材料的基本性質(zhì)

1.建筑材料的基本性質(zhì)

前言1.1材料的基本物理性質(zhì)1.2材料的力學(xué)性質(zhì)1.3材料的耐久性本章教學(xué)目標(biāo)1.掌握建筑材料與質(zhì)量有關(guān)的性能和與水有關(guān)的性能2.熟悉材料的力學(xué)性質(zhì)及耐久性

3.圍繞材料的使用環(huán)境，使學(xué)生具有對建筑材料性質(zhì)的基本分析能力前言

在建筑物中，建筑材料要承受各種不同的作用，因而要求建筑材料具有相應(yīng)的不同性質(zhì)，如防水、絕熱、吸聲、耐熱、耐腐蝕等，因此必須熟悉和掌握各種材料的基本性質(zhì)。

1.1材料的基本物理性質(zhì)1.1.1材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)1.1.2材料與水有關(guān)的性能1.1.3材料的熱工性能

1.1.1材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)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

備注材料在絕對密實(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g/cm3材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量㎏/m3絕對密度表觀密度堆積密度1.1.1密實(shí)度與孔隙率

孔隙率和密實(shí)度的關(guān)系D+P=1

名稱

定義

計(jì)算公式密實(shí)度指材料總體積內(nèi)，固體物質(zhì)所占的比例D=v/v0×100%=（ρ0/ρ）×100%孔隙率指材料內(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%

1.1.2親水性與憎水性

1.原因原因在于水分子間的內(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“潤濕角”。潤濕角θ≤90°時(shí)，材料表現(xiàn)為親水性。潤濕角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?；炷?、磚、石、木材、鋼材等屬于親水性材料；大部分有機(jī)材料屬于憎水性材料，如瀝青、塑料、石蠟和有機(jī)硅等。

1.1.2吸濕性與吸水性一、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ω'm表示

ω'm=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)。

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ωm或體積吸水率ωv表示。表達(dá)式分別如下

ωm=msw/m×100%=[(msw'-m)/m]×100%

ωv=vsw/v0×100%=[(msw‘-m)/v0/ρw]×100%

式中

msw---

材料吸水飽和時(shí)所吸水的質(zhì)量，g或kg

msw‘

---

材料吸水飽和時(shí)材料的質(zhì)量，g或kg

vsw---

材料吸水飽和時(shí)所吸水的體積，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

ωv=ρ0×ωm

4.注意:

對多孔吸水材料，其質(zhì)量吸水率往往超過100％，此時(shí)用體積吸水率表示；材料受潮后導(dǎo)熱性增大，故保溫隔熱材料需保持干燥狀態(tài)。

1.1.2耐水性

1.概念指材料長期在水的作用下，保持其原有性質(zhì)不變的能力,用軟化系數(shù)KP表示。2.表達(dá)式

KP=fsw/fd

式中

fsw---

材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa。

fd---

材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa。

3.意義工程中將KP>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),KP

不宜小于0.85；受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)所用材料，KP不宜小于0.70。1.1.2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等級來表示抗?jié)B性。以符號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。材料的抗?jié)B性用滲透系數(shù)K(cm/h)來表示。

1.1.2抗凍性1.概念指材料吸水飽和狀態(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(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。

1.1.3材料的熱工性質(zhì)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=Qa

/(T1-T2)At

式中λ

---導(dǎo)熱系數(shù)，w/(m.k)。

Q

---傳遞的熱量，J。

a

---材料的厚度，m。

T1-T2

---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)。

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，Jm--