建筑材料的基本性質建筑材料課件

第二章建筑材料的基本性質本章內容第一節(jié)材料的物理性質第二節(jié)材料與水有關的性質第二節(jié)材料的力學性質第四節(jié)材料的熱工性質第五節(jié)材料的耐久性第一節(jié)材料的物理性質固體物質閉口孔隙開口孔隙材料體積組成示意圖一、材料的密度、表觀密度和堆積密度定義指材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質量。公式式中：ρ0—表觀密度，g/cm3或Kg/m3

m—材料的質量，g或Kg

v0—材料自然狀態(tài)下的體積，cm3或m3

測試方法

對于規(guī)則形狀的材料，可用量具測得其體積；對于不規(guī)則形狀的材料，可采用靜水稱量法和封蠟法測定。表觀密度定義粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下，單位體積的質量。公式式中：ρo′—堆積密度，Kg/m3

m—材料的質量，Kg

vo′—材料的堆積體積，m3測試方法

將干燥的散粒材料試樣裝入規(guī)定尺寸的容器來測定的。不同的裝料方式，顆粒排列的松緊程度不同，材料的堆積密度又可分為自然堆積密度、緊密堆積密度。

堆積密度常用建筑材料的密度、表觀密度、堆積密度材料名稱密度(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—孔隙率定義材料體積中孔隙體積所占的比例。公式

孔隙率與密實度的關系：P+D=1材料的密實度和孔隙率是從不同方面反映材料的密實程度，通常采用孔隙率表示?？紫短卣骺紫稑嬙?/p>

連通的孔：彼此連通且與外界相通封閉的孔：相互獨立且與外界隔絕孔隙大小微孔、細孔、大孔

封閉孔連通孔填充率定義散粒材料在某種堆積體積內被其顆粒填充的程度。公式

三、材料的填充率和空隙率

材料在空氣中與水接觸時，根據(jù)材料表面被水潤濕的情況，分親水性材料和憎水性材料兩類。當材料分子與水分子間的相互作用力大于水分子間的作用力時，材料表面就會被水所潤濕。此時在材料、水和空氣的三相交點處，沿水滴表面所引切線與材料表面所成夾角θ≤90°，這種材料屬于親水性材料。第二節(jié)材料與水有關的性質親水性與憎水性

如果材料分子與水分子間的相互作用力小于水本身分子間的作用力，則表示材料不能被水潤濕。此時，潤濕角90°＜θ＜180°，這種材料稱為憎水性材料。

大多數(shù)建筑材料，如石材、磚瓦、陶器、混凝土、木材等都屬于親水性材料，而瀝青、石蠟和某些高分子材料屬于憎水性材料。材料潤濕邊角體積吸水率：材料吸水率的大小與材料的孔隙率和孔隙構造特征有關。材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分的性質稱為吸濕性。吸濕性的大小用含水率表示。含水率為材料所含水的質量占材料干燥質量的百分比。計算式為：

吸濕性

材料在長期飽和水作用下不被破壞，其強度也不顯著降低的性質稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示。計算式為：耐水性

抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍結和融化作用(凍融循環(huán))而不被破壞，強度也無顯著降低的性能。材料的抗凍性用抗凍等級Fn表示。n表示材料試件經(jīng)n次凍融循環(huán)試驗后，質量損失不超過5%，抗壓強度降低不超過25%。n的數(shù)值越大，說明抗凍性愈好?？箖鲂圆牧蟼鲗崃康男阅芊Q為導熱性。材料的導熱性用導熱系數(shù)表示。導熱系數(shù)的物理意義是指，單位厚度的材料，當兩個相對側面溫差為1K時，在單位時間內通過單位面積的熱量。

第三節(jié)材料的熱工性質導熱性式中：λ——材料的導熱系數(shù)(W/(m?K))。

Q——傳導的熱量(J)。

d——材料的厚度(m)。

A——材料傳熱的面積(m2)。

z——傳熱時間(s)。

t1―t2——材料兩側的溫度差(K)。材料的導熱系數(shù)越小，其熱傳導能力越差，絕熱性能越好。工程上把λ≤0.175W/(m?K)的材料稱為絕熱材料。比熱容與材料質量的積，稱為材料的熱容量值，即材料溫度上升1K須吸收的熱量或溫度降低1K所放出的熱量。材料比熱容對保持室內溫度穩(wěn)定作用很大，比熱容大的材料能在熱流變化、采暖、空調不均衡時，緩和室內溫度的波動；屋面材料也宜選用比熱容大的材料。常用材料的熱性質見下表。材料名稱導熱系數(shù)，W/(m·K)比熱容，kJ/(kg·K)銅3700.38鋼550.46石灰?guī)r2.66～3.230.749～0.846花崗巖2.91～3.450.716～0.92大理巖2.450.875普通混凝土1.80.88粘土空心磚0.640.92松木0.17～0.352.51玻璃2.7～3.260.83泡沫塑料0.031.30水0.604.187密閉空氣0.0231常用材料的熱性質指標第四節(jié)材料的力學性質材料在外力(荷載)作用下抵抗破壞的能力，稱為強度。當材料承受外力作用時，內部就產(chǎn)生應力。隨著外力逐漸增加，應力也相應增大。直至材料內部質點間的作用力不能再抵抗這種應力時，材料即破壞，此時的極限應力值就是材料的強度。強度根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度有抗拉、抗壓、抗剪和抗彎(抗折)強度。材料受力示意圖(a)拉力；(b)壓力；(c)剪切；(d)彎曲材料的抗拉、抗壓和抗剪強度的計算式為：式中：f——材料的抗壓、抗拉、抗剪強度，MPa

F——材料承受的最大荷載，Ｎ

A——材料的受力面積，mm2式中：f——材料的抗彎(折)強度，MPa

F——材料承受的最大荷載，Ｎ

L——兩支點之間的距離，mm

b——材料受力截面的寬度，mm

h——材料受力截面的高度，mm

材料的抗彎強度的計算式為：材料的強度主要取決于它的組成和結構。一般說材料孔隙率越大，強度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，強度也不相同。材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后變形隨即消失，這種性質稱為彈性。這種可恢復的變形稱為彈性變形。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)生裂縫的性質稱為塑性。不能恢復的變形稱為塑性變形。彈性與塑性

材料的彈性和塑性變形曲線材料受力破壞時，無顯著的變形而突然斷裂的性質稱為脆性。在常溫、靜荷載下具有脆性的材料稱為脆性材料。在沖擊、振動荷載作用下，材料能夠吸收較大的能量，同時也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質稱為韌性或沖擊韌性。脆性與韌性第五節(jié)材料的耐久性

材料的耐久性是指其在長期的使用過程中，能抵抗環(huán)境的破壞作用，并保持原有性質不變、不破壞的一項綜合性質。由于環(huán)境作用因素復雜，耐久性也難以用一個參數(shù)來衡量。工程上通常用材料抵抗使用環(huán)境中主要影響因素的能力來評價