第11章 建筑材料基本物理性質(zhì)20150318

第1章土木工程(tǔmùgōngchéng)材料基本性質(zhì)教學(xué)目的與要求：熟練掌握土木工程材料的物理、力學(xué)性質(zhì)；掌握土木工程材料耐久性的概念；了解(liǎojiě)材料的基本組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造與材料基本性能的關(guān)系。重點(diǎn)：材料的強(qiáng)度等力學(xué)性質(zhì)。難點(diǎn)：材料組成（孔隙率）對(duì)其性能的影響。共三十二頁1.1材料(cáiliào)的物理性質(zhì)1.

密度、表觀密度、體積密度和堆積密度2.

材料(cáiliào)的孔隙率和空隙率

3.

材料與水有關(guān)的性質(zhì)4.

材料的熱工性質(zhì)共三十二頁材料(cáiliào)與水有關(guān)的性質(zhì)1）親水性(shuǐxìng)與憎水性(shuǐxìng)

2）吸水性與吸濕性

3）耐水性

4）抗?jié)B性

5）抗凍性共三十二頁材料(cáiliào)的熱工性能1）熱容量和比熱

2）導(dǎo)熱性

3）耐燃性

4）溫度(wēndù)變形性

共三十二頁1.1.1密度、表觀密度、體積密度和堆積密度Q1：這四種密度有區(qū)別嗎？區(qū)別在哪里？Q2:他們之間大致有什么樣的相互關(guān)系(guānxì)？（大?。㏎3:針對(duì)一種材料，這四種密度都要了解嗎？共三十二頁指的是材料(cáiliào)在絕對(duì)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(mìdù)（g/cm3或kg/m3)m—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）；v—材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3);1.密度

測試方法：密度試驗(yàn)Return共三十二頁*測量(cèliáng)材料密度的方法與步驟：共三十二頁2.表觀(biǎoɡuān)密度指單位體積(指材料實(shí)體及閉口孔隙(kǒngxì)體積)材料的干質(zhì)量。計(jì)算公式為：

=密實(shí)狀態(tài)下的體積v+孔隙體積v閉孔思考題：比較密度和表觀密度的大?。縍eturn共三十二頁3.體積密度(mìdù)（俗稱容重）指的是材料在自然狀態(tài)下單位(dānwèi)體積（包括材料實(shí)體及其開口孔隙、閉口空隙）的質(zhì)量。計(jì)算公式為：V′—材料在自然狀態(tài)下的體積，包括實(shí)體和內(nèi)部孔隙思考題：比較密度、表觀密度和體積密度的大小？Return共三十二頁4.堆積(duījī)密度指的是顆粒狀或粉狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積(tǐjī)的質(zhì)量。計(jì)算公式為：Return注意：1、相對(duì)密度、毛體積密度（干體積密度）2、不同教材和規(guī)范中對(duì)這幾種密度的表示符號(hào)會(huì)有所變化，但定義是一致的。共三十二頁1.1.2孔隙率和空隙率Q1：定義、符號(hào)表示(biǎoshì)、對(duì)應(yīng)名詞？Q2：孔隙率越大反應(yīng)材料越密實(shí)？

空隙率越小，說明材料堆積的越密實(shí)？Q3：P+D??1;共三十二頁材料(cáiliào)的孔隙率和空隙率1）材料(cáiliào)的孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占材料自然狀態(tài)下總體積的百分率，用P表示。

注意：單純從某一材料孔隙率大小的變化無法判定材料性質(zhì)（強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性等）的變化情況。共三十二頁2）材料(cáiliào)的密實(shí)度是指材料體積(tǐjī)內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度，也就是固體體積(tǐjī)占總體積(tǐjī)的比例，用D來表示。共三十二頁材料的填充(tiánchōng)率與空隙率1）空隙(kòngxì)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：共三十二頁2）填充(tiánchōng)率填充率是指散粒材料（如砂子(shāzǐ)、石子等）在自然堆積狀態(tài)下，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：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；Return共三十二頁1.1.3材料與水有關(guān)的性質(zhì)Q1：潤濕角？如何判斷親水性材料和憎水性材料？Q2：材料吸水率的大小與什么有關(guān)？密實(shí)材料及僅

有封閉孔隙的材料能吸水嗎？Q3：平衡含水率、軟化(ruǎnhuà)系數(shù)、滲透系數(shù)和抗?jié)B等級(jí)、

抗凍等級(jí)共三十二頁1.1.3材料(cáiliào)與水有關(guān)的性質(zhì)（1）親（憎）水性：材料(固體材料)在空氣中與水接觸時(shí)，能被水濕潤(shīrùn)的性質(zhì)，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。

返回共三十二頁材料(cáiliào)的吸水性&吸濕性

吸水性:指材料與水接觸時(shí)吸收水分的性質(zhì)(xìngzhì)，用吸水率表示。

吸水率：指材料吸水飽和時(shí)，所吸收水分的質(zhì)量／體積占干燥材料的質(zhì)量／體積百分?jǐn)?shù)。

吸水率計(jì)算公式如下：返回

質(zhì)量吸水率體積吸水率共三十二頁吸濕性吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)(xìngzhì)，用含水率W表示。干燥(gānzào)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)材料中所含濕度與空氣濕度達(dá)到相對(duì)平衡時(shí)的含水率釋放水分返回含水率是個(gè)變值共三十二頁材料(cáiliào)的耐水性耐水性：是指材料長期(chángqī)在水的作用下不破壞，其強(qiáng)度也沒有顯著下降的性質(zhì)。一般用軟化系數(shù)KR表示：返回>＝0.85的材料看做是耐水材料共三十二頁

抗?jié)B性抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)，常用滲透系數(shù)Ｋｓ或抗?jié)B等級(jí)表示?？?jié)B等級(jí)S4、S6

、S8…

：指在規(guī)定試驗(yàn)(shìyàn)條件下，材料能承受逐步增高至0.4、0.6、0.8MPa…的水壓而不滲透滲透系數(shù)越小，抗?jié)B性越強(qiáng)；抗?jié)B等級(jí)越高，抗?jié)B性越強(qiáng)。返回(fǎnhuí)共三十二頁

抗凍性抗凍性：指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性能。抗凍性用抗凍等級(jí)Ｆ表示，抗凍等級(jí)表示材料吸水飽和后經(jīng)過規(guī)定的凍融循環(huán)次數(shù)，試件的質(zhì)量(zhìliàng)損失或相對(duì)彈性模量下降不超過規(guī)定限值時(shí)的凍融循環(huán)次數(shù)。故抗凍等級(jí)越高，抗凍性越強(qiáng)。返回(fǎnhuí)共三十二頁1.1.4材料的熱工性質(zhì)Q1：選擇建筑(jiànzhù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料時(shí)，應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)？

熱容量？共三十二頁

１.１.４熱容量和比熱(bǐrè)熱容量：是指材料在溫度變化(biànhuà)時(shí)吸收和放出熱量的能力。衡量材料熱容量的指標(biāo)是比熱容。比熱容：單位質(zhì)量的材料溫度升高或降低1K所吸收或放出的熱量。計(jì)算公式為：反映材料吸熱放熱能力大小共三十二頁導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性：是指材料兩面存在溫差時(shí)，熱量能從高側(cè)向低側(cè)傳遞。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)來表示。導(dǎo)熱系數(shù)：單位厚度的材料，兩面溫差為1K時(shí)在單位時(shí)間(shíjiān)內(nèi)通過單位面積的熱量。計(jì)算公式為：思考(sīkǎo)：圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇什么樣的的建筑材料？共三十二頁耐燃性耐燃性：是指材料對(duì)火焰(huǒyàn)和高溫的抵抗能力。非燃燒(ránshāo)材料難燃燒材料可燃燒材料建筑材料共三十二頁溫度(wēndù)變形性

指材料溫度升高或降低時(shí)，材料的體積變化。對(duì)多數(shù)材料來說，溫度變形特性都是熱脹冷縮。該性能(xìngnéng)在工程中的應(yīng)用：在修筑道路、橋梁以及其它一些長度較大的建筑物、構(gòu)筑物時(shí)，要設(shè)溫度縫。對(duì)于溫度變形要求嚴(yán)格的工程，應(yīng)選擇溫度變性不敏感的材料。共三十二頁1.某種材料試樣,其形狀不規(guī)則,要求測定(cèdìng)其體積密度。現(xiàn)已知材料的干燥質(zhì)量m,表面涂以密度為ρ的石蠟后,稱得質(zhì)量為m1。將涂以石蠟的石子放入水中稱得在水中的質(zhì)量為m2。試求該材料的體積密度(水的密度為ρW)。2.工程中應(yīng)用多孔性材料(cáiliào)作保溫隔熱,使用時(shí)應(yīng)注意什么問題?為什么?共三十二頁2.答：應(yīng)注意防潮。保溫材料的一個(gè)共同特點(diǎn)是它們經(jīng)常呈多孔狀，或者具有纖維結(jié)構(gòu)，其中的熱量傳遞是導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、熱輻射三種傳熱機(jī)理聯(lián)合作用的綜合過程。如果保溫材料受潮(shòucháo)，水分將替代孔隙中的空氣，這樣不僅水分的導(dǎo)熱系數(shù)高于空氣，而且對(duì)流換熱強(qiáng)度大幅度增加，這樣材料保溫性能會(huì)急劇下降。共三十二頁計(jì)算題：1.一塊狀材料(孔隙特征為開口連通)，自然狀態(tài)下體積(tǐjī)為72cm3，自然狀態(tài)下(含水)的質(zhì)量為129.1g，烘干后(體積不變)質(zhì)量為121.5g，材料的密度為2.7g/cm3，求其表觀密度，含水率，質(zhì)量吸水率各是多少(水的密度為1g/cm3)?共三十二頁2.某一塊(yīkuài)狀材料,完全干燥時(shí)的質(zhì)量為120g,自然狀態(tài)下的體積為50cm3,絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積為30cm3;⑴試計(jì)算其密度,體積密度和孔隙率.⑵若體積受到壓縮,其體積密度為3.0g/cm3,其孔隙率減少多少?

共三十二頁內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)第1章土木工程材料基本性質(zhì)(xì