建筑概論第一章-建筑工程材料-第一講材料的物理性質(zhì)

建筑概論第一章-建筑工程材料-第一講材料的物理性質(zhì)第一頁，共35頁。第一章材料的性質(zhì)第二頁，共35頁。本講目的要求及重點(diǎn)難點(diǎn)：【目的要求】了解建筑材料的分類、掌握建筑材料的基本性質(zhì)?！局攸c(diǎn)】建筑材料的基本性質(zhì)?！倦y點(diǎn)】建筑材料的基本性質(zhì)第三頁，共35頁。1.1概論1.1.1建筑工程材料的分類及檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1、建筑工程材料的分類建筑工程材料：構(gòu)成建筑物和構(gòu)筑物的材料。（1）根據(jù)工程材料的功能與用途分類：結(jié)構(gòu)材料裝飾材料防水材料地面材料保溫材料屋面材料吸聲材料等等第四頁，共35頁。1.1概論1.1.1建筑工程材料的分類及檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1、建筑工程材料的分類（2）根據(jù)化學(xué)成分不同劃分無機(jī)材料有機(jī)材料復(fù)合材料具體分類見下表第五頁，共35頁。17/6建筑工程材料按化學(xué)成分分類表表0-1無機(jī)材料金屬材料黑色金屬：鐵、建筑鋼材有色金屬：銅、鋁、鋁合金無機(jī)非金屬材料天然材料：石材、砂、碎石無機(jī)結(jié)合料：石灰、石膏、水泥燒結(jié)制品：磚、瓦、玻璃、陶瓷有機(jī)材料植物材料木材、竹材等瀝青材料石油瀝青、煤瀝青等高聚物材料塑料、橡膠、有機(jī)涂料、膠粘劑復(fù)合材料無機(jī)非金屬復(fù)合材料水泥混凝土、砂漿、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定混合料金屬-無機(jī)非金屬材料鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土有機(jī)-無機(jī)非金屬材料玻璃鋼、聚合物混凝土、瀝青混凝土第六頁，共35頁。1.1概論1.1.1建筑工程材料的分類及檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)2、建筑工程材料的檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是材料質(zhì)量評(píng)定的依據(jù)。目前我國工程材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為四個(gè)等級(jí)：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)第七頁，共35頁。17/8國家標(biāo)準(zhǔn)

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

GB

(強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn))：GB175—1999《硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥》GB/T

(試行標(biāo)準(zhǔn)，推薦性):GB/T17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》

建設(shè)部行業(yè)：JG如：JGJ55—2000《水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》

交通行業(yè)：JT如：JTGE42—2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》

建材行業(yè)：JC

如：JC/T479—92《建筑生石灰》

地方標(biāo)準(zhǔn)（DB）和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB）

第八頁，共35頁。1.1概論1.1.2建筑工程材料的物理性質(zhì)1、材料的密度、毛體積密度、表觀密度、堆積密度、孔隙率、空隙率1.固體（實(shí)體）2.閉口孔隙3.開口孔隙

第九頁，共35頁。

（1）密度：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位實(shí)體體積的干質(zhì)量。VV0V0′不包含開口和閉口空隙的體積。當(dāng)材料的組成和微觀結(jié)構(gòu)一定時(shí)，材料的密度為常數(shù)。用李氏瓶法測(cè)定第十頁，共35頁。

（2）表觀密度：?jiǎn)挝惑w積（實(shí)體礦物成分+封閉孔隙體積）物質(zhì)顆粒的干質(zhì)量。VV0V0′材料內(nèi)部的閉口孔隙（封閉孔隙）的含量會(huì)影響材料的表觀密度值用排液置換法測(cè)定第十一頁，共35頁。

（3）毛體積密度：材料在干燥狀態(tài)下，單位體積（實(shí)體礦物成分+封閉孔隙體積+開口孔隙）的質(zhì)量。VV0V0′材料內(nèi)部的孔隙（開口、閉口）的含量等會(huì)影響材料的毛體積密度值表面體積測(cè)定或封閉孔隙后的排液置換法第十二頁，共35頁。

——反映散粒堆積的緊密（壓實(shí)）程度及可能的堆放空間。（4）堆積密度：一般用量筒測(cè)定其體積

自然狀態(tài)下單位體積（含物質(zhì)顆粒固體及其閉口、開口孔隙體積及顆粒間空隙體積）物質(zhì)顆粒的質(zhì)量。一般按自然狀態(tài)下的濕度計(jì)算。VV0V0′第十三頁，共35頁。（5）孔隙率與密實(shí)度(對(duì)應(yīng)概念)

——塊料

孔隙率

密實(shí)度

VV0V0′第十四頁，共35頁。（2）空隙率與填充率——散粒狀材料

空隙率

填充度

當(dāng)含水率為0時(shí)，則有VV0V0′第十五頁，共35頁。..\教學(xué)試驗(yàn)錄像\砂試驗(yàn)\細(xì)集料的堆積密度振實(shí)密度試驗(yàn).flv..\教學(xué)試驗(yàn)錄像\砂試驗(yàn)\細(xì)集料表觀密度試驗(yàn).flv..\教學(xué)試驗(yàn)錄像\石試驗(yàn)\《公路建筑材料試驗(yàn)》之石料的密度試驗(yàn).flv..\教學(xué)試驗(yàn)錄像\石試驗(yàn)\粗集料表觀密度試驗(yàn).flv第十六頁，共35頁。1.3材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)直指材料在外力作用下有關(guān)變形性質(zhì)和抵抗破壞的能力。1.3.1強(qiáng)度(Strength)——材料抵抗外力破壞的能力。

1.幾種強(qiáng)度（1）靜力強(qiáng)度：在靜荷載作用下，材料達(dá)到破壞前所承受的應(yīng)力極限值，也成為材料強(qiáng)度或極限強(qiáng)度。包括抗壓(Compressive)、抗拉(Tensile)、抗剪(Shearing)強(qiáng)度

第十七頁，共35頁。1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.3.1強(qiáng)度(Strength)—材料抵抗外力破壞的能力。（1）靜力強(qiáng)度：抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度（MPa）F——破壞時(shí)的最大荷載，NA——受力截面面積，mm2第十八頁，共35頁。

（2）抗彎強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度Bendingstrength）

單點(diǎn)加荷：

二分點(diǎn)加荷：

不同材料，強(qiáng)度等級(jí)有不同的劃分方法L/2L/21.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.3.1強(qiáng)度(Strength)—材料抵抗外力破壞的能力。第十九頁，共35頁。2.影響材料強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的主要因素：（1）試件的形狀、尺寸、表面狀況（脆性材料）棱柱、圓柱小于立方體；大尺寸<小尺寸；表面粗糙小于表面光滑（2）測(cè)試時(shí)試件的溫度和濕度（瀝青、木材、磚）通常溫度和濕度升高，強(qiáng)度降低（3）試驗(yàn)加荷速度和試驗(yàn)裝置情況加荷速度快，試驗(yàn)數(shù)據(jù)高；剛度大的試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)高于剛度小的試驗(yàn)設(shè)備。..\教學(xué)試驗(yàn)錄像\石試驗(yàn)\《公路建筑材料試驗(yàn)》之石料單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn).flv1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.3.1強(qiáng)度(Strength)—材料抵抗外力破壞的能力。第二十頁，共35頁。1.3.2彈性(Elasticity)和塑性(Mould)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)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)

第二十一頁，共35頁。

1.3.3韌性(Fragility)和脆性(Tenacity)

1.脆性——無明顯塑性變形，突然破壞。脆性材料：石、磚、砼、陶瓷、玻璃、鑄鐵等（寧為玉碎不為瓦全）

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。1.3材料的力學(xué)性質(zhì)

第二十二頁，共35頁。

1.3.4硬度(Hardness)和耐磨性(Abradability)

1.硬度——抵抗外物壓入或刻劃的能力。

可采用：摩氏硬度（石料、陶瓷等）；布氏、洛氏硬度（金屬材料）。

特點(diǎn)：硬度高，耐磨性強(qiáng)，但不易加工。

2.耐磨性——材料表面抵抗磨損的能力。（路面材料要求）

材料受外界的摩擦作用而造成質(zhì)量和體積損失的現(xiàn)象成為磨損。..\教學(xué)試驗(yàn)錄像\石試驗(yàn)\石料磨耗試驗(yàn)－洛杉磯法.flv1.3材料的力學(xué)性質(zhì)

第二十三頁，共35頁。

1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)親水性材料：潤濕角θ≤90°水分子間內(nèi)聚力＜水分子與材料分子間吸引力憎水性材料：潤濕角θ＞90°水分子間內(nèi)聚力＞水分子與材料分子間吸引力

1.親水性與憎水性第二十四頁，共35頁。..\教學(xué)試驗(yàn)錄像\石試驗(yàn)\礦粉親水系數(shù)試驗(yàn).flv第二十五頁，共35頁。質(zhì)量吸水率：材料飽水狀態(tài),所吸水分質(zhì)量占干質(zhì)量的百分率體積吸水率：材料飽水狀態(tài),所吸收水分體積占干體積百分率★2.

吸水性(Absorption)與吸濕性(Hygroscopicity)（1）吸水性——飽水狀態(tài)（吸水飽）恒值由于材料的親水性和開口孔隙的存在。

1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)第二十六頁，共35頁。（2）吸濕性——自然狀態(tài)

變值

含水率：自然狀態(tài)下材料所含水分質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率m1——材料吸水飽和后的質(zhì)量，gm2——材料吸水后的質(zhì)量，gm——材料干質(zhì)量，g

V0——材料自然狀態(tài)下的體積，立方分米★2.

吸水性(Absorption)與吸濕性(Hygroscopicity)

1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)第二十七頁，共35頁。3.耐水性(Waterresistance)——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)

指標(biāo)：軟化系數(shù)fb——材料飽水狀態(tài)抗壓強(qiáng)度，MPafg——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。經(jīng)常位于水中或潮濕嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)，其材料的軟化系數(shù)不于0.85~0.90；受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)，材料軟化系數(shù)也不宜小于0.70~0.85

1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)第二十八頁，共35頁。

4.抗?jié)B性(Watertightness)

——抵抗壓力水滲透的性質(zhì)

（1）滲透系數(shù)（2）抗?jié)B等級(jí)指石料、砼或砂漿所能承受的最大水壓力。如：最大承水壓力為0.2MPa，表示為P2，另有P4、P6、P8、P10…滲透系數(shù)：透水量：Ks的意義：抗?jié)B系數(shù)越小，表明抗?jié)B性能越好。

1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)第二十九頁，共35頁?？箖龅燃?jí)：標(biāo)準(zhǔn)尺寸的材料試件，在水飽和狀態(tài)下，經(jīng)受標(biāo)準(zhǔn)的凍融作用后，其強(qiáng)度不嚴(yán)重降低、質(zhì)量部顯著損失、想能不明顯下降時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)。

記為F50、F100、F200、F300…1.5材料的耐久性耐久性(Durability)——材料抵抗外力破壞的能力。

耐久性為綜合性質(zhì)：抗?jié)B性、抗凍性、抗蝕性（化學(xué)腐蝕，生物腐蝕）、抗老化、耐熱性、耐磨性等不同環(huán)境中，應(yīng)考慮相應(yīng)的性質(zhì)。材料的抗凍性：材料飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融交替作用，既不破壞強(qiáng)度又不顯著下降的性質(zhì)。因素：水、負(fù)溫度導(dǎo)致冰脹壓力作用、水壓力作用和顯微冰析作用。第三十頁，共35頁。習(xí)題1、概念：密度，毛體積密度、表觀密度、堆積密度，孔隙率、孔隙率2、量取10L氣干狀態(tài)下的卵石，稱得質(zhì)量為14.5kg,又將該卵石烘干后，稱取500g,放入裝有500ml水的量筒中，靜置24小時(shí)，量筒水面升高到685ml處，求該卵石的表觀密度，堆積密度。第三十一頁，共35頁。習(xí)題3、一塊普通粘土磚，外形尺寸為240mm*115mm*53mm，吸水飽和后質(zhì)