《建筑材料基本性能》PPT課件.ppt

1 建筑材料的基本性能,熟悉和掌握材料的基本性質(zhì)，對(duì)于正確選擇和合理使用材料至關(guān)重要。本章主要介紹了材料的基本物理、力學(xué)性質(zhì)及其有關(guān)指標(biāo)和計(jì)算公式。物理性質(zhì)包括材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)、與水有關(guān)的性質(zhì)、熱工性質(zhì)，力學(xué)性質(zhì)包括強(qiáng)度、彈性與塑性、脆性與韌性。,本章提要,本 章 內(nèi) 容,1.1 材料的物理性質(zhì) 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì),1.1 材料的物理性質(zhì),密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為： 絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積是指不包括孔隙在內(nèi)的體積。,1.1.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),1.1.1.1 密度,表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為： 材料的表觀體積是指包含內(nèi)部孔隙的體積。一般是指材料長(zhǎng)期在空氣中干燥，即氣干狀態(tài)下的表觀密度。在烘干狀態(tài)下的表觀密度，稱為干表觀密度。,堆積密度是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為： 砂子、石子等散粒材料的堆積體積，是在特定條件下所填充的容量筒的容積。材料的堆積體積包含了顆粒之間或纖維之間的孔隙。 常用建筑材料的有關(guān)數(shù)據(jù)見表1.1。,1.1.1.3 堆積密度,表1.1 常用建筑材料的密度、表觀密度、堆積密度和孔隙率,(1) 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：,1.1.1.4 材料的密實(shí)度與孔隙率,例如：某種普通粘土磚0=1700kg/m3， =1.5g/cm3。 那么其密實(shí)度 D=0100% =68%,(2) 孔隙率 孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。計(jì)算式為： 孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系為：,如上述普通粘土磚的孔隙率為： P =（1- 0 )100% =(1-0.68)100%=32% 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。 根據(jù)材料內(nèi)部孔隙構(gòu)造的不同，孔隙分為連通的和封閉的兩種。 幾種常用材料的孔隙率列于表1.1。,(1) 填充率 填充率是指散粒材料在某種堆積體積內(nèi)被其顆粒填充的程度。 其計(jì)算式為：,1.1.1.5 材料的填充率與空隙率,(2) 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：,材料在空氣中與水接觸時(shí)，根據(jù)材料表面被水潤(rùn)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(rùn)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的夾角90圖1.1(a)，這種材料屬于親水性材料。,1.1.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì),1.1.1.1 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(rùn)濕。此時(shí)，潤(rùn)濕角90180圖1.1(b)，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。,圖1.1 材料潤(rùn)濕邊角,吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)。吸水性的大小用吸水率表示。 吸水率為材料浸水后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)吸入水的質(zhì)量（或體積）占材料干燥質(zhì)量（或干燥時(shí)體積）的百分比。 質(zhì)量吸水率,1.1.1.2 吸水性,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：,1.1.1.3 吸濕性,=(,/,)100%,材料在長(zhǎng)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：,1.1.1.4 耐水性,抗?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性質(zhì)。材料的抗?jié)B性可用滲透系數(shù)表示。,1.1.1.5 抗?jié)B性,材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級(jí)Pn來表示。 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)方法在0.6MPa壓力水的作用下無滲透現(xiàn)象。,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，說明抗凍性能愈好。 材料的抗凍性與材料的密實(shí)度、強(qiáng)度、孔隙構(gòu)造特征、耐水性以及吸水飽和程度有關(guān)。,1.1.1.6 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。計(jì)算式為： 材料的導(dǎo)熱系數(shù)與材料的成分、構(gòu)造等因素有關(guān)。,1.1.3 材料的熱工性質(zhì),1.1.3.1 導(dǎo)熱性,材料加熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量。熱容量用比熱表示，1g材料溫度升高或降低1K時(shí)，所吸收或放出的熱量稱為比熱。比熱的計(jì)算式為： 材料的比熱與質(zhì)量的乘積為材料的熱容量值Q容=cm。,1.1.3.2 熱容量,1.2 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。 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)度等(圖1.2)。,1.1.1 強(qiáng)度,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：,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：,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。材料的韌性是用沖擊試驗(yàn)來測(cè)試的，以試件破壞時(shí)