第一章_建筑材料的基本性質(zhì)

1、建筑系建筑系第一章 建筑材料的基本性質(zhì)u 材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造u 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)u 材料的基本力學(xué)性質(zhì)材料的基本力學(xué)性質(zhì)u 材料的耐久性材料的耐久性建筑系建筑系1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 環(huán)境是影響材料性質(zhì)的環(huán)境是影響材料性質(zhì)的外部因素外部因素，材料的組成，材料的組成和結(jié)構(gòu)是影響材料性質(zhì)的和結(jié)構(gòu)是影響材料性質(zhì)的內(nèi)部因素內(nèi)部因素。一、材料的組成一、材料的組成（一）化學(xué)組成（一）化學(xué)組成 指構(gòu)成材料的基本指構(gòu)成材料的基本化學(xué)元素或化合物化學(xué)元素或化合物的種類和數(shù)的種類和數(shù)量。如水泥的化學(xué)組成有量。如水泥的化學(xué)組成有CaO、SiO2、A

2、l2O3、Fe2O3等。等。建筑系建筑系（二）礦物組成（二）礦物組成 指構(gòu)成材料的指構(gòu)成材料的礦物種類和數(shù)量礦物種類和數(shù)量。無機非金屬材料。無機非金屬材料中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)、特定的物理力學(xué)性能的組中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)、特定的物理力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)稱為礦物。如水泥熟料的礦物組成有硅酸三織結(jié)構(gòu)稱為礦物。如水泥熟料的礦物組成有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等。鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等。（三）相組成（三）相組成 材料中具有相同的物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻部分材料中具有相同的物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱為相。稱為相。建筑系建筑系二、材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造二、材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（一）微觀結(jié)構(gòu)（一）

3、微觀結(jié)構(gòu) 微觀結(jié)構(gòu)是指用高倍顯微鏡、電子顯微鏡或微觀結(jié)構(gòu)是指用高倍顯微鏡、電子顯微鏡或X射線衍射儀等手段來研究的結(jié)構(gòu)。其分辨尺寸在射線衍射儀等手段來研究的結(jié)構(gòu)。其分辨尺寸在10-6m-10-10m。材料在微觀結(jié)構(gòu)層次上可分為晶體、玻。材料在微觀結(jié)構(gòu)層次上可分為晶體、玻璃體、膠體。璃體、膠體。 （1）晶體）晶體 物質(zhì)中的分子、原子、離子等質(zhì)點在空間呈周物質(zhì)中的分子、原子、離子等質(zhì)點在空間呈周期性規(guī)則排列的結(jié)構(gòu)稱為晶體期性規(guī)則排列的結(jié)構(gòu)稱為晶體。根據(jù)晶體的質(zhì)點及。根據(jù)晶體的質(zhì)點及化學(xué)鍵的不同分為：原子晶體、離子晶體、分子晶化學(xué)鍵的不同分為：原子晶體、離子晶體、分子晶體、金屬晶體。體、金屬晶體。建筑

4、系建筑系（2）玻璃體）玻璃體 玻璃體也稱玻璃體也稱非晶體或無定型體非晶體或無定型體。它與晶體的。它與晶體的區(qū)別在于質(zhì)點呈不規(guī)則排列，沒有特定的幾何外區(qū)別在于質(zhì)點呈不規(guī)則排列，沒有特定的幾何外形，沒有固定的熔點，但具有較大的硬度。形，沒有固定的熔點，但具有較大的硬度。（3）膠體）膠體 粒徑為粒徑為10-6mm10-4mm大小的固體顆粒（膠大小的固體顆粒（膠粒）分散在連續(xù)介質(zhì)中（水或油）組成的粒）分散在連續(xù)介質(zhì)中（水或油）組成的分散體分散體系系稱為膠體。稱為膠體。建筑系建筑系（二）宏觀構(gòu)造（二）宏觀構(gòu)造 宏觀構(gòu)造是指用宏觀構(gòu)造是指用肉眼或在肉眼或在10100倍放大鏡倍放大鏡或或顯微鏡下就可以分辨的

5、粗大級組織，尺寸范圍在顯微鏡下就可以分辨的粗大級組織，尺寸范圍在1mm以上。宏觀構(gòu)造直接影響材料的密度、滲透性、以上。宏觀構(gòu)造直接影響材料的密度、滲透性、強度等性質(zhì)。相同組成的材料，如果質(zhì)地均勻、結(jié)強度等性質(zhì)。相同組成的材料，如果質(zhì)地均勻、結(jié)構(gòu)緊密，則強度高，反之則強度低。構(gòu)緊密，則強度高，反之則強度低。 按照內(nèi)部孔隙尺寸分為以下幾類：按照內(nèi)部孔隙尺寸分為以下幾類： （1）致密結(jié)構(gòu)致密結(jié)構(gòu) 密度和表觀密度極其接近的密度和表觀密度極其接近的材料，一般可認為是材料，一般可認為是無孔隙或少孔隙無孔隙或少孔隙的材料，如鋼的材料，如鋼材、玻璃、塑料等。材、玻璃、塑料等。建筑系建筑系 （2）多孔結(jié)構(gòu)多孔結(jié)

6、構(gòu) 材料中含有均勻分布的孔的材料中含有均勻分布的孔的結(jié)構(gòu)稱為多孔結(jié)構(gòu)。如加氣混凝土，等。結(jié)構(gòu)稱為多孔結(jié)構(gòu)。如加氣混凝土，等。 （3）微孔結(jié)構(gòu)微孔結(jié)構(gòu) 材料中存在均勻分布的微孔隙，材料中存在均勻分布的微孔隙，如石膏制品。如石膏制品。建筑系建筑系 按構(gòu)成形態(tài)分為：按構(gòu)成形態(tài)分為： （1）纖維結(jié)構(gòu)纖維結(jié)構(gòu) 由纖維裝物質(zhì)構(gòu)成的材料結(jié)由纖維裝物質(zhì)構(gòu)成的材料結(jié)構(gòu)。如木材、玻璃棉等。構(gòu)。如木材、玻璃棉等。 （2）層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu) 用機械或粘接等方法把層狀用機械或粘接等方法把層狀結(jié)構(gòu)的材料積壓在一起成為整體。如膠合板、紙面結(jié)構(gòu)的材料積壓在一起成為整體。如膠合板、紙面石膏板等。石膏板等。 （3）散粒結(jié)構(gòu)散粒結(jié)構(gòu)

7、 指松散顆粒狀結(jié)構(gòu)，如砂子、指松散顆粒狀結(jié)構(gòu)，如砂子、卵石、碎石等。卵石、碎石等。 （4）復(fù)合集聚結(jié)構(gòu)復(fù)合集聚結(jié)構(gòu) 指由集料和膠凝材料結(jié)合指由集料和膠凝材料結(jié)合而成的結(jié)構(gòu)。如水泥混凝土，砂漿等而成的結(jié)構(gòu)。如水泥混凝土，砂漿等建筑系建筑系（三）亞微觀結(jié)構(gòu)（三）亞微觀結(jié)構(gòu) 指用光學(xué)顯微鏡所能觀察到的結(jié)構(gòu)，其尺寸范圍指用光學(xué)顯微鏡所能觀察到的結(jié)構(gòu)，其尺寸范圍為為10-3m-10-6m在此結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)可以充分顯示出天在此結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)可以充分顯示出天然巖石的礦物組織、金屬材料的晶粒大小等然巖石的礦物組織、金屬材料的晶粒大小等建筑系建筑系 材料內(nèi)部被空氣占據(jù)的空間稱為孔隙?？撞牧蟽?nèi)部被空氣占據(jù)的空間稱為孔隙。

8、孔隙分為開口孔隙和閉口孔隙。隙分為開口孔隙和閉口孔隙。 另外，孔隙按尺寸大小分為三種：另外，孔隙按尺寸大小分為三種：極細微孔隙孔徑極細微孔隙孔徑0.01mm細小孔隙細小孔隙 0.01mm 孔徑孔徑1.0mm閉口氣孔閉口氣孔開口氣孔開口氣孔三、材料的孔隙三、材料的孔隙建筑系建筑系1.2 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)一、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)（一、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)（4個密度）個密度）（一）密度（一）密度 材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為密密度度，（，（絕對密實體積指不包括材料孔隙在內(nèi)的體絕對密實體積指不包括材料孔隙在內(nèi)的體積積）。用用表示。表示。mV密

9、度密度，kg/m3；m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，kg；V干燥材料的絕對密實體積干燥材料的絕對密實體積，m3。建筑系建筑系 鋼材、玻璃等少數(shù)密實材料可根據(jù)外形尺鋼材、玻璃等少數(shù)密實材料可根據(jù)外形尺寸求得體積。寸求得體積。 大多數(shù)有孔隙的材料，在測大多數(shù)有孔隙的材料，在測定材料的密度時，應(yīng)把材料磨成定材料的密度時，應(yīng)把材料磨成細粉，干燥后用李氏瓶測定其體細粉，干燥后用李氏瓶測定其體積（積（排液法排液法）。材料磨的越細，）。材料磨的越細，測得的密度數(shù)值就越精確。磚、測得的密度數(shù)值就越精確。磚、石等材料的密度即用此法測得。石等材料的密度即用此法測得。建筑系建筑系（二）表觀密度（二）

10、表觀密度 材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量成為材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量成為表觀表觀密度密度，用，用0表示。表示。0表觀密度表觀密度，kg/m3；m材料的質(zhì)量材料的質(zhì)量，kg；V0材料在自然狀態(tài)下的體積材料在自然狀態(tài)下的體積，m3。 自然狀態(tài)下的體積指包含材料內(nèi)部孔隙的自然狀態(tài)下的體積指包含材料內(nèi)部孔隙的體積。體積。00mV建筑系建筑系（三）堆積密度（三）堆積密度 散?；蚍蹱畈牧希缟?、石子、水泥等，在散?；蚍蹱畈牧希缟?、石子、水泥等，在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為堆積密度堆積密度，用用0表示。表示。0 堆積密度堆積密度，kg/m3；m 材料的質(zhì)量材料的

11、質(zhì)量，kg；V0 材料的自然堆積體積（包括材料顆粒體積和顆粒之材料的自然堆積體積（包括材料顆粒體積和顆粒之間空隙的體積）間空隙的體積），m3。 測定散粒材料的堆積密度時，按一定的方法將測定散粒材料的堆積密度時，按一定的方法將散粒材料裝入一定的容器中，則堆積體積為容器散粒材料裝入一定的容器中，則堆積體積為容器的容積。的容積。00mV建筑系建筑系二、與疏密度有關(guān)的性質(zhì)二、與疏密度有關(guān)的性質(zhì)（一）密實度（一）密實度D 指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所填充的程度（即指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所填充的程度（即密實體積占自然體積的百分率）。密實體積占自然體積的百分率）。00100%100%VDV建筑系建筑系（二）孔隙

12、率（二）孔隙率P 指材料的自然體積內(nèi)，孔隙體積占自然體指材料的自然體積內(nèi)，孔隙體積占自然體積的百分率。積的百分率。000100%1100%VVPV 孔隙率與密實度的關(guān)系：孔隙率與密實度的關(guān)系：P+D=1建筑系建筑系（三）填充率（三）填充率D 指散粒材料的堆積體積中，被其顆粒填充指散粒材料的堆積體積中，被其顆粒填充的程度（即自然體積占堆積體積的百分率）。的程度（即自然體積占堆積體積的百分率）。0000100%100%VDV空隙空隙建筑系建筑系（四）空隙率（四）空隙率P 散粒材料自然堆積體積中顆粒之間的空隙所散粒材料自然堆積體積中顆粒之間的空隙所占的比例稱為散粒材料的空隙率，其計算公式為：占的比例

13、稱為散粒材料的空隙率，其計算公式為：00000100%1100%VVPV 空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗫障堵实拇笮》从沉松⒘２牧系念w?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭取Ｌ畛涞闹旅艹潭??？障犊障督ㄖ到ㄖ滴膸鞂Ｓ?9例1-1 某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm3、表觀密度為2.61g/cm3、堆積密度為1680 kg/m3，計算此石子的孔隙率與空隙率？建筑系建筑系文庫專用20 解解石子的孔隙率石子的孔隙率P P為：為：石子的空隙率石子的空隙率P P，為：為： 評注評注 材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率。空隙率是指散粒材料在其堆集體料

14、總體積的百分率?？障堵适侵干⒘２牧显谄涠鸭w積中積中, , 顆粒之間的空隙體積所占的比例。計算式中顆粒之間的空隙體積所占的比例。計算式中密度；密度；0 0材料的表觀密度；材料的表觀密度；0 0，材料的堆材料的堆積密度。積密度。%51. 165. 261. 211%100000VVVP%63.3561. 268. 1111%1000,0,00,00VVVVVP建筑系建筑系三、材料與水有關(guān)的性質(zhì)三、材料與水有關(guān)的性質(zhì) 建筑物中的材料在使用過程中經(jīng)常會直接建筑物中的材料在使用過程中經(jīng)常會直接或間接與水接觸，如水壩、橋墩、屋頂?shù)龋瑸榛蜷g接與水接觸，如水壩、橋墩、屋頂?shù)?，為防止防止建筑物受到水的侵蝕而影

15、響使用性能建筑物受到水的侵蝕而影響使用性能，有，有必要研究材料與水接觸后的有關(guān)性質(zhì)。必要研究材料與水接觸后的有關(guān)性質(zhì)。建筑系建筑系（一）材料的親水性與憎水性（一）材料的親水性與憎水性 材料容易被水潤濕的性質(zhì)稱為材料容易被水潤濕的性質(zhì)稱為親水性親水性。具。具有這種性質(zhì)的材料稱為親水性材料，如磚、石、有這種性質(zhì)的材料稱為親水性材料，如磚、石、木材、混凝土等。木材、混凝土等。 材料不容易被水潤濕的性質(zhì)稱為材料不容易被水潤濕的性質(zhì)稱為憎水性憎水性，具，具有種性質(zhì)的材料稱為憎水性材料，如石蠟、瀝有種性質(zhì)的材料稱為憎水性材料，如石蠟、瀝青、油漆、塑料等。憎水性材料一般用于防水。青、油漆、塑料等。憎水性材料

16、一般用于防水。建筑系建筑系親水性材料親水性材料憎水性材料憎水性材料 材料的親水性與憎水性可用潤濕角材料的親水性與憎水性可用潤濕角來說明，來說明，當材料與水接觸時，在材料、水、空氣三相的交當材料與水接觸時，在材料、水、空氣三相的交點處，作沿水滴表面的切線，該切線與固體、液點處，作沿水滴表面的切線，該切線與固體、液體接觸面的夾角稱為體接觸面的夾角稱為潤濕角潤濕角。 潤濕角潤濕角越小，越小，表明材料越易被潤濕。實表明材料越易被潤濕。實驗表明，當潤濕角驗表明，當潤濕角90時，這種材料稱為親時，這種材料稱為親水性材料；當潤濕角水性材料；當潤濕角 90時，稱為憎水性材時，稱為憎水性材料。料。建筑系建筑系（

17、二）材料的吸水性（二）材料的吸水性 材料浸入水中吸收水的能力稱為材料的材料浸入水中吸收水的能力稱為材料的吸水吸水性性，常用質(zhì)量吸水率來表示。，常用質(zhì)量吸水率來表示。吸水率包括質(zhì)量吸水率包括質(zhì)量吸水率吸水率(Wm)和體積吸水率（和體積吸水率（Wv）兩種。）兩種。Wm材料的質(zhì)量吸水率材料的質(zhì)量吸水率，；m干干材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g；m飽飽材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量，g。100mmWm干飽m干1、質(zhì)量吸水率、質(zhì)量吸水率建筑系建筑系Wv材料的體積吸水率材料的體積吸水率，；V0材料干燥狀態(tài)下的體積材料干燥狀態(tài)下的體積，cm3；V水水材料吸水飽和狀態(tài)下的體積材料

18、吸水飽和狀態(tài)下的體積， cm3 。0V100100VVmmW干水飽v0水2、體積吸水率、體積吸水率建筑系建筑系0VVVmmW干水飽v0水 Wv 與與Wm 之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：mmWm干飽m干 Wv=Wm0。0為材料在干燥狀態(tài)下的表觀為材料在干燥狀態(tài)下的表觀密度。密度。00mmV干飽建筑系建筑系 材料的吸水率的大小主要取決于材料的吸水率的大小主要取決于材料本身的材料本身的親水性與憎水性親水性與憎水性，但與材料的，但與材料的孔隙率大小和孔隙孔隙率大小和孔隙隙特征隙特征也有關(guān)系。也有關(guān)系。 對于親水性材料，孔隙率越大，吸水性越強對于親水性材料，孔隙率越大，吸水性越強。但若是閉口孔隙水分也不易進入

19、，粗大的開口孔但若是閉口孔隙水分也不易進入，粗大的開口孔隙，水分不易吸滿和保留；具有隙，水分不易吸滿和保留；具有密集微細連通而密集微細連通而開口孔隙的材料開口孔隙的材料，吸水率才最大。，吸水率才最大。建筑系建筑系 材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕吸濕性性，吸濕性常用質(zhì)量含水率來表示。，吸濕性常用質(zhì)量含水率來表示。00100%hmmWmWh材料的含水率材料的含水率，；m0材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g；m材料含水時的質(zhì)量材料含水時的質(zhì)量，g。 材料的吸水性和吸濕性大對材料的性能都是材料的吸水性和吸濕性大對材料的性能都是不利不利的。的。材料吸水

20、或吸濕后質(zhì)量增加，體積膨脹，材料吸水或吸濕后質(zhì)量增加，體積膨脹，產(chǎn)生變形，影響材料的各種使用性能。產(chǎn)生變形，影響材料的各種使用性能。（三）材料的吸濕性（三）材料的吸濕性建筑系建筑系（四）材料的耐水性（四）材料的耐水性 材料長期在水作用下不破壞，且其強度也不顯材料長期在水作用下不破壞，且其強度也不顯著降低的性質(zhì)稱為著降低的性質(zhì)稱為耐水性耐水性，材料的耐水性用軟化，材料的耐水性用軟化系數(shù)表示。系數(shù)表示。10RfKfKR材料的軟化系數(shù)；材料的軟化系數(shù)；f0材料干燥狀態(tài)下的強度材料干燥狀態(tài)下的強度，MPa；f1材料在吸水飽和狀態(tài)下的強度材料在吸水飽和狀態(tài)下的強度，MPa。建筑系建筑系 KR0.85為耐

21、水性材料。為耐水性材料。KR越小，說明材料越小，說明材料吸水后強度下降越多，耐水性越差。對于經(jīng)常位吸水后強度下降越多，耐水性越差。對于經(jīng)常位于水中或受潮嚴重的重要結(jié)構(gòu)的材料，于水中或受潮嚴重的重要結(jié)構(gòu)的材料，KR0.85；受潮較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，受潮較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，KR 0.75。建筑系建筑系課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 3、一質(zhì)量為、一質(zhì)量為8.1Kg的干混凝土試塊，體積為的干混凝土試塊，體積為150mm150mm150mm ，質(zhì)量吸水率為，質(zhì)量吸水率為4，試求，試求混凝土試塊的表觀密度及體積吸水率。混凝土試塊的表觀密度及體積吸水率。解解： 已知條件：已知條件：m干干8100g；V0

22、(自然狀態(tài)下的體積自然狀態(tài)下的體積)15cm15cm15cm3375cm3；Wm4；求：；求：0、Wv （V0自然狀態(tài)下的體積自然狀態(tài)下的體積) Wv= Wm0=4%2.4=9.6%303081002.4/3375mgg cmVcm干建筑系建筑系4、紅磚干燥時表觀密度為、紅磚干燥時表觀密度為1900Kg/m3，密度為，密度為2.5 g/ cm3，質(zhì)量吸水率為，質(zhì)量吸水率為10，試求該磚的孔隙率和體，試求該磚的孔隙率和體積吸水率。積吸水率。解：解： 已知已知條件條件：01900Kg/m3；2.5g/cm3；Wm10；求：；求：P、Wv 000100%1100%1.91100%24%2.5VVPV

23、（V0為自然狀態(tài)下體積，為自然狀態(tài)下體積，V為實際體積為實際體積）Wv= Wm0=10%1.9=19%建筑系建筑系四、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)四、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)（一）材料的導(dǎo)熱性（一）材料的導(dǎo)熱性 材料的傳導(dǎo)熱量的能力稱為材料的導(dǎo)熱性，其大材料的傳導(dǎo)熱量的能力稱為材料的導(dǎo)熱性，其大小以導(dǎo)熱系數(shù)小以導(dǎo)熱系數(shù)表示。表示。12()QdAZ tt導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)，W/(mK)；Q總傳熱量總傳熱量，J；d材料厚度，材料厚度，m；A熱傳導(dǎo)面積熱傳導(dǎo)面積，m2；Z熱傳導(dǎo)時間熱傳導(dǎo)時間，h；T2-T1材料兩面溫度差材料兩面溫度差，K或或。建筑系建筑系 材料的導(dǎo)熱性取決于其化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、材料的導(dǎo)熱性取決于其化

24、學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、孔孔隙率與孔隙特征隙率與孔隙特征、含水率含水率及導(dǎo)熱時的溫度。及導(dǎo)熱時的溫度。 一般情況下材料的孔隙率越大，導(dǎo)熱系數(shù)一般情況下材料的孔隙率越大，導(dǎo)熱系數(shù)越??；粗大和連通的孔隙使導(dǎo)熱系數(shù)增大，微越??；粗大和連通的孔隙使導(dǎo)熱系數(shù)增大，微小和閉口孔隙減小導(dǎo)熱系數(shù)。小和閉口孔隙減小導(dǎo)熱系數(shù)。建筑系建筑系 孔隙中的介質(zhì)對導(dǎo)熱系數(shù)影響較大，靜態(tài)孔隙中的介質(zhì)對導(dǎo)熱系數(shù)影響較大，靜態(tài)空氣的空氣的為為0.023 W/(mK)，水的水的為為0.58 W/(mK)，為空氣的為空氣的20倍，冰的倍，冰的為為2.33W/(mK)，是空氣的是空氣的80倍。倍。 所以當材料的含水率增大時，導(dǎo)熱系數(shù)也所以當材料

25、的含水率增大時，導(dǎo)熱系數(shù)也增大，當孔隙中的水結(jié)成冰時，導(dǎo)熱系數(shù)更大。增大，當孔隙中的水結(jié)成冰時，導(dǎo)熱系數(shù)更大。建筑系建筑系（二）材料的比熱容（二）材料的比熱容 材料的比熱容的物理意義是指質(zhì)量為材料的比熱容的物理意義是指質(zhì)量為1g的材料，的材料，當溫度升高（或降低）當溫度升高（或降低）1K（或（或）時所吸收（或）時所吸收（或釋放）的熱量。用公式表示為釋放）的熱量。用公式表示為21()Qcm ttc材料的比熱容材料的比熱容，J/(gK)或或J/(g) ； Q材料吸收或放出的熱量材料吸收或放出的熱量，J；m材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，g；t2-t1材料受熱或冷卻前后的溫度差材料受熱或冷卻前后的溫度差，K

26、或或。 比熱容是反映材料吸熱或放熱能力大小的物比熱容是反映材料吸熱或放熱能力大小的物理量。水的比熱容最大為理量。水的比熱容最大為4.186 J/(gK)建筑系建筑系1.3 材料的基本力學(xué)性質(zhì)材料的基本力學(xué)性質(zhì)一、材料的強度一、材料的強度 材料在外力作用下抵抗破壞的能力稱為材料材料在外力作用下抵抗破壞的能力稱為材料的強度，以材料受外力破壞時單位面積上所承受的強度，以材料受外力破壞時單位面積上所承受的外力表示。材料在建筑物上所承受的外力主要的外力表示。材料在建筑物上所承受的外力主要有拉力、壓力、剪力和彎力，材料抵抗這些外力有拉力、壓力、剪力和彎力，材料抵抗這些外力破壞的能力，分別稱為破壞的能力，分

27、別稱為抗拉、抗壓、抗剪和抗彎抗拉、抗壓、抗剪和抗彎強度強度。 材料的這些強度是采用標準試件，通過試驗材料的這些強度是采用標準試件，通過試驗來測定的。來測定的。建筑系建筑系f材料的抗拉、抗壓、抗剪強度材料的抗拉、抗壓、抗剪強度，MPa；F最大破壞載荷最大破壞載荷，N；A受力面積受力面積，mm2。1、抗拉、抗壓、抗剪強度、抗拉、抗壓、抗剪強度拉力拉力壓力壓力剪力剪力FfA強度公式：強度公式：PPPPPP建筑系建筑系2、抗彎強度、抗彎強度PlP/2P/2l=3aaaa抗彎強度的測試有兩種方法如圖所示抗彎強度的測試有兩種方法如圖所示:bh 試驗時將試件放在兩個支點上，中間作用一試驗時將試件放在兩個支點

28、上，中間作用一集中載荷集中載荷P，則抗彎強度公式為：，則抗彎強度公式為：232fFlfbh 試驗時將兩個相等的集中載荷試驗時將兩個相等的集中載荷P/2分別作用在分別作用在試件兩個支點間的三分點處，則抗彎強度公式為：試件兩個支點間的三分點處，則抗彎強度公式為：2fFlfbh建筑系建筑系3、影響材料強度的因素、影響材料強度的因素 材料強度的大小與材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及測材料強度的大小與材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及測定強度值的試驗條件有關(guān)。定強度值的試驗條件有關(guān)。 對于同種材料來說，孔隙率對于同種材料來說，孔隙率，強度，強度；對多數(shù)；對多數(shù)材料來說，溫度材料來說，溫度，強度，強度，含水率，含水率強度強

29、度。例。例如：鋼材溫度升高時，強度會明顯降低；磚、木材如：鋼材溫度升高時，強度會明顯降低；磚、木材等含水率增加時，強度會降低。等含水率增加時，強度會降低。 試驗條件的不同主要是指試件尺寸以及試驗時的試驗條件的不同主要是指試件尺寸以及試驗時的加荷速度。試驗時應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范來進行操作。加荷速度。試驗時應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范來進行操作。建筑系建筑系4、比強度、比強度 材料的比強度是指材料的強度與其表觀密材料的比強度是指材料的強度與其表觀密度的比值，是衡量材料度的比值，是衡量材料輕質(zhì)高強輕質(zhì)高強性能的重要指性能的重要指標。優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有較高的比強度，才標。優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有較高的比強度，才能盡量以較小

30、的尺寸滿足強度要求，同時可以能盡量以較小的尺寸滿足強度要求，同時可以較大幅度的減小結(jié)構(gòu)體的自重較大幅度的減小結(jié)構(gòu)體的自重。建筑系建筑系二、材料的彈性與塑性二、材料的彈性與塑性（一）彈性（一）彈性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力除去后，材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力除去后，變形能完全恢復(fù)的性質(zhì)稱為彈性變形能完全恢復(fù)的性質(zhì)稱為彈性。這種能夠完全恢。這種能夠完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形。具有這種性質(zhì)的材料稱為復(fù)的變形稱為彈性變形。具有這種性質(zhì)的材料稱為彈性材料。這種材料的變形服從虎克定律，應(yīng)力與彈性材料。這種材料的變形服從虎克定律，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。應(yīng)變成正比。彈性材料的變形曲線彈性材料的變形曲線

31、0A建筑系建筑系（二）塑性（二）塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力除去后，材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力除去后，仍保持變形后的形狀，并不破壞的性質(zhì)稱為塑性。仍保持變形后的形狀，并不破壞的性質(zhì)稱為塑性。這種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。這種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。塑性材料的變形曲線塑性材料的變形曲線0AB建筑系建筑系 實際上實際上純的彈性材料和塑性材料是沒有的純的彈性材料和塑性材料是沒有的。有。有的材料受力時先發(fā)生彈性變形，再發(fā)生塑性變形，的材料受力時先發(fā)生彈性變形，再發(fā)生塑性變形，如建筑鋼材；有的材料在受力后彈性和塑性變形同如建筑鋼材；有的材料在受力后彈性和塑性變形同時發(fā)生，這種材料稱

32、為彈塑性材料，如混凝土。時發(fā)生，這種材料稱為彈塑性材料，如混凝土。建筑系建筑系三、材料的脆性與韌性三、材料的脆性與韌性 材料在一定限度的外力作用下無明顯的塑性變材料在一定限度的外力作用下無明顯的塑性變形時就突然破壞的性質(zhì)稱為脆性形時就突然破壞的性質(zhì)稱為脆性，具有這種性質(zhì)的，具有這種性質(zhì)的材料稱為脆性材料。脆性材料達到破壞荷載時的變材料稱為脆性材料。脆性材料達到破壞荷載時的變形值很小，受沖擊和震動荷載的能力很差，宜做承形值很小，受沖擊和震動荷載的能力很差，宜做承壓構(gòu)件。如磚、石材、混凝土等。壓構(gòu)件。如磚、石材、混凝土等。 材料在沖擊或震動荷載作用下能承受很大的變材料在沖擊或震動荷載作用下能承受很

33、大的變形也不致破壞的性質(zhì)稱為韌性形也不致破壞的性質(zhì)稱為韌性，具有這種性質(zhì)的材，具有這種性質(zhì)的材料稱為韌性材料。如低碳鋼、低合金鋼等屬于韌性料稱為韌性材料。如低碳鋼、低合金鋼等屬于韌性材料。材料。建筑系建筑系四、材料的硬度四、材料的硬度 硬度是材料抗穿刺能力的度量，反映材料的耐硬度是材料抗穿刺能力的度量，反映材料的耐磨性和加工的難易程度。磨性和加工的難易程度。 壓入法測量材料的壓入法測量材料的布氏硬度布氏硬度。 用壓力除以壓痕面積所得用壓力除以壓痕面積所得到的值為布氏硬度值，可按下到的值為布氏硬度值，可按下式計算：式計算：222()FHBD DDdFD布氏壓頭布氏壓頭材料表面材料表面d建筑系建筑系1.4 材料的耐久性材料的耐久性 材料的耐久性是指材料在所處環(huán)境條件下，材料的耐久性是指材料在所處環(huán)境條件下，抵抗所受破壞作用，在規(guī)定的時間內(nèi)，不變質(zhì)、抵抗所受破壞作用，在規(guī)定的時間內(nèi)，不變質(zhì)、不損壞，保持其原有性能的性質(zhì)。不損壞，保持其原有性能的性質(zhì)。 耐久性是衡量材料乃至結(jié)構(gòu)在長期使用條件耐久性是衡量材料乃至結(jié)構(gòu)在長期使用條件下的安全性能。下的安全性能。建筑系建筑系建筑物中材料所受的破壞作用歸納如下：建筑物中材料所受的破壞作用歸納如下：（1）物理作用物理作用 包括溫度變化、干濕交換、凍融循包括溫度變化、干濕交換、凍融循環(huán)作用。環(huán)作用。（2）