材料的導熱性

1、力學性質(zhì)力學性質(zhì)：材料的強度、彈性和塑性、脆性與韌性；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)材料與水有關的性質(zhì)：親水性和疏水性、吸水性和親水性和疏水性、吸水性和吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性；吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性；材料的熱工性能：材料的熱工性能：比熱、導熱性；比熱、導熱性；材料的耐久性能材料的耐久性能；材料的組成結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與材料性質(zhì)的關系；材料的組成結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與材料性質(zhì)的關系；（2）教學重點、難點：）教學重點、難點：材料的物理、力學性質(zhì)材料的物理、力學性質(zhì)課時課時+0.5課時習題課課時習題課+實驗實驗2課時課時 物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：密度、表觀密度、堆積密度；密度、表觀

2、密度、堆積密度； 孔隙率、填充率度和空隙率孔隙率、填充率度和空隙率材料的組成包括化學組成化學組成和礦物組成礦物組成；定義：定義：化學組成是指構(gòu)成材料的化學成分。化學組成對材料性質(zhì)的影響：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；含碳量含碳量C%1硬度硬度抗拉強度抗拉強度斷面收縮率斷面收縮率伸長率伸長率沖擊韌性沖擊韌性例：化學元素碳對鋼材性質(zhì)的影響如下圖：例：化學元素碳對鋼材性質(zhì)的影響如下圖：1.4許多無機非金屬材料都是由各種礦物組成許多無機非金屬材料都是由各種礦物組成的。的。相同的化學成分組成的材料，不同礦物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。

3、礦物成分，材料的性質(zhì)也是不同的。例如例如：硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料中，鋁酸三鈣、硅鋁酸三鈣、硅酸三鈣酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣的性能都是的性能都是不同的；不同的；玻璃、天然石材等；內(nèi)部無孔隙，如鋼材、致密結(jié)構(gòu) )1(泡沫塑料等；內(nèi)部具有粗大孔隙：如）多孔結(jié)構(gòu)（ 2建筑石膏等；）微孔結(jié)構(gòu)（ 3玻璃纖維增強塑料；具有方向性，如木材、）纖維結(jié)構(gòu)：內(nèi)部組織（4如膠合板、夾心板等；）片狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)（ 5如砂子、石子等；）散粒結(jié)構(gòu)（ 6（1）宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)：用肉眼或放大鏡能夠分辨的用肉眼或放大鏡能夠分辨的毫米級毫米級以上的粗大組織以上的粗大組織；（2）細觀結(jié)構(gòu)）細觀結(jié)構(gòu)：用：用

4、光學顯微鏡光學顯微鏡觀察到的觀察到的微微米級米級的組織結(jié)構(gòu)；的組織結(jié)構(gòu)；（3）微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)：用電子顯微鏡、用電子顯微鏡、X光射線光射線衍射儀等手段來研究材料分子、原子級的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(jié)構(gòu)微觀組織，稱為微觀結(jié)構(gòu)； 非晶體：非晶體：晶體晶體)b()a(；構(gòu)成的晶體，如金剛石原子晶體：由中性原子) 1 (等；構(gòu)成的晶體，如氯化鈣離子晶體：由正負離子)2(；的晶體，如有機化合物的晶體，如有機化合物分子晶體：由分子構(gòu)成分子晶體：由分子構(gòu)成)(3鋼、鐵子構(gòu)成的金屬晶體，如金屬晶體：由金屬陽離)4(粉煤灰粉煤灰排列而得到的固體，如排列而得到的固體，如點來不及按一

5、定規(guī)律點來不及按一定規(guī)律熔融物迅速冷卻使得質(zhì)熔融物迅速冷卻使得質(zhì)v 微觀結(jié)構(gòu)可分微觀結(jié)構(gòu)可分晶體晶體和和非晶體非晶體兩類；兩類；vm 指的是材料在指的是材料在絕對密實狀態(tài)絕對密實狀態(tài)下，單位體積的下，單位體積的干質(zhì)量干質(zhì)量，計算公式為：計算公式為：上式中，上式中， 密度（密度（g/cm3)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（g）；）； v材料在絕對密實狀態(tài)下的體積（材料在絕對密實狀態(tài)下的體積（cm3);*材料在致密狀態(tài)下的體積指的是不包含材材料在致密狀態(tài)下的體積指的是不包含材料內(nèi)部孔隙的實體積；料內(nèi)部孔隙的實體積；n對于對于致密材料致密材料（如鋼材、玻璃等）而言，（如鋼材、玻璃等

6、）而言，內(nèi)部是內(nèi)部是不含孔隙不含孔隙的，故體積很容易測定；的，故體積很容易測定；n但是對于但是對于絕大多數(shù)材料絕大多數(shù)材料而言，在自然狀態(tài)而言，在自然狀態(tài)下材料是下材料是含有一些孔隙含有一些孔隙的；的；n有有孔隙孔隙材料的體積測定方法：材料的體積測定方法： 一般采用一般采用李氏瓶李氏瓶測定有孔材料的實體積測定有孔材料的實體積？思考題：？思考題： 如何測量有孔隙材料的密度？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：測量有孔隙材料密度的方法與步驟：表觀密度的計算公式為：表觀密度的計算公式為：00vm上式中， 表觀密度（kg/m3)0m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

7、（kg）；vo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)下的體積自然狀態(tài)下的體積vo= 密實狀態(tài)下的體積密實狀態(tài)下的體積v +孔隙體積孔隙體積v孔孔思考題：比較密度和表觀密度的大小？思考題：比較密度和表觀密度的大小？思考題：如何？思考題：如何 測定材料的表觀密度？測定材料的表觀密度？00vm取材料樣品取材料樣品磨磨 細細烘烘 干干烘箱烘箱1050C1100C冷卻到室溫冷卻到室溫干燥器干燥器稱量質(zhì)量稱量質(zhì)量 m天平天平一、測定材料的干質(zhì)量一、測定材料的干質(zhì)量m:分兩種情況：（1）對于形狀規(guī)則的材料）對于形狀規(guī)則的材料，如磚、石塊等：，如磚、石塊等：用用游標卡尺游標卡尺可定

8、材料的自然體積；可定材料的自然體積；a)對于對于六面體六面體，測定長、寬、高；，測定長、寬、高；b)對于對于圓柱體圓柱體，測定其直徑和高；，測定其直徑和高；（2）對于）對于形狀不規(guī)則的材料形狀不規(guī)則的材料，如卵石、碎如卵石、碎石等，采用石等，采用排液法排液法確定其自然體積；確定其自然體積；* ：o石石石石mmmmVmvm1200330/1;: )(*cmgcmVgm水的密度為）：體積（質(zhì)量單位規(guī)定：？思考題：如何測量木材的表觀密度？思考題：如何測量木材的表觀密度？ 指的是指的是顆粒狀或粉狀材料顆粒狀或粉狀材料在在堆積狀態(tài)堆積狀態(tài)下，下，單位體積的質(zhì)量；單位體積的質(zhì)量； * 計算公式為：計算公式

9、為：00Vm 堆積密度（堆積密度（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）；）； 材料在堆積狀態(tài)下的體積（材料在堆積狀態(tài)下的體積（m3);00V？（1）首先采用前述方法測定其干質(zhì)量首先采用前述方法測定其干質(zhì)量m;（2）然后采用然后采用容量升容量升來測定砂子、石子的堆積來測定砂子、石子的堆積體積體積 ，方法如下：，方法如下： a）砂子砂子采用采用1L、5L的容量升的容量升來測堆積體積來測堆積體積； b）石子石子采用采用10L、20L、30L的容量升的容量升來來 測定測定其堆積體積；其堆積體積；（3）利用公式計算堆積密度：利用公式計算堆積密度：0V00Vm課堂練習：課

10、堂練習：n燒結(jié)普通磚的尺寸為燒結(jié)普通磚的尺寸為240*115*53，其干燥質(zhì)量為其干燥質(zhì)量為2487g，孔隙率為，孔隙率為37%，求其密度和表觀密度？，求其密度和表觀密度？2.2.2 材料的密實度和孔隙率材料的密實度和孔隙率一、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、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，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，用也就是固體體積占總體積的比例，用D來表示。來表示。%100VVD0 %100VVD0 或%100)m()m(0 %1000 （2.4）2 孔隙率：孔隙率： 是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占總體

11、積的百分率，是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百分率，用用P表示。表示。P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100%100)1 (0 （2.5）1 DPv密實度和孔隙率反映了材料的致密程度。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，一般來說，同一種材料，孔隙率越小，連接孔隙越少，則：連接孔隙越少，則：其強度越高；其強度越高；吸水越少；吸水越少；抗?jié)B性和抗凍性越好；抗?jié)B性和抗凍性越好；但是導熱性差；但是導熱性差；P9 表表2.1 常用材料的密度、表觀密度、堆積密度和常用材料的密度、表觀密度、堆積密度和 孔隙率孔隙率2.2.3 材料的填充率與空隙率材料的

12、填充率與空隙率：1、填充率、填充率 填充率是指填充率是指散粒材料散粒材料（如砂子、石子等）（如砂子、石子等）在堆積體積中，被其顆粒填充的程度。在堆積體積中，被其顆粒填充的程度。填充率一般用填充率一般用D來表示，按下式計算：來表示，按下式計算： %10000 VVD或%10000 D（2.6）2.、空隙率、空隙率空隙率是指散粒材料在堆積體積中，顆粒之間空隙率是指散粒材料在堆積體積中，顆粒之間的的空隙體積占堆積體積的百分率空隙體積占堆積體積的百分率，用，用P表示：表示：%100000 vvvp%100100 （2.7）v空隙率的大小反映了散?？障堵实拇笮》从沉松⒘?材料的顆粒之間材料的顆粒之間相互

13、填充的致密程度；相互填充的致密程度；思考：空隙率與孔隙率有什么區(qū)別？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)材料與水有關的性質(zhì)1、材料的親水性和疏水性、材料的親水性和疏水性（1）親（憎）水性：）親（憎）水性： 材料在空氣中與水接觸時，能被水濕潤的，稱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；為親水性，否則為憎水性；（2）親（憎）水性材料：）親（憎）水性材料： 具有親水性的材料稱為親水性材料，如木材、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，如瀝磚、混凝土、石等；反之為憎水性材料，如瀝青，石蠟、塑料等；青，石蠟、塑料等

14、； ？思考：？思考：1）材料親水和憎水的原因是什么？）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？）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、材料的吸水性和吸濕性（1）含水率）含水率 是指材料中所含是指材料中所含水的質(zhì)量占其干質(zhì)水的質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率量的百分率，用，用W h表示；表示； 計算公式如下：計算公式如下：%100 ggshmmmW（2.8） ););%gmgmWgsh量（材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（材料在含水狀態(tài)下的質(zhì)）材料的含水率（其中，（2）吸水率）吸水率 是指材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)，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

15、示，吸水率用吸水性的大小用吸水率表示，吸水率用兩種表示方式。兩種表示方式。1）質(zhì)量吸水率：）質(zhì)量吸水率：%100 ggbmmmmW（2.9） ););%gmgmWgsm量（材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)的質(zhì)量（材料在吸水飽和狀態(tài)下）材料的質(zhì)量吸水率（其中，2）體積吸水率：）體積吸水率： 材料在吸水飽和狀態(tài)下，所吸收水的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。體積占材料自然體積的百分率。%100)(0 VmmWWgbv（2.10） 330/0 . 1);%cmgcmVWWv水的密度，常溫下取的體積（干燥材料在自然狀態(tài)下）材料的體積吸水率（其中，思考：材料的親水性和吸水性有什么區(qū)別？思考

16、：材料的親水性和吸水性有什么區(qū)別？3)材料的吸濕性材料的吸濕性n吸濕性是指材料吸收空氣中水分的性質(zhì)吸濕性是指材料吸收空氣中水分的性質(zhì)；干干燥燥的的材材料料吸收空氣中吸收空氣中的水分的水分潮潮濕濕的的材材料料平衡含水率平衡含水率平衡含水率：平衡含水率：當材料中所含水分與空氣濕度達到當材料中所含水分與空氣濕度達到相對平衡時的含水率相對平衡時的含水率釋放水分釋放水分3、材料的耐水性、材料的耐水性n耐水性：耐水性：是指材料長期在水的作用下，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)其強度也沒有顯著下降的性質(zhì)；n一般用軟化系數(shù)表示：一般用軟化系數(shù)表示： gbffk壓極限強度材料在干燥狀態(tài)下的抗

17、的抗壓極限強度材料在吸水飽和狀態(tài)下 4、抗?jié)B性、抗?jié)B性n抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)；抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)；dHAKtQ 二、二、 材料的熱工性能：材料的熱工性能：比熱、導熱性；比熱、導熱性；(1)材料的導熱性：材料的導熱性：是指材料存在溫差時，熱量能從材料的一面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；通過材料本身傳到另一面的性質(zhì)，稱為導熱性；導熱性一般用導熱性一般用 導熱系數(shù)導熱系數(shù) 表示表示！At)TT(Qd12 ）；材料的傳熱面積（）；材料的厚度（）；傳導的熱量（）；（導熱系數(shù)（其中2mAmdJQK.m/W(1)導熱系數(shù)越小，材料的

18、隔熱保溫性能越好；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)；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??；細小而封閉的孔隙，導熱系數(shù)越?。婚_口而粗大、連通的孔隙，導熱系數(shù)越大；開口而粗大、連通的孔隙，導熱系數(shù)越大；(2)材料的熱容量：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：什么叫比熱：是指單位質(zhì)量的材料，在溫度升高或下降是指單位質(zhì)量的材料，在溫度升高或下降1K時，吸收或放出的熱量時，吸收或放出的熱量)TT(mQC1

19、2 K.TTg.mJ.Qk . g/J.C12溫度差材料受熱或冷卻前后的；材料的質(zhì)量；材料吸收或放出的熱量；材料的比熱其中*P14 幾種常見材料的導熱系數(shù)和比熱幾種常見材料的導熱系數(shù)和比熱隔熱材料要注意防潮？并由此說明為什么保溫的導熱性能哪個最大？問題：空氣、水和冰（3）熱變形性）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)，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，亦稱為溫度變形稱為材料的熱變形性，亦稱為溫度變形；v溫度變形一般用熱膨脹系數(shù)溫度變形一般用熱膨脹系數(shù) 表示表示（4）耐燃性）耐燃性材料在空氣中遇火不著火不燃燒的性能，稱為耐燃性材料在空氣中遇火不著火不燃

20、燒的性能，稱為耐燃性2.3力學性質(zhì)力學性質(zhì)：2.3.1 材料的強度和強度等級材料的強度和強度等級1，材料的強度，材料的強度材料的強度是指材料在外力作用下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不破壞時所能承受的最大應力；2bh2PL3f （2.19）課堂練習：課堂練習：P19習題習題25n強度等級的定義：強度等級的定義： 大多數(shù)建筑材料根據(jù)其大多數(shù)建筑材料根據(jù)其極限強度極限強度的大小，把的大小，把材料劃分為若干不同的等級，稱為材料的強材料劃分為若干不同的等級，稱為材料的強度等級；度等級；n材料強度等級劃分的標準：材料強度等級劃分的標準：a)脆性材料脆性材料主要根據(jù)其主要根據(jù)其抗

21、壓強度抗壓強度來劃分強度等級，來劃分強度等級，如混凝土、水泥、粘土磚等；如混凝土、水泥、粘土磚等；例：混凝土的強度等級劃分為例：混凝土的強度等級劃分為9級：級： C15，C20C55;b)韌性材料韌性材料主要根據(jù)其主要根據(jù)其抗拉強度抗拉強度來劃分強度等級，來劃分強度等級，如鋼材等；如鋼材等；n比強度：比強度：是指材料的強度與其表觀密度的比是指材料的強度與其表觀密度的比值；值；n比強度的意義：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；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；度

22、，對大跨度、高高度建筑十分有利；n普通混凝土、低碳鋼、松木的比強度分別為普通混凝土、低碳鋼、松木的比強度分別為0.012，0.053，0.069；2.3.2 材料的彈性和塑性材料的彈性和塑性n1，彈性：，彈性： 是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當取是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當取消外力后，消外力后，能完全恢復原形狀的性質(zhì)能完全恢復原形狀的性質(zhì)，稱為，稱為彈性；彈性；n2，塑性：，塑性： 是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當取消是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當取消外力后，外力后，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)，稱為塑性；稱為塑性；例如：低碳鋼為彈塑性材料；例如：低碳鋼為

23、彈塑性材料； 低碳鋼的低碳鋼的曲線曲線=P/A L/L = b p s A B C D 低碳鋼受拉時應力-應變曲線 0 分段的彈性變形和塑性變形2.3.3 材料的脆性和韌性材料的脆性和韌性n1，脆性：，脆性： 是指材料在外力作用下，直到是指材料在外力作用下，直到破壞前無明顯破壞前無明顯的塑性變形而發(fā)生突然破壞的性質(zhì)的塑性變形而發(fā)生突然破壞的性質(zhì)，稱為脆性，稱為脆性，如如玻璃、混凝土、水泥等玻璃、混凝土、水泥等；n2，韌性：，韌性： 是指材料在沖擊或震動荷載的作用下，能吸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)生收較大能量，并產(chǎn)生較大變形而不發(fā)生破壞的性破壞的性質(zhì)質(zhì)，稱為韌性，如鋼材、木材、橡膠等；，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？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材料的硬度和耐磨性n1，硬度： 是指材料表面抵抗較硬物體壓入或刻劃的是指材料表面抵抗較硬物體壓入或刻劃的能力；能力；n2，耐磨性，耐磨性: 是指材料抵抗磨損的能力；是指材料抵抗磨