建筑材料的基本性質(zhì)-材料的物理性質(zhì)（建筑材料）

建筑材料的基本性質(zhì)-----與熱有關(guān)的性質(zhì)與熱有關(guān)的性質(zhì)在建筑物中，合理的采用絕熱材料，能提高建筑物使用效能，保證正常的生產(chǎn)、工作和生活，能減少熱損失，節(jié)約能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，具有良好的絕熱功能的建筑，其能源可節(jié)省25%-50%。因此，在土木工程中，合理的使用絕熱材料具有重要意義。與熱有關(guān)的性質(zhì)1、導(dǎo)熱性

當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，熱量從材料一面通過材料傳導(dǎo)至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)λ表示。與熱有關(guān)的性質(zhì)1、導(dǎo)熱性導(dǎo)熱系數(shù)的定義和計(jì)算式如下所示：式中

λ——導(dǎo)熱系數(shù)，Ｗ／（ｍ·Ｋ）；

Ｑ－傳導(dǎo)的熱量，Ｊ

a—材料厚度，ｍ；

A——熱傳導(dǎo)面積，m2

Z一熱傳導(dǎo)時(shí)間，h；

（T2-T1）－材料兩面溫度差，K

在物理意義上，導(dǎo)熱系數(shù)為單位厚度(1m)的材料、兩面溫度差為1Ｋ時(shí)、在單位時(shí)間(1s)內(nèi)通過單位面積(1㎡)的熱量。

與熱有關(guān)的性質(zhì)顯然，熱導(dǎo)率越小，材料的隔熱性能越好。各種建筑材料的熱導(dǎo)率差別很大，大致在0.035

W/(m.

K)(泡沫塑料)至3.5W/(m.

K)(大理石)之間，通常將λ≤0.15

W/(m.

K)的材料稱為絕熱材料。1、導(dǎo)熱性與熱有關(guān)的性質(zhì)與熱有關(guān)的性質(zhì)1、導(dǎo)熱性材料的熱導(dǎo)率決定于材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、孔隙率與孔隙特征、含水狀況及導(dǎo)熱時(shí)力

(或荷載)的溫度。一般來講，金屬材料、無機(jī)材料、晶體材料的熱導(dǎo)率分別大于非金屬材料、有機(jī)材料，非晶體材料。與熱有關(guān)的性質(zhì)宏觀組織結(jié)構(gòu)呈層狀或顯微構(gòu)造的材料，其熱導(dǎo)率因熱流與纖維方向不同而異，他順纖維或?qū)觾?nèi)材料的熱導(dǎo)率明顯高于與纖維垂直或?qū)娱g方向的熱導(dǎo)率。1、材料的導(dǎo)熱性與熱有關(guān)的性質(zhì)材料的表觀密度越小，則孔隙率越多而λ空氣

≤0.025

W/(m.

K),遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于固體物質(zhì)的熱導(dǎo)率，所以，材料的熱導(dǎo)率越小。當(dāng)孔隙率相同時(shí)，由微小而封閉孔組成的材料比由粗大而連通孔隙組成的材料具有更低的熱導(dǎo)率,原因是前者避免了材料孔隙內(nèi)的熱的對(duì)流傳導(dǎo)。此外,由于λ水

=0.58

W/(m.K）、

λ冰

=2.20

W/(m.

K),因此當(dāng)材料受潮或受凍時(shí)會(huì)使材料熱導(dǎo)率急劇增大，導(dǎo)致材料的保溫隔熱效果變差。而且對(duì)于大多數(shù)建筑材料(除金屬外),熱導(dǎo)率會(huì)隨導(dǎo)熱時(shí)溫度升高而增大。1、材料的導(dǎo)熱性單位質(zhì)量材料溫度升高或降低1Ｋ所吸收或放出的熱量稱為熱容量系數(shù)或比熱。

2、材料的熱容量和比熱熱容量

材料在受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)稱為材料的熱容量。比熱的計(jì)算式如下所示：

式中

C---材料的比熱，J/（g·K）

Q--材料吸收或放出的熱量(熱容量)

m---材料質(zhì)量，g（T2-T1）--材料受熱或冷卻前后的溫差，K與熱有關(guān)的性質(zhì)

材料的溫度變形是指溫度升高或降低時(shí)材料的體積變化。

除個(gè)別材料以外，多數(shù)材料在溫度升高時(shí)體積膨脹，溫度下降時(shí)體積收縮。這種變化表現(xiàn)在單向尺寸時(shí)，為線膨脹或線收縮，相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)為線膨脹系數(shù)（α）。

3、材料的溫度變形性導(dǎo)熱性熱容量與比熱材料的溫度變形性123與熱有關(guān)的性質(zhì)建筑材料的基本性質(zhì)-----與水有關(guān)的性質(zhì)與水有關(guān)的性質(zhì)

對(duì)于長(zhǎng)期暴露在空氣中及水中的材料，為保證其建筑物的耐久性，必須能經(jīng)受風(fēng)吹、日曬、雨淋、冰凍而引起的溫度變化、濕度變化及反復(fù)凍融等的破壞變化。而能呈現(xiàn)其性能的性質(zhì)主要是與水有關(guān)的性質(zhì)。與水有關(guān)的性質(zhì)1、材料的親水性與憎水性

與水接觸時(shí)，有些材料能被水潤(rùn)濕，而有些材料則不能被水潤(rùn)濕，對(duì)這兩種現(xiàn)象來說，前者為親水性，后者為憎水性。

材料具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。親水性材料與水分子之間的分子親合力，大于水分子本身之間的內(nèi)聚力；反之，憎水性材料與水分子之間的親合力，小于水分子本身之間的內(nèi)聚力。

與水有關(guān)的性質(zhì)1）材料的親水性與憎水性

工程實(shí)際中，材料是親水性或憎水性，通常以潤(rùn)濕角的大小劃分，潤(rùn)濕角為在材料、水和空氣的交點(diǎn)處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角。其中潤(rùn)濕角θ愈小，表明材料愈易被水潤(rùn)濕。當(dāng)材料的潤(rùn)濕角θ＜９０?時(shí)，為親水性材料；當(dāng)材料的潤(rùn)濕角θ＞９０?時(shí)，為憎水性材料。水在親水性材料表面可以鋪展開，且能通過毛細(xì)管作用自動(dòng)將水吸入材料內(nèi)部；水在憎水性材料表面不僅不能鋪展開，而且水分不能滲入材料的毛細(xì)管中。

材料能吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。吸水的大小以吸水率來表示。

2、材料的吸水性質(zhì)量吸水率

質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比，并以ｗm表示。質(zhì)量吸水率ｗm的計(jì)算公式為：

式中mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg）

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg）。與水有關(guān)的性質(zhì)體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水的體積占材料自然體積的百分率，并以WＶ表示。

式中mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg）

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg）。

V0—材料在自然狀態(tài)下的體積，（cm3

或m3）

ρw—水的密度,（g/cm3

或kg/m3），常溫下取ρw=1.0g/cm3

公式體積吸水率材料的吸水率與其孔隙率有關(guān)，更與其孔特征有關(guān)。因?yàn)樗质峭ㄟ^材料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。與水有關(guān)的性質(zhì)材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。干燥的材料處在較潮濕的空氣中時(shí)，便會(huì)吸收空氣中的水分；而當(dāng)較潮濕的材料處在較干燥的空氣中時(shí)，便會(huì)向空氣中放出水分。前者是材料的吸濕過程，后者是材料的干燥過程。由此可見，在空氣中，某一材料的含水多少是隨空氣的濕度變化的。

硬化時(shí)體積收縮大與水有關(guān)的性質(zhì)材料的含水率材料在任一條件下含水的多少稱為材料的含水率，并以Ｗh表示式中ms——材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg）mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg）。公式與水有關(guān)的性質(zhì)與水有關(guān)的性質(zhì)材料的含水率顯然，材料的含水率受所處環(huán)境中空氣濕度的影響。當(dāng)空氣中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，其含水率叫作材料的平衡含水率。與水有關(guān)的性質(zhì)材料的耐水性是指材料長(zhǎng)期在飽和水的作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量材料耐水性的指標(biāo)是材料的軟化系數(shù)KR式中KR——材料的軟化系數(shù)

fb—材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）。

fg—材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）

4、材料的耐水性軟化系數(shù)反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度，是材料吸水后性質(zhì)變化的重要特征之一。一般材料吸水后，水分會(huì)分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，強(qiáng)度則有不同程度的降低。當(dāng)材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時(shí)（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強(qiáng)度的嚴(yán)重降低。

與水有關(guān)的性質(zhì)材料耐水性限制了材料的使用環(huán)境，軟化系數(shù)小的材料耐水性差，其使用環(huán)境尤其受到限制。軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在0至1之間。工程中通常將ＫＲ＞0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時(shí)，材料軟化系數(shù)也不得小于0.75。4、材料的耐水性與水有關(guān)的性質(zhì)

5、材料的抗?jié)B性抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。土木建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，當(dāng)材料兩側(cè)的水壓差較高時(shí)，水可能從高壓側(cè)通過內(nèi)部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲透到低壓側(cè)。這種壓力水的滲透，不僅會(huì)影響工程的使用，而且滲入的水還會(huì)帶入能腐蝕材料的介質(zhì)，或?qū)⒉牧蟽?nèi)的某些成分帶出，造成材料的破壞。

與水有關(guān)的性質(zhì)與水有關(guān)的性質(zhì)式中K—滲透系數(shù),（cm/h）;

w—滲水量，（cm3）

A—滲水面積,（cm2）

H— 材料兩側(cè)的水壓差，（cm）

d—試件厚度（cm）

t—滲水時(shí)間（h）

材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越強(qiáng)。公式5.1材料的滲透系數(shù)材料的抗?jié)B等級(jí)是指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，材料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B等級(jí)。如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。

與水有關(guān)的性質(zhì)5.2抗?jié)B等級(jí)材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。

抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性能。6、材料的抗凍性與水有關(guān)的性質(zhì)與水有關(guān)的性質(zhì)6、材料的抗凍性抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失、外形變化或強(qiáng)度降低不超過一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，或稱為抗凍等級(jí)。

材料的抗凍等級(jí)可分為Ｆ15、Ｆ25、Ｆ50、Ｆ100、Ｆ200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。材料的抗凍性與材料的強(qiáng)度、孔結(jié)構(gòu)、耐水性和吸水飽和程度有關(guān)。

材料的親水性與憎水性材料的吸水性材料的吸濕性材料的耐水性材料的抗?jié)B性材料的抗凍性123456與水有關(guān)的性質(zhì)建筑材料的基本性質(zhì)-----與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)教學(xué)引入

土木工程材料的基本性質(zhì)，是指材料處于不同的使用條件和使用環(huán)境時(shí)，通常必須考慮的最基本的、共有的性質(zhì)。因?yàn)橥聊窘ㄖ牧纤幗ǎ?gòu)）筑物的部位不同、使用環(huán)境不同、人們對(duì)材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性質(zhì)也就有所不同。

（1）與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)1)材料的實(shí)際密度

材料的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，按下式計(jì)算：

ρ=m/v式中：ρ—密度,g/cm3

或kg/m3

m—材料的質(zhì)量，g或kg

V—材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3

或m3

測(cè)試時(shí)，材料必須是絕對(duì)干燥狀態(tài)。含孔材料則必須磨細(xì)后采用排開液體的方法來測(cè)定其體積。（1）與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)

2）材料的表觀密度表觀密度（俗稱“容重”）是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。

按下式計(jì)算：式中 ρ0—材料的表觀密度,g/cm3

或kg/m3

m—材料的質(zhì)量，g或kg

V0—材料的表觀體積，cm3

或m3（1）與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)材料的表觀體積是指包括內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。因?yàn)榇蠖鄶?shù)材料的表觀體積中包含有內(nèi)部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量（有時(shí)還影響其表觀體積）。因此，材料的表觀密度除了與其微觀結(jié)構(gòu)和組成有關(guān)外，還與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)（1）與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)

2）材料的表觀密度表觀密度（俗稱“容重”）是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。

按下式計(jì)算：式中 ρ0—材料的表觀密度,g/cm3

或kg/m3

m—材料的質(zhì)量，g或kg

V0—材料的表觀體積，cm3

或m3（1）與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)

3）材料的堆積密度堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。

按下式計(jì)算：

式中 ρ0’—材料的堆積密度,g/cm3

或kg/m3

m—材料的質(zhì)量，g或kg

V0’—材料的堆積體積，cm3或m3（1）與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)粉狀或粒狀材料的質(zhì)量是指填充在一定容器內(nèi)的材料質(zhì)量，其堆積體積是指所用容器的容積而言。因此，材料的堆積體積包含了顆粒之間的空隙。在土木建筑工程中，計(jì)算材料用量、構(gòu)件的自重，配料計(jì)算以及確定堆放空間時(shí)經(jīng)常要用到材料的密度、表觀密度和堆積密度等數(shù)據(jù)。（1）與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)

4）材料的密實(shí)度

密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被