第二章 基本性質(zhì).ppt

1、第二章 建筑材料的基本性質(zhì)第一節(jié) 材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì),一、材料的組成與性質(zhì) 1、成分與性質(zhì)的關系 （1）材料的成分不同，性質(zhì)不同： （2）相同成分的材料，在不同的工藝條件下，可制成不同性質(zhì)的建筑材料 如石灰+普通的砂子：常溫下硬化 石灰砂漿； 高溫高壓下硬化 灰砂磚。,2、成分的表示方法 （1）無機非金屬材料：以各氧化物的百分含量表示。 （2）無機金屬材料：以各化學元素的百分含量表示。 （3）有機材料：以各化合物的百分含量表示。 （4）石材：以各礦物的百分含量表示。 二、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系成分相同,結(jié)構(gòu)不同,性質(zhì)也不同 （一）微觀結(jié)構(gòu) 反映材料內(nèi)部質(zhì)點在三維空間的排列情況。 1、晶體：內(nèi)部質(zhì)

2、點按一定規(guī)律在三維空間重復排列。 2、非晶體：內(nèi)部質(zhì)點在三維空間無序雜亂地堆積。 如 C 金剛石石墨 SiO2 石英瑪瑙蛋白石 （二）亞微觀結(jié)構(gòu) 反映材料內(nèi)部顆粒和小孔隙的大小、形狀及分布。 如CaCO3 大理巖（顯晶）石灰?guī)r（隱晶）,（三）宏觀結(jié)構(gòu)（構(gòu)造） 反映材料中不同組成材料的分布方式 以及大的孔隙、裂紋的大小、分布等。 如：密實混凝土加氣混凝土 普通塑料泡沫塑料 三、結(jié)構(gòu)中的孔隙與材料性質(zhì)的關系 （一）孔隙的分類 1、按孔隙大小劃分 微細孔隙毛細孔隙較粗大孔隙粗大孔隙等。 2、按孔隙形狀劃分 球形孔隙、片狀孔隙、管狀孔隙、尖角孔隙等。 3、按常壓下水能否進入孔隙中 開口孔隙（或連通孔隙

3、）：常壓下水可以自由進出。 閉口孔隙（或封閉孔隙）：常壓下水不能自由進出。,（二）孔隙對材料性質(zhì)的影響 1、孔隙含量不同，性質(zhì)不同。 孔隙含量增加：密度、強度、耐磨性、耐腐蝕性、耐水性、 抗凍性、抗?jié)B性、耐久性降低； 保溫性、吸聲性、吸水性、吸濕性提高。 反之亦然。 2、孔隙形狀不同，性質(zhì)不同。 開口孔隙多：吸聲、吸水、吸濕性好。 閉口孔隙多：保溫隔熱好。 3、結(jié)論 孔隙大小、多少、形態(tài)影響材料的性質(zhì)，通過控制材料的孔隙，可以改善材料的性質(zhì)，滿足不同工程的需要。,第二節(jié) 材料結(jié)構(gòu)狀態(tài)的基本參數(shù),一、不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的密度 （一）密度 材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量實際密度，簡稱密度。 （無孔

4、、無水） 材料的密度，g/cm3 或 kg/m3； m材料的絕干質(zhì)量，g 或 kg； V材料絕對密實時的體積，cm3 或 m3。 重點：材料的狀態(tài)、 單位,（二）表現(xiàn)密度 材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量表觀密度 （有孔、無水） o材料的表觀密度，kg/m3或g/cm3； vo自然狀態(tài)下的體積，m3 或cm3； M材料的絕干質(zhì)量，kg或g。 （三）堆積密度 散粒材料在自然堆積狀態(tài)下,單位體積的質(zhì)量堆積密度 （有孔、有空、無水） o材料的堆積密度，kg/m3 或g/cm3 ； vo顆粒內(nèi)孔隙顆粒間空隙總體積，m3 或cm3 ； m材料的絕干質(zhì)量，kg 或g。,二、密實度與孔隙率塊體材料 （一）密

5、實度 自然狀態(tài)，材料體積內(nèi)固體物質(zhì)的充實程序密實度 （二）孔隙率 材料內(nèi)部所有孔隙體積占材料總體積的百分率孔隙率 (或P =1D),三、空隙率散粒材料 散粒材料在自然堆積狀態(tài)下，顆粒間空隙的體積占材料總體積的百分率空隙率。,第三節(jié) 材料的力學性質(zhì),E反映材料一、材料的受力變形 （一）彈性變形 材料在外力作用下變形，外力取消后，完全恢復原狀。 E大，材料不易變形。 （二）塑性變形 材料受力變形，外力取消后，保持變形后的形狀和尺寸，且不產(chǎn)生裂紋塑性變形。 （三）徐變 恒定荷載下，材料隨時間的緩慢增長產(chǎn)生不可恢復的變形徐變。,二、脆性與韌性 1、脆性 受荷載作用，材料在破壞前無明顯塑性變形，而發(fā)生突

6、發(fā)性破壞的性質(zhì)。 2、韌性 在沖擊荷載作用下材料吸收能量產(chǎn)生一定變形，而不致被破壞的性質(zhì)。 三、材料的強度 1MPa=103KPa=106Pa 1、概念：在外力作用下，材料抵抗破壞的能力強度 2、表示：以材料破壞,單位面積上承受的最大應力值表示. 式中：f材料的強度（MPa） F破壞荷載（N） A受荷面積（mm2）,3、分類 P13表2.3 4、強度等級（或標號） 材料按強度值的高低劃分為若干等級稱為標號。 如 普通混凝土、磚、石材。 5、強度等級的應用 （1）同一種材料 強度越大，抵抗破壞的能力越大，不易被破壞；反之亦然。 （2）不同的材料 可按強度大小比較，強度越大，抵抗破壞的能力一般較大

7、； 最好采用比強度，比強度是按單位質(zhì)量計算的材料強度。 衡量材料輕質(zhì)高強主要指標。 表2.4，將松木、低碳鋼、混凝土進行比較。,6、材料強度大小的影響因素 （1）內(nèi)因材料的組成和結(jié)構(gòu)。 （2）外因測試條件。 試件大小：越小，所含孔隙、裂隙等缺陷的幾率越小，所測強度值越大； 試件的高低：越高， “環(huán)箍效應”，使所測強度值越??； P87圖6.116.12 加荷速度：越快，所測強度越大。原因是變形速度往往滯后于荷載的增長速度。 四、硬度與耐磨性 1、硬度 材料抵抗硬物壓入、刻劃 的能力。 （1）木材、鋼材、砼多采用鋼球壓入法測量 P168圖8.6,（2）石材用刻劃法測定，分十級 滑石 石膏 方解石

8、螢石 磷灰石 正長石 石英 黃玉 剛玉 金剛石 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2、耐磨性 材料表面抵抗磨損的能力。 以磨損前后單位表面的質(zhì)量損失來表示。 B磨損率， g/ cm2 ； m0 m1材料磨損前后的質(zhì)量，g； A試件受磨損的面積，cm2； 通常，硬度大的材料耐磨性較強，但不易加工。,第四節(jié) 與水有關性質(zhì),一、材料的親水性與憎水性 1、現(xiàn)象 水滴在不同的地面上，表現(xiàn)不同。 潤濕角:通過s、l、g三態(tài)交點,沿水滴表面做切線的交角. P8圖2.3 2、判斷 3、應用,二、吸水性、吸濕性 1、吸水性 （1）含義：材料在浸水狀態(tài)下吸入水分的能力。 （1）質(zhì)量吸水率材料吸水飽和時，吸

9、入水分的質(zhì)量與干燥時材料質(zhì)量之比。 （2）體積吸水率材料吸水飽和時，吸入水分的體積與干燥時材料自然體積之比。 2、吸濕性 （1）含義：材料在空氣中自發(fā)吸收空氣中水分子的能力。,（2）表示：材料在空氣中，吸入空氣中水分的質(zhì)量與干燥時材料質(zhì)量之比。 3、材料含水對性質(zhì)的影響 材料含水后，內(nèi)部組分之間結(jié)合力降低，使其強度相對降低，不同材料降低幅度不同。(密度表觀密度堆積密度隔熱保溫耐腐蝕) 三、耐水性 1、含義 材料長期在飽和水作用下,保持其原有性質(zhì)的能力-耐水性。 對裝飾材料，主要指顏色的變化、是否起泡、起層等； 對結(jié)構(gòu)材料，主要指強度的變化，用軟化系數(shù)表示。,2、表示方法 K軟0.8耐水材料。

10、平板玻璃、密實塑料K軟1 花崗巖K軟0.99 K軟01 砂巖K軟0.98 石灰?guī)rK軟0.97 紅磚K軟0.7-0.8 粘土K軟0 3、應用 （1）用于水中或潮濕環(huán)境的重要工程，要求K軟0.85 . （2）受潮較輕或次要工程 K軟0.75。 （3）相同的結(jié)構(gòu)，江南要求K軟大些，西北要求K軟小些。,四、抗?jié)B性 1、含義 指材料抵抗壓力水或其它有壓液體滲透的性質(zhì)。 2、表示 用抗?jié)B標號（等級）表示。 如砼P4、P6、P8、P10、P12，分別表示可抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2Mpa的壓力水，不透水。 3、測定（示意圖） （1）標準試件直徑、高都是150mm的圓柱體。 6個試件標準養(yǎng)護2

11、8d。 （2）測試 試驗從0.1Mpa開始，每隔8h增加水壓0.1Mpa，觀察端面滲水情況。 其中2個試件滲水時記錄水壓 。 試驗中若水從周邊滲出，停止試驗，重新密封。,五、抗凍性 1、含義 指材料在吸水飽和狀態(tài)下，抵抗凍融循環(huán)作用，保持原有性質(zhì)的能力。 2、表示 抗凍標號來表示。 材料在飽水狀態(tài)下，經(jīng)凍融循環(huán)作用，所能承受的最多凍融循環(huán)次數(shù)。 3、測定 （1）砼標準試件（150*150*150mm2）恒溫養(yǎng)護28d； （2）浸水24h飽水,取出放入零下1520冷凍室內(nèi)凍6h，再放入零上20水中融化，抗壓強度損失25%，且質(zhì)量損失5% 時，所能承受的最多的循環(huán)次數(shù)。 如某材料的抗凍等級為D50

12、，表示材料承受50次的凍融循環(huán)后，抗壓強度和質(zhì)量的損失都不超過要求。,第五節(jié) 材料的熱物理性質(zhì),一、導熱性 （一）含義 材料傳導熱量的能力導熱性。 導熱系數(shù) Q 傳熱量（J） d 材料的厚度（m） T1-T2 材料兩側(cè)溫差（K） A 熱傳導面積（m2） t 傳熱的時間（s） 入越小，絕熱保溫性越好。入0.175的材料稱絕熱材料。 （二）影響因素 1、材料的組成不同，導熱系數(shù)不同。,2、材料的孔隙率大小和孔隙類型 （1）孔隙率大小不同，導熱系數(shù)不同。 （2）孔隙類型不同，導熱系數(shù)不同。 （3）孔隙大小不同，導熱系數(shù)不同。 3、材料含水或含冰時，導熱系數(shù)增大。 水 =0.58 w/m.k 冰=2.

13、2w/m.k 空氣=0.023w/m.k 水和冰的導熱系數(shù)分別是空氣的25倍和95倍，保溫差。,二、熱容量材料對于外界溫度變化的敏感性 1、幾個概念 1）熱容量指材料隨著外界溫度的變化吸收或放出熱量的性質(zhì) 。 2）比熱（容）單位質(zhì)量的材料(1g)在溫度變化1時，吸收或放出的熱量多少。P12表2.2 3）熱容量值比熱（容） 質(zhì)量 熱容量值大，表示材料在吸收或放出較多的熱量時，其本身的溫度變化不大，室內(nèi)溫度穩(wěn)定性好，保溫好。 2、應用 木房子砼房子 海洋性氣候內(nèi)陸氣候 三、耐熱性材料在高熱環(huán)境中自身的穩(wěn)定性 1、耐燃性 （1）含義：材料抵抗燃燒的性質(zhì)。,（2）分級：按其耐燃性分為4級。 A級不燃性

14、材料：發(fā)生火災時，不起火、不燃燒，即是燒紅甚至熔融也不會發(fā)生燃燒。無機材料如磚、玻璃、砼等。 B1級難燃性材料：發(fā)生火災時，難起火、難燃燒、難碳化，當火源移走后燃燒立即停止。 以無機材料為主體加入一定量的有機材料制成的復合材料，如石膏板、石棉板。 以可燃性材料為基體用防火劑處理的復合材料， 如難燃膠合板、纖維板、塑料板等。 B2級可燃性材料：發(fā)生火災時，立即起火或微燃。 如木材及大部分有機材料。 B3級易燃性材料：發(fā)生火災時，立即起火，且火焰?zhèn)鞑ズ芸臁?部分有機材料如有機玻璃、賽璐珞（有機高分子化合物加增塑劑制成。透明、易著火。乒乓球、玩具等由賽璐珞制成）。,2、耐火性 （1）含義 材料抵抗高

15、熱或火的作用，保持其原有性質(zhì)不變的能力。 （2）應用 混凝土、磚、石材 耐燃性、耐火性都好。 木 材、塑料、橡膠 耐燃性、耐火性都不好。 鋼 材、玻璃 耐燃性好，耐火性不好。 石 膏 耐燃性好，耐火性不好，防火性好。,第六節(jié) 聲學性質(zhì),一、聲波作用于材料 ，分解（示意圖） 第一部分反射，產(chǎn)生回音； 第二部分傳給材料，由聲能轉(zhuǎn)化為熱能、動能； 第三部分穿透材料，不隔音。 二、吸聲性 1、含義 聲波穿透材料和被材料消耗的性質(zhì)稱為吸聲性。 2、表示 P0.2吸聲材料 P材料的吸聲系數(shù)； E0傳遞給材料的全部聲能； E被材料吸收的聲能（第二部分第三部分）。,3、不同的材料，受到聲能的作用時，吸聲的形式

16、不同。 孔隙，將聲能熱能，將聲音消耗掉。 結(jié)論：多孔隙的材料，能將聲能較多地消耗掉，故常用的吸聲材料為多孔材料。 4、應用 在音質(zhì)要求較高的場所，必須使用吸聲材料； 噪聲大的廠房，為改善勞動條件，也應使用吸聲材料。 5、施工 （1）可以將吸聲材料直接安裝在內(nèi)墻或頂棚上； （2）也可采用空間吸聲體懸吊在頂棚下面。 （3）也可采用穿孔吸聲板如鋁合金板、膠合板、纖維板、石膏板等，將其周邊固定在龍骨上，并在背后設置空氣層或充填多孔材料構(gòu)成。 （4）簾幕吸聲體。 采用通氣性好的紡織品，安裝在離墻面一定距離處，背后設置空氣層。對中、高頻吸聲效果好。,二、隔聲性減少穿透材料的聲能 隔聲分： 隔絕空氣聲通過空

17、氣傳播的聲音； 隔絕固體聲通過撞擊、振動空氣傳播的聲音。 1、隔絕空氣聲 （1）隔聲機理 隔聲服從質(zhì)量定律，即材料的密度越大，隔聲效果越好。 （2）工程中采取的措施 采用密度大的材料； 輕質(zhì)材料隔聲性較差，可以通過使用密實的材料將輕質(zhì)材料分割做成夾層結(jié)構(gòu)，達到隔聲的目的。 2、隔絕固體聲 （1）隔聲機理: 通過柔性、彈塑性材料的變形減小撞擊聲。 （2）工程中采取的措施 在材料的表面設置彈性面層 如樓板上設木板、放置地毯.,第七節(jié)材料的耐久性,一、含義 材料在使用時，受各種內(nèi)外因素及有害介質(zhì)的作用，能長久保持其原有性能的能力耐久性。 二、影響因素 1、內(nèi)因 （1）組成：材料的組分易溶于水或易與其它成分發(fā)生化學反應時，耐久性差。 （2）結(jié)構(gòu)：孔隙多尤其是開口孔隙多時,抗?jié)B性、抗凍性、耐水性都降低，其耐久性也差。 2、外因 物理作用：主要包括干濕的變化、溫度的變化和凍融等，引起材料的收縮和膨脹，降低耐久性。,化學作用：