更強(qiáng)調(diào)相同材料或不同材料間的搭配組合關(guān)系。如材料的(孔隙、層理、紋理、疵病等)

構(gòu)造與性能的關(guān)系木材的宏觀和微觀構(gòu)造決定了木材的各向異性；具有特定構(gòu)造的節(jié)能墻板，其構(gòu)造賦予了墻板良好的保溫、隔聲、防火抗震等性能。

三、材料的構(gòu)造空隙1.2材料的物理性質(zhì)

一、材料的密度1.實(shí)際密度指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計(jì)算：

式中：ρ——實(shí)際密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

V——材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3

或m3。實(shí)際密度的測量絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積－是指不包括材料內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。實(shí)際密度的測量：

1）對(duì)近于絕對(duì)密實(shí)的材料：金屬、玻璃等量測幾何體積－稱重－代入公式

2）對(duì)有孔隙的材料：磚、混凝土、石材磨成細(xì)粉－李氏比重瓶法測試?yán)钍掀糠ㄔ囼?yàn)演示2.表觀密度材料單位表觀體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：式中：——體積密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

——材料的自然體積，cm3

或m3。

規(guī)則材料

開口孔閉口孔

表觀密度的測量

自然狀態(tài)下的體積－是指包含材料內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。材料內(nèi)部孔隙含有水分時(shí)，其質(zhì)量和體積均發(fā)生變化。注明含水情況表觀密度一般是采用材料在氣干狀態(tài)下的質(zhì)量和體積來測定。在烘干狀態(tài)下的表觀密度稱為干表觀密度。

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砂表觀密度ρs的測定（kg/m3）式中：m0——砂試樣的烘干質(zhì)量，g；m0＝300g；

m1——砂試樣、水及容量瓶總質(zhì)量，g;m2——水及容量瓶總質(zhì)量，g。測定瓶+砂+水的質(zhì)量m1測定瓶+水的質(zhì)量m23.堆積密度堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：

式中：ρ0——材料的堆積密度,g/cm3

或kg/m3；

m

——材料的質(zhì)量，g或kg；

——材料的堆積體積，cm3

或m3。堆積密度的測量堆積體積－是指包含顆粒內(nèi)部孔隙和顆粒之間的空隙在內(nèi)的體積。堆積密度的測量：

1）容器法：散粒材料裝入容器－量測體積－稱凈重－代入公式

2）自然堆積法：堆積成一定形狀－量測幾何體積－稱重－代入公式V‘0顆粒狀材料砂堆積密度的測定將容量筒內(nèi)材料刮平，容量筒的容積即為材料堆積體積幾種密度的比較比較項(xiàng)目實(shí)際密度表觀密度體積密度堆積密度材料狀態(tài)絕對(duì)密實(shí)近似絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)自然狀態(tài)堆積狀態(tài)材料體積VV0計(jì)算公式應(yīng)用判斷材料性質(zhì)用量計(jì)算、體積計(jì)算材料名稱密度(g/cm3)表觀密度(kg/m3)堆積密度(kg/m3)石灰?guī)r2.6～2.81800～2600—花崗巖2.7～3.02000～2850—水泥2.8～3.1—1200～1300混凝土用砂2.5～2.6—1450～1650混凝土用石2.6～2.9—1400～1700普通混凝土—2100～2500—粘土2.5～2.7—1600～1800鋼材7.857850—鋁合金2.7～2.92700～2900—燒結(jié)普通磚2.5～2.71500～1800—建筑陶瓷2.5～2.71800～2500—紅松木1.55～1.60400～800—玻璃2.45～2.552450～2550—泡沫塑料—10～50—常用建筑材料的密度、表觀密度、堆積密度4、密實(shí)度

密實(shí)度是指材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。密實(shí)度的計(jì)算式如下：

式中：ρ——密度；

ρ0——材料的表觀密度。

對(duì)于絕對(duì)密實(shí)材料，因ρ0=ρ

，故密實(shí)度D=1或100%。對(duì)于大多數(shù)土木工程材料，因ρ0

＜ρ

，故密實(shí)度D

＜1或D

＜100%。5、孔隙率材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率。孔隙率P按下式計(jì)算：式中：V——材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3

或m3；

V0——材料的表觀體積，cm3

或m3；

ρ0——材料的表觀密度,g/cm3

或kg/m3；

ρ——密度,g/cm3

或kg/m3。孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系：P+D=1孔隙率對(duì)材料性能的影響（見下圖）吸水率強(qiáng)度耐久性表觀密度孔隙率孔隙對(duì)材料性能的影響6、空隙率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所占的比例?？障堵拾聪率接?jì)算：

式中：ρ0——材料的體積密度；

——材料的堆積密度?？障堵实拇笮》从沉松⒘２牧系念w粒互相填充的致密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級(jí)配與計(jì)算砂率的依據(jù)。

孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項(xiàng)目孔隙率空隙率適用場合個(gè)體材料內(nèi)部堆積材料之間作用可判斷材料性質(zhì)可進(jìn)行材料用量計(jì)算計(jì)算公式例題：某材料密度為2.65g/cm3，表觀密度為2.53g/cm3，將表觀體積為367cm3、重量為929g的該材料浸入水中，吸水飽和后稱得重量為957g，問此材料的孔隙率、開口孔隙率和閉口孔隙率各為多少?

(1）孔隙率：P=1-2.53/2.65=4.53%(2)開口孔隙率：（3）閉口孔隙率4.53%-1.1%=3.43%解：1.3材料的基本力學(xué)性質(zhì)內(nèi)容：材料的強(qiáng)度材料的彈性與塑性材料的脆性與韌性材料的硬度與耐磨性一、材料的強(qiáng)度1.材料的強(qiáng)度材料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有抗壓、抗拉、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度等?？箟嚎估辜艨箯澆煌牧系某休d特點(diǎn)是不同的：

混凝土、石材、磚－抗壓強(qiáng)度高；鋼材、各類纖維－抗拉強(qiáng)度高

強(qiáng)度等級(jí)：建筑材料常根據(jù)極限強(qiáng)度的大小，劃分為不同的強(qiáng)度等級(jí)或標(biāo)號(hào)。如：混凝土按抗壓強(qiáng)度劃分為Ｃ15、Ｃ20、Ｃ25、Ｃ30……

水泥按抗壓和抗拉強(qiáng)度劃分為32.5、42.5、52.5等六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)砂漿按抗壓強(qiáng)度劃分為M2.5～M20六個(gè)等級(jí)熱軋鋼筋按屈服強(qiáng)度劃分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度的計(jì)算：式中：f——材料強(qiáng)度，MPa；

Fmax——材料破壞時(shí)的最大荷載，N；

A——試件受力面積，mm2?？箯潖?qiáng)度的計(jì)算：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：式中：fw——材料的抗彎強(qiáng)度，MPa；Fmax——材料受彎破壞時(shí)的最大荷載，N；A——試件受力面積，mm2；L、b、

h——兩支點(diǎn)的間距，試件橫截面的寬及高，mm。常見建筑材料的強(qiáng)度/MPa抗拉強(qiáng)度

抗彎強(qiáng)度

5～810～14—

2.6～5.0混凝土10～1001～4

—

松木(順紋)

30～5080～12060～100建筑鋼材240～1500240～1500

—

材料抗壓強(qiáng)度

花崗巖100～250普通粘土磚10～30材料表觀密度(kg/m3)強(qiáng)度fc(MPa)比強(qiáng)度（fc/ρo）低碳鋼78604150.053松木50034.30.059混凝土2400600.025碳纖維幾種材料的強(qiáng)度比較比強(qiáng)度

定義：指按單位體積質(zhì)量計(jì)算的材料強(qiáng)度，即材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比（f/ρ0）。意義：比強(qiáng)度↑，輕質(zhì)高強(qiáng)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，減輕自重，節(jié)約材料。輕質(zhì)高強(qiáng)是未來材料的發(fā)展方向。二、材料的彈性與塑性1、彈性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時(shí)變形）。

2、塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能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。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。分段的彈性變形和塑性變形低碳鋼的σ～ε曲線

同時(shí)進(jìn)行的彈性變形和塑性變形混凝土的σ～ε曲線三、材料的脆性與韌性脆性－在外力作用下，當(dāng)外力達(dá)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)。脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗沖擊或震動(dòng)荷載的能力很差。韌性－在沖擊、震動(dòng)荷載的作用下，材料承受很大的變形也不致破壞的性能稱為韌性。如鋼材、木材、纖維等。四、材料的硬度與耐磨性1、硬度材料的硬度是材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力。通常用刻劃法，回彈法和壓入法測定材料的硬度?？虅澐ㄓ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)?；貜椃ㄓ糜跍y定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強(qiáng)度；也用于測定陶瓷、磚、砂漿、塑料、橡膠、金屬等的表面硬度并間接推算其強(qiáng)度。2、耐磨性耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，計(jì)算公式如下：式中：

G——材料的磨耗率，（g/cm2）；

m1——材料磨損前的質(zhì)量，（g）；

m2——

材料磨損后的質(zhì)量，（g）；

A——材料試件的受磨面積（cm2）。1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.材料的親水性與憎水性與水接觸時(shí)，材料表面能被水潤濕的性質(zhì)稱為親水性；材料表面不能被水潤濕的性質(zhì)稱為憎水性。

具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。親水性材料與水分子之間的分子作用力，大于水分子相互之間的內(nèi)聚力；憎水性材料與水分子之間的作用力，小于水分子相互之間的內(nèi)聚力。

親水性憎水性

親水性材料：

θ≦90°;

憎水性材料：

90°＜θ＜180°

親水性與憎水性演示圖：2.材料的吸水性材料在水中吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。吸水性的大小以吸水率來表示。（1）質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比，并以ｗm表示。質(zhì)量吸水率ｗm的計(jì)算公式為：式中：mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。（2）體積吸水率體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水的體積占材料自然體積的百分率，并以WV表示。體積吸水率WV的計(jì)算公式為：式中: mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。

V0——材料在自然狀態(tài)下的體積，（cm3

或m3）；

ρw——

水的密度,（g/cm3

或kg/m3），常溫下取

ρ

w=1.0g/cm3。影響吸水率大小的因素：材料的本性－親水性或憎水性材料材料的孔結(jié)構(gòu)－孔徑大小、開口與否、孔隙率大小等吸水性對(duì)材料的影響：導(dǎo)熱性增大、熱阻降低－對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料不利強(qiáng)度降低、體積膨脹3.材料的吸濕性

材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。用含水率Ｗh表示，其計(jì)算公式為：式中：ms——材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。

當(dāng)空氣中濕度在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，其含水率稱為平衡含水率。影響含水率大小的因素：材料的本性－親水性或憎水性材料環(huán)境溫度、濕度－氣溫越低、相對(duì)濕度越大，材料的含水率越高吸濕性對(duì)材料的影響：導(dǎo)熱性增大、熱阻降低－對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料不利體積膨脹－對(duì)木結(jié)構(gòu)和木制品不利濕脹干縮--與周圍環(huán)境平衡的平衡含水率吸水率與含水率的區(qū)別比較項(xiàng)目吸水率含水率適用場合在水中吸收水分在空氣中吸收水分表示方法吸收水分的質(zhì)量比或體積比吸收水分的質(zhì)量比吸收水量達(dá)到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率4.材料的耐水性材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。材料耐水性的指標(biāo)用軟化系數(shù)KR表示：式中：KR——材料的軟化系數(shù)；

fb——

材料吸水飽和狀態(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)反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度，是材料吸水后性質(zhì)變化的重要特征之一。一般材料吸水后，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，強(qiáng)度則有不同程度的降低。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)的波動(dòng)范圍在0至1之間。工程中通常將KR＞0.85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0.75。5.抗凍性抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性能。材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨脹所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞?？箖鲂砸栽嚰趦鋈诤蟮馁|(zhì)量損失和強(qiáng)度損失不超過一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，或稱為抗凍等級(jí)。材料的抗凍等級(jí)可分為F15、F25、F50、F100、F200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)。影響抗凍性的因素1.材料的密實(shí)度（孔隙率）密實(shí)度越高則其抗凍性越好。2.材料的孔隙特征開口孔隙越多則其抗凍性越差。3.材料的強(qiáng)度強(qiáng)度越高則其抗凍性越好。4.材料的耐水性耐水性越好則其抗凍性也越好。5.材料的吸水量大小吸水量越大則其抗凍性越差。6.材料的抗?jié)B性抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級(jí)表示。（1）滲透系數(shù)材料的滲透系數(shù)K可通過下式計(jì)算:式中：K——滲透系數(shù),（cm/h）;

Q——滲水量，（cm3

）；A——滲水面積,（cm2

）；

H——材料兩側(cè)的水壓差，（cm）；

d——試件厚度（cm）；t——滲水時(shí)間（h）。

材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越強(qiáng)。（2）抗?jié)B等級(jí)材料的抗?jié)B等級(jí)是指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，材料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B等級(jí)。如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。（3）影響材料抗?jié)B性的因素材料親水性和憎水性通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料；材料的密實(shí)度密實(shí)度高的材料其抗?jié)B性也較高；材料的孔隙特征具有開口孔隙的材料其抗?jié)B性較差。凍融破壞的原因材料有孔且孔隙含水水→冰體積膨脹9％，結(jié)冰壓力高達(dá)100MPa結(jié)冰壓力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，材料開裂裂縫的增加也進(jìn)一步增加了材料的飽水程度飽水程度的增加進(jìn)一步加劇了凍融破壞反復(fù)多次－進(jìn)一步加?。罱K材料崩潰嚴(yán)寒地區(qū)道路、橋梁、水壩、堤防、海上鉆井平臺(tái)、跨海大橋等均需考慮凍融破壞凍融破壞的橋梁1.5材料的耐久性一、定義材料的耐久性是指材料在使用條件下，抵抗其自身和環(huán)境的長期破壞作用，保持其原有性質(zhì)不破壞、不變質(zhì)的能力。

耐久性是一個(gè)綜合性性能，主要包括：耐水性、抗?jié)B性、抗凍性、抗腐蝕性、抗老化性、耐磨性二、破壞作用1、物理作用可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。2、化學(xué)作用包括大氣、環(huán)境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對(duì)材料的侵蝕作用。3、機(jī)械作用包括使用荷載的持續(xù)作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。4、生物作用包括菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、蛀蝕而破壞。三、侵蝕介質(zhì)物理介質(zhì)－溫度、濕度、凍融、陽光、輻射化學(xué)介質(zhì)－酸、堿、鹽的溶液或氣體、水、大氣生物介質(zhì)－昆蟲、菌類、白蟻機(jī)械介質(zhì)－荷載、沖擊、震動(dòng)、磨損、磨耗

如瀝青的老化、木材的腐蝕、鋼材的腐蝕等等

四、耐久性的特點(diǎn)長期性、后期加劇作用；多種介質(zhì)同時(shí)作用；材料劣化－結(jié)構(gòu)失效－服務(wù)壽命降低西直門橋1.6材料的熱工性質(zhì)1.導(dǎo)熱性當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，熱量提高建筑材料傳遞的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)λ表示：式中：λ——導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）；

Q——傳導(dǎo)的熱量，J；

d——材料厚度，m；

F——熱傳導(dǎo)面積，m2；

Z——熱傳導(dǎo)時(shí)間，h；

（t2－t1）——材料兩面溫度差，K。物理意義：單位厚度（1m）的材料、兩面溫度差為1K時(shí)、在單位時(shí)間（1s）內(nèi)通過單位面積（1m2

）的熱量。材料的熱導(dǎo)率越小，絕熱性能越好。影響熱導(dǎo)率的因素：材料內(nèi)部的孔隙構(gòu)造－密閉的空氣使λ降材料的含水情況－含水、結(jié)冰使λ增常見熱導(dǎo)率參數(shù)：泡沫塑料λ＝0.035水λ＝0.58

大理石λ＝3.5冰λ＝2.2

鋼材λ＝58空氣λ＝0.023

混凝土λ＝1.51松木λ＝1.17～0.35

2.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。用熱容量系數(shù)或比熱表示。比熱的計(jì)算式如下所示：式中：C——材料的比熱，J/（g·K）；

Q——材料吸收或放出的熱量(熱容量)；

m——材料質(zhì)量，g；（t2

－t1）——材料受熱或冷卻前后的溫差，K。材料的熱工要求保溫－防止室內(nèi)熱量的散失隔熱－防止外部熱量的進(jìn)入－統(tǒng)稱為絕熱為構(gòu)筑舒適的室內(nèi)空間，對(duì)材料要求熱阻（R＝1/λ）要大，即熱導(dǎo)率要小

1.7材料的裝飾性能一、基本要求顏色、光澤、表面組織及形狀尺寸、質(zhì)感。二、選用原則從使用出發(fā)，不僅求表層的美觀，而且要求具有多功能，并能長期保持其特征、保持適宜的環(huán)境、保護(hù)建筑主體結(jié)構(gòu)。建筑材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)及其作用建材工業(yè)企業(yè)必須嚴(yán)格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。建筑材料的使用者必須按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇、使用質(zhì)量合格的材料，使設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)化，以確保工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，降低工程造價(jià)。供需雙方，必須按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行材料的驗(yàn)收，以確保雙方的合法權(quán)益。建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，分別由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化管理部門批準(zhǔn)并頒布。各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)均有相應(yīng)的代號(hào)，其表示方法由標(biāo)準(zhǔn)名稱、標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)、發(fā)布順序號(hào)和發(fā)布年號(hào)組成。例如：

《燒結(jié)普通磚》GB/T

5101－1998標(biāo)準(zhǔn)名稱：燒結(jié)普通磚標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)：GB推薦標(biāo)準(zhǔn)：T發(fā)布順序號(hào)：5101發(fā)布年號(hào)：1998年各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)代號(hào)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)及名稱國家標(biāo)準(zhǔn)GB——國家標(biāo)準(zhǔn)；GBJ——建筑工程國家標(biāo)準(zhǔn)；GB/T——推薦國家標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（部分）JGJ——建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；JC——國家建材局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；JT——交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；YB——冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；SD——水電部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；LY——林業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)DB——地方標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB——企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)：①團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和公司標(biāo)準(zhǔn)。指國際上有影響的團(tuán)體和公司的標(biāo)準(zhǔn)。如美國材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ASTM）等。②區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)。如德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)，日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）等。③國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)，代號(hào)ISO。目前，世界和我國都確定為每5年左右修訂一次標(biāo)準(zhǔn)。本章練習(xí)一、名詞解釋

1密度2材料的空隙率3堆積密度4表觀密度5材料的彈性二、填空題

1材料的質(zhì)量與其自然狀態(tài)下的體積比稱為材料的＿＿。

2材料的吸濕性是指材料在＿＿的性質(zhì)。

3材料的抗凍性以材料在吸水飽和狀態(tài)下所能抵抗的＿＿來表示。

4水可以在材料表面展開，即材料表面可以被水浸潤，這種性質(zhì)稱為＿＿。

5孔隙率越大，材料的導(dǎo)熱系數(shù)越＿＿，其材料的絕熱性能越＿＿。

三、選擇題（多項(xiàng)選擇）

1孔隙率增大，材料的＿＿降低。

A密度B表觀密度C憎水性D抗凍性

2材料在水中吸收水分的性質(zhì)稱為＿＿。

A吸水性B吸濕性C耐水性D滲透性

3材料的耐水性一般可用＿＿來表示。

A滲透系數(shù)B抗凍性C軟化系數(shù)D含水率

4彈性材料具有＿＿的特點(diǎn)。

A無塑性變形B不變形C塑性變形小D恒定的彈性模量

5材料的比強(qiáng)度是＿＿。

A兩材料的強(qiáng)度比B材料強(qiáng)度與其表觀密度之比

C材料強(qiáng)度與其質(zhì)量之比D材料強(qiáng)度與其體積之比。

四、是非判斷題

1某些材料雖然在受力初期表現(xiàn)為彈性，達(dá)到一定程度后表現(xiàn)出塑性特征，這類材料稱為塑性材料。

2某材料含大量開口孔隙，直接用排水法測定其體積，該材料的質(zhì)量與所測得的體積之比即為該材料的表觀密度。

3材料吸水飽和狀態(tài)時(shí)水占的體積可視為開口孔隙體積。

4在空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為材料的吸水性。

5材料的抗?jié)B性與材料的開口孔隙率關(guān)系不大。

6材料的凍融破壞主要是由于材料的水結(jié)冰造成的。

五、問答題

1某水泥廠生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥,現(xiàn)改產(chǎn)火山灰硅酸鹽水泥,原包裝袋未變,客戶投訴水泥重量不夠,請(qǐng)分析原因。

2

生產(chǎn)材料時(shí)，在組成一定的情況下，可采取什么措施來提高材料的強(qiáng)度和耐久性？

3決定材料耐腐蝕性的內(nèi)在因素是什么？

4北方某住宅樓冬季施工，使用了尿素作混凝土的防凍劑。住戶入住后聞到一股氨味，請(qǐng)分析原因。

六、計(jì)算題

1質(zhì)量為3.4kg，容積為10L的容量筒裝滿絕干石子后的總質(zhì)量為18.4kg。若向筒內(nèi)注入水，待石子吸水飽和后，為注滿此筒共注入水4.27kg。將上述吸水飽和的石子擦干表面后稱得總質(zhì)量為18.6kg（含筒重）。求該石子的吸水率，表觀密度，堆積密度，開口孔隙率。

2某巖石在氣干、絕干、水飽和狀態(tài)下測得的抗壓強(qiáng)度分別為172、178、168MPa。該巖石可否用于水下工程。

參考答案一、1是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。

2指散粒狀材料堆積體積（V）中，顆粒間空隙體積所占的百分率。

3是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。

4是指粉狀或粒狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。

5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)。二、1表觀密度2空氣中吸收水分3凍融循環(huán)次數(shù)4親水性5小好三、1B2A3C4AD5B四、1錯(cuò)2錯(cuò)3對(duì)4錯(cuò)5錯(cuò)6對(duì)五、1、答:火山灰硅酸鹽水泥的堆積密度較普通硅酸鹽水泥小，由于包裝袋的容積一定，因而質(zhì)量變小。2、答：主要有以下兩個(gè)措施:

(1)降低材料內(nèi)部的孔隙率，特別是開口孔隙率。降低材料內(nèi)部裂紋的數(shù)量和長度；使材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)均質(zhì)化。

(2)對(duì)多相復(fù)合材料應(yīng)增加相界面間的粘結(jié)力。如對(duì)混凝土材料，應(yīng)增加砂、石與水泥石間的粘結(jié)力。3、答：決定材料耐腐蝕的內(nèi)在因素主要有（1）材料的化學(xué)組成和礦物組成。如果材料的組成成分容易與酸、堿、鹽、氧或某些化學(xué)物質(zhì)起反應(yīng)，或材料的組成易溶于水或某些溶劑，則材料的耐腐蝕性較差。（2）非晶體材料較同組成的晶體材料的耐腐蝕性差。因前者較后者有較高的化學(xué)能，即化學(xué)穩(wěn)定性差。（3）材料內(nèi)部的孔隙率，特別是開口孔隙率?？紫堵试酱?，腐蝕物質(zhì)越易進(jìn)入材料內(nèi)部，使材料內(nèi)外部同時(shí)受腐蝕，因而腐蝕加劇。（4）材料本身的強(qiáng)度。材料的強(qiáng)度越差，則抵抗腐蝕的能力越差。4、答:混凝土所加入的尿素含量較高，其氨氣緩慢透放，污染環(huán)境。六、計(jì)算題1、石子的質(zhì)量為m＝18.4-3.4＝15.0(kg)

石子的堆積體積為Voˊ＝10L，

石子所吸水的量為mw＝18.6-18.4＝0.2(kg)，水的體積為0.2L

開口孔隙體積為石子吸收水的量，即Vk＝0.2L

注入筒內(nèi)的水的體積為Vˊw=4.27L,

該體積等于石子間空隙的體積與石子開口孔隙之和。Vs+Vk＝4.27L

故，石子的質(zhì)量吸水率為

Wm＝mw/m＝0.2/15×100%=1.3%

石子的體積吸水率為

Vv=Vk/Vo=0.2/(10-4.27+0.2)×100%=3.4%

石子的堆積密度為

ρodˊ=m/Voˊ=15/10=1500(kg/m3)

石子的表觀密度為

ρod

＝m/Vo=15/(10-4.27+0.2)=2530(kg/m3)

石子的開口孔隙率為

Pk＝Vk/Vo=0.2/(10-4.27+0.2)×100%=3.4%2、作業(yè)一、名詞解釋1．材料的空隙率2．堆積密度3．材料的強(qiáng)度4．材料的耐久性二、填空題1．材料的吸濕性是指材料在________的性質(zhì)。2．材料的抗凍性以材料在吸水飽和狀態(tài)下所能抵抗的________來表示。3．水可以在材料表面展開，即材料表面可以被水浸潤，這種性質(zhì)稱為________。4．材料地表觀密度是指材料在________狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。三、單項(xiàng)選擇題1．孔隙率增大，材料的________降低。A、密度B、表觀密度C、憎水性D、抗凍性2．材料在水中吸收水分的性質(zhì)稱為________。A、吸水性B、吸濕性C、耐水性D、滲透性3．含水率為10%的濕砂220g，其中水的質(zhì)量為________。A、19.8gB、22gC、20gD、20.2g4．材料的孔隙率增大時(shí)，其性質(zhì)保持不變的是________。A、表觀密度B、堆積密度C、密度D、強(qiáng)度四、多項(xiàng)選擇題1．下列性質(zhì)屬于力學(xué)性質(zhì)的有________。A、強(qiáng)度B、硬度C、彈性D、脆性2．下列材料中，屬于復(fù)合材料的是________。A、鋼筋混凝土B、瀝青混凝土C、建筑石油瀝青D、建筑塑料五、是非判斷題1．某些材料雖然在受力初期表現(xiàn)為彈性，達(dá)到一定程度后表現(xiàn)出塑性特征，這類材料稱為塑性材料。2．材料吸水飽和狀態(tài)時(shí)水占的體積可視為開口孔隙體積。3．在空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為材料的吸水性。4．材料的軟化系數(shù)愈大，材料的耐水性愈好。5．材料的滲透系數(shù)愈大，其抗?jié)B性能愈好。六、問答題1．生產(chǎn)材料時(shí)，在組成一定的情況下，可采取什么措施來提高材料的強(qiáng)度和耐久性？2．決定材料耐腐蝕性的內(nèi)在因素是什么？七、計(jì)算題1．某巖石在氣干、絕干、水飽和狀態(tài)下測得的抗壓強(qiáng)度分別為172MPa、178MPa、168MPa。該巖石可否用于水下工程。2．收到含水率5%