建筑材料的基本性質(zhì)非常好的

1、會(huì)計(jì)學(xué)1建筑材料的基本性質(zhì)非常好的建筑材料的基本性質(zhì)非常好的第1頁/共103頁第2頁/共103頁本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容1.1 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)1.3 材料的耐久性材料的耐久性第3頁/共103頁第4頁/共103頁第5頁/共103頁第6頁/共103頁圖1.1材料的體積示意圖1-固體物質(zhì)2-閉口孔隙3-開口孔隙4-顆粒間空隙1324V閉V開00V空第7頁/共103頁第8頁/共103頁第9頁/共103頁第10頁/共103頁1.1.實(shí)際密度實(shí)際密度(俗稱比重)（一）、材料的實(shí)際密度、視密度、表觀密度和堆積（一）、材料的實(shí)際密度、視密度、表觀密度和堆積密度密

2、度(1)(1)定義：實(shí)際密度是指多孔材料在絕對(duì)密實(shí)狀定義：實(shí)際密度是指多孔材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量態(tài)下單位體積的質(zhì)量（與材料孔隙無關(guān)）（與材料孔隙無關(guān)） 。(2)(2)計(jì)算公式：計(jì)算公式：(3)(3)測(cè)定方法：磨細(xì)、烘干、稱量、排液體法測(cè)體積測(cè)定方法：磨細(xì)、烘干、稱量、排液體法測(cè)體積。（g/cmg/cm3 3）Vm一、一、 與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì) 第11頁/共103頁2.2.視密度視密度(1)(1)定義：定義：指材料在不含開口空隙時(shí)，單位體積的指材料在不含開口空隙時(shí)，單位體積的質(zhì)量（與材料內(nèi)部孔隙有關(guān)）質(zhì)量（與材料內(nèi)部孔隙有關(guān)）。(2)(2)計(jì)算公式：計(jì)算公式：(3)(3)

3、測(cè)定方法：排水法測(cè)體積。測(cè)定方法：排水法測(cè)體積。(g/cm3）石塊石塊第12頁/共103頁3.3.表觀密度表觀密度（俗稱“容重”） (1)(1)定義：定義：指多孔材料在自然狀態(tài)下，單位體積的指多孔材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量（與材料內(nèi)部孔隙有關(guān)）質(zhì)量（與材料內(nèi)部孔隙有關(guān)）。(2)(2)計(jì)算公式：計(jì)算公式：(3)(3)測(cè)定方法：規(guī)則材料測(cè)定方法：規(guī)則材料, ,測(cè)量外形尺寸，計(jì)算體積測(cè)量外形尺寸，計(jì)算體積; ;不規(guī)則材料表面封蠟，排水法測(cè)體積。不規(guī)則材料表面封蠟，排水法測(cè)體積。(kg/m3）石塊石塊第13頁/共103頁表觀體積是指包括內(nèi)部封閉孔隙在內(nèi)的體積。其封閉孔隙的多少，孔隙中是否含有水及

4、含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量或體積。 因此，材料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)。工程中砂石材料，直接用排水法測(cè)定其表觀體積第14頁/共103頁第15頁/共103頁4.4.堆積密度堆積密度（又稱松散容重）（又稱松散容重）(1)(1)定義：散粒狀或粉狀材料，在自然堆積狀態(tài)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)量下單位體積的質(zhì)量。(2)(2)計(jì)算公式：計(jì)算公式：（kg/m3）(3)(3)測(cè)定方法：視顆粒的大小用容積升來測(cè)定。測(cè)定方法：視顆粒的大小用容積升來測(cè)定。例砂子用例砂子用1L1L的容積升，石子用的容積升，石子用10L10L、20L20L、30L30L的的容積升。容重筒

5、法容積升。容重筒法石子石子反映散粒堆積的緊密（壓實(shí)）程度及可能的堆放空間。反映散粒堆積的緊密（壓實(shí)）程度及可能的堆放空間。第16頁/共103頁表表1.1 常用建筑材料的物理參數(shù)常用建筑材料的物理參數(shù)材料 密度(g/cm3) 表觀密度（容重） (kg/m3) 堆積密度0(kg/m3)石灰?guī)r 2.6018002600_花崗巖 2.602.8025002700_碎石(石灰?guī)r) 2.60_14001700砂 2.60_14501650粘土2.60_16001800普通粘土磚 2.502.8016001800_第17頁/共103頁材料 密度(g/cm3) 體積密度（容重） (kg/m3) 堆積密度0(k

6、g/m3)粘土空心磚 2.5010001400_水泥 3.10_12001300普通混凝土 _21002600_木材 1.55400800_鋼材 7.857850_泡沫塑料 _2050_第18頁/共103頁第19頁/共103頁第20頁/共103頁第21頁/共103頁第22頁/共103頁(1) 密實(shí)度密實(shí)度 密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度，也就是固體物質(zhì)的體積占總體積的比例。密實(shí)度反映材料的致密程度。計(jì)算式為： 1. 材料的密實(shí)度與孔隙率材料的密實(shí)度與孔隙率單一材料單一材料V VV V0 0%100%100%10000VVD自然狀態(tài)下體積固體物質(zhì)體積第23頁/共103頁(2) 孔隙率

7、孔隙率 孔隙率是指材料中的孔隙體積占材料自然狀態(tài)下總體積的百分率。計(jì)算式為：孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系為：1PD%100)1(%100%100000VVVP自然狀態(tài)下體積孔隙體積第24頁/共103頁(1) 填充率填充率 填充率是指散粒材料在某種堆積體積內(nèi),被顆粒所填充的程度。其計(jì)算式為： 00100%100%VDV2.2.空隙率與填充率空隙率與填充率 散粒狀材料散粒狀材料第25頁/共103頁(2) 空隙率空隙率 空隙率是指散粒材料在某種堆積體積內(nèi)，顆粒之間的空隙體積所占的比例。計(jì)算式為： 空隙率與填充率的關(guān)系為： 00001(1) 100%VVVPVV 1PD第26頁/共103頁答案：C第27頁/共

8、103頁第28頁/共103頁親水性材料：親水性材料：潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角9090（表現(xiàn)為親水性）（表現(xiàn)為親水性） 水分子間內(nèi)聚力水分子與材料分子間吸引力水分子間內(nèi)聚力水分子與材料分子間吸引力憎水性材料：憎水性材料：潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角9090（表現(xiàn)為憎水性）（表現(xiàn)為憎水性） 水分子間內(nèi)聚力水分子與材料分子間吸引力水分子間內(nèi)聚力水分子與材料分子間吸引力二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)第29頁/共103頁親水性：親水性：90,如木材、磚、混凝土、石如木材、磚、混凝土、石、磚瓦、陶器、等。磚瓦、陶器、等。憎水性：憎水性：90180，如瀝青、石蠟、塑料等。憎水性材料具有較好的防水性和防，如瀝青、石蠟、塑料

9、等。憎水性材料具有較好的防水性和防潮性，常用作防水材料，也可用于親水性材料的表面處理，以減少吸水率，提高抗?jié)B潮性，常用作防水材料，也可用于親水性材料的表面處理，以減少吸水率，提高抗?jié)B性。性。親水性親水性憎水性憎水性潤(rùn)濕潤(rùn)濕角角潤(rùn)濕潤(rùn)濕角角第30頁/共103頁第31頁/共103頁%100%100%100000wwmmmmmmVwVW干干濕干干濕體%100%100干干濕干質(zhì)量質(zhì)量吸水率mmmmm：Ww0質(zhì)體WW質(zhì)量吸水率：質(zhì)量吸水率：材料吸水飽和狀態(tài)材料吸水飽和狀態(tài),所吸水分質(zhì)量占干質(zhì)量的百分率所吸水分質(zhì)量占干質(zhì)量的百分率體積吸水率：體積吸水率：材料吸水飽和狀態(tài)材料吸水飽和狀態(tài),所吸收水分體積占干

10、體積百分率所吸收水分體積占干體積百分率材料吸水飽和第32頁/共103頁1）一般材料的孔隙率越大，吸水性越強(qiáng)。）一般材料的孔隙率越大，吸水性越強(qiáng)。開口而連通的細(xì)小開口而連通的細(xì)小的孔隙越多，吸水的孔隙越多，吸水性越強(qiáng)；閉口孔隙，水分不易進(jìn)入；開口的性越強(qiáng)；閉口孔隙，水分不易進(jìn)入；開口的粗大孔隙粗大孔隙，水分容易進(jìn)入，但不能，水分容易進(jìn)入，但不能存留，故吸水性較小，故材料的體積吸水率常小于孔隙率，這類材料常用質(zhì)量存留，故吸水性較小，故材料的體積吸水率常小于孔隙率，這類材料常用質(zhì)量吸水率表示它的吸水性。如木材吸水率表示它的吸水性。如木材2）一般情況下都有質(zhì)量吸水率來表示材料的吸水性，但是輕質(zhì)、吸水率

11、強(qiáng)的材）一般情況下都有質(zhì)量吸水率來表示材料的吸水性，但是輕質(zhì)、吸水率強(qiáng)的材料其質(zhì)量吸水率常大于料其質(zhì)量吸水率常大于100%,而采用體積吸水率表示。如軟木、海棉等而采用體積吸水率表示。如軟木、海棉等0質(zhì)體WW質(zhì)量吸水率與體積吸水率的關(guān)系為質(zhì)量吸水率與體積吸水率的關(guān)系為第33頁/共103頁花崗巖0.50.7混凝土23粘土磚820木材、海綿大于100各種材料的質(zhì)量吸水率如下：各種材料的質(zhì)量吸水率如下：第34頁/共103頁第35頁/共103頁第36頁/共103頁材料的吸水性不僅與材料的親水性或憎水性有關(guān)，而且與孔隙率的大小和孔隙特材料的吸水性不僅與材料的親水性或憎水性有關(guān)，而且與孔隙率的大小和孔隙特征

12、有關(guān)征有關(guān)。對(duì)于孔特征相近的材料，一般孔隙率越大，吸水性也越強(qiáng)。具有粗大孔。對(duì)于孔特征相近的材料，一般孔隙率越大，吸水性也越強(qiáng)。具有粗大孔隙的材料，雖然水分容易滲入，但僅能潤(rùn)濕孔壁表面而不易在孔內(nèi)存留，因而吸隙的材料，雖然水分容易滲入，但僅能潤(rùn)濕孔壁表面而不易在孔內(nèi)存留，因而吸水率不高；密實(shí)材料以及僅有封閉孔隙的材料是不吸水的，開口細(xì)微連通且孔隙水率不高；密實(shí)材料以及僅有封閉孔隙的材料是不吸水的，開口細(xì)微連通且孔隙率大，吸水性強(qiáng)。率大，吸水性強(qiáng)。第37頁/共103頁%100%100干干含干含mmmmmWw材料的含水率隨溫度和空氣濕度的變化而變化。當(dāng)材料中的濕度與空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)的含水率稱為平

13、衡含水率。第38頁/共103頁(1)(1)與吸水性相同。與吸水性相同。(2)(2)周圍環(huán)境條件的影響，空氣的濕度大、溫度低時(shí)，材料的吸濕性大，反之周圍環(huán)境條件的影響，空氣的濕度大、溫度低時(shí)，材料的吸濕性大，反之則小。則小。4)材料吸水與吸濕后對(duì)其性質(zhì)的影響：材料吸水與吸濕后對(duì)其性質(zhì)的影響：會(huì)產(chǎn)生不利的影響，如材料吸水或吸濕后會(huì)產(chǎn)生不利的影響，如材料吸水或吸濕后，使其質(zhì)量增加，體積膨脹，導(dǎo)熱性增大，強(qiáng)度和耐久性下降。，使其質(zhì)量增加，體積膨脹，導(dǎo)熱性增大，強(qiáng)度和耐久性下降。第39頁/共103頁第40頁/共103頁%100%100%100000wwmmmmmmVwVW干干濕干干濕體%100%100干

14、干濕干質(zhì)量質(zhì)量吸水率mmmmm：Ww0質(zhì)體WW質(zhì)量吸水率：材料吸水飽和狀態(tài)質(zhì)量吸水率：材料吸水飽和狀態(tài),所吸水分質(zhì)量占干質(zhì)量的百分率所吸水分質(zhì)量占干質(zhì)量的百分率體積吸水率：材料吸水飽和狀態(tài)體積吸水率：材料吸水飽和狀態(tài),所吸收水分體積占干體積百分率所吸收水分體積占干體積百分率材料吸水飽和第41頁/共103頁%100%100干干含干含mmmmmWw材料的含水率隨溫度和空氣濕度的變化而變化。當(dāng)材料中的濕度與空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)的含水率稱為平衡含水率。第42頁/共103頁現(xiàn)有濕砂的用量是多少？第43頁/共103頁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其組成成分在水中的溶解度和材料內(nèi)部開口孔隙

15、率的大小干飽軟ffKK的大小，說明材料吸水飽和后強(qiáng)度下降的程度。的大小，說明材料吸水飽和后強(qiáng)度下降的程度。 在01之間，越大表示材料的耐水性越好。 K越小，表明材料吸水飽和后強(qiáng)度下降得越大，材料耐水性越差。越小，表明材料吸水飽和后強(qiáng)度下降得越大，材料耐水性越差。第44頁/共103頁第45頁/共103頁P(yáng)表示：表示：抗?jié)B等級(jí)n表示：表示：材料所能抵抗的最大滲水壓力為0.1nMPaPn表示：表示：按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，材料所能抵抗的最大滲水壓力為0.1nMPa例如：某防水混凝土的抗?jié)B等級(jí)為P6，表示該混凝土試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后，按照規(guī)定的試驗(yàn)方法混凝土試件所能抵抗的最大滲水壓力為0.6MPa。第46頁

16、/共103頁第47頁/共103頁材料的抗?jié)B性可用滲透系數(shù)表示:一定時(shí)間內(nèi)，在一定水壓作用下，單位厚度的材料，單位截面積上的透水量。K越小的材料表示其抗?jié)B性越好。AQHdK滲透系數(shù)，cm/h；W透水量，cm3；d試件厚度，cm；A透水面積，cm2； t 透水時(shí)間，h；H水頭高度，cm。圖1.3滲透圖補(bǔ)充了解（不做重點(diǎn)）補(bǔ)充了解（不做重點(diǎn)）AtHWdK 第48頁/共103頁凍結(jié)和融化作用) 質(zhì)量損失率(不超過5%)，強(qiáng)度損失率(不超過25)。n表示表示材料所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)為材料所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)為n次。次。Fn表示表示按標(biāo)準(zhǔn)方法將材料試件進(jìn)行凍融循環(huán)，同時(shí)滿按標(biāo)準(zhǔn)方法將材料試件進(jìn)

17、行凍融循環(huán)，同時(shí)滿足質(zhì)量損失不超過足質(zhì)量損失不超過5%，抗壓強(qiáng)度降低不超過，抗壓強(qiáng)度降低不超過25%時(shí)時(shí)，材料所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)為，材料所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)為n次。次。n的數(shù)值越大，說明抗凍性能愈好。的數(shù)值越大，說明抗凍性能愈好。第49頁/共103頁第50頁/共103頁第51頁/共103頁主因：主因：材料空隙中的水結(jié)成冰，體積膨脹材料空隙中的水結(jié)成冰，體積膨脹9%。次因：次因：材料內(nèi)外溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。材料內(nèi)外溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。第52頁/共103頁第53頁/共103頁應(yīng)增加閉口閉口孔隙，減少開口開口孔隙。 第54頁/共103頁第55頁/共103頁第56頁/共103頁凍融破壞的

18、大壩壩面使用20年的高速公路橋梁第57頁/共103頁第58頁/共103頁第59頁/共103頁對(duì)于水工建筑水工建筑 或 經(jīng)常處于水位變化水位變化的結(jié)構(gòu)，尤其是冬季氣溫達(dá)到10以下的地區(qū)，一定要對(duì)材料進(jìn)行抗凍性檢驗(yàn)。第60頁/共103頁第61頁/共103頁 At2t1Q第62頁/共103頁12QdA TTt At2t1Q第63頁/共103頁第64頁/共103頁因?yàn)椴牧系膶?dǎo)熱系數(shù)越小導(dǎo)熱性越差，保溫隔熱效果越好，反之。保溫材料中的大量毛細(xì)孔隙中含靜態(tài)空氣（導(dǎo)熱系數(shù)為0.023 W/m.k），一旦受潮，水（導(dǎo)熱系數(shù)為0.58 W/m.k）的導(dǎo)熱系數(shù)為空氣的25倍，所以材料受潮后其導(dǎo)熱系數(shù)將明顯地增加，

19、嚴(yán)重影響材料的保溫效果。如果再受凍（冰的導(dǎo)熱系數(shù)為 2.33 W/m.k），則導(dǎo)熱系數(shù)更大。因此在工程中對(duì)保溫材料應(yīng)特別注意防潮。第65頁/共103頁保溫層的目的是較少外界溫度變化對(duì)住戶的影響，材料保溫性能的主要描述指標(biāo)為導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量，其中導(dǎo)熱系數(shù)越小越好。觀察兩種材料的剖面，可見A材料為多孔結(jié)構(gòu)，B材料為密實(shí)結(jié)構(gòu)，多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，適于作保溫層材料。第66頁/共103頁第67頁/共103頁1122()QQcm tcm ttt第68頁/共103頁第69頁/共103頁第70頁/共103頁第71頁/共103頁 0EE0EEBt第72頁/共103頁第73頁/共103頁第74頁/共103頁第

20、75頁/共103頁第76頁/共103頁第77頁/共103頁第78頁/共103頁第79頁/共103頁第80頁/共103頁第81頁/共103頁、強(qiáng)度等(圖1.4)。一、一、 強(qiáng)度強(qiáng)度材料在外力作用下材料在外力作用下抵抗破壞的能力抵抗破壞的能力和和產(chǎn)生變形產(chǎn)生變形的性質(zhì)。的性質(zhì)。材料的力學(xué)性質(zhì)包括：材料的力學(xué)性質(zhì)包括：強(qiáng)度、強(qiáng)度、 彈性、塑性、沖擊韌性、脆性彈性、塑性、沖擊韌性、脆性 第82頁/共103頁圖1.4 材料受力示意圖 (a)拉力；(b)壓力；(c)剪切；(d)彎曲 材料的強(qiáng)度大小可根據(jù)強(qiáng)度值大小，劃分為若干標(biāo)號(hào)或強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度的單位是：N/mm 2 或 MPa。第83頁/共103頁受壓構(gòu)件

21、（柱）受壓構(gòu)件（柱）往往往在結(jié)構(gòu)中具有重往在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦產(chǎn)生要作用，一旦產(chǎn)生破壞，往往導(dǎo)致整破壞，往往導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的損壞，甚個(gè)結(jié)構(gòu)的損壞，甚至倒塌。至倒塌。第84頁/共103頁第85頁/共103頁第86頁/共103頁第87頁/共103頁在試驗(yàn)室采用破壞試驗(yàn)法測(cè)試材料的強(qiáng)度。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法，將制作好的試件安放在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力(荷載)，直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度。材料的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度的計(jì)算式為： FfAF破壞荷載（N）A受荷面積(mm)第88頁/共103頁第89頁/共103頁材料的抗彎強(qiáng)度與試件受力情況、截面形狀以及支承條件有關(guān)。通

22、常是將矩形截面的條形試件放在兩個(gè)支點(diǎn)上，中間作用一集中荷載。材料的抗彎強(qiáng)度的計(jì)算式為： 232FLfbh材料的強(qiáng)度主要取決于它的組成和結(jié)構(gòu)。一般說材料孔隙率越大，強(qiáng)度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，強(qiáng)度也不相同。 F破壞荷載 L跨度，兩支點(diǎn)間的距離b試件截面寬度 h試件截面高度不做重點(diǎn)，了解第90頁/共103頁材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力后， 能夠完全恢復(fù)到原來的形狀的性質(zhì) ，這種性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。 二、二、 變形變形（一）、彈性與塑性（一）、彈性與塑性材料的彈性變形曲線oa彈性變形 第91頁/共103頁材料的彈塑性變形曲線bo-塑性變形ab-彈性變

23、形 任何材料都是彈塑性的結(jié)合體材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力撤去后，仍保持變形后的形狀和大小并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。 第92頁/共103頁1.材料在破壞時(shí)，未出現(xiàn)明顯的塑性變形，而表現(xiàn)突發(fā)性破壞，稱為脆性。 脆性材料的特點(diǎn)是塑性變形小，抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度。 2.材料抵抗沖擊振動(dòng)作用能夠承受較大變形而不發(fā)生突發(fā)性破壞的性質(zhì)稱為韌性或沖擊韌性。 韌性材料的特點(diǎn)是變形大，特別是塑性變形大，抗拉強(qiáng)度接近或高于抗壓強(qiáng)度。(二）、二）、 脆性與韌性脆性與韌性第93頁/共103頁久性特點(diǎn)，合理地選用。第94頁/共103頁腐朽蟲蛀腐朽蟲蛀耐熱耐火耐熱耐火化學(xué)侵蝕化學(xué)侵蝕耐磨性耐磨性抗凍性抗凍性抗?jié)B性抗?jié)B性耐久性耐久性第95頁/共103頁Chapter 1