緒論+材料基本性質(zhì)ppt課件

1、建筑材料,課堂要求,1、上課不遲到早退，有特殊情況要提前請(qǐng)假 2、上課必須帶上課本、紙和筆，上課期間手機(jī)調(diào)為靜音 3、按時(shí)完成作業(yè),各教學(xué)環(huán)節(jié)占總分比例：期末考試成績(jī)占70%；作業(yè)完成情況實(shí)驗(yàn)占20%；出勤情況占10,緒 論,緒 論 一、建筑材料與土木工程 定義： 廣義角度：土木工程材料是指在土木建筑工程中所應(yīng)用的各種材料的總稱，包括： 構(gòu)成建筑物本身的材料，如鋼材、木材、水泥、石灰、砂石玻璃、防水材料、紅磚等； 施工過(guò)程中所用的材料，如鋼、木模板及腳手桿、跳板等； 各種建筑器材，如排水設(shè)備、采暖通風(fēng)設(shè)備、空調(diào)、電氣、電信、消防設(shè)備等。 狹義角度：土木工程材料是指構(gòu)成建筑物本身的材料，也稱為建

2、筑材料。本書中主要介紹此類材料,建筑材料的發(fā)展趨勢(shì),世界土木工程材料的發(fā)展趨勢(shì),1、輕質(zhì)高強(qiáng)材料發(fā)展的永恒主題； 2、綠色環(huán)保材料發(fā)展的基本理念； 3、節(jié)能節(jié)水社會(huì)發(fā)展的必然選擇； 4、部品化、組裝話材料施工的基本要求； 5、充分利用地方資源生產(chǎn)低成本土木工程材料可持續(xù) 發(fā)展的基本要求,返回鍵,二、我國(guó)建筑材料的發(fā)展 1、土木工程材料與文明發(fā)展的關(guān)系 土木工程材料是隨著人類的進(jìn)化而發(fā)展的,它和人類文明有著十分密切的關(guān)系, 人類歷史發(fā)展的各個(gè)階段, 土木工程材料都是顯示它的文化的主要標(biāo)志之一,原始社會(huì),古代社會(huì),在隋唐時(shí)期，中國(guó)古土木工程材料的發(fā)展已經(jīng)較為成熟，磚的應(yīng)用逐步增多，磚墓、磚塔的數(shù)量

3、增加；琉璃的燒制比南北朝進(jìn)步，使用范圍也更為廣泛。金屬材料的應(yīng)用也僅限于一些農(nóng)具以及裝飾品等小范圍之內(nèi),近代與現(xiàn)代,泰姬陵,迪拜塔,土木工程材料應(yīng)具有四大特點(diǎn)：使用、耐久、量大和價(jià)廉。 理想的土木工程材料的特點(diǎn)：高耐久性、高性能、多功能化、綠色環(huán)保、智能化等。 三、建筑材料的分類： 根據(jù)化學(xué)成分土木工程材料可分為無(wú)機(jī)材料，有機(jī)材料和復(fù)合材料。見(jiàn)表1土木工程材料按化學(xué)成分分類 按功能可以分為建筑結(jié)構(gòu)材料，墻體材料和建筑功能材料以及建筑器材等。見(jiàn)表2土木工程材料按功能分類,表 1 按化學(xué)建筑材料分類,返回鍵,表 2 土木工程材料按功能分類,2、土木工程材料在工程中的重要作用 土木工程材料是建筑工程

4、的物質(zhì)基礎(chǔ)。 不論是高達(dá)420.5m的上海金貿(mào)大廈，還是普通的一幢臨時(shí)建筑，都是由各種散體土木工程材料經(jīng)過(guò)縝密的設(shè)計(jì)和復(fù)雜的施工最終構(gòu)建而成。土木工程材料的物質(zhì)性還體現(xiàn)在其使用的巨量性，一幢單體建筑一般重達(dá)幾百至數(shù)千t甚至可達(dá)數(shù)萬(wàn)、幾十萬(wàn)t ，這形成了土木工程材料的生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用等方面與其他門類材料的不同。 土木工程材料的發(fā)展賦予了建筑物以時(shí)代的特性和風(fēng)格。 西方古典建筑的石材廊柱、中國(guó)古代以木架構(gòu)為代表的宮廷建筑、當(dāng)代以鋼筑混凝土和型鋼為主體材料的超高層建筑，都呈現(xiàn)了鮮明的時(shí)代感,建筑設(shè)計(jì)理論不斷進(jìn)步和施工技術(shù)的革新不但受到土木工程材料發(fā)展的制約，同時(shí)亦受到其發(fā)展的推動(dòng)。 大跨度預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)

5、、薄殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、節(jié)能型特色環(huán)保建筑的出現(xiàn)無(wú)疑都是與新材料的產(chǎn)生而密切相關(guān)的。 土木工程材料的正確、節(jié)約、合理的運(yùn)用直接影響到建筑工程的造價(jià)和投資。 在我國(guó)，一般建筑工程的材料費(fèi)用要占到總投資的5060%，特殊工程這一比例還要提高，對(duì)于中國(guó)這樣一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，對(duì)土木工程材料特性的深入了解和認(rèn)識(shí)，最大限度地發(fā)揮其效能，進(jìn)而達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益，無(wú)疑具有非常重要的意義,3、土木工程材料的資源化問(wèn)題,目前，隨著國(guó)家可持續(xù)戰(zhàn)略的實(shí)行，土木工程材料的發(fā)展在資源化利用方面面臨著諸多需要解決的問(wèn)題，如何從根本上改變我國(guó)建材工業(yè)發(fā)展中存在的高投入、低產(chǎn)出、高消耗、低效益的粗放式生產(chǎn)方式，選擇資

6、源節(jié)約型、污染最低型、質(zhì)量效益型、科技先導(dǎo)型的發(fā)展方式，把建材的發(fā)展和資源利用、生態(tài)保護(hù)、污染治理有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是21世紀(jì)我國(guó)土木工程材料發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。 土木工程材料的資源化問(wèn)題發(fā)展趨勢(shì)： 用廢棄物或回收物代替部分或全部天然資源，采用傳統(tǒng)工藝制作生態(tài)建材：用粉煤灰、煤矸石、頁(yè)巖、礦渣、煤渣等工業(yè)廢渣中之一種或兩種，代替全部粘土或摻少量粘土仍采用燒結(jié)法制造空心磚或?qū)嵭拇u；用化學(xué)石膏(磷石膏、氟石膏、排煙脫硫石膏)代替天然石膏制造石膏制品,用廢棄物或回收物代替部分或全部天然資源，采用新工藝制作生態(tài)建材。利用固體廢棄物為原料，采用免燒或低溫?zé)杉夹g(shù)，生產(chǎn)建筑砌塊、多功能墻體材料、綠化鋪地材料及水

7、泥等生態(tài)建材是節(jié)能、保護(hù)土地、變廢物為有用資源，綜合治理環(huán)境污染，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的極好途徑。 采用高新技術(shù)制作有益于人體健康、多功能的生態(tài)建材：高新技術(shù)生態(tài)建材，包括常溫遠(yuǎn)紅外建筑陶瓷、滅菌健康建筑衛(wèi)生陶瓷、電磁波屏蔽材料，防輻射內(nèi)墻涂料及電致自然光發(fā)生材料等；工業(yè)廢渣的綜合利用：粉煤灰綜合利用、城市固體廢棄物的綜合利用、磷石膏及脫硫石膏等的應(yīng)用；建材生產(chǎn)的生態(tài)化，它包括：建材生產(chǎn)中富氧煅燒技術(shù)，廢氣凈化與利用，建材環(huán)境負(fù)擔(dān)與性能評(píng)價(jià)系和數(shù)據(jù)庫(kù)，“綠色標(biāo)志”建材論證體系,四、建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與工程建設(shè)規(guī)范,本課程重要依據(jù)的是國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),2）部委行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。建工標(biāo)準(zhǔn) JG，

8、建行標(biāo)準(zhǔn)JC，冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB，交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT，鐵道部標(biāo)準(zhǔn)TB （3）地方標(biāo)準(zhǔn)DB和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB,1）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)(代號(hào)GB)，推薦標(biāo)準(zhǔn),五、本課程的學(xué)習(xí)目的及方法,本課程的學(xué)習(xí)目的是掌握土木工程材料基本知識(shí)和試驗(yàn)的基本性能，為學(xué)習(xí)有關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)課程打下基礎(chǔ)，并在工程實(shí)踐中，具有選擇與使用土木工程材料的能力。 在理論學(xué)習(xí)方面，要重點(diǎn)掌握材料的基礎(chǔ)知識(shí)，基本性質(zhì)，基本技能及外界因素對(duì)材料性質(zhì)的影響和應(yīng)用原則，各種材料都應(yīng)遵循這一主線來(lái)學(xué)習(xí),第一章 建筑材料的基本性質(zhì),1-2 材料的物理性質(zhì),1-3 材料的力學(xué)性質(zhì),1-4 材料的耐久性、裝飾性、環(huán)保性,1-1 材料的組成與結(jié)構(gòu)

9、與性質(zhì)的關(guān)系,基本知識(shí)點(diǎn),材料的組成、結(jié)構(gòu)，材料的密度等基本結(jié)構(gòu)特征參數(shù)、計(jì)算公式、測(cè)試方法及相互關(guān)系 親水性、憎水性、吸水性、吸濕性、耐水性熱工性質(zhì)等物理性質(zhì)，相關(guān)確定和計(jì)算方法 材料的受力變形、強(qiáng)度公式和計(jì)算、脆性與韌性等力學(xué)性質(zhì) 材料的耐久性,基本要求,重點(diǎn)：材料的密度等基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的概念、計(jì)算公式、測(cè)試方法及相互關(guān)系；掌握材料親水性、憎水性、吸水性、吸濕性、耐水性的概念，以及吸水率的計(jì)算公式；掌握材料強(qiáng)度公式和計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)方法。 難點(diǎn)：材料性質(zhì)之間的關(guān)系。例如根據(jù)材料的孔隙率及其構(gòu)造分析判斷材料的強(qiáng)度、隔熱保溫性、吸聲性 實(shí)驗(yàn)：材料的密度、表觀密度、吸水率,1-1 材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)

10、造與性質(zhì)的關(guān)系,一、材料的組成 材料的組成包括化學(xué)組成、礦物組成，決定材料各種性質(zhì)的重要因素 1）化學(xué)組成是指構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化學(xué)的種類及數(shù)量，材料化學(xué)組成的不同是造成其性能各異的主要原因。 2）材料的礦物組成：金屬元素和非金屬元素按一定化學(xué)組成構(gòu)成具有一定的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的物質(zhì)稱為礦物,幾種常見(jiàn)土木工程材料的化學(xué)組成,二、材料的結(jié)構(gòu),一）材料的微觀結(jié)構(gòu) 材料的微觀結(jié)構(gòu)主要是指材料在原子、分子層次的材料內(nèi)部組織狀態(tài)。可分為晶體結(jié)構(gòu)、玻璃體結(jié)構(gòu)和膠體結(jié)構(gòu)三種,金剛石晶體，屬于立方晶系,抗壓強(qiáng)度高，耐磨性能好，而且具有抗腐蝕、抗輻射等優(yōu)良性能。是天然存在最硬的物質(zhì),碳原子以平面三角形的成鍵方式

11、組成由六元環(huán)拼接的無(wú)限平面層形分子，這些分子再堆疊成石墨晶體。層間易于滑動(dòng)，很軟，是良好的固體潤(rùn)滑劑,氧化鋁有十多種同素異構(gòu)體，但常見(jiàn)的主要有三種：-Al2O3、-Al2O3 、-Al2O3 。 -Al2O3屬于尖晶石型（立方）結(jié)構(gòu)，高溫時(shí)不穩(wěn)定，在1600轉(zhuǎn)變?yōu)?Al2O3 。 -Al2O3 屬于六方系，穩(wěn)定性好，在熔點(diǎn)2050 之前不發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變,Al2O3的結(jié)構(gòu) (a)晶格結(jié)構(gòu) (b)密堆積模型,晶體： 組成物質(zhì)的微觀離子在空間 的排列有確定的幾何位置關(guān)系。 具有強(qiáng)度高、硬度較大、有確 定的熔點(diǎn)、力學(xué)性質(zhì)各向異性。 材料的微觀結(jié)構(gòu) ： 玻璃體： 組成物質(zhì)的微觀離子在空間 的排列呈無(wú)序狀態(tài)

12、，具有化 學(xué)活性高、無(wú)確定的熔點(diǎn)、 力學(xué)性質(zhì)各向同性 膠體： 極細(xì)微的固體顆粒均勻分 布在液體中所形成，呈分散 相和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式 稱溶膠和凝膠,土木工程材料的微觀結(jié)構(gòu)主要有晶體、玻璃體和膠體等形式,二）亞微觀結(jié)構(gòu) 亞微觀結(jié)構(gòu)也稱細(xì)觀結(jié)果，是指用光學(xué)顯微鏡觀測(cè)手段研究的結(jié)構(gòu)層次，它包括晶體粒子、玻璃體、膠體及材料內(nèi)孔隙的形態(tài)、大小、分布等結(jié)構(gòu)情況。 （三）材料的構(gòu)造 材料在宏觀可見(jiàn)層次上的組成形式稱為構(gòu)造。 按照材料的孔隙尺寸可將材料的宏觀結(jié)構(gòu)分為以下類型： 1）致密結(jié)構(gòu)：如金屬、玻璃、致密的天然石材等； 2）微孔結(jié)構(gòu)：如水泥制品、石膏制品及粘土磚瓦等； 3）多孔結(jié)構(gòu)：如加氣混凝土、泡沫

13、塑料等。 按照材料的構(gòu)成形態(tài)可將材料的宏觀結(jié)構(gòu)分為以下類型： 1）聚集結(jié)構(gòu)：由骨料與膠凝材料膠結(jié)成的結(jié)構(gòu)，如水泥混凝土、砂漿瀝青混凝土、燒土制品、塑料等； 2）纖維結(jié)構(gòu)：其內(nèi)部具有方向性，縱向較密實(shí)而橫向較疏松，組織中存在相當(dāng)多的孔隙，如玻璃纖維、礦棉、棉麻等纖維狀材料； 3）層狀結(jié)構(gòu)：將材料疊合成層狀，以粘結(jié)或其他方法結(jié)合成為整體的結(jié)構(gòu)，如膠合板、紙面石膏等； 4）散粒結(jié)構(gòu)：松散顆粒狀結(jié)構(gòu)，如砂、石、珍珠巖等； 5）紋理結(jié)構(gòu)：天然材料在生長(zhǎng)或形成過(guò)程中自然造就天然紋理，如大理石等,49,1-2 、材料的物理性質(zhì),一)材料的體積： 體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)

14、出不同的體積,一、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),絕對(duì)密實(shí)體積 干燥材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積。即材料內(nèi)部固體物質(zhì)的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的材料體積。一般以表示。 一般將材料磨成規(guī)定細(xì)度的粉末，用排開(kāi)液體的方法得到其體積。 視體積 對(duì)于比較密實(shí)、孔隙較少的散粒狀材料，不必磨細(xì)，直接用排開(kāi)液體的方法測(cè)定的體積。一般以V ,表示,材料的自然體積 材料在自然狀態(tài)下的體積，即整體材料的外觀體積（含 內(nèi)部孔隙和水分）。一般以V0 表示。 形狀規(guī)則的材料可根據(jù)其尺寸計(jì)算其體積；形狀不規(guī)則 的材料可先在材料表面涂臘，然后用排開(kāi)液體的方法得到 其體積。 材料的堆積體積 粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下的總體外觀體積。松散

15、堆積狀態(tài)下的體積較大，密實(shí)堆積狀態(tài)下的體積較小。一 般以 表示,表觀體積是指包括內(nèi)部封閉孔隙在內(nèi)的體積。其封閉孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量或體積。 因此，材料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān),工程中砂石材料，直接用排水法測(cè)定其表觀體積,二） 材料的密度,材料的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。按下式進(jìn)行計(jì)算,式中：密度, 單位是g/cm3； m 材料的質(zhì)量，單位是g； V 材料的絕對(duì)密實(shí)體積，單位是cm3,對(duì)于固體塊狀材料而言，絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積指的是不包括孔隙在內(nèi)的體積；對(duì)于固體散粒材料則指的是不包括其空隙在內(nèi)的體積。這種材料實(shí)際上是不存在

16、的。為了研究問(wèn)題方便起見(jiàn), 常將密實(shí)度較高的材料, 如鋼材、玻璃和4 的水看成是絕對(duì)密實(shí)的。絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)的近似值稱為視密度,2） 材料的表觀密度(又稱作體積密度,表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式進(jìn)行計(jì)算,式中：0表觀密度, 單位是g/cm3； m 材料的質(zhì)量，單位是g； V0自然狀態(tài)下的體積或表觀體積，單位是cm3,材料在自然狀態(tài)下的體積, 若只包括孔隙在內(nèi)而不含有水分,此時(shí)計(jì)算出來(lái)的表觀密度稱為干表觀密度; 若既包括材料內(nèi)的孔隙, 又包括孔隙內(nèi)所含的水分, 則計(jì)算出來(lái)的表觀密度稱為濕表觀密度,材料的密度和表觀密度常用來(lái)計(jì)算材料的密實(shí)度、孔(空) 隙率、材料和構(gòu)件自重、運(yùn)輸量

17、以及在一定空間中不同材料的堆放量等,幾種密度的比較,二） 材料的密實(shí)度與孔隙率,密實(shí)度是指材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。密實(shí)度的計(jì)算式如下： 式中： 密度； 0材料的表觀密度。 對(duì)于絕對(duì)密實(shí)材料， 因 0 = ，故密實(shí)度D =1 或100%。對(duì)于大多數(shù)土木工程材料， 因 0 ，故密實(shí)度D 1 或 D 100,1）密實(shí)度,凡具有孔隙的固體材料, 其密實(shí)度都小于1。材料的密度與表觀密度越接近, 材料就越密實(shí)。材料的密實(shí)度大小與其強(qiáng)度、耐水性和導(dǎo)熱性等很多性質(zhì)有關(guān),例,普通粘土磚0 = 1900kg/ m3 ,= 2500kg/ m3 , 試求磚的密實(shí)度,解,故普通粘土磚的密實(shí)度為76,材料的孔隙率

18、是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率?？紫堵蔖按下式計(jì)算： 式中：V材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3 或 m3； V0材料的表觀體積，cm3 或 m3； 0材料的體積密度, g/cm3 或 kg/m3； 密度, g/cm3 或 kg/m3,2）孔隙率,材料實(shí)體內(nèi)部和實(shí)體間常常部分被空氣所占據(jù)，一般稱材料實(shí)體內(nèi)部被空氣所占據(jù)的空間為孔隙，而材料實(shí)體之間被空氣所占據(jù)的空間稱為空隙。 材料的孔隙狀況由孔隙率、孔隙連通性和孔隙直徑三個(gè)指標(biāo)來(lái)說(shuō)明。 孔隙率是指孔隙在材料中所占的比例，一般孔隙率越大，材料的密度越低、保溫隔熱性越好、吸聲隔聲能力越高。 孔隙按其連通性可分為連通孔和封閉空。前者指孔隙之間、孔

19、隙和外界之間都連通的空隙；后者指孔隙之間、孔隙和外界之間都不連通的孔隙。 孔隙按其直徑的大小可分為粗大孔、毛細(xì)孔、極細(xì)微孔三類。粗大孔指直徑大于毫米級(jí)的孔隙，其主要影響材料的密度、強(qiáng)度等性能；毛細(xì)孔指直徑 在微米到毫米級(jí)的孔隙，主要影響材料的吸水性、抗凍性等性能；極細(xì)微孔直徑在微米級(jí)以下的孔隙，其直徑微小，對(duì)材料的性能影響反而不大,三）材料的填充率和空隙率,填充率是指粉狀或顆粒狀材料在其堆積體積中,被固體顆粒填充的程度。填充率 按下式計(jì)算： 式中：V0材料所有顆粒體積之總和，m3； 材料的堆積體積， m3,1）材料的填充率,2）空隙率,空隙率是指散粒材料在其堆積體積中, 顆粒之間的空隙體積所占

20、的比例。空隙率 按下式計(jì)算： 式中：0材料的體積密度； 材料的堆積密度。 空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭取？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與計(jì)算砂率的依據(jù)。 填充率和空隙率是從兩個(gè)不同側(cè)面反映粉狀或顆粒狀材料的顆粒相互填充的疏密程度，二者之和等于1,孔隙率與空隙率的區(qū)別,同種材料: 密度視密度容積密度堆積密度,1,返回鍵,66,1. 親水性與憎水性,全潤(rùn)濕 潤(rùn)濕 不潤(rùn)濕,憎水性：材料與水接觸時(shí)不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì),親水性：材料與水接觸時(shí)能被水潤(rùn)濕的性質(zhì),二、與水有關(guān)的性質(zhì),當(dāng)固體材料與水接觸時(shí)，由于水分與材料表面之間的相互作用不同，會(huì)產(chǎn)生如圖所示情況。圖中在材料、水和空氣的三相

21、交叉點(diǎn)處沿水滴表面作切線，此切線與材料和水接觸面的夾角，稱為潤(rùn)濕邊角,親水性材料的含水狀態(tài)可分為如圖所示四種基本狀態(tài)： 干燥狀態(tài)材料的孔隙中不含水或含水極微； 氣干狀態(tài)材料的孔隙中所含水與大氣濕度相平衡； 飽和面干狀態(tài)材料表面干燥，而孔隙中充滿水達(dá)飽和； 濕潤(rùn)狀態(tài)材料不僅孔隙中含水飽和，而且表面上為水潤(rùn)濕附有一層水膜。 除上述四種基本含水狀態(tài)外，材料還可以處于兩種基本狀態(tài)之間的過(guò)渡狀態(tài)中。 （a）干燥狀態(tài)（b）氣干狀態(tài)（c）飽和面干狀態(tài)（d）濕潤(rùn)狀態(tài),1,SWU,親水性與憎水性材料的特征,材料的親水性與憎水性主要取決于材料的組成與結(jié)構(gòu)： 有機(jī)材料一般是憎水性， 無(wú)機(jī)材料都是親水性,水在憎水性材

22、料的表面有自動(dòng)收縮成珠的趨勢(shì)，不能潤(rùn)濕材料的表面。對(duì)工程防水有利,水在親水性材料的表面是自動(dòng)散開(kāi)和鋪展，并自發(fā)地潤(rùn)濕表面,1）吸水性 吸水性定義：是指材料在水中吸水的性質(zhì)。 材料的吸水性用吸水率表示，它有以下兩個(gè)定義： 質(zhì)量吸水率材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分質(zhì)量占材料干燥時(shí)重量的百分率。 計(jì)算式,式中 材料的質(zhì)量吸水率（%） m 1常壓下材料吸水達(dá)到飽和面干狀態(tài)時(shí)的質(zhì)量（g） m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g,2材料的吸水性和吸濕性,式中h2o=1g/cm3為水在常溫下的密度 o -塊體材料的表觀密度 材料的開(kāi)口孔越多，吸水量越多。雖然水分很易進(jìn)入開(kāi)口的大孔，但無(wú)法存留，只能潤(rùn)濕孔壁，所以吸水率不大

23、。而開(kāi)口細(xì)微連通孔越多，吸水量就越大,體積吸水率材料吸水飽和時(shí)，所吸水分體積占材料干燥狀態(tài)時(shí)體積的百分率，計(jì)算式,影響因素：親水性、孔隙率、孔特征。 親水性、孔隙率、微細(xì)連通孔吸水性,2）吸濕性 吸濕性定義：親水材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性。 材料的吸濕性用含水率表示， 含水率計(jì)算公式,式中W材料含水率（%） m1材料在含水狀態(tài)下的質(zhì)量； m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量,1,1,平衡含水率：材料中所含水分與環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的濕度相平衡時(shí)的含水率稱為平衡含水率。材料開(kāi)口的微孔越多，吸濕性越強(qiáng)。 影響因素：親水性、孔隙率、孔特征,含水率表示材料在某一狀態(tài)的含水能力，隨環(huán)境溫度和空氣濕度的變化而

24、變化,吸水性和吸濕性,材料的吸水（濕）性與材料內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)與材料的親水性或憎水性密切相關(guān)： 材料通過(guò)其內(nèi)部開(kāi)口、連通的孔隙吸收外部環(huán)境的水 開(kāi)口孔隙越多，材料吸水率越大； 開(kāi)口連通孔徑較小，因毛細(xì)管作用而容易吸水。 親水性材料的吸水（濕）性比憎水性材料強(qiáng)。 親水性孔壁使水自動(dòng)吸入； 憎水性孔壁難以使水吸入,1、為什么房屋一樓潮濕？2、如何解決,1、地下水沿材料毛細(xì)管上升，然后在空氣中揮發(fā)。 2、解決問(wèn)題的原理與辦法 阻塞毛細(xì)通道，技術(shù)措施？ 對(duì)材料中的毛細(xì)管壁進(jìn)行憎水處理,二）材料與水有關(guān)的性質(zhì),吸水率與含水率的區(qū)別,三)耐水性 定義：材料的耐水性是指材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞、強(qiáng)度也不明顯下降

25、的性質(zhì)。 耐水性用軟化系數(shù)表示，如下式,式中：K軟材料的軟化系數(shù) f飽材料在飽和吸水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa） f干材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa） 一般材料吸水后，強(qiáng)度均會(huì)有所降低，強(qiáng)度降低越多，軟化系數(shù)越小，說(shuō)明該材料耐水性越差。 材料的KR在01之間，工程中將KR0.85的材料，稱為耐水材料。長(zhǎng)期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)，必須KR0.85，次要結(jié)構(gòu)中不宜小于0.75,1,四） 材料的抗?jié)B性,材料的抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能,材料的抗?jié)B性可用抗?jié)B等級(jí)來(lái)表示, 即用材料抵抗壓力水滲透的最大水壓力值來(lái)確定, 其抗?jié)B等級(jí)越高, 則表明材料的抗?jié)B性能越好。材料的抗?jié)B性還可

26、用滲透系數(shù)K表示, 滲透系數(shù)的計(jì)算方法如下式,式中: K 滲透系數(shù), cm/ h ; Q 透水量, cm3 ; d 試件厚度, cm; F 透水面積, cm2 ; t 時(shí)間, h; H 靜水壓力水頭, cm,材料的滲透系數(shù)越大, 表明材料的透水性越好, 抗?jié)B性越差。建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，當(dāng)材料兩側(cè)的水壓差較高時(shí)，水可能從高壓側(cè)通過(guò)內(nèi)部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲透到低壓側(cè)。這種壓力水的滲透，不僅會(huì)影響工程的使用，而且滲入的水還會(huì)帶入能腐蝕材料的介質(zhì)，或?qū)⒉牧蟽?nèi)的某些成分帶出，造成材料的破壞,材料抗?jié)B性能的好壞, 主要決定于材料本身孔隙率的大小及孔隙的特征。密實(shí)材料, 具有封

27、閉口孔或極微細(xì)孔的材料, 一般是不會(huì)透水的;具有較大孔隙率, 且孔徑大并且開(kāi)口連通孔的材料,其抗?jié)B性往往較差,79,是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，同時(shí)也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性質(zhì)。多以抗凍等級(jí)F表示。 抗凍等級(jí)用材料在吸水飽和狀態(tài)下（最不利狀態(tài)），經(jīng)凍融循環(huán)作用，強(qiáng)度損失和質(zhì)量損失均不超過(guò)規(guī)定值時(shí)，或動(dòng)彈性模量滿足要求時(shí)所能抵抗的最多凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)表示。 F25：表示材料在經(jīng)受25次的凍融循環(huán)后仍可滿足使用要求,五） 材料的抗凍性,材料與水有關(guān)的性質(zhì),影響抗凍性的因素 1.材料的密實(shí)度（孔隙率） 密實(shí)度越高則其抗凍性越好。 2.材料的孔隙特征 開(kāi)口孔隙越多則其抗凍性越差。

28、 3.材料的強(qiáng)度 強(qiáng)度越高則其抗凍性越好。 4.材料的耐水性 耐水性越好則其抗凍性也越好。 5.材料的吸水量大小 吸水量越大則其抗凍性越差,三、材料與熱有關(guān)的性質(zhì),1導(dǎo)熱性 定義：材料的導(dǎo)熱性是指材料兩側(cè)有溫差時(shí)，熱量由高溫側(cè)流向低溫側(cè)傳遞的能力，常用導(dǎo)熱系數(shù)表示。 計(jì)算公式,式中導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.k）； Q傳導(dǎo)熱量（J）； d材料厚度（m）； A材料傳熱面面積（m2）； T1T2材料兩側(cè)溫差（K）； t傳熱時(shí)間（S） 材料的導(dǎo)熱性與孔隙特征有關(guān)，增加封閉孔隙能降低材料的導(dǎo)熱能力。 的影響因素：組成、結(jié)構(gòu)，孔隙率、孔隙特征、受潮、受凍 絕熱材料定義： 0.23 w/mk,通常將0.23 W /

29、（mK）的材料稱為絕熱材料。如：礦棉、膨脹珍珠巖、泡沫塑料等,82,影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有： （1）材料的組成與結(jié)構(gòu)：通常金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于非金屬材料；固體的大于液體；氣體的最小。 （2）材料的孔隙率P：孔隙率P越大，即材料越輕（越小），導(dǎo)熱系數(shù)越小。 （3）含水率：材料含水或含冰時(shí)，會(huì)使導(dǎo)熱系數(shù)急劇增加。 （4）溫度：溫度越高，材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大（金屬除外,熱阻 熱量通過(guò)材料時(shí)所受到的阻力，定義為材料層厚度與導(dǎo)熱系數(shù)的比值 熱阻（單位：m2K/W）,二）熱容（量）和比熱容 同種材料的熱容性差別，常用熱容量比較， 熱容量定義：熱容量是指材料在溫度變化時(shí)的吸收或放出熱量的能力。 計(jì)算公

30、式,式中：Q熱量（kJ） m材料的質(zhì)量（kg） T1T2材料受熱或冷卻前后的溫差（K）； C材料的比熱容（kJ/kgK）是指單位質(zhì)量的材料升高單位溫度時(shí)所需熱量。 不同材料間的熱容性，可用比熱作比較,三、材料的耐熱性和耐燃性,1耐熱性：材料長(zhǎng)期在高溫作用下，不失去使用功能的性能稱為耐熱性,2耐燃性： 在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，材料抵抗和延緩燃燒的性質(zhì)稱為耐燃性，材料的耐燃性按耐火要求規(guī)定分為非燃燒材料、難燃燒材料和燃燒材料三類,85,四. 吸聲性和隔聲性 1、吸聲性 材料能吸收聲音的性質(zhì)稱為吸聲性,吸聲系數(shù),影響因素：頻率、入射方向,常用頻率：125、250、500、1000、2000、4000Hz,0.

31、20,吸聲材料,86,影響多孔吸聲材料吸聲效果的主要因素： （1）材料的孔隙率或體積密度 對(duì)同一吸聲材料，孔隙率P越低或體積密度越大，則對(duì)低頻聲音的吸收效果越好，而對(duì)高頻聲音的吸收有所降低。 （2）材料的孔隙特征 開(kāi)口孔隙越多、越細(xì)小，則吸聲效果越好。 （3）材料的厚度 增加多孔材料的厚度，可提高對(duì)低頻聲音的吸收效果，而對(duì)高頻聲音沒(méi)有多大的效果,87,2. 隔聲性 是指材料隔絕聲音的性質(zhì),聲音,傳播 途徑,空氣聲,固體聲,隔空氣聲,隔固體聲,密實(shí)、沉重的材料,不連續(xù)的結(jié)構(gòu)處理,88,1. 強(qiáng)度：是指材料在外力作用下不破壞時(shí)能承受的最大應(yīng)力,按外力作用方式：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度

32、,壓 拉 彎曲 剪切,一、強(qiáng)度與比強(qiáng)度,極限強(qiáng)度,1-3 材料的力學(xué)性質(zhì),抗壓強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度 抗剪強(qiáng)度 工程設(shè)計(jì)所涉及的材料強(qiáng)度。 強(qiáng)度等級(jí)土木工程材料常根據(jù)其極限強(qiáng)度值的大小，人為劃分的若干“強(qiáng)度等級(jí)” 比強(qiáng)度材料強(qiáng)度與材料的表觀密度之比,抗壓強(qiáng)度測(cè)試,直接拉伸測(cè)試,劈裂拉伸測(cè)試,四點(diǎn)彎曲試驗(yàn),彈性極限強(qiáng)度：材料應(yīng)力應(yīng)變曲線上的彈性區(qū)最大應(yīng)力 極限強(qiáng)度: 材料應(yīng)力應(yīng)變曲線上的最大應(yīng)力 破壞(斷裂)強(qiáng)度: 材料破壞(斷裂)時(shí)的強(qiáng)度,90,材料強(qiáng)度的計(jì)算公式,1）抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度,f材料的強(qiáng)度 ，N/mm2或MPa； Fmax材料破壞時(shí)的最大荷載，N； A受力截面面積,2）抗彎強(qiáng)度

33、,單點(diǎn)集中加荷,三分點(diǎn)加荷,f材料的抗彎強(qiáng)度 N/mm2或MPa；Fmax破壞時(shí)的最大荷載N； L兩支點(diǎn)的間距mm ； b、h試件橫截面的寬與高mm,91,常用土木工程材料的強(qiáng)度（ N/mm2或MPa,材料強(qiáng)度的影響因素,材料組成與結(jié)構(gòu)、孔隙率、含水率、尺寸、加載速度、表面狀況,92,材料強(qiáng)度與表觀密度之比。 衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的主要指標(biāo),鋼材、木材和混凝土的強(qiáng)度比較,2. 比強(qiáng)度,彈性與塑性,材料在外力作用下產(chǎn)生變形, 外力去掉后, 變形能完全消失的性能稱為彈性。材料在外力作用下產(chǎn)生變形, 外力去掉后, 變形不能完全恢復(fù)、并且材料也不即行破壞的性質(zhì), 稱為塑性。材料不能恢復(fù)的殘留變形, 叫

34、塑性變形,二）材料在荷載作用下的,94,b a 變形,荷載,0,A,ab彈性變形,ob塑性變形,材料的彈塑性變形曲線,應(yīng)該說(shuō)明, 在外力作用下工程材料中單純的彈性變形是不存在的。一些材料在外力不大的情況下, 外力與變形成正比，產(chǎn)生彈性變形；當(dāng)外力超過(guò)一定數(shù)值后, 接著便出現(xiàn)塑性變形, 如建筑鋼材中的低碳鋼；也有些材料受到外力作用后，彈性變形和塑性變形同時(shí)發(fā)生，如混凝土,95,1. 脆性：外力達(dá)到一定限度材料突然破壞（無(wú)明顯塑性變形,脆性材料的變形曲線,常見(jiàn)脆性材料：磚、玻璃、鑄鐵、普通混凝土、陶瓷、石材、砂漿,2. 韌性：沖擊、振動(dòng)荷載作用材料吸收較大的能量而不發(fā)生破壞,四、脆性和韌性,96,1. 硬度：材料表面抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的能力,五、硬度與耐磨性,天然礦物：刻劃（莫氏硬度） 金屬、木材等：壓入法（布氏、洛氏、維氏硬度） 混凝土、砂漿等：重錘下落回彈高度,按試驗(yàn)方法可分為壓痕硬度、沖擊硬度、回彈硬度、刻痕硬度等,97,塊體材料,散粒材料,Q材料的耐磨硬度（g/cm2）或磨損率（%） G1、G2材料耐磨性試驗(yàn)前后的質(zhì)量（g） A試件受磨面積（cm2,2. 耐磨性：材料表面抵抗磨損的能力。 通常用耐磨硬度或磨損率表示,1-4 材料的耐久性、裝飾性、環(huán)保性,1,耐久性：是指材料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，抵抗周圍各種介質(zhì)的侵蝕而不破壞的性質(zhì)。 材料