建筑材料基本性質(zhì)

建筑材料基本性質(zhì)第1頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一章材料的基本性質(zhì)基本性質(zhì)的概念基本性質(zhì)的內(nèi)容：基本物理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料的熱工性質(zhì)材料的耐久性不同材料，同種材料不同使用條件，基本的、共有的性質(zhì)。第2頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、材料的組成是決定材料的性質(zhì)的內(nèi)在因素之一(一)化學(xué)組成(二)礦物組成二、材料的結(jié)構(gòu)（一）、宏觀結(jié)構(gòu)（二）、細(xì)觀結(jié)構(gòu)（三）、微觀結(jié)構(gòu)第一節(jié)建筑材料的組成第3頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(一)、宏觀結(jié)構(gòu)指用肉眼或放大鏡能觀察到的結(jié)構(gòu),它分為散粒結(jié)構(gòu),聚集結(jié)構(gòu),多孔結(jié)構(gòu),致密結(jié)構(gòu),纖維結(jié)構(gòu),層狀結(jié)構(gòu)1、致密結(jié)構(gòu)材料在外觀上和結(jié)構(gòu)上都是致密的2、多孔結(jié)構(gòu)材料中含有大量的、大的或微小的均勻分布的孔隙3、微孔結(jié)構(gòu)材料中存在微細(xì)空隙（加入大量拌合水形成）4、纖維結(jié)構(gòu)是木材,玻璃纖維制品所特有的結(jié)構(gòu)5、層狀結(jié)構(gòu)是板材常見的結(jié)構(gòu)6、散粒結(jié)構(gòu)由單獨(dú)的顆粒組成第4頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(二)、細(xì)觀（顯維）結(jié)構(gòu)指借助光學(xué)顯微鏡觀察到的結(jié)構(gòu),它可分為結(jié)晶和無定型兩種.結(jié)晶和無定型是同一物質(zhì)的不同狀態(tài),晶體呈穩(wěn)定狀態(tài),而無定型則具有化學(xué)活性(三)、微觀結(jié)構(gòu)指原子排列結(jié)構(gòu),根據(jù)質(zhì)子間鍵的特性分為原子晶體,離子晶體,分子晶體第5頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月絕對(duì)體積（真體積）堆積體積表觀體積第二節(jié)材料的基本性質(zhì)一、材料的密度、表觀密度與堆積密度體積第6頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、材料的密度、表觀密度與堆積密度名稱定義計(jì)算公式單位材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量g/cm3材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量㎏/m3材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量㎏/m3絕對(duì)密度表觀密度堆積密度第7頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月密度的測(cè)量絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積－是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)本身的體積，或稱實(shí)體積孔隙在內(nèi)的體積。

實(shí)際密度的測(cè)量：1）對(duì)近于絕對(duì)密實(shí)的材料：金屬、玻璃等

直接以排水法作為密實(shí)態(tài)體積近似值2）對(duì)有孔隙的材料：磚、混凝土、石材

磨成細(xì)粉－排水法求的體積即為密實(shí)態(tài)體積第8頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

名稱定義計(jì)算公式指材料總體積內(nèi)，固體物質(zhì)所占的比例D=v/v0×100%=（ρ0/ρ）×100%指材料內(nèi)孔隙體積占材料自然狀態(tài)下總體積的百分率P=[(v0-v)/v0]=[1-v/v0]

=(1-ρ0/ρ)×100%孔隙率和密實(shí)度的關(guān)系D+P=1二、密實(shí)度與孔隙率密實(shí)度孔隙率第9頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

名稱定義計(jì)算公式指散粒材料堆積體積內(nèi)，固體顆粒所占的比例D’=v0/v’0×100%=（ρ’0/ρ0）×100%指散粒材料堆積體積內(nèi)，固體顆粒之間空隙所占的比例P=[(v’0-v0)/v’0]=(1-ρ’0/ρ0)×100%孔隙率和密實(shí)度的關(guān)系D’+P’=1三、填充率與空隙率填充率空隙率第10頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

一、親水性與憎水性

1.原因:水分子間的內(nèi)聚合和材料與水分子間的分子親合力,親水性材料與水分子之間的分子親合力,大于水本身分子間的內(nèi)聚力,憎水性材料與水分子之間的親合力,小于水本身分子間的內(nèi)聚力。

2.判斷:在材料、水和空氣三相交點(diǎn)處，沿水滴表面作切線，此切線和水與材料接觸面所成的夾角θ稱為“潤(rùn)濕角”。潤(rùn)濕角θ≤90°時(shí)，材料表現(xiàn)為親水性。潤(rùn)濕角θ＞90°時(shí)，材料表現(xiàn)為憎水性。

3.意義:憎水材料具有較好的防水性、防潮性、抗?jié)B性，常用作防潮防水材料,也可用于親水性材料的表面處理。第三節(jié)材料與水有關(guān)的性質(zhì)第11頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月潤(rùn)濕角第12頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、吸水性

1.概念:指材料在水中吸收水分的性質(zhì)。

2.表達(dá)式:用質(zhì)量吸水率Wm或體積吸水率Wv表示。

Wm=[(mb-mg)/mg]×100%Wv=[(mb-mg)/v0/ρw]×100%

式中

mb---

材料吸水飽和時(shí)的質(zhì)量(g或kg)

mg---

材料干燥狀態(tài)時(shí)材料的質(zhì)量(g或kg)

v0---

干燥材料自然狀態(tài)下的體積(cm3或m3)

ρw

---

水的密度(g/cm3或kg/m3)

3.質(zhì)量吸水率和體積吸水率的關(guān)系

Wv=ρ0×Wm

第13頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、吸濕性

1.概念指材料在空氣中吸收水氣的性質(zhì)。

2.表達(dá)式用含水率Wm表示

Wm=mw/m×100%

式中mw---材料在空氣中吸收水分的量,kg。

m---材料干燥時(shí)的質(zhì)量,kg。

3.注意:材料在與空氣濕度相平衡時(shí)的含水率稱為平衡含水率,建筑材料在正常狀態(tài)下,均處于平衡含水率狀態(tài)。

第14頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、耐水性

1.概念：材料長(zhǎng)期在水的作用下，保持其原有性質(zhì)不變的能力,用軟化系數(shù)KR表示。

2.表達(dá)式：KR=fb/fg

式中

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）。

3.意義：工程中將KR>0.85的材料稱為耐水材料。經(jīng)常位于水中或受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)，KR≮0.85；受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)所用材料，KR

≮0.75。第15頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

五、抗?jié)B性

1、概念：指材料抵抗壓力水(或其它液體)滲透的性質(zhì)。

2、表達(dá)式：工程上(混凝土、砂漿等)常用抗?jié)B等級(jí)來表示抗?jié)B性。以符號(hào)Pn表示,其中n為該材料所能承受的最大水壓(0.1Mpa)如P2、P4、P6、P8等分別表示材料最大能承受0.2、0.4、0.6、0.8MPa的水壓力而不滲水。第16頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

六、抗凍性

1、概念:材料吸水飽和狀態(tài)下，能夠經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能。

2、表達(dá)式:用抗凍等級(jí)(Fn)表示。其中n為材料在吸水飽和狀態(tài)下,經(jīng)凍融循環(huán)作用,強(qiáng)度損失和質(zhì)量損失均不超過規(guī)定值時(shí)所能承受的凍融循環(huán)次數(shù)。如F25、F50、F100等。

3、材料在凍融循環(huán)作用下破壞的原因:由于材料內(nèi)部毛細(xì)孔中的水結(jié)冰時(shí)體積膨脹（約9%）,對(duì)材料孔壁產(chǎn)生巨大壓力，使材料內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫，循環(huán)往復(fù)以致強(qiáng)度下降。

第17頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凍融破壞的橋梁第18頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HighwayBridgeinServiceof20Years

使用20年的高速公路橋梁第19頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、導(dǎo)熱性

1.概念:指材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)。

2.表達(dá)式:用導(dǎo)熱系數(shù)λ表示。

λ=Qd/(T2–T1)At

式中λ

---導(dǎo)熱系數(shù)，w/(m.k)。

Q

---傳遞的熱量，J。

d

---材料的厚度，m。

T2–T1

---材料兩側(cè)的溫差，k。

A

---材料傳熱面的面積，㎡。

t

---傳熱的時(shí)間，s或h。

3.意義:通常把λ<0.23W/(m·k)的材料稱為絕熱材料，在運(yùn)輸、存放、施工及使用過程中，須保持干燥狀態(tài)。第四節(jié)材料的熱性質(zhì)第20頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

影響導(dǎo)熱系數(shù)的因數(shù)無機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于有機(jī)材料晶體的導(dǎo)熱系數(shù)大于無定形體的熱導(dǎo)系數(shù)材料的孔隙率愈大,即空氣愈多,導(dǎo)熱系數(shù)愈小同類材料的孔隙率是隨體積密度的件小而增大,則導(dǎo)熱系數(shù)隨體積密度的件小而減小導(dǎo)熱系數(shù)與孔隙形態(tài)特征的關(guān)系,認(rèn)為有微細(xì)而封閉孔隙組成的材料,導(dǎo)熱系數(shù)小,反之大材料的含水率增加,導(dǎo)熱系數(shù)也增加大多數(shù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增加第21頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、熱容量

1.概念:指材料受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。

2.表達(dá)式:用比熱C表示,又稱比熱容或熱容量系數(shù),其表達(dá)式為：

C=Q/m(T2-T1)

式中C---材料的比熱容，J/(kg.K)

Q---材料吸收（或放出）的熱量，J

m---材料的質(zhì)量，kg(T2-T1)---材料受熱（或冷卻）前后的溫度差，K第22頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月耐燃性耐火性第23頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、強(qiáng)度的概念指材料在外力(荷載)作用下，抵抗破壞的能力。二、強(qiáng)度的種類根據(jù)受力形式(如圖所示)分為抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎（折）強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等4種?？估辜艨箯澘箟旱谌?jié)材料的力學(xué)性質(zhì)第24頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、強(qiáng)度的計(jì)算抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式

f=F/A

式中f---材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度(PaMPa)。

F---試件破壞時(shí)的最大荷載(N)。

A---試件面積（m2

或mm2

）。材料的抗彎(折)強(qiáng)度與材料的受力情況、截面形狀及支承條件等有關(guān)。對(duì)矩形截面,在兩端支承,中間作用一集中荷載的情況，其抗彎（折）強(qiáng)度用下式計(jì)算：f=3FL/2bh2四、強(qiáng)度等級(jí)為便于應(yīng)用，按材料強(qiáng)度值高低劃分的若干等級(jí)。脆性材料主要抗壓強(qiáng)度來劃分，如水泥、混凝土、磚等，塑性材料和韌性材料主要以抗拉強(qiáng)度來劃分，如鋼材等。第25頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月強(qiáng)度等級(jí)：混凝土：C15、C20、C25等燒結(jié)磚：MU10、MU15、MU20等水泥：32.5級(jí)、42.5級(jí)等砂漿：M5.0、M7.5、M10等鋼材：Q235、HRB335、HRB400第26頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、比強(qiáng)度比強(qiáng)度是指材料強(qiáng)度與體積密度的比值（f/ρ0）。是衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。六、變形性能

1、彈性：材料完全能恢復(fù)的變形稱為彈性變形。具備這種變形特征的材料稱為彈性材料。

2、塑性：材料不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。具有塑性變稱為塑性材料。

3.脆性：材料在荷載作用下，沒有明顯預(yù)兆，表現(xiàn)為突發(fā)性破壞的性質(zhì)。

4.韌性：韌性又稱沖擊韌性，是材料在沖擊、振動(dòng)荷載作用下,能承受很大變形而不發(fā)生突發(fā)性破壞的性質(zhì)。第27頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、硬度

材料抵抗硬物壓入或刻劃的能力。

洛氏硬度：以金剛石圓錐或圓球的壓痕深度計(jì)算。

布氏硬度：以金剛石圓錐或圓球的壓痕直徑計(jì)算。

莫氏硬度：礦物相互刻劃的相對(duì)硬度：滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長(zhǎng)石、石英、黃玉、剛玉、金剛石

八、耐磨性

材料表面抵抗磨損的能力。一定尺寸材料，在一定壓力下，磨一定周數(shù)的磨損率（％）：第28頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、概念指材料在長(zhǎng)期使用過程中抵抗各種破壞因素的作用,保持其原有性質(zhì)的能力。二、內(nèi)容材料的耐久性是一項(xiàng)綜合性能,包括有抗?jié)B性、抗凍性、耐腐性、抗老化性、耐磨性、耐光性等。三、影響因素內(nèi)部因素是造成材料耐久性下降的根本原因。內(nèi)部因素包括材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等。外部因素是影響耐久性的主要因素。外部因素有：各種酸、堿、鹽及其水溶液，各種腐蝕性氣體等具有化學(xué)腐蝕作用。第五節(jié)材料的耐久性第29頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凍融破壞的水庫(kù)壩面第30頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月習(xí)題第31頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1-1某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm3、表觀密度為2.61g/cm3、堆積密度為1680kg/m3，