建筑工程材料性質(zhì)

建筑工程材料性質(zhì)第一頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日1.

材料的物理性質(zhì)1.1

幾種密度

1、密度：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的干質(zhì)量。

測(cè)定方法：1）少數(shù)密實(shí)材料

2）多數(shù)有孔隙的材料(磨細(xì)、干燥，用李氏瓶測(cè)定其絕對(duì)密實(shí)體積）(g/cm3)第二頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日1)在李氏瓶中注入與試樣不起反應(yīng)的液體至突頸下部，記下刻度，將李氏瓶放在盛水的容器中，在試驗(yàn)過(guò)程中保持水溫(20±0.5)℃，恒溫30min。2)用天平稱取試樣60g，用小勺和漏斗小心地將試樣徐徐送入李氏瓶中；要防止在李氏瓶喉部發(fā)生堵塞，直至液面上升至20ml為止，再稱剩下的試樣，計(jì)算出裝入瓶?jī)?nèi)的試樣質(zhì)量m(單位：g)。3)輕輕搖動(dòng)李氏瓶使液體中的氣泡排出，記下液面刻度，根據(jù)前后兩次液面讀數(shù)，計(jì)算出液面上升的體積，即為瓶?jī)?nèi)試樣的絕對(duì)體積V(單位：cm3)。第三頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日2、表觀密度（又稱視密度）單位體積（實(shí)體+閉口孔隙體積）材料的干質(zhì)量。體積測(cè)定方法：1）排液置換法（含閉口孔隙）2）水中稱重法(kg/m3

或g/cm3

）第四頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日體積測(cè)試方法:

對(duì)于規(guī)則形狀材料的體積，可用量具測(cè)得；對(duì)于不規(guī)則形狀材料的體積，可采用封蠟排液法測(cè)得3、毛體積密度：材料在自然狀態(tài)下單位體積（實(shí)體+閉口孔隙+開(kāi)口孔隙）的干質(zhì)量。

(kg/m3或g/cm3）第五頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日

——反映散粒堆積的緊密（壓實(shí)）程度及可能的堆放空間。有干堆積密度和濕堆積密度之分。4、堆積密度：散粒狀材料單位堆積體積（實(shí)體+開(kāi)口孔隙+閉口孔隙+空隙體積）物質(zhì)顆粒的質(zhì)量。(Kg/m3)第六頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用：密度：計(jì)算材料的用量、構(gòu)件自重；表觀密度：計(jì)算材料的配料，砼、砂漿配合比的計(jì)算。堆積密度：確定材料堆積空間、運(yùn)輸量及確定運(yùn)輸工具。第七頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日幾種密度的比較比較項(xiàng)目密度表觀密度毛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V

V0計(jì)算公式應(yīng)用判斷材料性質(zhì)用量計(jì)算、體積計(jì)算第八頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日多選題：下列幾種不同的密度定義中，質(zhì)量為干質(zhì)量的是（）A、密度B、表觀密度C、體積密度D、毛體積密度E、干堆積密度F、濕堆積密度ABDE第九頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日

1、孔隙率與密實(shí)度(相對(duì)概念)—單塊材料孔隙率

密實(shí)度

二者的關(guān)系：P+D＝1，二者從不同的方面反映材料的同一性質(zhì)，即材料的致密程度。思考：孔隙率會(huì)影響材料的哪些性能？1.2孔隙率和空隙率孔隙率是指材料中孔隙體積占材料自然狀態(tài)下總體積的百分率。第十頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日2、空隙率與填充率—散粒狀材料

空隙率：是指散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下，顆粒固體物質(zhì)間空隙體積占堆積體積的百分率.

開(kāi)口孔隙＋空隙在計(jì)算砼中集料的空隙率時(shí)，由于砼拌合物中的水泥漿能進(jìn)入石子或砂子的開(kāi)口內(nèi)，開(kāi)口體積也算空隙體積的一部分，因此在砼配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按石、砂的表觀密度計(jì)算。第十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日填充率：是指散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下，其中的顆粒體積占自然堆積狀態(tài)下的體積的百分率第十二頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日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(chǎng)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)算公式第十三頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日

練習(xí)題：1.一塊普通燒結(jié)磚，其尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸（240mm×115mm×53mm）,烘干恒定質(zhì)量為2500克，吸水飽和質(zhì)量為2900克，再將該磚磨細(xì)，過(guò)篩烘干后取50克，用李氏瓶測(cè)得其體積為18.5cm3.試求該磚的密度、毛體積密度、密實(shí)度、質(zhì)量吸水率。第十四頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日

2、材料與水有關(guān)的性質(zhì)

2.1親水性與憎水性

親水性材料：潤(rùn)濕角θ≤90°水分子間內(nèi)聚力＜材料分子間吸引力憎水性材料：潤(rùn)濕角θ＞90°水分子間內(nèi)聚力＞材料分子間吸引力第十五頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日材料潤(rùn)濕示意圖

（ａ）親水性材料；（ｂ）憎水性材料第十六頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日材料的吸水性:

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(lái)表示。（1）

含水率

材料中所含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)時(shí)材料的質(zhì)量之比，稱為材料的含水量。以ｗ

表示。材料含水率ｗ的計(jì)算公式為：

式中：

m＇——材料在吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；

W——材料含水率。

2.2

吸水性

第十七頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日

吸水性的大小以吸水率來(lái)表示。（2）

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?jǐn)?shù)，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）。

吸水飽和狀態(tài)第十八頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日（3）

體積吸水率

體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水分的體積占干燥材料體積的百分?jǐn)?shù)，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）。

Vg’——干燥材料體積，（cm3

或m3）；

ρw——水的密度,（g/cm3

或kg/m3），

常溫下取

ρ

w=1.0g/cm3。第十九頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日（3）影響材料吸水性的因素材料的吸水率的大小主要取決于具有細(xì)微而連通且孔隙率大的材料吸水率較大；具有粗大孔隙的材料，雖然水分容易滲入，但水分不易在孔中存留，故吸水率不高。材料吸水后的特征：自重增加，強(qiáng)度降低，保溫性能下降，抗凍性能變差，有時(shí)還會(huì)發(fā)生明顯的體積膨脹。孔隙率孔隙特征第二十頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日

2.

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Ｗ表示，其計(jì)算公式為：

式中：m1——材料含水狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）

m——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。材料含水率受環(huán)境影響，隨空氣的溫度和濕度的變化而變化。

當(dāng)材料的濕度與空氣中濕度達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的含水率稱為平衡含水率。第二十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日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(chǎng)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第二十二頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日2.4耐水性—材料長(zhǎng)期在水的作用下既不破壞，強(qiáng)度又不顯著下降的性質(zhì)表示指標(biāo)：軟化系數(shù)f1-----材料飽水狀態(tài)抗壓強(qiáng)度，MPaf0-----材料干燥狀態(tài)抗壓強(qiáng)度，MPa

注意：隨含水量增加，減弱其內(nèi)部結(jié)合力，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。Kp>0.80，稱為耐水材料

受水侵泡或長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境中的重要建筑物或構(gòu)筑物選擇Kp>0.80的材料。第二十三頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日

3材料的力學(xué)性質(zhì)3.1

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、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度等?？箟嚎估辜艨箯澋诙捻?yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日抗壓強(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。-材料的強(qiáng)度第二十五頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日注意：對(duì)于以力學(xué)性質(zhì)為主要性能指標(biāo)的材料，通常按其強(qiáng)度值的大小劃分成若干等級(jí)或標(biāo)號(hào)。脆性材料（混凝土、水泥等）主要以抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分等級(jí)或標(biāo)號(hào).塑性材料（鋼材等）以抗拉強(qiáng)度來(lái)劃分。

強(qiáng)度值和強(qiáng)度等級(jí)或標(biāo)號(hào)不能混淆，前者是表示材料力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)，后者是根據(jù)強(qiáng)度值劃分的級(jí)別。第二十六頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日

比強(qiáng)度

——指材料強(qiáng)度與其表觀密度之比。意義：反映材料輕質(zhì)高強(qiáng)的指標(biāo)。值越大，材料越輕質(zhì)高強(qiáng)第二十七頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日3.2彈性和塑性1.彈性——外力作用產(chǎn)生變形,外力取消能完全恢復(fù)。指標(biāo)：彈性模量

意義：E表示材料抵抗變形的指標(biāo)，E值越大，材料越不易變形，即抵抗變形的能力越強(qiáng)。2.塑性——外力作用產(chǎn)生變形,外力取消變形不能恢復(fù)第二十八頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日

3.3韌性和脆性1.脆性——無(wú)明顯塑性變形，突然破壞。脆性材料：石、磚、砼、陶瓷、玻璃、鑄鐵等2.韌性——產(chǎn)生一定變形不破壞,能吸收較大的能量。韌性材料：低碳鋼、木材、玻璃鋼等。采用沖擊試驗(yàn)測(cè)定。第二十九頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日

3.4硬度和耐磨性

1.硬度——抵抗外物壓入或刻劃的能力。

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(zhǎng)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(cè)定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強(qiáng)度；也用于測(cè)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。

第三十頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日2、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）。第三十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，2022年，8月28日4耐久性與環(huán)境協(xié)調(diào)性

4.1耐久性——泛指材料在使用條件下，受各種內(nèi)在或外來(lái)自然因素及有害介質(zhì)的作用，能長(zhǎng)久地保持其使用性能的性質(zhì)。材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經(jīng)常要受到環(huán)境中許多自然因素的破