學(xué)習(xí)材料性質(zhì)的原因

學(xué)習(xí)材料性質(zhì)的原因第1頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月物理性質(zhì)：密度、表觀密度、堆積密度；孔隙率和空隙率;力學(xué)性質(zhì)：材料的強(qiáng)度、強(qiáng)度等級、比強(qiáng)度、彈性和塑性、脆性與韌性；材料與水有關(guān)的性質(zhì)：吸水性和吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性；材料的熱工性能：比熱、導(dǎo)熱性、熱變形性、耐燃性；材料的耐久性能；材料的組成結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與材料性質(zhì)的關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：

材料的物理、力學(xué)性質(zhì)

第二章建筑材料的基本性質(zhì)教學(xué)目的與要求：

第2頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1材料組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造對性質(zhì)的影響

2.1.1材料的組成材料的組成包括化學(xué)組成和礦物組成；（1）化學(xué)組成：定義：化學(xué)組成是指構(gòu)成材料的化學(xué)成分?；瘜W(xué)組成對材料性質(zhì)的影響：不同化學(xué)組成的材料其性質(zhì)不同；例如：鋼中的含碳量越多，硬度越大，但塑性、韌性越差。第3頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月含碳量C%1硬度抗拉強(qiáng)度斷面收縮率伸長率沖擊韌性例：化學(xué)元素碳對鋼材性質(zhì)的影響如下圖：1.4第4頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2礦物組成許多無機(jī)非金屬材料都是由各種礦物組成的。相同的化學(xué)成分組成的材料，不同礦物的礦物成分，材料的性質(zhì)也是不同的。例如：硅酸鹽水泥熟料中，鋁酸三鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣的性能都是不同的；

2.1材料組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造對性質(zhì)的影響第5頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

（1）宏觀結(jié)構(gòu)（2）細(xì)觀結(jié)構(gòu)（3）微觀結(jié)構(gòu)（1）宏觀結(jié)構(gòu)：用肉眼或放大鏡能夠分辨的毫米級以上的粗大組織；（2）細(xì)觀結(jié)構(gòu)：用光學(xué)顯微鏡觀察到的微米級的組織結(jié)構(gòu)；（3）微觀結(jié)構(gòu)：用電子顯微鏡、X光射線衍射儀等手段來研究材料分子、原子級的微觀組織，稱為微觀結(jié)構(gòu)；第6頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2材料的物理性質(zhì)1、密度:指的是材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的干質(zhì)量，計(jì)算公式為：上式中，—密度（g/cm3)m—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）；

v—材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3);2.2.1密度、表觀密度和堆積密度第7頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于密度計(jì)算中的體積問題注意：材料在致密狀態(tài)下的體積指的是不包含材料內(nèi)部孔隙的實(shí)體積對于致密材料（如鋼材、玻璃等）而言，內(nèi)部是不含孔隙的，故體積很容易測定；但是對于絕大多數(shù)材料而言，在自然狀態(tài)下材料是含有一些孔隙的。第8頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月有孔隙材料的體積測定方法：

一般采用李氏瓶測定有孔材料的實(shí)體積？思考題：如何測量有孔隙材料的密度？關(guān)于密度計(jì)算中的體積問題第9頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月*測量有孔隙材料密度的方法與步驟：第10頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2、表觀密度

指的是材料在自然狀態(tài)下，單位體積的干質(zhì)量；表觀密度的計(jì)算公式為：上式中，—表觀密度（kg/m3)m—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（kg）；vo—材料在自然狀態(tài)下的體積（m3);*自然狀態(tài)下的體積vo=密實(shí)狀態(tài)下的體積v+孔隙體積v孔思考題：比較密度和表觀密度的大??？第11頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月？思考題：如何測定材料的表觀密度？取材料樣品烘干烘箱1050C~1100C冷卻到室溫干燥器稱量質(zhì)量m天平一、測定材料的干質(zhì)量m:第12頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月二、測定材料的自然體積Vo-----分兩種情況：（1）對于形狀規(guī)則的材料，如磚、石塊等：用游標(biāo)卡尺可定材料的自然體積；對于六面體，測定長、寬、高；對于圓柱體，測定其直徑和高；（2）對于形狀不規(guī)則的材料，如卵石、碎石等，采用排液法確定其自然體積；第13頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月*排液法測定不規(guī)則材料自然體積V石：第14頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3堆積密度：

指的是顆粒狀或粉狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量*計(jì)算公式為：

—堆積密度（kg/m3)m—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)（kg）；—材料在堆積狀態(tài)下的體積（m3);第15頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月？思考題：如何測定砂和石子的堆積密度？（1）首先采用前述方法測定其干質(zhì)量m;（2）然后采用容量升來測定砂子、石子的堆積體積，方法如下：

a）砂子采用1L、5L的容量升來測堆積體積；

b）石子采用10L、20L、30L的容量升來測定其堆積體積；（3）利用公式計(jì)算堆積密度：第16頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2材料的密實(shí)度和孔隙率一、材料的密實(shí)度和孔隙率：1、材料的密實(shí)度：

是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度，也就是固體體積占總體積的比例，用D來表示。第17頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2孔隙率：是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百分率，用P表示。孔隙可分為閉口孔和開口孔。

P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100%

材料內(nèi)部孔隙示意

第18頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月密實(shí)度和孔隙率反映了材料的致密程度。一般來說，同一種材料，孔隙率越小，連接孔隙越少,則：其強(qiáng)度越高；吸水越少；抗?jié)B性和抗凍性越好；但是保溫性差；導(dǎo)熱性越好P9表2.1常用材料的密度、表觀密度、堆積密度和孔隙率第19頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3材料的填充率與空隙率：1、填充率填充率是指散粒材料（如砂子、石子等）在堆積體積中，被其顆粒填充的程度。填充率一般用D’來表示，按下式計(jì)算：

或第20頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.、空隙率空隙率是指散粒材料在堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占堆積體積的百分率，用P’表示：空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒之間相互填充的致密程度；思考：空隙率與孔隙率有什么區(qū)別？第21頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月堆積密度、空隙率指標(biāo)在工程中的應(yīng)用例如：在砼中，砂石間的空隙需要水泥漿填充。其空隙越大，拌制砼所需的水泥漿量越多，如果要節(jié)約水泥，減少砼的成本，就需要采用空隙率盡可能小的砂石，而孔隙率與表現(xiàn)密度和堆積密度有關(guān)。因此，《建筑用卵石、碎石》GB/T14658-2001中規(guī)定，表觀密度大于2500千克/立方米，堆積密度大于1350千克/立方米，空隙率小于47%。第22頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)：燒結(jié)普通磚的尺寸為240*115*53，其干燥質(zhì)量為2487g，孔隙率為37%，求其密度和表觀密度？第23頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月總結(jié)及作業(yè)總結(jié):本節(jié)主要講述表觀密度、堆積密度、孔隙率、空隙率。應(yīng)該注重于材料的表觀密度、堆積密度的測定，以上四個(gè)指標(biāo)在工程中具體應(yīng)用。作業(yè)：P191、2、3第24頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月over第25頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1、材料的親水性和憎水性（1）親（憎）水性：材料在空氣中與水接觸時(shí)，能被水濕潤的，稱為親水性，否則為憎水性；（2）親（憎）水性材料：具有親水性的材料稱為親水性材料，如木材、磚、混凝土、石等；反之為憎水性材料，如瀝青，石蠟、塑料等；？思考：防水防潮材料應(yīng)優(yōu)先選用哪種材料？第26頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2、材料的吸水性和吸濕性（1）材料吸濕性及含水率

材料的吸濕性是指材料吸收空氣中水分的性質(zhì).用含水率表示

含水率是指材料中所含水的質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率，用Wh表示；計(jì)算公式如下：第27頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月含水率在工程中的應(yīng)用例如:拌制砼所用材料質(zhì)量是指干質(zhì)量.但現(xiàn)場的砂石都不同程度有水存在.因此在稱量上應(yīng)該考慮到砂石的含水情況.

己知每拌制1m3混凝土需要干砂606Kg,測得施工現(xiàn)場的含水率砂為7%,則現(xiàn)場需要稱取多少濕砂?

砂用量：S‘=S（1+Ws）=606×(1+7%)=648Kg

第28頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月知識(shí)延伸干燥的材料吸收空氣中的水分潮濕的材料平衡含水率平衡含水率：當(dāng)材料中所含水分與空氣濕度達(dá)到相對平衡時(shí)的含水率釋放水分第29頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）吸水性與吸水率

吸水性是指材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)，吸水性的大小用吸水率表示，吸水率用兩種表示方式。1）質(zhì)量吸水率：第30頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2）體積吸水率：

材料在吸水飽和狀態(tài)下，所吸收水的體積占材料自然體積的百分率。思考：材料的吸水性和吸濕性有什么區(qū)別？第31頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3、材料的耐水性耐水性：是指材料長期在水的作用下，其強(qiáng)度也沒有顯著下降的性質(zhì)；一般用軟化系數(shù)K表示：

KR>0.85的為耐水材料

.第32頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月4、抗?jié)B性抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)；第33頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月抗?jié)B性的表示方法有兩種:一、滲透系數(shù)K

土一般采用

K越大，說明抗?jié)B性越差。二、抗?jié)B等級P

砼和砂漿一般采用。等級越高，說明抗?jié)B性越好。用P6、P8、P10等表示如：P6表示材料的最大滲水壓力為0.6MPa

第34頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月5、抗凍性定義：指材料在含水狀態(tài)下能忍受多次凍融循環(huán)而不破壞,強(qiáng)度也不顯著下降的性質(zhì)。表示：抗凍等級F

表示。如F10，表示在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，材料強(qiáng)度下降不大于25％，質(zhì)量損失不大于5％，所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)最多為10次。原因：1、結(jié)冰體積膨脹

2、溶解由外向內(nèi)進(jìn)行，引起內(nèi)外溫度應(yīng)力差。影響因素：外因和內(nèi)因。

注意：質(zhì)量和強(qiáng)度損失都不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍第35頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月二、材料的熱工性能：比熱、導(dǎo)熱性；(1)材料的導(dǎo)熱性：是指材料存在溫差時(shí)，熱量能從材料的一面通過材料本身傳到另一面的性質(zhì)，稱為導(dǎo)熱性；導(dǎo)熱性一般用導(dǎo)熱系數(shù)表示！(1)導(dǎo)熱系數(shù)越小，材料的隔熱保溫性能越好；（2）金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)；（3）細(xì)小而封閉的孔隙，導(dǎo)熱系數(shù)越?。婚_口而粗大、連通的孔隙，導(dǎo)熱系數(shù)越大；第36頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)材料的熱容量：定義：是指材料受熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量。表示：比熱C解釋一下，為什么濱海城市冬暖夏涼？第37頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）熱變形性：

材料隨溫度的升降而產(chǎn)生熱脹冷縮變形的性質(zhì)，稱為材料的熱變形性，亦稱為溫度變形；溫度變形一般用熱膨脹系數(shù)表示（4）耐燃性材料在空氣中遇火不著火不燃燒的性能，稱為耐燃性第38頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3力學(xué)性質(zhì)：2.3.1材料的強(qiáng)度和強(qiáng)度等級1，材料的強(qiáng)度材料的強(qiáng)度是指材料在外力作用下不破壞時(shí)所能承受的最大應(yīng)力；第39頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2，材料的強(qiáng)度等級強(qiáng)度等級的定義：

大多數(shù)建筑材料根據(jù)其極限強(qiáng)度的大小，把材料劃分為若干不同的等級，稱為材料的強(qiáng)度等級；材料強(qiáng)度等級劃分的標(biāo)準(zhǔn)：a)脆性材料主要根據(jù)其抗壓強(qiáng)度來劃分強(qiáng)度等級，如混凝土、水泥、粘土磚等；

例：混凝土的強(qiáng)度等級劃分為9級：

C15，C20~C55;b)韌性材料主要根據(jù)其抗拉強(qiáng)度來劃分強(qiáng)度等級，如鋼材等；如鋼材分為Q195,215,235,255,275等；第40頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3，比強(qiáng)度比強(qiáng)度：是指材料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值；比強(qiáng)度的意義：（1）衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)；（2）選用比強(qiáng)度高的材料或者提高材料的比強(qiáng)度，對大跨度、高高度建筑十分有利；普通混凝土、低碳鋼、松木的比強(qiáng)度分別為0.012，0.053，0.069。第41頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2材料的彈性和塑性1，彈性：是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力后，能完全恢復(fù)原形狀的性質(zhì)，稱為彈性；2，塑性：是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力后，仍保持變形后的形狀和尺寸的性質(zhì)，稱為塑性；第42頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月低碳鋼的σ～ε曲線分段的彈性變形和塑性變形第44頁，課件共50頁，創(chuàng)作于20