2.1材料的物理性能

單元2

建筑材料的基本性能1.密度2.1材料的物理性能一、與質(zhì)量有關(guān)的性能(1)密度是指材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。(2)計(jì)算公式：(3)測定方法：磨細(xì)、烘干、稱量測實(shí)體積（密實(shí)體積）。

※材料磨得越細(xì)，測得的密度值越精確。(磚、石材)（g/cm3）絕對密實(shí)狀態(tài)2.表觀密度(1)定義：自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。(2)計(jì)算公式：(3)測定方法:自然狀態(tài)下的體積=實(shí)體積+孔隙體積。體積規(guī)則材料,測量外形尺寸，不規(guī)則材料表面封蠟，排液法測體積。（kg/m3或g/cm3）自然狀態(tài)下的體積

若直接用排水法測定其體積，由于一部分水進(jìn)入了開口孔隙，故測得的體積比比自然狀態(tài)的體積稍小，但較接近，故計(jì)算的出的密度為近視密度，稱為視密度。如混凝土所用的砂石骨料，直接用排水法測量體積。3.堆積密度(1)定義：散粒狀或粉狀材料，在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。(2)計(jì)算公式：(3)測定方法：堆積狀態(tài)下的體積=實(shí)體積+孔隙體積+空隙體積，用規(guī)定的容積升測定其體積?！牧媳碛^密度和堆積密度的大小與其含水狀態(tài)有關(guān)。

當(dāng)材料孔隙內(nèi)含有水分時，其質(zhì)量和體積都會發(fā)生變化，因而表觀密度、堆積密度亦不相同，故測定材料表觀密度和堆積密度時，應(yīng)注明其含水情況，未特別標(biāo)明者，常指氣干狀態(tài)下的表觀密度和堆積密度。（kg/m3）堆積狀態(tài)下的體積材料的四種基本含水狀態(tài)：

1、干燥狀態(tài)材料的孔隙中不含水或含水極少。

2、氣干狀態(tài)材料的孔隙內(nèi)含水與空氣濕度相平衡。

3、飽和面干狀態(tài)材料表面干燥，孔隙內(nèi)充滿水，達(dá)到飽和。

4、濕潤狀態(tài)材料孔隙內(nèi)含水達(dá)到飽和，表面上被水濕潤，附有一層水膜。除四種基本狀態(tài)外，還可以處于兩種基本狀態(tài)之間的過度狀態(tài)。4．密實(shí)度與孔隙率

反映塊狀材料密實(shí)程度的二個指標(biāo)：（1）密實(shí)度D（2）孔隙率P顯然，D+P=1。孔隙率的大小可直接反映材料的密實(shí)程度。含孔隙的固體材料的密實(shí)度均小于1。材料的與愈接近，即愈接近1，材料就愈密實(shí)。

※材料的許多性質(zhì)，與孔隙率大小和孔隙構(gòu)造特征有關(guān)?？紫稑?gòu)造特征：主要是指孔隙的形狀和孔隙的大小。根據(jù)孔隙形狀分開口孔隙和閉口孔隙兩類。根據(jù)孔隙大小，分為粗孔和微孔兩類。一般均勻分布的閉口小孔，要比開口或相連通的孔隙好。不均勻分布的開口孔隙，對材料性質(zhì)影響較大。5.填充率和空隙率反映松散顆粒狀材料相互填充的疏松和致密程度。（1）填充率D′（2）空隙率P′顯然，D′+P′

=1。習(xí)題1、(10年高考題)某工地現(xiàn)場實(shí)測碎石的密度為2.71g/cm3,堆積密度為1.72g/cm3,表觀密度為2.63g/cm3,該碎石的空隙率是(

)A.65.4%B.63.5%C.34.6%D.36.5%習(xí)題2、(11年高考題)某一塊材料，全干時的質(zhì)量是120g,自然狀態(tài)下的體積是38cm3,孔隙率是17.5%,該材料的密度是（

）

A.3.16g/cm3B.3.83g/cm3C.2.69g/cm3D.3.52g/cmCB習(xí)題3、一個1.5升的容器，平裝滿碎石后，碎石重2.55公斤，為了測定其表觀密度，將所有碎石倒入一個7.78升的量器中，向其中加滿水后，稱重為9.36公斤。試求（1）碎石的表觀密度（2）若在碎石的空隙中填入砂子，可填入多少升？

1.親水性與憎水性二、與水有關(guān)的性能判斷方法示意圖親水性憎水性當(dāng)材料與水接觸時，在材料、水、空氣三相的交點(diǎn)處，沿水滴表面的切線和水接觸面的夾角θ，稱為“潤濕角”。親水性憎水性判定：潤濕角θ≤900親水性親水性材料。潤濕角θ>900憎水性憎水性材料。注：大多數(shù)建筑材料，如磚、混凝土、木材等都屬親水性材料，表面能被潤濕。瀝青、石蠟等屬于憎水性材料，表面不能被水潤濕，因此，憎水性材料經(jīng)常作為防水材料或親水性材料表面的憎水處理用。2.吸水性材料浸在水中吸收水分的性質(zhì)，吸水能力的大小用吸水率表示。有二種表示方法：(1)質(zhì)量吸水率(2)體積吸水率質(zhì)量吸水率與體積吸水率的關(guān)系為:※影響材料吸水率的因素：

（1）材料本身的性質(zhì)，視其是親水性材料還是憎水性材料；（2）材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。

※吸水率大對材料的基本性質(zhì)有不良影響，如強(qiáng)度下降、體積膨脹、保溫性能降低、抗凍性變差等。吸水飽和后的質(zhì)量烘干至恒重的質(zhì)量3.吸濕性材料在潮濕的空氣中吸收水分的性質(zhì),稱為吸濕性。材料吸濕性的大小用含水率表示：※影響材料吸濕性的因素有：(1)自身的性質(zhì)(親水性、孔隙率和孔隙特征)。(2)周圍環(huán)境條件的影響，相對濕度越大，材料的含水率越大。※平衡含水率材料最終達(dá)到與環(huán)境濕度保持相對平衡時的含水率?！牧系奈鼭裥栽诠こ讨杏休^大的影響。例如木材，由于吸水或蒸發(fā)水分，往往造成翹曲、開裂等缺陷。石灰、石膏、水泥等由于吸濕性強(qiáng)容易造成材料失效。保溫材料吸入水分后，其保溫性能會大幅度下降。4.耐水性材料長期在飽和水作用下不破壞,強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示：※軟化系數(shù)一般在0～1間波動，其值越小，材料耐水性越差。一般材料隨著含水量的增加，強(qiáng)度會有不同程度的降低。所以，用于嚴(yán)重受水侵蝕或潮濕環(huán)境的材料，其軟化系數(shù)應(yīng)大于0.85，用于受潮較輕的或次要的結(jié)構(gòu)物的材料，則不宜小于0.70。

軟化系數(shù)大于0.85的材料，通常可以稱為耐水材料。

※影響材料耐水性的因素：材料的耐水性主要取決于其組成成分在水中的溶解度和材料內(nèi)部開口孔隙率的大小。5.抗?jié)B性材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性(不透水性)。材料的抗?jié)B性可用以下兩種方法表示:(1)滲透參數(shù)K

一些防水、防滲材料滲透系數(shù)越大,表明材料的透水性越好而抗?jié)B性越差。(2)抗?jié)B等級

工程上的砂漿、混凝土等材料材料在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下進(jìn)行透水試驗(yàn),以規(guī)定的試件在透水前所能承受的最大水壓力p(MPa)來確定，如P6、P8、P10、P12。P越大,材料的抗?jié)B性越好。※影響材料抗?jié)B性的因素：抗?jié)B性大小與材料的親水性有關(guān)，更取決于材料的孔隙率及孔隙特征。孔隙率很小而且是封閉孔隙的材料具有較高的抗?jié)B性。6.抗凍性材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用不破壞，其強(qiáng)度也不嚴(yán)重降低的性質(zhì)。材料的抗凍性用抗凍等級來表示。(1)凍融循環(huán)破壞的原因：材料有孔隙，孔隙中的水在結(jié)冰時體積膨脹。(2)凍融循環(huán)試驗(yàn)破壞的判定：以質(zhì)量損失超過5%，或強(qiáng)度下降超過25%。(3)抗凍等級：材料破壞前所能經(jīng)受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來確定。用符號“F”和最大凍融循環(huán)次數(shù)表示。如F25、F50、F100等?！绊懖牧峡箖鲂缘囊蛩?

內(nèi)因是指材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、孔隙率的大小和孔隙特征、強(qiáng)度、耐水性等。

外因是指材料孔隙中充水的程度、凍結(jié)溫度、凍結(jié)速度、凍融頻率等。1.導(dǎo)熱性三、與熱有關(guān)的性質(zhì)材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)稱為導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性大小用導(dǎo)熱系數(shù)表示:導(dǎo)熱系數(shù)越小，材料的隔熱性能越好?！绊懖牧蠈?dǎo)熱性的因素:(1)材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造；(2)孔隙率與孔隙特征、含水狀況導(dǎo)熱時的溫度。λ—導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·k)；Q—傳導(dǎo)的熱量，J；A—傳熱面積，m2；δ—材料厚度，m；t—熱傳導(dǎo)時間，s；T2—T1—材料兩側(cè)溫差，k。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)。材料的孔隙率越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小。細(xì)小而封閉的孔隙，導(dǎo)熱系數(shù)較?。淮执?、開口且連通的孔隙，容易形成對流傳熱，導(dǎo)熱系數(shù)較大。因水和冰的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣大很多，故材料含水或結(jié)冰時，其導(dǎo)熱系數(shù)會急劇增加。開氏度=攝氏度+273.152.熱容量材料加熱時吸收熱量,冷卻時放出熱量的性質(zhì)稱為熱容量。熱容量的大小用比熱來表示。

比熱在數(shù)值上等于1g材料，溫度升高或降低1K時所吸收或放出的能量Q。

※意義：材料的熱容量大，則材料在吸收或放出較多熱量時，其自身的溫度變化不大，有利于保持室溫穩(wěn)定。工程中應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)小、熱容量大的材料?？梢怨?jié)約能耗并長時間地保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。C—材料的比熱，J/(g·k)；Q—材料吸收或放出的熱量，J；m—材料的質(zhì)量，g；T2—材料受熱或冷卻前的溫度，k；T1—材料受熱或冷卻后的溫度，k。3.耐火性耐火性指材料在高熱或火的作用下，保持其原有性質(zhì)而不損壞的能力，用耐火度表示。根據(jù)耐火度的不同，材料可分為三大類。（l)耐火材料耐火度不低于1580℃的材料，

如各類耐火磚等。（2）難熔材料耐火度為1350~1580℃的材料，

如難熔黏土磚、耐火混凝土等。（3）易熔材料耐火度低干1350℃的材料，

如普通黏土磚、玻璃等。4.耐燃性耐燃性指材料能經(jīng)受火和高溫的作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的能力，是影響建筑物防火、結(jié)構(gòu)耐火等級的重要因素。

根據(jù)耐燃性的不同，材料可分為四大類。

（1）不燃材料遇火或高溫作用時，不起火、不燃燒、不碳化的材料，如混凝土、天然石材、磚、玻璃和金屬等。

（2）難燃材料遇火或高溫作用時，難起火、難燃燒、難碳化，只有在火源持續(xù)存在時才能繼續(xù)燃燒，火源消除燃燒即停止的材料，如瀝青混凝土和經(jīng)防火處理的木材等。

（3）可燃材料遇火或高溫作用時，立即起火或微燃，火源消除后仍能繼續(xù)燃燒或微燃的材料，如木材、瀝青等。用可燃材料制作的構(gòu)件，一般應(yīng)作防燃處理。

（4）易燃材料遇火或高溫作用時，立即起火并迅速燃燒，火源消除后仍能繼續(xù)迅速燃燒的材料，如纖維織物等。6.溫度變形溫度變形指材料在溫度變化時產(chǎn)生的體積變化，多數(shù)材料在溫度升高時體積膨脹，溫度下降時體積收縮.。溫度