建筑材料的基本性質(zhì)建筑材料課件

第二章建筑材料的基本性質(zhì)本章內(nèi)容第一節(jié)材料的物理性質(zhì)第二節(jié)材料與水有關(guān)的性質(zhì)第二節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)第四節(jié)材料的熱工性質(zhì)第五節(jié)材料的耐久性第一節(jié)材料的物理性質(zhì)固體物質(zhì)閉口孔隙開口孔隙材料體積組成示意圖一、材料的密度、表觀密度和堆積密度定義指材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。公式式中：ρ0—表觀密度，g/cm3或Kg/m3

m—材料的質(zhì)量，g或Kg

v0—材料自然狀態(tài)下的體積，cm3或m3

測試方法

對(duì)于規(guī)則形狀的材料，可用量具測得其體積；對(duì)于不規(guī)則形狀的材料，可采用靜水稱量法和封蠟法測定。表觀密度定義粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。公式式中：ρo′—堆積密度，Kg/m3

m—材料的質(zhì)量，Kg

vo′—材料的堆積體積，m3測試方法

將干燥的散粒材料試樣裝入規(guī)定尺寸的容器來測定的。不同的裝料方式，顆粒排列的松緊程度不同，材料的堆積密度又可分為自然堆積密度、緊密堆積密度。

堆積密度常用建筑材料的密度、表觀密度、堆積密度材料名稱密度(g/cm3)表觀密度(kg/m3)堆積密度(kg/m3)石灰?guī)r2.6～2.81800～2600—花崗巖2.7～3.02000～2850—水泥2.8～3.1—1200～1300混凝土用砂2.5～2.6—1450～1650混凝土用石2.6～2.9—1400～1700普通混凝土—2100～2500—粘土2.5～2.7—1600～1800鋼材7.857850—鋁合金2.7～2.92700～2900—燒結(jié)普通磚2.5～2.71500～1800—建筑陶瓷2.5～2.71800～2500—紅松木1.55～1.60400～800—玻璃2.45～2.552450～2550—泡沫塑料—10～50—孔隙率定義材料體積中孔隙體積所占的比例。公式

孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系：P+D=1材料的密實(shí)度和孔隙率是從不同方面反映材料的密實(shí)程度，通常采用孔隙率表示?？紫短卣骺紫稑?gòu)造

連通的孔：彼此連通且與外界相通封閉的孔：相互獨(dú)立且與外界隔絕孔隙大小微孔、細(xì)孔、大孔

封閉孔連通孔填充率定義散粒材料在某種堆積體積內(nèi)被其顆粒填充的程度。公式

三、材料的填充率和空隙率

材料在空氣中與水接觸時(shí)，根據(jù)材料表面被水潤濕的情況，分親水性材料和憎水性材料兩類。當(dāng)材料分子與水分子間的相互作用力大于水分子間的作用力時(shí)，材料表面就會(huì)被水所潤濕。此時(shí)在材料、水和空氣的三相交點(diǎn)處，沿水滴表面所引切線與材料表面所成夾角θ≤90°，這種材料屬于親水性材料。第二節(jié)材料與水有關(guān)的性質(zhì)親水性與憎水性

如果材料分子與水分子間的相互作用力小于水本身分子間的作用力，則表示材料不能被水潤濕。此時(shí)，潤濕角90°＜θ＜180°，這種材料稱為憎水性材料。

大多數(shù)建筑材料，如石材、磚瓦、陶器、混凝土、木材等都屬于親水性材料，而瀝青、石蠟和某些高分子材料屬于憎水性材料。材料潤濕邊角體積吸水率：材料吸水率的大小與材料的孔隙率和孔隙構(gòu)造特征有關(guān)。材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分的性質(zhì)稱為吸濕性。吸濕性的大小用含水率表示。含水率為材料所含水的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分比。計(jì)算式為：

吸濕性

材料在長期飽和水作用下不被破壞，其強(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。計(jì)算式為：耐水性

抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用(凍融循環(huán))而不被破壞，強(qiáng)度也無顯著降低的性能。材料的抗凍性用抗凍等級(jí)Fn表示。n表示材料試件經(jīng)n次凍融循環(huán)試驗(yàn)后，質(zhì)量損失不超過5%，抗壓強(qiáng)度降低不超過25%。n的數(shù)值越大，說明抗凍性愈好。抗凍性材料傳導(dǎo)熱量的性能稱為導(dǎo)熱性。材料的導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)表示。導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是指，單位厚度的材料，當(dāng)兩個(gè)相對(duì)側(cè)面溫差為1K時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。

第三節(jié)材料的熱工性質(zhì)導(dǎo)熱性式中：λ——材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W/(m?K))。

Q——傳導(dǎo)的熱量(J)。

d——材料的厚度(m)。

A——材料傳熱的面積(m2)。

z——傳熱時(shí)間(s)。

t1―t2——材料兩側(cè)的溫度差(K)。材料的導(dǎo)熱系數(shù)越小，其熱傳導(dǎo)能力越差，絕熱性能越好。工程上把λ≤0.175W/(m?K)的材料稱為絕熱材料。比熱容與材料質(zhì)量的積，稱為材料的熱容量值，即材料溫度上升1K須吸收的熱量或溫度降低1K所放出的熱量。材料比熱容對(duì)保持室內(nèi)溫度穩(wěn)定作用很大，比熱容大的材料能在熱流變化、采暖、空調(diào)不均衡時(shí)，緩和室內(nèi)溫度的波動(dòng)；屋面材料也宜選用比熱容大的材料。常用材料的熱性質(zhì)見下表。材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)比熱容，kJ/(kg·K)銅3700.38鋼550.46石灰?guī)r2.66～3.230.749～0.846花崗巖2.91～3.450.716～0.92大理巖2.450.875普通混凝土1.80.88粘土空心磚0.640.92松木0.17～0.352.51玻璃2.7～3.260.83泡沫塑料0.031.30水0.604.187密閉空氣0.0231常用材料的熱性質(zhì)指標(biāo)第四節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)材料在外力(荷載)作用下抵抗破壞的能力，稱為強(qiáng)度。當(dāng)材料承受外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生應(yīng)力。隨著外力逐漸增加，應(yīng)力也相應(yīng)增大。直至材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的作用力不能再抵抗這種應(yīng)力時(shí)，材料即破壞，此時(shí)的極限應(yīng)力值就是材料的強(qiáng)度。強(qiáng)度根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有抗拉、抗壓、抗剪和抗彎(抗折)強(qiáng)度。材料受力示意圖(a)拉力；(b)壓力；(c)剪切；(d)彎曲材料的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度的計(jì)算式為：式中：f——材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度，MPa

F——材料承受的最大荷載，Ｎ

A——材料的受力面積，mm2式中：f——材料的抗彎(折)強(qiáng)度，MPa

F——材料承受的最大荷載，Ｎ

L——兩支點(diǎn)之間的距離，mm

b——材料受力截面的寬度，mm

h——材料受力截面的高度，mm

材料的抗彎強(qiáng)度的計(jì)算式為：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。材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后變形隨即消失，這種性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后仍保持變形后的形狀和尺寸，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。彈性與塑性

材料的彈性和塑性變形曲線材料受力破壞時(shí)，無顯著的變形而突然斷裂的性質(zhì)稱為脆性。在常溫、靜荷載下具有脆性的材料稱為脆性材料。在沖擊、振動(dòng)荷載作用下，材料能夠吸收較大的能量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)稱為韌性或沖擊韌性。脆性與韌性第五節(jié)材料的耐久性

材料的耐久性是指其在長期的使用過程中，能抵抗環(huán)境的破壞作用，并保持原有性質(zhì)不變、不破壞的一項(xiàng)綜合性質(zhì)。由于環(huán)境作用因素復(fù)雜，耐久性也難以用一個(gè)參數(shù)來衡量。工程上通常用材料抵抗使用環(huán)境中主要影響因素的能力來評(píng)價(jià)