第1章-建筑材料的基本性質(zhì)

第1章-建筑材料的基本性質(zhì)第一頁(yè)，共72頁(yè)。第一章

建筑材料的基本性質(zhì)第二頁(yè)，共72頁(yè)。概述一、學(xué)習(xí)目的與內(nèi)容二、本章的學(xué)習(xí)要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)第三頁(yè)，共72頁(yè)。一、學(xué)習(xí)目的與內(nèi)容1.學(xué)習(xí)目的

了解建筑材料基本性質(zhì)，以便按要求正確選用材料。2.學(xué)習(xí)內(nèi)容

將具有共同性和比較重要的材料性質(zhì)作為基本性質(zhì)進(jìn)行重點(diǎn)講述，其它性質(zhì)將在有關(guān)章節(jié)中介紹。第四頁(yè)，共72頁(yè)。二、本章的學(xué)習(xí)要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)１．學(xué)習(xí)要求⑴了解建筑物及其周圍環(huán)境對(duì)材料的基本要求；⑵熟練掌握材料的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、與水有關(guān)的性質(zhì)和耐久性；⑶了解材料熱學(xué)性質(zhì)的一般概念；⑷了解材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造；⑸了解材料性質(zhì)與其組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的關(guān)系。第五頁(yè)，共72頁(yè)。２．重點(diǎn)和難點(diǎn)⑴重點(diǎn)：材料的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、與水有關(guān)的性質(zhì)和耐久性。⑵難點(diǎn)：基本物理性質(zhì)相互之間的關(guān)系；材料組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造對(duì)材料性質(zhì)的影響。第六頁(yè)，共72頁(yè)。第一節(jié)

材料的組分、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

第七頁(yè)，共72頁(yè)。一、材料的組成

材料的組成是指材料的化學(xué)組成和礦物組成。(一）化學(xué)組成材料的化學(xué)組成是指組成材料的化學(xué)元素及化合物的種類和數(shù)量。材料的化學(xué)組成，直接影響材料的化學(xué)性質(zhì)，也是決定材料物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的重要因素。

材料化學(xué)組成的表示：金屬：以化學(xué)元素含量百分?jǐn)?shù)表示。無(wú)機(jī)非金屬材料：以元素的氧化物含量表示。有機(jī)高分子材料：以構(gòu)成高分子材料的單體表示。第八頁(yè)，共72頁(yè)。

海南省八所港碼頭鋼板樁所用鋼的化學(xué)成分（％）如下：

葛州壩工程局水泥廠生產(chǎn)的一水泥的化學(xué)成分（％）如下：CMnCuPSSi0.370.500.280.0210.0560.08SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Na2OK2O21.424.686.1563.781.881.080.190.53第九頁(yè)，共72頁(yè)。（二）礦物組成材料中具有特定化學(xué)成分、特定結(jié)構(gòu)和特定物理力學(xué)性能的物質(zhì)或單質(zhì)稱為礦物。材料的礦物組成是指構(gòu)成材料的礦物種類和數(shù)量礦物是構(gòu)成巖石和各類無(wú)機(jī)非金屬材料的基本單元。如：花崗巖的礦物組成主要是石英和長(zhǎng)石；石灰?guī)r的礦物組成為方解石；硅酸鹽水泥的礦物組成主要是硅酸鈣、鋁酸鈣等。材料的礦物組成直接影響無(wú)機(jī)非金屬材料的性質(zhì)。第十頁(yè)，共72頁(yè)。（三）相組成

材料中具有相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱為相。凡是由兩相或兩相以上物質(zhì)組成的材料稱為復(fù)合材料。建筑材料大多數(shù)是多相固體，可以看作復(fù)合材料,如混凝土。第十一頁(yè)，共72頁(yè)。二、材料的結(jié)構(gòu)

材料的結(jié)構(gòu)是指材料的內(nèi)部組織情況，可分為:

宏觀結(jié)構(gòu)

細(xì)觀結(jié)構(gòu)

微觀結(jié)構(gòu)三個(gè)層次。第十二頁(yè)，共72頁(yè)。（一）宏觀結(jié)構(gòu)

宏觀結(jié)構(gòu)是指用肉眼或放大鏡能夠分辨的粗大組織，其尺寸在10-3m級(jí)（毫米級(jí)）以上。材料的宏觀結(jié)構(gòu)可按其特征分為：致密結(jié)構(gòu)（鋼材、玻璃等）多孔結(jié)構(gòu)（泡沫塑料、加氣混凝土等）纖維結(jié)構(gòu)（竹材、纖維板等）層狀結(jié)構(gòu)（膠合板等）

第十三頁(yè)，共72頁(yè)。(二）細(xì)觀結(jié)構(gòu)

細(xì)觀結(jié)構(gòu)是指用光學(xué)顯微鏡所能觀察到的材料結(jié)構(gòu)，其尺寸范圍在10-3～10-6m（微米級(jí)）。如：金屬材料的金相組織；木材的木纖維、導(dǎo)管、髓線等組織。材料細(xì)觀特征、數(shù)量、分布和界面性質(zhì)對(duì)材料性能由重要影響。第十四頁(yè)，共72頁(yè)。（三）微觀結(jié)構(gòu)

微觀結(jié)構(gòu)是原子分子層次的結(jié)構(gòu)，可用電子顯微鏡或X射線衍射儀來(lái)分析研究該層次的結(jié)構(gòu)特征，其尺寸范圍在10-6～10-10m（?級(jí)，1?=10-1nm）。材料的許多物理性質(zhì)如強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性等都是由微觀結(jié)構(gòu)所決定的。材料在微觀結(jié)構(gòu)層次上可分為晶體、玻璃體和膠體。第十五頁(yè)，共72頁(yè)。1.晶體

晶體是由離子、原子或分子等質(zhì)點(diǎn)在空間按一定方式重復(fù)排列而成的固體.

特征：具有固定的幾何外形，各向異性，在一定的壓力下具有固定的熔點(diǎn)，受到外力作用時(shí)可產(chǎn)生彈性變形。NaCl晶體中Na+、Cl-離子有規(guī)則排列方解石石英菱錳礦第十六頁(yè)，共72頁(yè)。晶體分類

按組成晶體的質(zhì)點(diǎn)及化學(xué)鍵的不同，晶體可分為：原子晶體，如石英離子晶體，如CaCl2分子晶體，如有機(jī)化合物金屬晶體，如鋼鐵材料第十七頁(yè)，共72頁(yè)。2.玻璃體

玻璃結(jié)構(gòu)上近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序。其有序范圍只有有序單位尺寸的幾倍距離。。玻璃體的特點(diǎn)是無(wú)一定的幾何外形，無(wú)熔點(diǎn)而只有軟化現(xiàn)象，各向同性，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定。鈉硅玻璃結(jié)構(gòu)粉煤灰中的玻璃微珠第十八頁(yè)，共72頁(yè)。3.膠體膠體是指粒徑為10-7~10-9m的顆粒在介質(zhì)中形成的分散體系。溶膠—在膠體結(jié)構(gòu)中，介質(zhì)對(duì)膠體的物理力學(xué)性能起決定作用。凝膠—膠粒數(shù)量較多或在物理化學(xué)作用下，膠粒相互吸附凝聚而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，膠體反映出膠粒的物理力學(xué)性質(zhì)。

溶膠凝膠第十九頁(yè)，共72頁(yè)。第二節(jié)

材料的密度、表觀密度和孔隙率第二十頁(yè)，共72頁(yè)。一、密度

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。材料的密度可按下式計(jì)算：

式中—密度，g/cm3；

m—材料的質(zhì)量，g；

V—材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，g/cm3

。

每種材料的密度是固定不變的。第二十一頁(yè)，共72頁(yè)。二、表觀密度

表觀密度（俗稱容重）是指材料在自然狀態(tài)下（包含孔隙）單位體積的質(zhì)量。材料的表觀密度可按下式計(jì)算：

式中—表觀密度，g/cm3(kg/m3)；

m—材料的質(zhì)量，g(kg)；

V0—材料在自然狀態(tài)下的體積，cm3(m3)。材料的表觀密度通常是指在氣干狀態(tài)下的表觀密度.第二十二頁(yè)，共72頁(yè)?？紫堵?/p>

孔隙率是指材料中孔隙體積與總體積的百分比。材料的孔隙率可按下式計(jì)算：

Vp

V0V

孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。

第二十三頁(yè)，共72頁(yè)?？紫兜臉?gòu)造特征

材料中的孔隙，可分為與外界連通的開(kāi)口孔和與外界隔絕的閉口孔?？紫侗旧碛职闯叽绱笮》譃闃O細(xì)孔隙（D<0.01mm）、細(xì)小孔隙（D<1.0mm）和粗大孔隙（D>1.0mm）。閉口孔開(kāi)口孔第二十四頁(yè)，共72頁(yè)。幾種常用材料的密度、表觀密度及孔隙率材料密度(g/cm3)表觀密度(kg/m3)孔隙率(%)建筑鋼7.8578500鋁合金2.71~2.902700~29000花崗巖2.60~2.902500~28000.5~1.0石灰?guī)r2.45~2.752200~26000.5~5.0普通粘土磚2.50~2.801500~180020~40松木1.55380~70055~75普通玻璃2.50~2.602500~26000普通混凝土–2300~25003~20石油瀝青0.95~1.10––瀝青混凝土–2200~24002~6天然橡膠0.91~0.93910~9300聚氯乙烯樹(shù)脂1.33~1.451330~14500第二十五頁(yè)，共72頁(yè)。四、散粒材料的視密度、堆積密度及空隙率

（一）視密度（’）

散粒材料密度試驗(yàn)常采用排液置換法測(cè)定顆粒的體積，測(cè)得的體積包含顆粒內(nèi)部的閉口孔體積。此時(shí)計(jì)算得密度視密度（’）。石料水閉口孔開(kāi)口孔第二十六頁(yè)，共72頁(yè)。（二）堆積密度

散粒材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量稱為堆積密度。堆積密度可按下式計(jì)算：根據(jù)散粒材料堆放的緊密程度，堆積密度可分為疏松堆積密度、振實(shí)堆積密度和緊密堆積密度三種。第二十七頁(yè)，共72頁(yè)。（三）空隙率

散粒材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比例稱為空隙率?？障堵剩≒’）可按下式計(jì)算：空隙率的大小反映散粒材料的顆粒相互填充的致密程度?？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與計(jì)算含砂率的依據(jù)。第二十八頁(yè)，共72頁(yè)。第三節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)

材料的力學(xué)性質(zhì)是指材料在外力作用下的有關(guān)變形性質(zhì)和抵抗破壞的能力。材料的變形性質(zhì)材料的強(qiáng)度第二十九頁(yè)，共72頁(yè)。一、材料的變形性質(zhì)

材料的變形性質(zhì)是指材料在荷載作用下發(fā)生形狀及體積變化的有關(guān)性質(zhì)。（一）彈性變形與塑性變形

彈性變形是指在外荷載作用下產(chǎn)生、卸荷后可以自行消失的變形。塑性變形是指在外力去除后，材料不能自行恢復(fù)到原來(lái)的形狀而保留的變形，也稱殘余變形。第三十頁(yè)，共72頁(yè)。第三十一頁(yè)，共72頁(yè)。（二）徐變與應(yīng)力松弛

固體材料在外力作用下，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，若所產(chǎn)生的變形因受約束而不能發(fā)展時(shí)，其應(yīng)力將隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減小，這一現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。第三十二頁(yè)，共72頁(yè)。二、材料的強(qiáng)度

材料的強(qiáng)度是指材料抵抗外力（荷載）作用引起的破壞的能力。（一）材料的靜力強(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，稱為材料的靜力強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱材料強(qiáng)度）或極限強(qiáng)度。根據(jù)作用荷載的不同，材料強(qiáng)度可分為抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度（或抗折強(qiáng)度）和抗剪強(qiáng)度等。第三十三頁(yè)，共72頁(yè)。１．材料強(qiáng)度的測(cè)定

材料強(qiáng)度的測(cè)定常用破壞性試驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行。即將材料制成試件，置于試驗(yàn)機(jī)上，按規(guī)定的速度均勻地加荷，直到試件破壞，由試件破壞時(shí)的荷載值，按相應(yīng)計(jì)算公式，可求得材料強(qiáng)度。第三十四頁(yè)，共72頁(yè)?？箟?、抗拉及抗剪強(qiáng)度的計(jì)算

式中f—材料強(qiáng)度，MPa；

F—破壞時(shí)荷載，N；

A—試件受力斷面面積，mm2。

第三十五頁(yè)，共72頁(yè)。抗彎強(qiáng)度的計(jì)算

抗彎強(qiáng)度的計(jì)算公式分別為：

（中間加一個(gè)集中荷載）和在跨度的三分點(diǎn)上作用兩個(gè)集中荷載）式中fm—抗彎強(qiáng)度，MPa；

F—破壞荷載，N；

L—梁的跨度，mm；

b、h—梁斷面的寬與高，mm。第三十六頁(yè)，共72頁(yè)。２．影響材料強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果的主要因素

（１）材料本身的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造不同品種的材料，強(qiáng)度不同。即使同種材料，其內(nèi)部孔隙率、構(gòu)造等不同時(shí)，強(qiáng)度也不相同。（２）試件的形狀和尺寸多數(shù)情況下，材料的強(qiáng)度隨試件尺寸的增加而降低，當(dāng)尺寸大到一定程度后，強(qiáng)度不再下降，這一現(xiàn)象稱為尺寸效應(yīng)。試件的形狀也會(huì)對(duì)材料的強(qiáng)度結(jié)果產(chǎn)生影響。以脆性材料的單軸抗壓強(qiáng)度為例，采用棱柱體或圓柱體試件測(cè)得的強(qiáng)度要比采用立方體試件測(cè)得的強(qiáng)度小。第三十七頁(yè)，共72頁(yè)。（３）試件的表面狀態(tài)

件的表面狀態(tài)同樣會(huì)對(duì)強(qiáng)度結(jié)果產(chǎn)生影響。試件表面（受壓面）凹凸不平或有掉角等缺損時(shí)，會(huì)引起應(yīng)力集中而降低強(qiáng)度測(cè)定值。

第三十八頁(yè)，共72頁(yè)。（４）試件端部的約束情況

試件端部的約束情況不同，壓板與試件承壓面之間的摩擦力，測(cè)定的強(qiáng)度也不同。出現(xiàn)正摩擦?xí)r，強(qiáng)度偏高，負(fù)摩擦?xí)r，強(qiáng)度偏低。脆性材料立方體試件在有（正摩擦）無(wú)摩擦?xí)r的破壞特征。第三十九頁(yè)，共72頁(yè)。（５）試驗(yàn)加荷速度試驗(yàn)時(shí)，若加荷速度較快，則由應(yīng)力引起的材料變形的增長(zhǎng)速度落后于應(yīng)力增長(zhǎng)速度，破壞時(shí)的強(qiáng)度值偏高；反之，強(qiáng)度試驗(yàn)值偏低。（６）其它因素

除了上述因素外，試驗(yàn)時(shí)試件的溫度、濕度、含水狀態(tài)及試驗(yàn)裝置等也會(huì)對(duì)材料強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。第四十頁(yè)，共72頁(yè)。（二）材料的理論強(qiáng)度

固體材料的強(qiáng)度取決于結(jié)構(gòu)中各質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、分子）之間的相互作用力。材料的理論抗拉強(qiáng)度可按下式計(jì)算：

fm—材料理論抗拉強(qiáng)度；E—材料的彈性模量；—材料的表面能；d0—組成材料質(zhì)點(diǎn)間的距離。第四十一頁(yè)，共72頁(yè)。（三）材料的實(shí)際強(qiáng)度

在自然界中，各種材料都有結(jié)構(gòu)及構(gòu)造缺陷，如晶格缺陷、孔隙、微裂紋等。由于缺陷的存在，材料的實(shí)際強(qiáng)度要比理論強(qiáng)度小得多（通常相差100～1000倍）。第四十二頁(yè)，共72頁(yè)。（四）材料的持久強(qiáng)度及疲勞極限

材料在承受持久荷載下的強(qiáng)度，稱為持久強(qiáng)度。

靜力強(qiáng)度是材料在承受短期荷載條件下具有的強(qiáng)度，也稱暫時(shí)強(qiáng)度。實(shí)際結(jié)構(gòu)物中材料承受的荷載大多為持久荷載。材料在持久荷載作用下會(huì)產(chǎn)生徐變，使塑性變形增加，故材料的持久強(qiáng)度一般低于暫時(shí)強(qiáng)度。第四十三頁(yè)，共72頁(yè)。材料承受的荷載隨時(shí)間而交替變化時(shí)，其應(yīng)力也隨時(shí)間而交替變化。這種交變應(yīng)力超過(guò)某一極限、且多次反復(fù)作用后，即會(huì)導(dǎo)致材料破壞，該應(yīng)力極限值稱為疲勞極限。疲勞極限與靜力破壞不同，它常在沒(méi)有顯著變形的情況下，突然斷裂。疲勞極限遠(yuǎn)低于靜力強(qiáng)度，甚至低于屈服強(qiáng)度。第四十四頁(yè)，共72頁(yè)。三、材料的沖擊韌性

材料抵抗沖擊或震動(dòng)等荷載作用的性能，稱為沖擊韌性。沖擊韌性以試件受沖擊時(shí)，單位體積或單位面積內(nèi)所能吸收的沖擊功來(lái)表示。脆性材料受沖擊后易碎裂；強(qiáng)度低的材料不能承受較大的沖擊荷載。故材料沖擊韌性可反映材料既有一定強(qiáng)度，又有良好受力變形的綜合性能。橋梁、路面、樁及有抗震要求的結(jié)構(gòu)所用的材料需考慮沖擊韌性。第四十五頁(yè)，共72頁(yè)。

四、材料的硬度、磨損及磨耗

材料抵抗其它較硬物體壓入的能力稱為硬度。材料受外界物質(zhì)的摩擦作用而造成質(zhì)量和體積損失的現(xiàn)象稱為磨損。材料同時(shí)受到摩擦和沖擊兩種作用而造成的質(zhì)量和體積損耗現(xiàn)象稱為磨耗。

第四十六頁(yè)，共72頁(yè)。第四節(jié)

材料與水有關(guān)的性質(zhì)

第四十七頁(yè)，共72頁(yè)。

固體材料在空氣中與水接觸時(shí)，按其是否易被水濕潤(rùn)分為親水性材料和憎水性材料兩類。兩類材料與水接觸時(shí)，界面上有著不同的狀態(tài)。一、親水性與憎水性第四十八頁(yè)，共72頁(yè)。σ氣－固、σ氣－液及σ液－固分別表示氣－固、氣－液及液－固界面間的界面張力，θ為接觸角。當(dāng)三力達(dá)到平衡時(shí)具有以下關(guān)系：σ氣－固=σ液－固+σ氣－液cosθ第四十九頁(yè)，共72頁(yè)。1.當(dāng)σ氣－固－σ液－固=σ氣－液時(shí)，cosθ=1，θ=0°,液體完全濕潤(rùn)固體；2.當(dāng)0＜σ氣－固－σ液－固＜

σ氣－液時(shí)，0＜cosθ＜1，θ＜90°，液體能濕潤(rùn)固體；3.當(dāng)σ氣－固－σ液－固＜

0時(shí)，90°>θ，液體不能濕潤(rùn)固體。第五十頁(yè)，共72頁(yè)。二、吸水性

材料吸收水分的性質(zhì)稱為吸水性。

材料中所含水的質(zhì)量與材料干燥質(zhì)量的百分比為含水率。

材料中的水分與周圍空氣的濕度達(dá)到平衡時(shí)，材料處于氣干狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率稱為平衡含水率。

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。吸水率可用質(zhì)量吸水率和體積吸水率兩種方式表達(dá)。

第五十一頁(yè)，共72頁(yè)。質(zhì)量吸水率的計(jì)算式為：體積吸水率的計(jì)算式為：第五十二頁(yè)，共72頁(yè)。

Wv與Wm的關(guān)系為：

式中G1—材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量；

G—材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量；

ρ水—水的密度；

V0—材料在自然狀態(tài)下的體積；

γ—材料的干表觀密度。

第五十三頁(yè)，共72頁(yè)。三、耐水性

材料受水的作用不會(huì)損壞，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性以軟化系數(shù)K軟表示。軟化系數(shù)表示的是材料浸水后強(qiáng)度降低的程度。

有時(shí)耐水材料是選擇材料的重要依據(jù)。經(jīng)常位于水中或受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)，其材料的軟化系數(shù)不宜小于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。第五十四頁(yè)，共72頁(yè)。四、抗?jié)B性

材料抵抗壓力水滲透的性能稱為抗?jié)B性。材料的抗?jié)B性與材料的孔隙率及孔隙特征有關(guān)。材料的抗?jié)B性可用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級(jí)來(lái)表示。式中K—滲透系數(shù)，ml/（cm2·s）或㎜/s；

Q—透水量，ml；A—透水面積，cm2；

H—水頭差，㎝；t—透水時(shí)間，s。第五十五頁(yè)，共72頁(yè)。第五節(jié)材料的耐久性第五十六頁(yè)，共72頁(yè)。一、常見(jiàn)材料的主要破壞原因1.材料在使用過(guò)程中所受到的破壞作用

物理作用：干濕變化、溫度變化及凍融作用等。

化學(xué)作用：酸、堿、鹽等物質(zhì)的水溶液或氣體對(duì)材料的侵蝕破壞。

生物及生物化學(xué)作用：昆蟲(chóng)、菌類等蛀蝕及腐朽。第五十七頁(yè)，共72頁(yè)。2.常見(jiàn)材料的主要破壞原因一般礦物質(zhì)材料（如石料、磚及混凝土等）：當(dāng)暴露于大氣中或處于水位變化區(qū)時(shí)，主要發(fā)生物理破壞作用；當(dāng)處于水中時(shí)，除物理作用還發(fā)生化學(xué)侵蝕作用。(2)金屬材料：主要是化學(xué)腐蝕及電化學(xué)腐蝕作用；(3)瀝青質(zhì)及合成高分子材料：主要是陽(yáng)光、空氣及熱的作用。第五十八頁(yè)，共72頁(yè)。

工程中所指的材料耐久性，是指材料在所處環(huán)境條件下，保持其原有性能，抵抗所受破壞作用的能力。材料的耐久性包含抗?jié)B、抗凍等許多方面。

抗凍性是指材料在水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融而不產(chǎn)生宏觀破壞，同時(shí)微觀結(jié)構(gòu)不明顯劣化、強(qiáng)度也不嚴(yán)重降低的性能。二、材料的耐久性第五十九頁(yè)，共72頁(yè)。（一）冰凍對(duì)材料破壞作用

冰凍對(duì)材料的破壞作用與材料組織結(jié)構(gòu)及其含水狀況有關(guān)。水結(jié)冰時(shí)體積增大9%，其破壞作用可概括為冰脹壓力作用、水壓力作用及顯微析冰作用三種。

第六十頁(yè)，共72頁(yè)。１.冰脹壓力作用

當(dāng)材料孔隙中充滿水并快速冰結(jié)時(shí)，在孔隙內(nèi)將產(chǎn)生很大的冰脹壓力，使毛細(xì)管壁受到拉應(yīng)力，導(dǎo)致材料破壞。冰脹壓力的大小及破壞作用程度，取決于材料孔隙的水飽和程度及材料的變形能力。水結(jié)冰時(shí)的破壞作用，主要發(fā)生在充滿了水的較粗孔隙內(nèi)和毛細(xì)孔隙內(nèi)?？紫吨兴谋c(diǎn)隨孔徑減小而降低，故極細(xì)孔隙中的水，在一般情況下不會(huì)結(jié)冰。粗大氣孔，水易進(jìn)易出，不易充滿其中。第六十一頁(yè)，共72頁(yè)。

當(dāng)其受凍降溫時(shí)，不同直徑的孔隙內(nèi)的水逐漸結(jié)冰，并伴隨著體積增加，在某些孔隙內(nèi)已結(jié)冰的水的體積膨脹，迫使尚未結(jié)冰的多余水移向附近氣泡或試件邊緣。在這一過(guò)程中產(chǎn)生水壓力，使孔壁受到拉應(yīng)力，造成材料體積膨脹。當(dāng)冰融化時(shí)，材料體積收縮，但會(huì)留下部分殘余變形。經(jīng)多次凍融后，材料將會(huì)遭到破壞。２.水壓力作用

第六十二頁(yè)，共72頁(yè)。

材料孔隙中的水，一般為鹽類的稀溶液，一旦結(jié)冰，則析出純冰并使溶液濃度提高。此時(shí)，若相鄰較細(xì)孔中尚未結(jié)冰并仍存在著原濃度的溶液，即產(chǎn)生了濃度差，水則向已結(jié)冰區(qū)域遷移并迅速結(jié)冰。同時(shí)，對(duì)純水而言，當(dāng)溫度下降時(shí)其表面張力增大，也會(huì)向孔徑較大的孔隙轉(zhuǎn)移，并使已結(jié)的冰晶增大，稱為析冰現(xiàn)象。當(dāng)材料中所含孔隙較少并已充滿水時(shí)，析冰作用使水向較粗一級(jí)的孔隙內(nèi)遷移，使較粗毛細(xì)孔隙內(nèi)水分增多、冰晶增大，致使凍脹壓力和水壓力作用更為嚴(yán)重，此時(shí)析冰現(xiàn)象使凍融破壞作用加劇。３.顯微析冰作用第六十三頁(yè)，共72頁(yè)。4.影響冰凍破壞的因素

某一材料是否容易被冰凍破壞，與凍結(jié)溫度、凍結(jié)速度及凍融頻繁程度等因素有關(guān)。溫度越低、降溫越快、凍融間隔時(shí)間越短，材料越易破壞。處于建筑物水位變化區(qū)的材料，在寒冷季節(jié)交替地受到水飽和和凍融作用，其破壞最為嚴(yán)重。此時(shí)建筑物的耐久性主要取決于材料的抗凍性。第六十四頁(yè)，共72頁(yè)。（二）材料的抗凍性

材料的抗凍性用抗凍等級(jí)表示?？箖龅燃?jí)是指標(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)量不顯著損失、性能不明顯下降時(shí)，所經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)。

影響因素材料抵抗凍融破壞作用的能力，與其孔隙率及孔隙特征和孔隙內(nèi)的充水狀況有關(guān)，并受到材料變形能力、抗拉強(qiáng)度及耐水性的影響。第六十五頁(yè)，共72頁(yè)。第六節(jié)

材料與熱有關(guān)的性質(zhì)第六十六頁(yè)，共72頁(yè)。一、導(dǎo)熱性

材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)稱為導(dǎo)熱性。材料導(dǎo)熱性的大小用導(dǎo)熱系數(shù)表示：式中λ—導(dǎo)熱系數(shù)，W／(m·K)；

Q—通過(guò)材料的熱量，J；

d—材料厚度或傳導(dǎo)的距離，m；

A—材料傳熱面積，m2；

Z—導(dǎo)熱時(shí)間，s；