第2講 材料的基本性質[講課適用]

1、按組成物質和 化學成分分類 無機材料 金屬材料非金屬材料 有機材料復合材料 金屬與 非金屬復合 無機與有機復 合材料復合 建筑建筑材料的分類材料的分類 鋼、鐵石、水泥鋼筋混凝土輕質金屬夾芯板 木材、石油、塑料 鋁、銅 1優(yōu)選課堂 按材料來源 天然材料人造材料 按實用功能 結構材料功能材料 建筑建筑材料的分類材料的分類 石、木、土塑料、玻璃梁、板、柱防水、保溫 2優(yōu)選課堂 （一）我國一）我國的的建筑建筑材料材料技術標準：技術標準： （1）國家標準 強制性標準（代號GB），推薦性標準（代號GB/T），它表示也 可以執(zhí)行其他標準，是非強制性的。 （2）行業(yè)標準 建筑工程行業(yè)標準（代號JG），建筑材料

2、行業(yè)標準（代號JC） （3）地方標準（代號DB）和企業(yè)標準（代號QB） 建筑建筑材料材料的技術標準的技術標準 3優(yōu)選課堂 （二）國際標準及其他國家標準：（二）國際標準及其他國家標準： （1）團體標準和公司標準。指國際上有影響的團體和公司的標準 如美國材料與實驗協(xié)會標準（ASTM）等。 （2）區(qū)域性標準。如德國工業(yè)標準(DIN)等。 （3）國際標準化組織標準（代號ISO）。 例： 國家標準（強制性）混凝土結構設計規(guī)范GB 50010-2010 建筑行業(yè)標準（推薦性）建筑石灰JC/T479-92 GB強制性國家標準代號 50010標準發(fā)布順序號 2010 標準發(fā)布年代 其他標準只是前面的代號變，表

3、示方式均與例子中表示 一樣。 建筑建筑材料材料的技術標準的技術標準 4優(yōu)選課堂 建筑材料的基本性質建筑材料的基本性質 1-1 材料的基本物理性質 1-2 材料的力學性質 1-3 材料與水有關的性質 1-4 材料的耐久性（） 1-5 材料的熱工性質（） 1-6 材料的裝飾性質（） 1-7 材料的組成、結構和構造（） 5優(yōu)選課堂 建筑材料的基本性質建筑材料的基本性質 1-1 材料的基本物理性質 1-2 材料的力學性質 1-3 材料與水有關的性質 1-4 材料的耐久性（） 1-5 材料的熱工性質（） 1-6 材料的裝飾性質（） 1-7 材料的組成、結構和構造（） 6優(yōu)選課堂 材料的基本物理性質 密

4、度 表 觀 密 度 堆 積 密 度 密 度 度 空 隙 率 孔 隙 率 7優(yōu)選課堂 1-1 材料材料的物理的物理狀態(tài)參數狀態(tài)參數 1. 密度： m-材料在干燥狀態(tài)下的質量 V-材料在絕對密實狀態(tài)下的體積 密度的測定：密度的測定： 1）測質量：烘干（烘箱）稱量（天平）； 2）測體積： （a）外觀規(guī)則的材料，直接用游標卡尺測量尺寸求體積，如鋼材、 玻璃等; （b）外觀不規(guī)則的堅硬顆粒，如砂、石等，將其磨成細粉后，可由 排水法測得。 V m 一、材料的密度、表觀密度及堆積密度： 絕對密實狀態(tài)體積：不含有內部孔隙 磨細排液法 鋼材玻璃 8優(yōu)選課堂 表觀密度的測定：表觀密度的測定： 質量測定用天平 體積

5、測定：外觀形狀是否規(guī)則 2.表觀密度： 注意：1. V0 =V+V閉孔 2. 表觀密度一般注明含水狀態(tài) 0 0 m V 0 V -材料的質量 -材料在自然狀態(tài)下的體積 m 1-1 材料材料的物理的物理狀態(tài)參數狀態(tài)參數 一、材料的密度、表觀密度及堆積密度： 自然狀態(tài)體積：包含有內部孔隙 封蠟排液法 直接測量法形狀規(guī)則 形狀不規(guī)則 9優(yōu)選課堂 3.堆積密度： -材料的質量 -材料在堆積狀態(tài)下的體積 0 0 m V 0 V m 堆積堆積密度密度的的測定測定： 一、材料的密度、表觀密度及堆積密度： 1-1 材料材料的物理的物理狀態(tài)參數狀態(tài)參數 堆積狀態(tài)體積：包含有內部孔隙，以及顆粒之間的空隙 砂石 常

6、用其所填充滿的容器的標定容積來表示。 10優(yōu)選課堂 1. 密實度： 材料體積內固體物質所填充的程度。常用符號D表示 1-1 材料材料的物理的物理狀態(tài)參數狀態(tài)參數 二、二、材料的材料的密實度、孔隙率、空隙率密實度、孔隙率、空隙率： 00 0 100%100% 100% Vm D Vm 11優(yōu)選課堂 2. 孔隙率： 材料中孔隙體積與自然狀態(tài)下的體積之比的百分數。常用符號P表示。 0 00 0 100%(1) 100% (1) 100% VVV P VV 1-1 材料材料的物理的物理狀態(tài)參數狀態(tài)參數 二、二、材料的材料的密實度、孔隙率、空隙率密實度、孔隙率、空隙率： 密實度孔隙率 12優(yōu)選課堂 1-

7、1 材料材料的物理的物理狀態(tài)參數狀態(tài)參數 二、二、材料的材料的密實度、孔隙率、空隙率密實度、孔隙率、空隙率： 3. 空隙率： 散粒材料在堆積狀態(tài)下，其顆粒之間的空隙體積與堆積體積之比的 百分數。常用符號P0 0 0 00 0 100%(1) 100% (1) 100% VVV P VV 13優(yōu)選課堂 （1）孔隙特征 （2）孔隙狀態(tài)： 按照尺寸大小，分為微孔、細孔和大孔三種 按照孔隙之間是否相互貫通，分為孤立孔、連通孔兩種 按照孔隙與外界是否連通，分為開口孔、封閉孔兩種 1-1 材料材料的物理的物理狀態(tài)參數狀態(tài)參數 二、二、材料材料的孔隙特征的孔隙特征： 14優(yōu)選課堂 已知某種建筑材料試樣的孔隙

8、率為24%，此試樣在自然狀態(tài)下的體積 為40cm3，質量為85.50g，吸水飽和后的質量為89.77g，烘干后的質量為 82.30g。試求該材料的密度、表觀密度、開口孔隙率、閉口孔隙率。 1-1 材料材料的物理的物理狀態(tài)參數狀態(tài)參數 例題：例題： 已知 條件 00 0 3 0 0 0 P=100%1100% 40cm = 82.30g VV V V m V m V m 孔隙率: 自然狀態(tài)體積: 密度： 表觀密度： 質量： 1（） (2) (3) (4) (5) 15優(yōu)選課堂 0 0 43= V V 除以，得解： 5（ ） 3 0 0 40 (1P)=40 (1-24%)=30.4cmVV 聯立

9、式(1)、(2)、(5)，得 3 3 0 0 w 1 0 21 82.30 =2.7g cm 30.4 82.30 (2)=2.06g cm 40 89.7782.3 (3)P0.187 40 (4)PP-P0.240.1870.053 m V m V m V (1) 密度 表觀密度 開口孔孔隙率 閉口孔孔隙率 16優(yōu)選課堂 質量為3.4kg，容積為10L的容量筒，裝滿絕干的石子后的總質 量為18.4kg。若向筒內注入水，待石子吸水飽和后，為注滿此筒共 注入水4.27kg。將上述吸水飽和的石子擦干表面后稱得總質量為 18.6kg（含筒重）。求該石子的表觀密度、堆積密度、開口孔孔隙 率、吸水率。

10、 1-1 材料材料的物理的物理狀態(tài)參數狀態(tài)參數 練習練習： 17優(yōu)選課堂 建筑材料的基本性質建筑材料的基本性質 1-1 材料的基本物理性質 1-2 材料的力學性質 1-3 材料與水有關的性質 1-4 材料的耐久性（） 1-5 材料的熱工性質（） 1-6 材料的裝飾性質（） 1-7 材料的組成、結構和構造（） 18優(yōu)選課堂 材料的力學性質 彈 性 塑 性 強 度 比 強 度 脆 性 韌 性 硬 度 耐 磨 性 (1)(2)(3)(4) 19優(yōu)選課堂 1-2 材料的力學性質材料的力學性質 一、強度一、強度、強度等級和、強度等級和比強度比強度 1、強度：在外力作用下不破壞時能 承受的最大應力稱為強度

11、。 根據外力作用方式的不同，材料材料 的強度的強度有抗壓強度、抗拉強度、抗彎 強度（或抗折強度）及抗剪強度等形 式。 P P P PP P P 2/P 2/P () 抗壓 () 抗拉 () 抗彎 () 抗剪 強 度 20優(yōu)選課堂 2、強度等級: 大多數建筑材料根據其極限強度的大小，劃分成若干不同等級， 即強度等級。 將建筑材料劃分若干標號，對掌握材料性質，合理選用材料，正 確進行設計和控制工程質量都是非常重要的。 塑性和韌性材料一般按照材料的抗拉極限強度進行分級，如鋼材 分為Q235，Q255，Q275等； 脆性材料一般按照材料的極限抗壓強度進行分級的，混凝土強度 等級：C15、C20、C25

12、、C30、C35、C40。 1-2 材料的力學性質材料的力學性質 21優(yōu)選課堂 3、比強度： 材料強度與其表觀密度之比。是衡量材料是否輕質、高強的指標。 鋼材、木材和混凝土的強度比較 材料表觀密度 (kg/m3)抗壓強度 (MPa)比強度 低碳鋼78604150.053 松木50034.3(順紋)0.069 普通混凝土240029.40.012 f f 1-2 材料的力學性質材料的力學性質 比 強 度 木材是輕質高強的高效能材料，而普通混凝土為質量大而強度較 低的材料，所以努力促進普通混凝土這一當代最重要的結構材料向輕 質、高強方向發(fā)展，是一項十分重要的工作。 22優(yōu)選課堂 二、二、材料的變形

13、性質：材料的變形性質： 1、彈性變形和塑性變形 1)1)彈性變形：彈性變形：材料在外力作用下產生變 形，當外力取消后，能夠完全恢復原來 形狀的性質稱為彈性。這種完全恢復的 變形稱為彈性變形(或瞬時變形)。 例：低碳鋼拉伸實驗 2)2)塑性變形：塑性變形：在外力作用下材料產生變 形，如果取消外力，仍保持變形后的形 狀和尺寸，并且不產生裂縫的性質稱為 塑性。這種不能恢復的變形稱為塑性變 形(或永久變形)。 1-2 材料的力學性質材料的力學性質 彈性與塑性 23優(yōu)選課堂 2、 1）脆性：當外力達到一定限度 后，材料突然破壞，而破壞時并無 明顯的塑性變形的性質。 2）韌性（沖擊韌性）：在沖擊 、震動荷

14、載作用下，材料能夠吸收 較大的能量，同時也能產生一定的 變形而不致破壞的性質。 脆性材料的抗壓強度比 其抗拉強度往往要高很多倍 。它主要用于承受壓力，例 如石、鑄鐵等 在建筑工程中，對于要 求承受沖擊荷載和有抗震要 求的結構，如吊車梁、橋梁 、路面等所用的材料，均應 具有較高的韌性。 1-2 材料的力學性質材料的力學性質 脆性與韌性 脆性材料主要承受壓力 24優(yōu)選課堂 1-2 材料的力學性質材料的力學性質 3、材料的硬度和耐磨性： 1、硬度：材料抵抗其他物體壓入或刻劃的能力。 測定法：金屬材料等的硬度常用壓入法測定，如布氏硬度法， 是以單位壓痕面積上所受的壓力來表示。 礦物常用刻劃法測定。 2

15、5優(yōu)選課堂 2、耐磨性： 材料表面抵抗磨損的能力。 常用耐磨率表示（道路路面、工業(yè)地面、踏步、臺階等受 磨損的部位，選擇材料需考慮其耐磨性）。 A mm M 10 M 0 m 耐磨率g/cm2， 磨前質量g 1 m 磨后質量g， A 試件受磨面積cm2， 一般硬度越大耐磨性越好， 工程上也常用硬度來換算出 材料的耐磨性 1-2 材料的力學性質材料的力學性質 26優(yōu)選課堂 建筑材料的基本性質建筑材料的基本性質 1-1 材料的基本物理性質 1-2 材料的力學性質 1-3 材料與水有關的性質 1-4 材料的耐久性（） 1-5 材料的熱工性質（） 1-6 材料的裝飾性質（） 1-7 材料的組成、結構和

16、構造（） 27優(yōu)選課堂 1-3 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 一、材料的親水性與憎水性： 材料與水接觸時由于水在固體表面潤濕狀態(tài)不同，表現為親水與 憎水兩種不同的性質。用潤濕角判斷。 潤濕角： 90o 180o 憎水材料 90o 親水材料 親水材料磚木混凝土 憎水材料瀝青石蠟塑料 28優(yōu)選課堂 二、材料的吸水性與吸濕性： 1、吸水性：材料在水中吸收水分的性質。 （1）質量）質量吸水率吸水率: （2）體積）體積吸水率吸水率: 各種材料的吸水率相 差很大，如花崗等致密巖 石的吸水率（質量吸水率 ）僅為0.5%0.7，普通 混凝土為23，粘土 磚為820。而木材 或其他輕質材料的吸水率 則常

17、大于100。 m1吸水飽和后質量吸水飽和后質量 m干燥狀態(tài)下質量干燥狀態(tài)下質量 V0干燥時自然體積干燥時自然體積 干燥時體積密度干燥時體積密度 1 100% m mm W m 0 0 100% b W Vm mm WW V 0 1-3 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 29優(yōu)選課堂 2、吸濕性：材料在空氣中吸收水的性質。材料的吸濕性 用含水率表示。 含水率含水率 吸濕作用一般是可 逆的，也就是說材料既 可吸收空氣中的水分， 又可向空氣中釋放水分 。潮濕材料在干燥的空 氣中會放出水分，此稱 還濕性。 %100 g gs h m mm W h W含水率，% ms吸濕狀態(tài)下的質量 mg干燥狀態(tài)下

18、質量 1-3 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 二、材料的吸水性與吸濕性： 30優(yōu)選課堂 平衡含水率：平衡含水率： 材料中所含水分與空氣濕度達到平衡時的含水率。 干干 燥燥 的的 材材 料料 吸收空氣中吸收空氣中的的 水分水分 潮潮 濕濕 的的 材材 料料 平衡含水率平衡含水率 釋放水分釋放水分 1-3 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 31優(yōu)選課堂 1-3 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 32優(yōu)選課堂 三、耐水性： 材料長期處于水的作用下不破壞，其強度也不嚴重降低的性質。 材料的耐水性用軟化系數表示。 軟化系數軟化系數: 材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度 fg材料在干燥狀態(tài)下的抗

19、壓強度 （軟化系數 0.85 的材料，認為是耐水的材料。） g b R f f K b f 1-3 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 33優(yōu)選課堂 四、抗?jié)B性： 材料抵抗壓力水或其他液體滲透的性質。 抗?jié)B性的高低與材料的孔隙率及孔隙特征有關，絕對密實或具有 封閉孔隙的材料，是不透水的。 抗?jié)B系數越小、抗?jié)B等級越高抗?jié)B性越好。對地下建筑、水工建筑 物、壓力管等，要求材料具有一定的抗?jié)B性。 AtH Qd K 抗?jié)B系數抗?jié)B系數: 1-3 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 34優(yōu)選課堂 建筑材料的基本性質建筑材料的基本性質 1-1 材料的基本物理性質 1-2 材料的力學性質 1-3 材料與水有

20、關的性質 1-4 材料的耐久性（） 1-5 材料的熱工性質（） 1-6 材料的裝飾性質（） 1-7 材料的組成、結構和構造（） 35優(yōu)選課堂 一、耐久性的概念： 材料在使用過程中，能長期抵抗各種環(huán)境因素作用而不破壞，且能 保持原有性質的性能。 材料在使用過程中會受到各種外力的作用，還受到環(huán)境中各種自然 因素的破壞作用如物理作用、化學作用、生物作用。 1-4 材料的耐久性材料的耐久性 耐久性 抗凍性 抗?jié)B性 抗風化性 抗碳化性 抗化學腐蝕性 36優(yōu)選課堂 1-4 材料的耐久性材料的耐久性 37優(yōu)選課堂 例：圖為某大樓的外表面，從中可以看見墻壁發(fā)黑，在有些地 方可見白色流跡線，還有凸凹不平的現象，試分析其原因 1-4