建筑材料的基本性質(zhì)

1建筑材料的定義⑴廣義：是指建造物和構(gòu)筑物的所有材機包括使用的各種原材相半成品，成品。加粘土，鐵礦石，生石灰，生石膏等。（2）我義：指直接構(gòu)成建筑物和構(gòu)筑物實體的材料。如混凝土，水泥，石憶刎肌拈土齡,狼螭等作為建筑物必須同時滿足兩個基本要求（1）滿足建筑物和構(gòu)筑物本身的技術(shù)性能要求，保證正常使用（2）在其使用過程中，能抵御周圍環(huán)境的影響與有害介質(zhì)的良快，保證建筑物和構(gòu)筑物的合理使用壽命。同時也不能對周圍環(huán)境產(chǎn)生危害2建筑材料的分類（-）按建筑材料的化學(xué)成分1無機材料：包括金屬材料和非金屬材料（1）金屬H科：有鋼，扶及其合金，用，洞等。（2）非金屬H科：包括天然石材，燒土制品，腋新材料及制品，玻用，無機纖維材料1）天然石H：如矽，石及石材制品。2）燒土制品：如粘土福，瓦等3）玻用：如普通平板坡洞，特抻玻用等2有機材料，包括植物材料，羽青H科及合成高分子材料1）植物材料：如木材，仃材，植物纖維等2）羽青材料：如煤加青。石油羽青及其制品等3）合成高分子H科：如塑料，涂料，合成橡股等3復(fù)合材料包括有機與無機非金屬材料，金屬與無機非金屬復(fù)合材料，金屬與有機復(fù)合材料1）有機與無機非金屬復(fù)合材料：如聚合物混源土，玻用纖維增強H科2）金屬與無機非金屬復(fù)合材料：加綱前混新土，刎纖維混凝土等3）金屬與有機材料復(fù)合：如PVCJW板，有機涂層組合金板等（二）按建筑物的使用功能分1建筑結(jié)構(gòu)材料主要是指構(gòu)成建筑物受力構(gòu)件和結(jié)構(gòu)所用的材料，如梁，板，H.基時柩架及其他受力構(gòu)件和結(jié)構(gòu)等所用的材料。對這類材料壬要技術(shù)性能的要求就是強度和酎久性。目前所使用的主要結(jié)構(gòu)材料有fit石，水泥混潮土及兩者的復(fù)合物一綱箭混凝土和預(yù)應(yīng)力刎前混凝土。隨著工業(yè)的發(fā)展，粒泉結(jié)構(gòu)和用臺金結(jié)構(gòu)所占的比例將會逐漸加大。2墻體材料：壬要是指建筑物外及分隔埔體所用的材機有承重和非承重兩類。目前我國大量采用的墻體材料分為粉煤灰的塊，混薪土及加氣混凝土的破等。此外，旌有混灌土墻板,石板，金屬板材和復(fù)合墻板等。3建筑功能材料：主要指負(fù)擔(dān)某些建筑功能的非承重材料。如防水材機絕熱材料，吸聲和隔聲H料，采光材料，裝飾材料等。一般來說，建筑物的可靠度與安全度，主要決定于由建筑結(jié)構(gòu)H科組成的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)體系,而建筑物的使用功能與建筑品瓦主要決定于建筑功能材料。對臬一種具體的材料來說它可能兼有多種功能。（三）建筑H科在建筑工程中的地位建筑材料是建筑工程的物質(zhì)基砒。建筑，材機結(jié)機能工四者是密切相關(guān)機從根本上來.可修編.說，材料是基用材料決定建筑和艙工方法。新材料的出現(xiàn)，可以促進(jìn)建筑形式的變化，結(jié)構(gòu)設(shè)it和施工技術(shù)的革新。發(fā)展趨勢：(1)高性能材料的M制(2)充分利用地方原料，固體廢棄軌各神工業(yè)廢渣等(3)節(jié)能材料開發(fā)(4)具有良好經(jīng)濟(jì)效益的材料(四)建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各級標(biāo)注的有各自的部門代號，僧如，GB：標(biāo)準(zhǔn)；GBJ5I筑工程標(biāo)注；JGJ：建設(shè)部行業(yè)標(biāo)JC：建材局標(biāo)準(zhǔn)；YB：冶金部標(biāo)注；ZB：級專業(yè)標(biāo)注等標(biāo)準(zhǔn)的表示方法，系由標(biāo)準(zhǔn)名稱，部門代號，編號和批準(zhǔn)年份等組成如：標(biāo)注《硅酸鹽水混，普通硅膠鹽水泥》GB175-1999.標(biāo)準(zhǔn)的部門代號為GB,編號為175,批準(zhǔn)年份為1999年。建筑材料的基本物理性質(zhì)-材料的密度，表現(xiàn)密度與堆枳密度密度是指物質(zhì)單位體枳的質(zhì)量。單位為g/cm'或kg/cm'。由于材料所處體枳狀況不同,故有實際密度(密度)，表現(xiàn)密度和堆帙密度之分(1)實標(biāo)密度是指出利在絕對密實的狀態(tài)下，單位體枳所具有的質(zhì)量，按p=2計算，式子中VP-實標(biāo)密度m-材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量gV-H科在絕對密度狀態(tài)下的體積絕對密實狀態(tài)下的體帙是指不包括孔隙在的體機。除了加材，玻增等少數(shù)接近于絕對密實的材料外,絕對大多數(shù)材料都有一定的孔隙，?，石M等材料。在瀏定有孔隙的材料密度時,應(yīng)把材料磨成細(xì)粉以排除具部孔隙，干燥至恒垂時，用密度9H氏班)瀏定其實標(biāo)體帙，孩體枳即可視為材料絕對密實狀態(tài)下的體積，H科明磨的愈細(xì)，測定的密度值怠精懈(2)表現(xiàn)密度(ApparentDensity)表現(xiàn)密度以前稱容重，有的也艇體帙密度，是指材料在自然狀態(tài)下，單位體枳所具有的質(zhì)量，按p°=*式子pO-表觀密度m-材料的質(zhì)量VO-材料在自然狀態(tài)下的體枳,或稱表現(xiàn)體枳H料在自然狀態(tài)下體根是指材料的實標(biāo)體枳與H料所含全部孔隙之機。對于外形規(guī)則的材科。其測定很簡便,只要多得材料的質(zhì)量只休枳，即可算的表現(xiàn)密度。不規(guī)則材料的體機要采用排水法求的，但材料表面應(yīng)預(yù)先圖上JL以防水分滲入材料部而影響剛定值。(3)堆3密度散粒H科在自然堆機狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為堆帙密度(BulkDensity)Iflp.m.可修編.式子PO'-堆帙密度m-材料的質(zhì)量V0'-材料的堆積體枳散粒H料在自然狀態(tài)下的體帙，是指既含顆粒部的孔隙，Q含顆粒之間的孔隙的總體機。測定散粒材料的堆積密度嘰材料的質(zhì)量是指在一定容積的材料質(zhì)量,其堆機體枳是指所用容器的容枳。若以音實體的體枳計算時則稱素急堆機密度。土木工程中在計算材料用量，構(gòu)件自重，配料計算以及麗定堆放空間時，均需要用到材料的上述狀態(tài)參數(shù)，見表H科名稱密度表現(xiàn)密度/kg?cnf5唯枳密度/kg?cm。氣孔率/%鋼H7.8-7.97850————0花崗巖2.7-3.02500-29000.5-3.0石灰?guī)r2.4-2.61800-26001400-1700（碎石）—砂2.5-2.61500-1700粘土2.5-271600-1800————水泥2.8-3.11200-1300燒結(jié)普通傳2.6-271600-1900————20-40燒結(jié)空心傳2.5-271000-1480一一一一紅松木1.55-1.60400-60055-75二材料的密實度與氣孔率（-）密實度：是指）料的固體物質(zhì)部分體帙占總體枳的比例,說明材料體枳被固體物質(zhì)所加充的程度，即反應(yīng)了材料的致密程度，l?D=1=^按孔隙的特征，材料的孔隙可分為開口孔隙和閉口孔隙兩神，二者孔率之和等于材料的總氣孔率。拔孔隙的尺寸大小，又可分為微孔，細(xì)孔和大孔三抻。不同的孔隙對材料的性能的響各不同。一般而言，氣孔率較小，且連通孔較少的材料，其吸水性較小，強度較高，抗凍性和杭滲性較好。工程中對需要保溫隔熱的建筑物或部位，要求其所用材料的氣孔率較大。相反，對要求高強或不透水的建筑物或部位，則其所用的材料氣孔率應(yīng)很小。V-V（二）氣孔率：是指材料體積孔隙體積占材料總體機的百分率。p=^—X100%氣孔率與密實度的關(guān)系為P+D=1（三）空隙率：是指散枝H科在某容器的堆機體帙中，顆粒之間的空隙體枳占堆枳體枳的百V:-V p介率P=_9_^xl00%=（l-」）xlOO%匕 尸。E材料與水有關(guān)的性質(zhì)（-）親水性與僧水性親水性：材料能被水澗阻的性質(zhì)，如玲，混新土等.可修編.

H科產(chǎn)生親水性的原因是因其與水接觸時，H科與水分子之間的親和力大于水分子間的聚力所致。當(dāng)材料與水接觸時，H科與水分子間的親和力小于水分子間的聚力時，材料則表現(xiàn)憎水性。怡水性材料如明山石油等。2洞濕邊角H科祓水海刈時，在材料，水，空氣三相的交界點，作沿水滴表面的切線，此切線與材料和水接觸面的夾角。，稱為麗漫邊角。3親水性材料與僧水性材料當(dāng)e角愈小，表明材料愈易被水洞濕。當(dāng)e<90°時，材料表面吸水，H料能被水洞濕而表現(xiàn)出親水性，迪種材。稱為親水性材料。當(dāng)e>90°時，材料表面不吸水，稱為僧水性材料。當(dāng)e=90°時，表明材料完全被水湖濕。上述概念也適用于其他液體對固體的枳I情況,稱為相應(yīng)的親液材料和惜液材料。、(二)材料的吸水性和吸濕性1吸水性H料在水中能吸收水分的性質(zhì)稱為吸水性(WaterAbsorption).材料的吸水性用吸水率(RatioofWaterAbsorption)表示，有質(zhì)量吸水率與體枳吸水率兩種表示方法。質(zhì)量吸水率是指材料在吸水跑和時，部所吸水分的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分率。用%=3——^xlOO%質(zhì)相干式中，w材科質(zhì)量的吸水率m材料在干燥和吸水隨和狀態(tài)下的質(zhì)量QB體枳吸水率體枳吸水率是指材料在吸水胞和時，其部所吸水分的體枳占干燥材料自然體枳的百水率。用卬體=bxioo%匕式中，W材料體枳吸水率V。-干燥H科在自然狀態(tài)下的體帙v水-水的體帙2吸濕性材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸涉性潮濕H科在干燥的空氣中也會放出水分，稱為還濕性。材料的吸濕性用含水率表示含水率系指材料部所含水的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分率%加令一〃7含水率系指材料部所含水的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分率%加令一〃7?二— -X100%〃，干式中W含-材料的含水率m含-材料含水時的質(zhì)量m干-材料干燥至恒重的質(zhì)量.可修編.（三）材料的耐水性材料長期在水作用下不破壞，限度也不顯著降IK的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性用狀化系數(shù)表示K軟=》/干式中K-H科的軟化系數(shù)Ftg-材料在飽和狀態(tài)下的抗壓強吃MPaF干-材料在干燥狀態(tài)下的杭壓限度；MPa軟化系數(shù)大于0.80的材料,通常可認(rèn)為是耐水材料（四）材料的抗慘性材料根抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性。或杯不透水性。材料的抗?jié)B性通常用滲透系數(shù)K表示滲透系數(shù)的物理意義：一定厚度的材料，在一定水壓力下，在單位時間透過單位面機的水量。用人=獸Athit：W-透過材料試件的水量，mLt-透水時間A-透A面積cHh-靜水壓力水頭,cmd-試件厚度，cmKII愈大，表示材料滲透的水量愈多，即杭滲性感差。混源土的杭滲作用用杭滲等級表示?？?jié)B等級是以規(guī)定的試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗方法下所能承受的最大靜水壓力來確定，以符號Pn表示，其中n為核材料所能承受的最大水壓力的十倍的MPafflP4,P6.P8.P10o分別表示材料能承受0.4MPa,0.6MPa,0.8MPa.1.0MPa的水壓而不滲水。山利的抗?jié)B性與其孔隙率和孔隙特征有關(guān)。（五）材料的抗凍性H科在他和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融俏環(huán)作用而不破壞，也不嚴(yán)重降IK強度的性質(zhì)，稱為林料的抗凍性。材料的抗凍性用抗凍等級表示。抗凍等級是以規(guī)定的試件，在規(guī)定試聆的條件下，剛得其強度降低不制過25%,且質(zhì)量損失不超過5%時所能承受的最多的俯環(huán)次數(shù)來表示。用符號Fn表示，其中n即為最大凍融循環(huán)次數(shù)。如F25,F50等材料抗凍標(biāo)號的選擇，是根據(jù)結(jié)構(gòu)物的種類，使用條件，氣候條件等來決定的。第二節(jié)建筑材料的基本力學(xué)性質(zhì)-材料的隕度機科在外力作用下抵杭破壞的能力，稱為材料的強機根據(jù)外力作用形式的不同，材料的強度分為抗壓隕度，杭拉強度，抗彎強度以及杭剪強度等,均以H料受外力破壞時單位面帙上所承受的力的大小來表示。材料的這些隕度是通過靜力試驗來測定的,前總稱為靜力強度。81-2,材料杭壓，杭拉，杭圾杭彎強度計算公式二材料的等級大部分建筑材料根據(jù)其極限強度的大小，可劃分為若干不同的強度等級。如燒結(jié)普通傳按杭壓隕度分為6個等級，Mu30,Mu25,Mu20,Mu15,Mu10,Mu7.5;硅酸鹽水泥按杭壓和杭折強?.可修編.分為4個等級:32.5、42.5、52.5、62.5等；混薪士按其抗壓強度分為12個等級：C7.5、C80等；碳素結(jié)構(gòu)綱按其抗拉強度分為5個等級,Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等建筑材料）?強度劃分為若干個限度等級，對生產(chǎn)者和使用者均有重要的意義。它可使生產(chǎn)者在生產(chǎn)中控制產(chǎn)品質(zhì)量時有依據(jù)，從而懈保產(chǎn)品的質(zhì)量。對使用者而言，則有利于掌握材料的性能指標(biāo),便于合理選用材料、正事進(jìn)行段計和控制工程施工質(zhì)量。常用建筑材料的僵度見表1-3HI4抗壓強度抗壓強度折彎強度花崗巖100-2505~810-14燒結(jié)普通傳7.5?30■1.8-4.0普通混液土7.5?601~4松木（聯(lián)紋）30?5080-12060-100建筑用材235?1600235?1600H材料的比隕度比隕度是核單位質(zhì)量計算的材料隕度，其值等于材料強度與其表現(xiàn)密度之比。對于不同強度的材料進(jìn)行比較，可采用比強度這個指標(biāo)。比僵度是按單位體積質(zhì)量計算的材料僵度,其值等于材料強度與表現(xiàn)密度之比。比輕度是衡量材料輕質(zhì)高瞿性能的重要指標(biāo)。優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材14,必須具有較高的比限度。幾種主要材料的比強度見表1-4表1-4SM材、木材和混凝土的強度比較材料表現(xiàn)密度p/kg-m'3抗壓強Sf/MPa比強8f/po低碳『78604150.松木50034.3（。戰(zhàn)）0.069普通混溪土240029.40.012四材料的彈性與塑性林料在外力作用下產(chǎn)生變隊當(dāng)外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來的形狀性質(zhì)稱為睥性。材料的這種當(dāng)外力取滿后嗝間即可完全消失的變肌稱為彈性變肌睥性變形屬于可逆變形，其數(shù)值大小與外力成正比，其比例系數(shù)E稱為H科的睥性模量。材料在睥性變形圍，睥性模量E為常數(shù)，其數(shù)值等于應(yīng)力。與應(yīng)變￡的比值，即E=e￡彈性模量是衡量材料抵杭變形能力的一個指標(biāo)。E值越大，材料急不易變形，亦即剛度憤好。彈性模量是結(jié)構(gòu)設(shè)計時的重要參數(shù)。在外力作用下材料產(chǎn)生變形，如果外力取消，仍保持變形后的形狀尺寸，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。塑性變形為不可逆變形，是永久變形。實際上純睥性變形的材料是沒有的，通常一些材料在受力不大時，僅產(chǎn)生睥性變形；受力超過到一定極限后，即可產(chǎn)生塑性變及五材料的脆性與韌性林料在外力作用下，當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料發(fā)生突然破壞，且破壞是無明顯的塑性變隊這種性質(zhì)稱為脆性。具有這種性質(zhì)的材料稱為脆性材料。脆性材料抵抗沖擊荷