建材基本性質(zhì)

建材基本性質(zhì)第一頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1.1材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

1、化學(xué)組成

2、礦物組成1.1.1材料的組成第二頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1、化學(xué)組成化學(xué)組成指構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化合物的種類及數(shù)量。如水泥化學(xué)組成：

SiO220~24%CaO62~67%Fe2O32.5~6.0%AL2O34~7%MgO<5%化學(xué)組成直接決定材料的化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)等重要因素第三頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日2、礦物組成礦物是指無(wú)機(jī)非金屬材料中具有特定的化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)。礦物組成是指構(gòu)成材料的礦物的種類和數(shù)量。如水泥的礦物組成：

3CaO.SiO237~60%2CaO.SiO215~37%3CaO.AL2O37~15%4CaO.AL2O3.Fe2O310~18%第四頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日材料的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造是決定材料性質(zhì)的極其重要的因素。1.1.2材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（1）微觀結(jié)構(gòu)（2）亞微觀結(jié)構(gòu)（3）宏觀結(jié)構(gòu)第五頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（一）微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)是指組成材料的原子、分子層次的結(jié)構(gòu)?？捎秒娮语@微鏡來(lái)分析研究該層次上的結(jié)構(gòu)特征。微觀結(jié)構(gòu)的尺寸范圍在10-6～10-10m。微觀結(jié)構(gòu)分為晶體結(jié)構(gòu)、非晶體結(jié)構(gòu)、膠體結(jié)構(gòu)。第六頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1、晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（離子、原子、分子）在空間上按特定的規(guī)則，呈周期性排列時(shí)所形成的結(jié)構(gòu)。特定規(guī)則的排列稱為晶格。構(gòu)成晶格的基本單元是晶胞。第七頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1）質(zhì)點(diǎn)在空間上呈周期性排列（2）具有特定的幾何外形（3）具有各向異性的性質(zhì)（4）具有固定的熔點(diǎn)和化學(xué)穩(wěn)定性第八頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日晶體結(jié)構(gòu)的分類：①原子晶體：石英、金剛石離子晶體：CaCl2、NaCl金屬晶體：鋼鐵,鋁,鎂分子晶體：合成高分子材料第九頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日晶體缺陷1點(diǎn)缺陷：空位，填隙原子和雜質(zhì)原子。雜質(zhì)原子又分為置換型和填隙型。2線缺陷：位錯(cuò)。3面缺陷第十頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日2、非晶體結(jié)構(gòu)非晶體結(jié)構(gòu)又稱為玻璃體結(jié)構(gòu)或無(wú)定形結(jié)構(gòu)，如無(wú)機(jī)玻璃。玻璃體的結(jié)合鍵為共價(jià)鍵和離子鍵。第十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日非晶體的特點(diǎn)（1）質(zhì)點(diǎn)在空間上呈非周期性排列（2）沒有特定的幾何外形（3）具有各向同性的性質(zhì)（4）沒有固定的熔點(diǎn)（5）具有較高的化學(xué)活性，是一種不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)第十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日第十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日非晶體的形成與性質(zhì)非晶體結(jié)構(gòu)是具有一定化學(xué)成分的熔融物急速冷卻時(shí)，質(zhì)點(diǎn)來(lái)不及按一定規(guī)則排列，便凝固成固體，此時(shí)則得到玻璃體結(jié)構(gòu)。玻璃體是一種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，容易與其它物質(zhì)起化學(xué)作用。例如火山灰，爐渣，?；郀t礦渣等就是玻璃體。它們能與石灰在有水的條件起硬化作用。而被利用作建筑材料。第十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日3、膠體結(jié)構(gòu)膠體結(jié)構(gòu)是粒徑為10-7～10-9m的膠粒在連續(xù)相介質(zhì)中形成的分散體系。分散的微細(xì)膠粒具有很大的表面積，因而表面能很大，有很強(qiáng)的吸附能力，使膠體具有粘結(jié)力。第十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（1）溶膠：膠粒較少時(shí)，液體性質(zhì)對(duì)膠體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及變形性質(zhì)影響較大，膠體呈液態(tài)，如可流動(dòng)的水泥漿（2）凝膠：膠粒數(shù)量較多時(shí)，膠粒發(fā)生凝聚作用，形成固態(tài)或半固體狀態(tài)，如失去流動(dòng)性的水泥漿第十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（二）亞微觀結(jié)構(gòu)亞微觀結(jié)構(gòu)也稱為細(xì)觀結(jié)構(gòu)，是用光學(xué)顯微鏡觀察到的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其尺寸范圍在10-3～10-6

m。第十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（1）混凝土分為水泥基相、集料分散相、界面相及孔隙；（2）天然巖石分為礦物、晶體顆粒、非晶體組織；（3）鋼鐵可分為鐵素體、滲碳體、珠光體、石墨；（4）木材分為木纖維、導(dǎo)管、髓線、樹脂道；第十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（三）宏觀結(jié)構(gòu)1定義和分類宏觀結(jié)構(gòu)也稱構(gòu)造，是指用肉眼或放大鏡能夠分辨的材料組織，其尺寸在10-3

m級(jí)以上。如材料的孔隙，裂縫以及巖石的節(jié)理和木材的紋理等。第十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日

宏觀結(jié)構(gòu)按孔隙特征分類

(1)致密結(jié)構(gòu)：如鋼鐵、玻璃

(2)多孔結(jié)構(gòu)：如加氣混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料

(3)微孔結(jié)構(gòu)：如石膏制品、燒粘土制品

第二十頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日宏觀結(jié)構(gòu)按存在狀態(tài)或構(gòu)造特征分類(1)堆聚結(jié)構(gòu)：如混凝土、砂漿(2)纖維結(jié)構(gòu)：如木材、玻璃鋼(3)層狀結(jié)構(gòu)：如膠合板、紙面石膏板、蜂窩夾芯板(4)散粒結(jié)構(gòu)：如混凝土集料、膨脹珍珠巖第二十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日2孔隙結(jié)構(gòu)孔隙的種類（1）孔隙按孔徑大小可分為極細(xì)孔隙，細(xì)小孔隙和粗大孔隙。（2）閉口孔隙：（3）開口孔隙：極細(xì)孔隙易吸水，但不易透水

細(xì)小孔隙既易吸水，又易透水粗大孔隙易透水，但不易充滿水第二十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（a）（b）（c）（a）密實(shí)的顆粒（b）有封閉孔隙的顆粒（c）有開口孔、閉口孔的顆粒閉口孔開口孔第二十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日材料的密實(shí)度與孔隙率

2、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。第二十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1、孔隙率孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。

即：密實(shí)度D＋孔隙率P＝１第二十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日3孔隙對(duì)材料性能的影響孔隙可以減輕材料自重。利用材料不同孔結(jié)構(gòu)可以充分發(fā)揮其保溫、絕熱和隔聲功能。對(duì)建筑材料來(lái)說(shuō)，孔隙對(duì)材料性能會(huì)產(chǎn)生不良影響：（1）提供滲水通道；（2）降低力學(xué)性能；（3）影響抗凍性。第二十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1.2材料的基本物理性質(zhì)（1）密度與表觀密度（2）視密度與堆積密度材料的基本物理性質(zhì)包括：第二十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（一）密度與表觀密度1、密度（比重）密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。m—干燥材料的質(zhì)量V—干燥材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，不包括孔隙體積

第二十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日2、表觀密度（俗稱容重）表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。根據(jù)所處的狀態(tài)，有氣干表觀密度、干表觀密度、濕表觀密度。V0—材料在自然狀態(tài)下的體積，包括水分和孔隙的體積（1—2）第二十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（二）視密度與堆積密度1、視密度′視密度是顆粒的體積扣除外部開口孔隙體積，由此所確定的散粒狀材料的密度。V′—包含內(nèi)部閉口孔隙體積的顆粒體積第三十頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日2、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。根據(jù)堆積密度，有疏松堆積密度、振實(shí)堆積密度、緊密堆積密度。V0′—材料的堆積體積，包括顆粒間的空隙體積第三十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日堆積體積=顆粒體積+空隙體積空隙顆粒第三十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日填充率與空隙率

1、填充率填充率是指散粒材料在堆積狀態(tài)下，被顆粒填充的程度。第三十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日2、空隙率空隙率是指散粒材料在堆積狀態(tài)下，顆粒之間的空隙體積所占的比例。即：填充率D′＋空隙率P′＝１第三十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1.3材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)指材料在外力作用下的變形性質(zhì)和抵抗破壞的能力。材料的力學(xué)性質(zhì)包括：彈塑性變形、強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)、脆性與韌性、硬度與耐磨性等。第三十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1.3.1材料的變形性質(zhì)

1、彈性及彈性變形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。材料的這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形，彈性變形是可逆變形。第三十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日彈性變形的大小與外力成正比，比例系數(shù)稱為材料的彈性模量Ｅ。Ｅ為常數(shù)，其值為應(yīng)力σ與應(yīng)變?chǔ)胖龋?。彈性模量E是衡量材料抵抗變形能力的一個(gè)指標(biāo)。Ｅ值愈大，材料愈不易變形，材料的剛度愈好。第三十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日材料的彈性和塑性變形變形荷載第三十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日2、塑性及塑性變形材料在外力作用下產(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。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。塑性變形為不可逆變形。塑性階段，應(yīng)力與應(yīng)變不成正比。第三十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日彈塑性材料的變形變形荷載第四十頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日3、橫向變形與體積應(yīng)變（1）橫向應(yīng)變1與軸向應(yīng)變

—泊松比（2）體積應(yīng)變

第四十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日4、徐變與應(yīng)力松弛材料在外力作用下，變形隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為徐變。材料在荷載作用下，因受約束不能發(fā)展變形，使應(yīng)力隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減小的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。第四十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1.3.2材料的強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)（一）材料的強(qiáng)度材料在外力作用下抵抗破壞的能力，稱為材料的強(qiáng)度。材料破壞時(shí)，應(yīng)力達(dá)到的極限值稱為材料的極限強(qiáng)度。第四十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日靜力強(qiáng)度是用標(biāo)準(zhǔn)試件做靜力破壞試驗(yàn)而測(cè)定的材料強(qiáng)度。材料的靜力強(qiáng)度包括：（1）抗壓強(qiáng)度（2）抗拉強(qiáng)度（3）抗剪強(qiáng)度（4）抗彎強(qiáng)度第四十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1、材料的抗壓、抗拉和抗剪強(qiáng)度（1—6）第四十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（1）兩支點(diǎn)中間作用一個(gè)集中荷載時(shí)的抗彎強(qiáng)度：（2）兩支點(diǎn)間作用兩個(gè)對(duì)稱的集中荷載時(shí)的抗彎強(qiáng)度：2、材料的抗彎強(qiáng)度（1—7）（1—8）第四十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日第四十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（二）影響材料強(qiáng)度的外界因素1、試件的形狀和尺寸2、加荷速度3、試驗(yàn)環(huán)境的溫濕度第四十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日a壓力機(jī)壓板對(duì)試塊的約束作用b受壓板約束時(shí)試件破壞殘存的棱錐體c不受壓板約束時(shí)試件的破壞情況第四十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（三）材料的強(qiáng)度等級(jí)、牌號(hào)為了便于材料的生產(chǎn)和使用，嚴(yán)格遵照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法測(cè)定出材料的靜力強(qiáng)度值，按強(qiáng)度值的高低劃分為若干等級(jí)，即材料的強(qiáng)度等級(jí)或牌號(hào)。脆性材料按抗壓強(qiáng)度劃分，鋼材按抗拉屈服強(qiáng)度劃分。第五十頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日如石材按極限抗壓強(qiáng)度分9個(gè)等級(jí)：MU10～MU100；燒結(jié)普通磚按抗壓強(qiáng)度分5個(gè)等級(jí)：MU10～MU30；硅酸鹽水泥按抗壓和抗折強(qiáng)度分6個(gè)等級(jí)：42.5～62.5R；普通混凝土按抗壓強(qiáng)度分12個(gè)等級(jí)：C7.5～C60；碳素結(jié)構(gòu)鋼按抗拉強(qiáng)度分5個(gè)牌號(hào)：Q195～Q275。第五十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（五）材料的持久強(qiáng)度及疲勞極限持久強(qiáng)度是材料在承受持久荷載下的強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)的自重和固定設(shè)備的荷載等均為持久荷載。材料在持久荷載作用下，會(huì)發(fā)生徐變，塑性變形增大。材料的持久強(qiáng)度低于靜力強(qiáng)度。第五十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（六）材料的理論強(qiáng)度通過(guò)試驗(yàn)實(shí)際測(cè)定的材料強(qiáng)度稱為材料的實(shí)際強(qiáng)度。從材料結(jié)構(gòu)的理論上分析，材料所能承受的最大應(yīng)力為理論強(qiáng)度。由于材料內(nèi)部存在缺陷，材料的實(shí)際強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其理論強(qiáng)度。第五十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日理論強(qiáng)度是克服固體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力，形成兩個(gè)新表面時(shí)所需的力。材料受力破壞主要是因?yàn)橥饬χ率共牧腺|(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生拉裂或位移。增大材料的彈性模量Ｅ、表面能和密實(shí)度，可提高材料的理論強(qiáng)度。第五十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1.3.3材料的脆性與韌性

1、材料的脆性材料在外力作用下，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(wú)明顯的塑性變形，這種性質(zhì)稱為脆性。具有這種性質(zhì)的材料稱脆性材料。第五十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日變形荷載脆性材料的變形第五十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日脆性材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度，因此，脆性材料不能承受振動(dòng)和沖擊荷載，也不宜用于受拉構(gòu)件，只適用于作承壓構(gòu)件。如建筑材料中的天然巖石、陶瓷、玻璃、普通混凝土等都屬于脆性材料。第五十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1.3.4材料的硬度與耐磨性（一）硬度硬度是指材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力。材料的硬度愈大，則其強(qiáng)度愈高，耐磨性愈好1、莫氏硬度（HM）：采用刻劃法，并與十個(gè)硬度標(biāo)準(zhǔn)比較，確定硬度。第五十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日2、布氏硬度（HB）：采用壓入法，用壓痕單位面積上所受的壓力表示。3、肖氏硬度（HS）：采用回彈法，用重錘的回彈高度作硬度的相對(duì)值。（二）耐磨性耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。第五十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)

（一）親水性與憎水性1、親水性材料與水接觸時(shí)能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為親水性。具備這種性質(zhì)的材料稱為親水性材料。磚、混凝土、木材等屬于親水性材料。第六十頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日2、憎水性材料與水接觸時(shí)不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為憎水性。具備這種性質(zhì)的材料稱為憎水性材料。石蠟、瀝青等屬于憎水性材料。第六十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日氣—液氣—固液—固液—固氣—液氣—固親水材料憎水材料第六十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（二）吸水性與吸濕性

1、吸水性材料浸入水中吸收水分的能力稱為吸水性。材料中含水的多少用含水率來(lái)表示。根據(jù)狀態(tài)不同，含水率分為平衡含水率和吸水率。第六十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日平衡含水率：干的材料在空氣中能吸收空氣中的水分，而逐漸變濕；濕的材料在空氣中能失去水分，而逐漸變干，最終材料中的水分將與周圍空氣的濕度達(dá)到平衡，這時(shí)的材料處于氣干狀態(tài)。材料在氣干狀態(tài)下的含水率，稱為平衡含水率。吸水率：材料吸水達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的含水率，稱為材料的吸水率。吸水率用質(zhì)量吸水率和體積吸水率兩種方式表達(dá)。第六十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（１）質(zhì)量吸水率指材料吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料絕干質(zhì)量的百分率。（1—10）G1—吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量G—干燥狀態(tài)下的質(zhì)量第六十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（２）體積吸水率指材料吸水飽和時(shí)，所吸水分的體積占絕干材料自然體積的百分率。（1—11）V0—自然狀態(tài)下的體積第六十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日質(zhì)量吸水率與體積吸水率的關(guān)系為：WV可用來(lái)說(shuō)明材料內(nèi)部孔隙水充滿的程度，WV也是開口孔隙率Pk。工程中常用質(zhì)量吸水率表示材料的吸水性。材料的吸水率是固定值。（1—12）第六十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（三）耐水性材料長(zhǎng)期在飽和水作用下不破壞，強(qiáng)度不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。軟化系數(shù)表明材料在浸水飽和后強(qiáng)度降低的程度。第六十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日K軟≥0.85

的材料稱為耐水材料。長(zhǎng)期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)，必須先用K軟≥0.85的材料。對(duì)用于受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，其K軟≥0.70第六十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（四）抗?jié)B性材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為材料的抗?jié)B性（不透水性）。1、滲透系數(shù)K第七十頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日dQHA時(shí)間t第七十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日2、抗?jié)B等級(jí)抗?jié)B等級(jí)指材料在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下進(jìn)行透水試驗(yàn)，以試件在透水前所能承受的最大水壓力（0.1MPa）來(lái)確定的。如W6、W8表示材料能承受0.6、0.8ＭPa的水壓而不滲水。第七十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，2022年，8月28日（五）抗凍性材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次