第1章 建筑材料的基本性質(zhì)

1、石家莊鐵道大學(xué)石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2011年年3月制作月制作建筑材料建筑材料2 基本要求基本要求 材料科學(xué)的基本理論材料科學(xué)的基本理論 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì) 材料的基本力學(xué)性質(zhì)材料的基本力學(xué)性質(zhì) 材料的耐久性材料的耐久性主要內(nèi)容主要內(nèi)容建筑材料建筑材料3基本要求基本要求 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)掌握材料的基本物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、耐久性；掌握材料的基本物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、耐久性；了解材料與熱有關(guān)的性質(zhì)了解材料與熱有關(guān)的性質(zhì)教學(xué)重點教學(xué)重點各種物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的基本概念、表示方法、性質(zhì)各種物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的基本概念、表示方法、性質(zhì)測定方法；測定方法；耐久性

2、的基本概念及提高措施耐久性的基本概念及提高措施建筑材料建筑材料4 材料的組成材料的組成 材料的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu) 材料的構(gòu)造材料的構(gòu)造第一節(jié)第一節(jié) 材料科學(xué)的基本理論材料科學(xué)的基本理論 建筑材料建筑材料5建筑材料建筑材料61. 1. 化學(xué)組成化學(xué)組成建筑材料建筑材料7 2. 2. 礦物組成礦物組成建筑材料建筑材料8 3.3.相組成相組成建筑材料建筑材料9建筑材料建筑材料101.1.宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)建筑材料建筑材料112.2.細(xì)觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)建筑材料建筑材料123.3.微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu) 建筑材料建筑材料133.3.微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)原子排列示意圖原子排列示意圖建筑材料建筑材料143.3.微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)

3、構(gòu)建筑材料建筑材料153.3.微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)建筑材料建筑材料163.3.微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)建筑材料建筑材料17u 建筑材料建筑材料18u密度、表觀密度和堆積密度密度、表觀密度和堆積密度u孔隙率和空隙率孔隙率和空隙率u材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)u材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì) 建筑材料建筑材料19n 密度密度n 表觀密度表觀密度n 堆積密度堆積密度建筑材料建筑材料20u定義：定義： 材料在材料在絕對密實狀態(tài)下絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位體積的質(zhì)量。mVu計算式：計算式：u 測定方法：測定方法：李氏瓶法、排水法。李氏瓶法、排水法。 注

4、意：注意：測試時，材料必須是測試時，材料必須是絕對干燥絕對干燥狀態(tài)。狀態(tài)。1.1.密密 度度 絕對密實材料絕對密實材料u絕密體積：絕密體積：材料在材料在絕對密實絕對密實狀態(tài)下的體積。狀態(tài)下的體積。 不包括內(nèi)部孔隙的體積。如圖：不包括內(nèi)部孔隙的體積。如圖：建筑材料建筑材料21李氏瓶法李氏瓶法1.1.密密 度度試試驗驗演演示示建筑材料建筑材料22u 定義定義：材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。u 表觀體積：表觀體積：整體材料的外觀體積整體材料的外觀體積V0 （如圖）（如圖）（V0=閉口孔+開口孔開口孔+實體實體）u 計算公式：計算公式： u 測定方法測定方法規(guī)則材料：

5、幾何法規(guī)則材料：幾何法不規(guī)則材料：不規(guī)則材料： 蠟封排液法蠟封排液法 2.2.表觀密度表觀密度00Vm 開口孔開口孔閉口孔閉口孔 建筑材料建筑材料23u 定義定義 指散粒材料（粉狀或粒狀材料）在指散粒材料（粉狀或粒狀材料）在堆積狀態(tài)堆積狀態(tài)下單位體下單位體 積的重量。積的重量。 u 堆積體積堆積體積V 0 ：即容器的容積。：即容器的容積。 V V 0 0= = V0+空隙體積空隙體積u 計算式計算式：u 測試方法：測試方法：密度筒法密度筒法 3.3.堆積密度堆積密度00VmV0建筑材料建筑材料24n相同點相同點 均為單位體積的質(zhì)量（質(zhì)量均為單位體積的質(zhì)量（質(zhì)量/ /體積）。體積）。n不同點不同

6、點l各種密度值不同各種密度值不同 l體積的測試方法不同，體積值不同體積的測試方法不同，體積值不同 V 0 V 實體體積實體體積V 李氏比重瓶法李氏比重瓶法( (粉末粉末) )表觀體積表觀體積（ V 0= V 閉口開口閉口開口） 規(guī)則試件：計算法；規(guī)則試件：計算法； 不規(guī)則試件：飽和排水法不規(guī)則試件：飽和排水法堆積體積堆積體積( ( = V 0 空隙空隙)密度筒法密度筒法0 幾種密度的比較幾種密度的比較00V0V建筑材料建筑材料25孔隙率孔隙率空隙率空隙率密實度密實度孔隙率孔隙率填充率填充率空隙率空隙率單塊材料單塊材料散粒狀材料散粒狀材料建筑材料建筑材料26u 密實度（密實度（D）定義）定義 材

7、料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度。材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度。u 計算公式：計算公式： 1)1)固體固體 2,2, 3)3) 孔隙孔隙%100%100%10000VVD總體積實體體積1.1.孔隙率和密實度孔隙率和密實度建筑材料建筑材料27u 孔隙率定義孔隙率定義 材料體積內(nèi)孔隙體積所占總體積的比例，用符號材料體積內(nèi)孔隙體積所占總體積的比例，用符號P表示。表示。u 孔隙分類孔隙分類按孔隙特征分按孔隙特征分按孔徑大小分按孔徑大小分：粗空、細(xì)孔和微孔粗空、細(xì)孔和微孔u計算公式計算公式1)固體 2）閉口孔 3) 開口孔%100)1 (%100%10000oVVVP總體積孔隙體積1. 1. 孔隙率和密實

8、度孔隙率和密實度開口孔閉口孔建筑材料建筑材料28吸吸 水率水率強(qiáng)強(qiáng) 度度耐耐 久性久性表觀表觀 密度密度孔隙對材料性能的影響孔隙對材料性能的影響u 孔隙率與密實度的關(guān)系：孔隙率與密實度的關(guān)系：P+D = 1u孔隙率對材料性能的影響（見下圖）孔隙率對材料性能的影響（見下圖）1. 1. 孔隙率和密實度孔隙率和密實度建筑材料建筑材料291 1、某材料密度為、某材料密度為2.65g/cm2.65g/cm3 3，表觀密度為，表觀密度為2.53 g/cm2.53 g/cm3 3，將表觀體積為將表觀體積為367cm367cm3 3、重量為、重量為929g929g的該材料浸入水中，的該材料浸入水中，吸水飽和后

9、稱得重量為吸水飽和后稱得重量為957g957g，問此材料的孔隙率、開口，問此材料的孔隙率、開口孔隙率和閉口孔隙率各為多少孔隙率和閉口孔隙率各為多少? ? (1(1）孔隙率：）孔隙率：解解：P=1-2.53/2.65=4.53%例 題(2)(2)開口孔隙率：開口孔隙率：%63. 7%100367929957%100/ )(%1000120VmmVVPwk（3）閉口孔隙率閉口孔隙率9.557.631.92%bkPPP4.53%-1.1%=3.43%建筑材料建筑材料30u填充率填充率D：散粒材料堆積體積中，顆粒填充的程度。散粒材料堆積體積中，顆粒填充的程度。u 空隙率空隙率P：散粒材料空隙體積占堆積

10、體積的比例。散粒材料空隙體積占堆積體積的比例。%100%100%1000000VVD堆積體積顆粒體積%100)1 (%100%10000000VVVP堆積體積空隙體積2.2.空隙率和填充率空隙率和填充率建筑材料建筑材料31在絕對密實狀態(tài)在自然狀態(tài)在堆積狀態(tài)密 度表觀密度堆積密度孔隙率空隙率孔隙率和空隙率對比孔隙率和空隙率對比建筑材料建筑材料32u 親水性與憎水性親水性與憎水性u 吸水性與吸濕性吸水性與吸濕性u 耐水性耐水性u 抗?jié)B性抗?jié)B性建筑材料建筑材料33v定義定義 在空氣中與水接觸能夠被水潤濕的性質(zhì)（見下圖）。在空氣中與水接觸能夠被水潤濕的性質(zhì)（見下圖）。（1) 1) 親水性親水性v親水材

11、料親水材料具有親水性的材料成為親水材料。具有親水性的材料成為親水材料。例如混凝土、水泥、砂漿均屬于親水性材料。例如混凝土、水泥、砂漿均屬于親水性材料。1. 1.親水性與憎水性親水性與憎水性材料被水潤濕示意圖材料被水潤濕示意圖建筑材料建筑材料34v定義定義 在空氣中與水接觸不能夠被水潤濕的性質(zhì)在空氣中與水接觸不能夠被水潤濕的性質(zhì)（見下圖）。（見下圖）。v憎水材料憎水材料 具有憎水性的材料成為憎水材料。具有憎水性的材料成為憎水材料。 如，瀝青、石蠟、塑料等均屬于憎水性材料。如，瀝青、石蠟、塑料等均屬于憎水性材料。1. 1.親水性與憎水性親水性與憎水性（2) 2) 憎水性憎水性憎水性材料示意圖憎水性

12、材料示意圖建筑材料建筑材料35v潤濕邊角潤濕邊角：材料、空氣和水三相接觸角如下圖。：材料、空氣和水三相接觸角如下圖。 親水性親水性憎水性憎水性 親水性材料：親水性材料： 90; 憎水性材料憎水性材料： 90180 （3 3）評定方法）評定方法1. 1.親水性與憎水性親水性與憎水性建筑材料建筑材料361. 1.親水性與憎水性親水性與憎水性親水性與憎水性演示圖：親水性與憎水性演示圖：建筑材料建筑材料37n定義定義材料與水接觸時，其內(nèi)部孔隙會吸收水分，這材料與水接觸時，其內(nèi)部孔隙會吸收水分，這種性質(zhì)稱為吸水性。種性質(zhì)稱為吸水性。n指標(biāo)指標(biāo)（吸水率）（吸水率）質(zhì)量吸水率：質(zhì)量吸水率：體積吸水率：體積吸

13、水率：二者關(guān)系：二者關(guān)系：（1 1）吸水性）吸水性%100001mmmWm%100001VVVWv0mvWW2.2.吸水性與吸吸水性與吸濕性濕性建筑材料建筑材料38n定義定義 材料吸收空氣中水分的性質(zhì)稱為吸濕性。材料吸收空氣中水分的性質(zhì)稱為吸濕性。n指標(biāo)指標(biāo)含水率；含水率；（2 2）吸濕性）吸濕性%100001mmmW2.2.吸水性與吸吸水性與吸濕性濕性建筑材料建筑材料39 （3 3）影響因素）影響因素u 材料通過內(nèi)部開口或連通的孔隙吸收外部環(huán)境的水材料通過內(nèi)部開口或連通的孔隙吸收外部環(huán)境的水開口孔隙越多，材料吸水率越大；開口孔隙越多，材料吸水率越大；開口連通孔徑較小，因毛細(xì)管作用而容易吸水。

14、開口連通孔徑較小，因毛細(xì)管作用而容易吸水。u 親水性材料的吸水（濕）性比憎水性材料強(qiáng)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吸入；親水性孔壁使水自動吸入；憎水性孔壁難以使水吸入。憎水性孔壁難以使水吸入。2.2.吸水性與吸吸水性與吸濕性濕性建筑材料建筑材料401.1.為什么房屋一樓潮濕？如何解決？為什么房屋一樓潮濕？如何解決？ 原因：地下水沿材料毛細(xì)管上升，然后原因：地下水沿材料毛細(xì)管上升，然后在空氣中揮發(fā)。在空氣中揮發(fā)。解決問題的原理與辦法解決問題的原理與辦法阻塞毛細(xì)通道，摻加引氣劑阻塞毛細(xì)通道，摻加引氣劑對材料中的毛細(xì)管壁進(jìn)行憎水處理。對材料中的毛細(xì)管壁進(jìn)行憎水處理。思考題思

15、考題建筑材料建筑材料41 2 2、某施工隊原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為多孔、容量、某施工隊原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為多孔、容量700 kg/m700 kg/m3 3的加氣混凝土砌塊。在抹灰前往墻上澆水，發(fā)的加氣混凝土砌塊。在抹灰前往墻上澆水，發(fā)覺原使用的普通燒結(jié)粘土磚易吸足水量，但加氣混凝土砌覺原使用的普通燒結(jié)粘土磚易吸足水量，但加氣混凝土砌塊表面看來澆水不少，但實則吸水不多，請分析原因。塊表面看來澆水不少，但實則吸水不多，請分析原因。 案例分析解答：加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為“墨水瓶墨水瓶”結(jié)構(gòu)，肚大口小，毛細(xì)管作用差，只有少數(shù)孔是水分蒸發(fā)

16、結(jié)構(gòu)，肚大口小，毛細(xì)管作用差，只有少數(shù)孔是水分蒸發(fā)形成的毛細(xì)孔。故吸水及導(dǎo)濕均緩慢，材料的吸水性不僅形成的毛細(xì)孔。故吸水及導(dǎo)濕均緩慢，材料的吸水性不僅要看孔數(shù)量多少，還需看孔的結(jié)構(gòu)。要看孔數(shù)量多少，還需看孔的結(jié)構(gòu)。 建筑材料建筑材料423. 3. 耐水性耐水性 廣義定義：廣義定義：材料抵抗水破壞作用的能力。材料抵抗水破壞作用的能力。 狹義定義：狹義定義：材料浸水飽和后不被破壞，強(qiáng)度也不顯著材料浸水飽和后不被破壞，強(qiáng)度也不顯著 降低的性質(zhì)。降低的性質(zhì)。 指標(biāo)：指標(biāo)：軟化系數(shù)軟化系數(shù)KR材料吸水飽和時的抗壓強(qiáng)度,MPa材料干燥狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度，MPaffKwR建筑材料建筑材料43X 用于水中、潮濕環(huán)

17、境中的重要結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)選用：用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)選用： 軟化系數(shù)軟化系數(shù)0.850.85的材料；的材料；X 用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，則應(yīng)選用用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，則應(yīng)選用 軟化系數(shù)軟化系數(shù) 0.750.75的材料的材料耐水性材料選擇：耐水性材料選擇：3. 3. 耐水性耐水性建筑材料建筑材料44例例 題題1 1、某材料的抗壓強(qiáng)度為、某材料的抗壓強(qiáng)度為28.0MPa28.0MPa，在水中吸水飽和后測得，在水中吸水飽和后測得其強(qiáng)度為其強(qiáng)度為21.3MPa21.3MPa，問該材料能否用于長期與水接觸的環(huán)境，問該材料能否用于長期與水接觸的環(huán)境中？中？解解：76. 00

18、 .283 .21ffKwR因此，不能用于長期與水接觸的環(huán)境。因此，不能用于長期與水接觸的環(huán)境。0.85建筑材料建筑材料45抗?jié)B等級抗?jié)B等級or滲透系數(shù)滲透系數(shù)定義定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。指標(biāo)：指標(biāo)：4. 4. 抗?jié)B性抗?jié)B性在一定時間在一定時間t內(nèi)，透過材料試件內(nèi)，透過材料試件的水量的水量Q，與試件的滲水面積，與試件的滲水面積A及水頭差及水頭差H成正比，與滲透成正比，與滲透距離距離(試件的厚度試件的厚度)d成反比。成反比。在標(biāo)準(zhǔn)試驗方法下進(jìn)行透在標(biāo)準(zhǔn)試驗方法下進(jìn)行透水試驗，以規(guī)定的試件在水試驗，以規(guī)定的試件在透水前所能承受的最大水透水前所能承受的最大水壓力來

19、確定。壓力來確定。建筑材料建筑材料46AtHQdK 計算公式：計算公式：A 透水面積透水面積cm2；t 透水時間，透水時間，h ；d 試件厚度，試件厚度，cm； H 壓力水頭，壓力水頭，cm。 Q 透透水量水量cm3； K K的物理意義的物理意義：一定厚度的材料，在單位時間、單位水壓、：一定厚度的材料，在單位時間、單位水壓、 單位面積內(nèi)的滲水量。單位面積內(nèi)的滲水量。 滲透系數(shù)越小，表明抗?jié)B性能越好。滲透系數(shù)越小，表明抗?jié)B性能越好。4. 4. 抗?jié)B性抗?jié)B性建筑材料建筑材料47 定義定義：指砼或砂漿所指砼或砂漿所能承受的最大水壓力。能承受的最大水壓力。測試方法：測試方法：6個個試件中試件中4個試件

20、個試件未出現(xiàn)滲水的未出現(xiàn)滲水的最最大水壓力。大水壓力。表示方法：若最大承水表示方法：若最大承水壓力為壓力為0.2MPa，表示為，表示為P2。4. 4. 抗?jié)B性抗?jié)B性混凝土抗?jié)B壓力實驗建筑材料建筑材料48u 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性u 熱容量熱容量建筑材料建筑材料49l定義：定義：材料傳導(dǎo)熱量的能力。材料傳導(dǎo)熱量的能力。l指標(biāo)：導(dǎo)熱系數(shù)指標(biāo)：導(dǎo)熱系數(shù) 1. 1. 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性)(12TTAtQd式中：式中： 材料的導(dǎo)熱系數(shù)，材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（mK）；）； Q 傳導(dǎo)的熱量，傳導(dǎo)的熱量，J； d材料的厚度，材料的厚度，m； A 材料傳熱的面積，材料傳熱的面積，m2； t傳熱時間，傳熱時間，h； （T2-T1

21、）材料兩側(cè)溫度差，材料兩側(cè)溫度差，K 建筑材料建筑材料50常用建筑材料的熱工性質(zhì)指標(biāo)常用建筑材料的熱工性質(zhì)指標(biāo)材料名稱材料名稱 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK) 比熱J/(gK) 鋼鋼 55 0.46 玻璃0.9 花崗巖 3.49 0.92 普通混凝土 1.510.88 水泥砂漿 0.93 0.84 普通粘土磚 0.81 0.84 粘土空心磚 0.64 0.92 松木 0.170.35 2.51 泡沫塑料 0.03 1.30 冰冰 2.20 2.05 水水 0.60 4.19 靜止空氣靜止空氣 0.023 1.1.導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性建筑材料建筑材料51n材料的化學(xué)組成材料的化學(xué)組成u不同組成：金屬材料非

22、金屬材料不同組成：金屬材料非金屬材料 有機(jī)材料有機(jī)材料u相同組成：晶體材料微晶體材料相同組成：晶體材料微晶體材料 非晶體材料非晶體材料n孔隙率和孔隙特征孔隙率和孔隙特征 uP，細(xì)小、閉口孔，細(xì)小、閉口孔 （ 固體固體物質(zhì)物質(zhì) 空氣空氣 ），）， ，保溫隔，保溫隔熱性熱性 ；uP ，連通孔、粗孔，連通孔、粗孔 （孔隙粗大或貫通，空氣對流作（孔隙粗大或貫通，空氣對流作用加強(qiáng)），用加強(qiáng)），導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性，保溫隔熱性，保溫隔熱性 。l影響導(dǎo)熱性的因素：影響導(dǎo)熱性的因素：1. 1. 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性建筑材料建筑材料52n材料的溫度和濕度材料的溫度和濕度uT，將促使分子熱運動加劇，將促使分子熱運動加劇， 。u

23、材料受潮后（材料受潮后（水水空氣空氣），）， ，導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性，保溫隔熱，保溫隔熱性性。u 材料受潮后再受凍材料受潮后再受凍(冰冰水水) ，進(jìn)一步進(jìn)一步，保溫隔熱，保溫隔熱性進(jìn)一步性進(jìn)一步棉襖浸水后保暖棉襖浸水后保暖性變差？性變差？l影響導(dǎo)熱性的因素：影響導(dǎo)熱性的因素：1. 1. 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性建筑材料建筑材料532. 2. 熱容量熱容量l定義：定義：材料受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)。材料受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)。l表示方法：表示方法： 用比熱容用比熱容C表示。表示。u單位質(zhì)量材料在溫度變化單位質(zhì)量材料在溫度變化1時，材料吸收或放出的時，材料吸收或放出的熱量。熱量。 u熱容量

24、熱容量= CMl意義：意義：熱容量熱容量，有利于保持室內(nèi)溫度的相對穩(wěn)定。，有利于保持室內(nèi)溫度的相對穩(wěn)定。建筑材料建筑材料54觀察與討論某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面。請某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面。請問選擇何種材料？問選擇何種材料？ AB建筑材料建筑材料55解答：保溫層的目的是外界溫度變化對住戶的影響，材料保保溫層的目的是外界溫度變化對住戶的影響，材料保溫性能的主要描述指標(biāo)為導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量，其中導(dǎo)熱溫性能的主要描述指標(biāo)為導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量，其中導(dǎo)熱系數(shù)越小越好。系數(shù)越小越好。觀察兩種材料的剖面，可見觀察兩種材料的剖面，可見A A材料為多孔結(jié)構(gòu)，材料為多孔結(jié)構(gòu)，

25、B B材料材料為密實結(jié)構(gòu)，多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，適于作保溫層為密實結(jié)構(gòu)，多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，適于作保溫層材料。材料。 觀察與討論建筑材料建筑材料56l強(qiáng)度強(qiáng)度l彈性與塑性彈性與塑性l脆性與韌性脆性與韌性l硬度與耐磨性硬度與耐磨性第三節(jié)第三節(jié) 材料的基本力學(xué)性質(zhì)材料的基本力學(xué)性質(zhì)建筑材料建筑材料57建筑材料建筑材料581. 1. 強(qiáng)度的定義強(qiáng)度的定義u 從定性角度從定性角度: 為材料抵抗外力作用的能力。為材料抵抗外力作用的能力。返返 回回u 定量角度定量角度: 是指是指材料發(fā)生破壞的極限應(yīng)力值。材料發(fā)生破壞的極限應(yīng)力值。u 實驗方法：實驗方法：采用破壞試驗法來測混凝土的強(qiáng)度采用破壞試驗法來

26、測混凝土的強(qiáng)度 建筑材料建筑材料59 材料受力示意圖材料受力示意圖u 抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度（圖（圖（a a）u 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度（圖（圖（b b）u 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度（圖（圖（c c）u 抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度（圖（圖（d d）2. 2. 強(qiáng)度的分類與計算強(qiáng)度的分類與計算（1 1）強(qiáng)度的分類）強(qiáng)度的分類（d）建筑材料建筑材料60S 抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度計算公式：抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度計算公式：AFfmax受力截面的面積受力截面的面積，mm2材料破壞時的最大荷載，材料破壞時的最大荷載，N（2 2）強(qiáng)度的計算）強(qiáng)度的計算2. 2. 強(qiáng)度的分類與計算強(qiáng)度的分類與計算建筑材料建筑材料61S 抗彎強(qiáng)度計算公式抗彎強(qiáng)

27、度計算公式：2maxbhLFfm2max23bhLFfmu 單分點集中加荷：單分點集中加荷：u 三分點加荷：三分點加荷：ppppLpLL/3L/3L/3P/2P/2bpp(a)(b)(c)(d)bh2. 2. 強(qiáng)度的分類與計算強(qiáng)度的分類與計算建筑材料建筑材料62常見建筑材料的強(qiáng)度常見建筑材料的強(qiáng)度/ /MPa抗拉強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度 58 1014 2.65.0 混凝土 10100 14 松木(順紋) 3050 80120 60100 建筑鋼材 2401500 2401500 材料 抗壓強(qiáng)度 花崗巖 100250 普通粘土磚 1030 3. 3. 常用建筑材料的強(qiáng)度常用建筑材料的強(qiáng)度建筑材料建筑材料

28、63（1 1）材料的強(qiáng)度等級材料的強(qiáng)度等級 對于磚石、混凝土等：按對于磚石、混凝土等：按抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度劃分強(qiáng)度等級。劃分強(qiáng)度等級。 對于建筑鋼材等：按對于建筑鋼材等：按 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度劃分牌號。劃分牌號。4. 4. 與強(qiáng)度相關(guān)的兩個概念與強(qiáng)度相關(guān)的兩個概念 根據(jù)極限強(qiáng)度的大小，劃分的不同等級或牌號根據(jù)極限強(qiáng)度的大小，劃分的不同等級或牌號。 如： C30， M10 ， Q235建筑材料建筑材料64| 定義：定義：指按單位體積質(zhì)量計算的材料強(qiáng)度，即材料的指按單位體積質(zhì)量計算的材料強(qiáng)度，即材料的 強(qiáng)度與其表觀密度之比（強(qiáng)度與其表觀密度之比（f /0）。）。| 意義：意義：比強(qiáng)度比強(qiáng)度，輕質(zhì)高強(qiáng)，

29、輕質(zhì)高強(qiáng)在高層建筑及大跨度結(jié)構(gòu)工程中常采用比強(qiáng)度較高的在高層建筑及大跨度結(jié)構(gòu)工程中常采用比強(qiáng)度較高的材料，減輕自重，節(jié)約材料。材料，減輕自重，節(jié)約材料。輕質(zhì)高強(qiáng)是未來材料的發(fā)展方向。輕質(zhì)高強(qiáng)是未來材料的發(fā)展方向。（2) 2) 比強(qiáng)度比強(qiáng)度4.4.與強(qiáng)度相關(guān)的兩個概念與強(qiáng)度相關(guān)的兩個概念建筑材料建筑材料65（2）比強(qiáng)度應(yīng)用）比強(qiáng)度應(yīng)用建筑材料建筑材料66兩種主要材料的比強(qiáng)度兩種主要材料的比強(qiáng)度材料材料 表觀密度表觀密度/(kg/m3) 強(qiáng)度強(qiáng)度/MPa 比強(qiáng)度比強(qiáng)度 普通混凝土（抗壓）普通混凝土（抗壓） 2 400 40 0.017 松木（順紋抗拉）松木（順紋抗拉） 50100.200 （2）

30、比強(qiáng)度比強(qiáng)度建筑材料建筑材料67（1 1）材料的）材料的組成組成（2) 2) 材料的結(jié)構(gòu)、孔隙率與孔隙特征材料的結(jié)構(gòu)、孔隙率與孔隙特征（3) 3) 試件的試件的形狀形狀和和尺寸尺寸（4) 4) 加荷速度加荷速度（5) 5) 試件濕度試件濕度（6) 6) 受力面狀態(tài)受力面狀態(tài)5. 5. 強(qiáng)度的影響因素強(qiáng)度的影響因素建筑材料建筑材料68 彈性彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去 后變形后變形 隨即消失，完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。隨即消失，完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。 彈性變形彈性變形：這種可以完全恢復(fù)的變形這種可以完全恢復(fù)的變形（或瞬時變形）（或瞬時變形） 指標(biāo)

31、：指標(biāo)：彈性模量彈性模量E 意義：意義：u E表示材料抵抗變形的能力；表示材料抵抗變形的能力；u E值越大，材料越不易變形，即抵抗變形的能力越強(qiáng)，值越大，材料越不易變形，即抵抗變形的能力越強(qiáng)， 材料的剛度越大。材料的剛度越大。 建筑材料建筑材料69 塑性塑性 材料在外力作用下，當(dāng)應(yīng)力超過一定的限值時產(chǎn)生材料在外力作用下，當(dāng)應(yīng)力超過一定的限值時產(chǎn)生顯著變形，且不產(chǎn)生裂縫或發(fā)生斷裂，外力取顯著變形，且不產(chǎn)生裂縫或發(fā)生斷裂，外力取 消后，消后，仍保持變形后的形狀和尺寸的性質(zhì)。仍保持變形后的形狀和尺寸的性質(zhì)。 塑性變形塑性變形 這種不能恢復(fù)的變形（或永久變形）。這種不能恢復(fù)的變形（或永久變形）。 建筑

32、材料建筑材料70BA0A0BCB0DCEDFEC上C下鋼材的彈塑性變形曲線圖鋼材的彈塑性變形曲線圖混凝土的彈塑性變形曲線圖混凝土的彈塑性變形曲線圖 建筑材料建筑材料71u 脆性：脆性：材料在外力作用下突然破壞，無明顯塑性變形。材料在外力作用下突然破壞，無明顯塑性變形。u 韌性韌性：沖擊、振動荷載下，能吸收較大的能量，產(chǎn)生一定沖擊、振動荷載下，能吸收較大的能量，產(chǎn)生一定 變形不破壞。變形不破壞。 脆性材料：石、磚、砼、陶瓷、玻璃、鑄鐵等脆性材料：石、磚、砼、陶瓷、玻璃、鑄鐵等韌性材料：低碳鋼、木材、玻璃鋼等。韌性材料：低碳鋼、木材、玻璃鋼等。建筑材料建筑材料721. 鑄鐵造橋釀成災(zāi)禍鑄鐵造橋釀成

33、災(zāi)禍u概況概況：1876年6月，英國人用鑄鐵在北海的Tay灣上建造了全長3160m，單跨73.5m的跨海大橋，采用梁式 架結(jié)構(gòu)，在石材和磚砌筑的基礎(chǔ)上采用鑄鐵管做橋面。結(jié)果不到兩年，在一次臺風(fēng)襲擊的夜晚，在臺風(fēng)加上火車沖擊荷載的作用下橋墩脆斷、橋梁倒塌、車毀人亡。案例分析u原因分析：原因分析：主要是鑄鐵的橋墩在沖擊荷載作用下發(fā)生主要是鑄鐵的橋墩在沖擊荷載作用下發(fā)生 脆斷造成的。脆斷造成的。 u對鋼材與鑄鐵的性能進(jìn)行了深入的對比：對鋼材與鑄鐵的性能進(jìn)行了深入的對比：發(fā)現(xiàn)鋼材不僅具有很高的抗壓強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)鋼材不僅具有很高的抗壓強(qiáng)度很高的抗拉強(qiáng)度和抗沖擊韌性很高的抗拉強(qiáng)度和抗沖擊韌性人們開始用鋼材建造橋

34、梁。人們開始用鋼材建造橋梁。建筑材料建筑材料732. 泰坦尼克號的沉沒泰坦尼克號的沉沒u概況：概況：1912年，當(dāng)時世界上最大的客船泰坦尼克號年，當(dāng)時世界上最大的客船泰坦尼克號初航，不幸撞上冰山，初航，不幸撞上冰山，35m厚度船鋼板在水線處像拉厚度船鋼板在水線處像拉開拉鏈一樣被撕裂，海水排山倒海般涌向船內(nèi)，約開拉鏈一樣被撕裂，海水排山倒海般涌向船內(nèi)，約3小時后沉沒。小時后沉沒。u原因分析：原因分析：l人們對泰坦尼克號的鋼板進(jìn)行測試：發(fā)現(xiàn)其抗壓強(qiáng)人們對泰坦尼克號的鋼板進(jìn)行測試：發(fā)現(xiàn)其抗壓強(qiáng)度比現(xiàn)在鋼材還要高。度比現(xiàn)在鋼材還要高。l對鋼板進(jìn)行沖擊韌性試驗：發(fā)現(xiàn)鋼材斷裂時吸收的對鋼板進(jìn)行沖擊韌性試驗

35、：發(fā)現(xiàn)鋼材斷裂時吸收的沖擊功很低，是韌性差的脆性材料。沖擊功很低，是韌性差的脆性材料。l化學(xué)分析表明化學(xué)分析表明:改鋼材的含改鋼材的含S量高，導(dǎo)致鋼材的脆性量高，導(dǎo)致鋼材的脆性增加。增加。案例分析建筑材料建筑材料74u 硬度定義：硬度定義：材料表面能抵抗其它較硬物體壓入或材料表面能抵抗其它較硬物體壓入或 刻刻 劃的能力。劃的能力。u 硬度實驗方法硬度實驗方法 金屬材料金屬材料：壓入法壓入法l布氏硬度布氏硬度：單位壓痕面積上所承受的壓力。：單位壓痕面積上所承受的壓力。l洛氏硬度：洛氏硬度：壓頭壓入試件的深度來表示鋼壓頭壓入試件的深度來表示鋼材硬度。材硬度。無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料：刻劃法刻劃

36、法l莫氏硬度莫氏硬度莫氏硬度10 金剛石9 剛玉8 黃玉7 石英6 長石5 磷石灰4 螢石3 方解石2 石膏1 石墨建筑材料建筑材料75u 指標(biāo)：指標(biāo)：磨耗率磨耗率u 計算公式：計算公式：AmmG21G材料的磨耗率（g/cm2）m1材料磨損前的質(zhì)量（g）m2材料磨損后的質(zhì)量（g）A材料試件的受磨面積（cm2）u 耐磨性定義：耐磨性定義：是材料表面抵抗磨損的能力。是材料表面抵抗磨損的能力。 建筑材料建筑材料76l 定義定義l 破壞作用破壞作用l 耐久性指標(biāo)耐久性指標(biāo)l 提高措施提高措施第四節(jié)第四節(jié) 材料的耐久性材料的耐久性建筑材料建筑材料77 是指材料在使用條件下，抵抗其自身和是指材料在使用條件下，抵抗其自身和環(huán)境的長期破壞作用，保持其原有性質(zhì)不環(huán)境的長期破壞作用，保持其原有性質(zhì)不破壞、不變質(zhì)的能力。破壞、不變質(zhì)的能力。建筑材料建筑材料78化學(xué)作用化學(xué)作用生物作用生物作用干濕交替、溫度變化干濕交替、溫度變化凍融循環(huán)凍融循環(huán)酸、堿、鹽等物質(zhì)的水溶酸、堿、鹽等物質(zhì)的水溶液或有害氣體的侵蝕。液或有害氣體的侵蝕。蟲蛀或菌類的腐朽作用蟲蛀或菌類的腐朽作用而產(chǎn)生的破壞。而產(chǎn)生的破壞。物理作用物理