建筑材料的基本性質(zhì).ppt

力學性質(zhì)：材料的強度、彈性和塑性、脆性與韌性； 材料與水有關的性質(zhì)：親水性和疏水性、吸水性和吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性； 材料的熱工性能：比熱、導熱性； 材料的耐久性能； 材料的組成結構、構造與材料性質(zhì)的關系； （2）教學重點、難點：材料的物理、力學性質(zhì) （3）課堂講授： 2 課時+0.5課時習題課+實驗2課時,第二章 建筑材料的基本性質(zhì),（1）教學目的與要求： 物理性質(zhì)：密度、表觀密度、堆積密度； 孔隙率、填充率度和空隙率,2.1 材料組成、結構及構造對性質(zhì)的影響,2.2.1 材料的組成 材料的組成包括化學組成和礦物組成； （1）化學組成： 定義：化學組成是指構成材料的化學成分。 化學組成對材料性質(zhì)的影響： 不同化學組成的材料其性質(zhì)不同；,含碳量C%,1,硬度,抗拉強度,斷面收縮率,伸長率,沖擊韌性,例：化學元素碳對鋼材性質(zhì)的影響如下圖：,1.4,（2 礦物組成 許多無機非金屬材料都是由各種礦物組成的。 相同的化學成分組成的材料，不同礦物的礦物成分，材料的性質(zhì)也是不同的。 例如：硅酸鹽水泥熟料中，鋁酸三鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣的性能都是不同的；,2.1.2 材料的結構和構造,（1）宏觀結構；（2）細觀結構；（3）微觀結構,（1）宏觀結構：用肉眼或放大鏡能夠分辨的 毫米級以上的粗大組織；,（2）細觀結構：用光學顯微鏡觀察到的 微米級的組織結構；,（3）微觀結構：用電子顯微鏡、X光射線 衍射儀等手段來研究材料分子、原子級的 微觀組織，稱為微觀結構；,微觀結構可分晶體和非晶體兩類；,2.2 材料的物理性質(zhì),1 密度: 指的是材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的干質(zhì)量， 計算公式為：,上式中， 密度（g/cm3),m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）；,v材料在絕對密實狀態(tài)下的體積（cm3);,2.2.1密度、表觀密度和堆積密度,*材料在致密狀態(tài)下的體積指的是不包含材料內(nèi)部孔隙的實體積；,對于致密材料（如鋼材、玻璃等）而言，內(nèi)部是不含孔隙的，故體積很容易測定； 但是對于絕大多數(shù)材料而言，在自然狀態(tài)下材料是含有一些孔隙的；,有孔隙材料的體積測定方法： 一般采用李氏瓶測定有孔材料的實體積,？思考題： 如何測量有孔隙材料的密度？,*測量有孔隙材料密度的方法與步驟：,2表觀密度：,指的是材料在自然狀態(tài)下，單位體積的干質(zhì)量；,表觀密度的計算公式為：,上式中，, 表觀密度（kg/m3),m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（kg）；,vo材料在自然狀態(tài)下的體積（m3);,*自然狀態(tài)下的體積vo= 密實狀態(tài)下的體積v +孔隙體積v孔,思考題：比較密度和表觀密度的大??？,？思考題：如何 測定材料的表觀密度？,取材料樣品,磨 細,烘 干,烘箱1050C1100C,冷卻到室溫,干燥器,稱量質(zhì)量 m,天平,一、測定材料的干質(zhì)量m:,二、測定材料的自然體積Vo，分兩種情況：,（1）對于形狀規(guī)則的材料，如磚、石塊等： 用游標卡尺可定材料的自然體積； 對于六面體，測定長、寬、高； 對于圓柱體，測定其直徑和高； （2）對于形狀不規(guī)則的材料，如卵石、碎石等，采用排液法確定其自然體積；,*排液法測定不規(guī)則材料自然體積V石：,三、計算材料的表觀密度 ：,？思考題：如何測量木材的表觀密度？,3 堆積密度： 指的是顆粒狀或粉狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量； * 計算公式為：, 堆積密度（kg/m3) m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（kg）； 材料在堆積狀態(tài)下的體積（m3);,？思考題：如何測定砂和石子的堆積密度？,（1）首先采用前述方法測定其干質(zhì)量m; （2）然后采用容量升來測定砂子、石子的堆積體積 ，方法如下： a）砂子采用1L、5L的容量升來測堆積體積； b）石子采用10L、20L、30L的容量升來 測定其堆積體積； （3）利用公式計算堆積密度：,課堂練習：,燒結普通磚的尺寸為240*115*53，其干燥質(zhì)量為2487g，孔隙率為37%，求其密度和表觀密度？,2.2.2 材料的密實度和孔隙率,一、材料的密實度和孔隙率：,1、材料的密實度：,是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度，也就是固體體積占總體積的比例，用D來表示。,（2.4）,2 孔隙率：,是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百分率，用P表示。,P=（V0-V）/V0*100%,=（1-V/V0）*100%,（2.5）,密實度和孔隙率反映了材料的致密程度。,一般來說，同一種材料，孔隙率越小， 連接孔隙越少，則：,其強度越高；,吸水越少；,抗?jié)B性和抗凍性越好；,但是導熱性差；,P9 表2.1 常用材料的密度、表觀密度、堆積密度和 孔隙率,2.2.3 材料的填充率與空隙率：,1、填充率 填充率是指散粒材料（如砂子、石子等）在堆積體積中，被其顆粒填充的程度。 填充率一般用D來表示，按下式計算：,或,（2.6）,2.、空隙率,空隙率是指散粒材料在堆積體積中，顆粒之間 的空隙體積占堆積體積的百分率，用P表示：,（2.7）,空隙率的大小反映了散粒 材料的顆粒之間 相互填充的致密程度；,思考：空隙率與孔隙率有什么區(qū)別？,2.2.4 材料與水有關的性質(zhì),1、材料的親水性和疏水性 （1）親（憎）水性： 材料在空氣中與水接觸時，能被水濕潤的，稱為親水性，否則為憎水性； （2）親（憎）水性材料： 具有親水性的材料稱為親水性材料，如木材、磚、混凝土、石等；反之為憎水性材料，如瀝青，石蠟、塑料等； ？思考：1）材料親水和憎水的原因是什么？ 2）防水防潮材料應優(yōu)先選用哪種材料？,2、材料的吸水性和吸濕性,（1）含水率 是指材料中所含水的質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率，用W h表示； 計算公式如下：,（2.8）,（2）吸水率 是指材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)，吸水性的大小用吸水率表示，吸水率用兩種表示方式。 1）質(zhì)量吸水率：,（2.9）,2）體積吸水率： 材料在吸水飽和狀態(tài)下，所吸收水的體積占材料自然體積的百分率。,（2.10）,思考：材料的親水性和吸水性有什么區(qū)別？,3)材料的吸濕性,吸濕性是指材料吸收空氣中水分的性質(zhì)；,干燥的材料,吸收空氣中的水分,潮 濕 的 材 料,平衡含水率,平衡含水率：當材料中所含水分與空氣濕度達到相對平衡時的含水率,釋放水分,3、材料的耐水性,耐水性：是指材料長期在水的作用下，其強度也沒有顯著下降的性質(zhì)； 一般用軟化系數(shù)表示：,4、抗?jié)B性,抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)；,二、 材料的熱工性能：比熱、導熱性；,(1)材料的導熱性：是指材料存在溫差時，熱量能從材料的一面 通過材料本身傳到另一面的性質(zhì)，稱為導熱性；,導熱性一般用 導熱系數(shù) 表示！,(1)導熱系數(shù)越小，材料的隔熱保溫性能越好；,（2）金屬材料的導熱系數(shù)大于非金屬材料的導熱系數(shù)；,（3）細小而封閉的孔隙，導熱系數(shù)越小； 開口而粗大、連通的孔隙，導熱系數(shù)越大；,(2)材料的熱容量：,是指材料受熱時吸收熱量、冷卻時放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量,*什么叫比熱：,是指單位質(zhì)量的材料，在溫度升高或下降1K時，吸收或放出的熱量,*P14 幾種常見材料的導熱系數(shù)和比熱,（3）熱變形性：,材料隨溫度的升降而產(chǎn)生熱脹冷縮變形的性質(zhì)，稱為材料的熱變形性，亦稱為溫度變形；,溫度變形一般用熱膨脹系數(shù) 表示,（4）耐燃性,材料在空氣中遇火不著火不燃燒的性能，稱為耐燃性,2.3力學性質(zhì)：,2.3.1 材料的強度和強度等級,1，材料的強度,材料的強度是指材料在外力作用下 不破壞時所能承受的最大應力；,（2.19）,課堂練習：P19習題25,2，材料的強度等級,強度等級的定義： 大多數(shù)建筑材料根據(jù)其極限強度的大小，把材料劃分為若干不同的等級，稱為材料的強度等級； 材料強度等級劃分的標準： a)脆性材料主要根據(jù)其抗壓強度來劃分強度等級，如混凝土、水泥、粘土磚等； 例：混凝土的強度等級劃分為9級： C15，C20C55; b)韌性材料主要根據(jù)其抗拉強度來劃分強度等級，如鋼材等；,3，比強度,比強度：是指材料的強度與其表觀密度的比值； 比強度的意義： （1）衡量材料輕質(zhì)高強性能的一項重要指標； （2）選用比強度高的材料或者提高材料的比強度，對大跨度、高高度建筑十分有利； 普通混凝土、低碳鋼、松木的比強度分別為0.012，0.053，0.069；,2.3.2 材料的彈性和塑性,1，彈性： 是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當取消外力后，能完全恢復原形狀的性質(zhì)，稱為彈性； 2，塑性： 是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當取消外力后，仍保持變形后的形狀和尺寸的性質(zhì)，稱為塑性； 例如：低碳鋼為彈塑性材料；,低碳鋼的曲線,分段的彈性變形和塑性變形,2.3.3 材料的脆性和韌性,1，脆性： 是指材料在外力作用下，直到破壞前無明顯的塑性變形而發(fā)生突然破壞的性質(zhì)，稱為脆性，如玻璃、混凝土、水泥等； 2，韌性： 是指材料在沖擊或震動荷載的作用下，能吸收較大能量，并產(chǎn)生較大變形而不發(fā)生破壞的性質(zhì)，稱為韌性，如鋼材、木材、橡膠等； 問題：脆性材料和塑性材料的主要區(qū)別是什么？,2.3.4 材料的硬度和耐磨性,1，硬度： 是指材料表面抵抗較硬物體壓入或刻劃的能力； 2，耐磨性: 是指材料抵抗磨損的能力； *一般用磨損率來表示，計算公式如下：,2.4 材料的裝飾性,裝飾材料： 主要指用于建筑物內(nèi)、外墻面、柱面、地面和頂棚