第一章 建筑材料的基本性質(zhì)

1、第一章第一章 建筑材料的基本性質(zhì)建筑材料的基本性質(zhì)內(nèi)容：內(nèi)容： 第一節(jié)第一節(jié) 材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造第二節(jié)第二節(jié) 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì) 第三節(jié)第三節(jié) 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì) 第四節(jié)第四節(jié) 材料的耐久性材料的耐久性 第一節(jié)第一節(jié) 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)造一一. .材料的化學(xué)組成材料的化學(xué)組成材料的材料的化學(xué)組成的不同化學(xué)組成的不同是造成其是造成其性能各異性能各異的主的主要原因。要原因?；瘜W(xué)組成通常從材料的化學(xué)組成通常從材料的元素組成元素組成和和礦物組成礦物組成兩兩方面分析研究。方面分析研究。一一. .材料的化學(xué)組成材料的化學(xué)組成元素

2、組成元素組成:主要是指其化學(xué)元素的組成特點(diǎn)，例如，主要是指其化學(xué)元素的組成特點(diǎn)，例如，不同種類合金鋼的性質(zhì)不同，主要是其所含合金不同種類合金鋼的性質(zhì)不同，主要是其所含合金元素如元素如C、Si、Mn、V、Ti 的不同所致。的不同所致。礦物組成礦物組成：主要是指元素組成相同，但分子團(tuán)組：主要是指元素組成相同，但分子團(tuán)組成形式各異的現(xiàn)象。如黏土和由其燒結(jié)而成的陶成形式各異的現(xiàn)象。如黏土和由其燒結(jié)而成的陶瓷中都含瓷中都含SiO2和和Al2O3兩種礦物，其含化學(xué)元素相兩種礦物，其含化學(xué)元素相同，均為同，均為Si、Al、O元素，但黏土在焙燒中由元素，但黏土在焙燒中由SiO2和和Al2O3分子團(tuán)結(jié)合生成的分

3、子團(tuán)結(jié)合生成的3SiO2. Al2O3礦物，礦物，即莫來(lái)石晶體，使陶瓷具有了強(qiáng)度、硬度等特性。即莫來(lái)石晶體，使陶瓷具有了強(qiáng)度、硬度等特性。( (一一).).宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu) 指用肉眼或放大鏡能觀察到的結(jié)構(gòu)指用肉眼或放大鏡能觀察到的結(jié)構(gòu), ,它分它分為為散粒結(jié)構(gòu)散粒結(jié)構(gòu), ,聚集結(jié)構(gòu)聚集結(jié)構(gòu), ,多孔結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu), ,致密結(jié)構(gòu)致密結(jié)構(gòu), ,纖纖維結(jié)構(gòu)維結(jié)構(gòu), ,層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu) 材料結(jié)構(gòu)：材料結(jié)構(gòu)：宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)1.1.散粒結(jié)構(gòu)散粒結(jié)構(gòu) 由單獨(dú)的顆粒組成由單獨(dú)的顆粒組成2.2.聚集結(jié)構(gòu)聚集結(jié)構(gòu) 材料中的顆粒通過膠結(jié)材料材料中的顆粒通過膠結(jié)材料 彼

4、此牢固地結(jié)合在一起彼此牢固地結(jié)合在一起3.3.多孔結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu) 材料中含有大量的材料中含有大量的, ,大的大的 , ,或微或微 小的均勻分布的孔隙小的均勻分布的孔隙4.4.致密結(jié)構(gòu)致密結(jié)構(gòu) 材料在外觀上和結(jié)構(gòu)上都是致密的材料在外觀上和結(jié)構(gòu)上都是致密的5.5.纖維結(jié)構(gòu)纖維結(jié)構(gòu) 是木材是木材, ,玻璃纖維制品所特有的結(jié)構(gòu)玻璃纖維制品所特有的結(jié)構(gòu)6.6.層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu) 是板材常見的結(jié)構(gòu)是板材常見的結(jié)構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)顯微結(jié)構(gòu) 指借助光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察到的結(jié)構(gòu)指借助光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察到的結(jié)構(gòu), ,它可分為結(jié)晶和無(wú)定型兩種它可分為結(jié)晶和無(wú)定型兩種. .結(jié)晶和無(wú)定型是同一物結(jié)晶和無(wú)定型是同一物質(zhì)

5、的不同狀態(tài)質(zhì)的不同狀態(tài), ,晶體呈穩(wěn)定狀態(tài)晶體呈穩(wěn)定狀態(tài), ,而無(wú)定型則具有化學(xué)而無(wú)定型則具有化學(xué)活性?；钚?。微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu) 指原子排列結(jié)構(gòu)指原子排列結(jié)構(gòu), ,根據(jù)質(zhì)子間鍵的特性分為原根據(jù)質(zhì)子間鍵的特性分為原子晶體子晶體, ,離子晶體離子晶體, ,分子晶體分子晶體二、材料的微觀結(jié)構(gòu)二、材料的微觀結(jié)構(gòu)o材料的微觀結(jié)構(gòu)只要是指材料在原子、粒子、材料的微觀結(jié)構(gòu)只要是指材料在原子、粒子、分子層次上的組成形式。分子層次上的組成形式。o建筑材料的微觀結(jié)構(gòu)主要有建筑材料的微觀結(jié)構(gòu)主要有晶體晶體、玻璃體玻璃體和和膠體膠體等形式。等形式。二、材料的微觀結(jié)構(gòu)二、材料的微觀結(jié)構(gòu)晶體晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是組成物質(zhì)的微

6、觀粒子在空間的排的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是組成物質(zhì)的微觀粒子在空間的排列有確定的幾何位置關(guān)系。如金剛石和石墨，元素列有確定的幾何位置關(guān)系。如金剛石和石墨，元素組成都為碳，由于各自的晶體結(jié)構(gòu)形式不同，性質(zhì)組成都為碳，由于各自的晶體結(jié)構(gòu)形式不同，性質(zhì)上反差巨大。上反差巨大。o晶體物質(zhì)具有強(qiáng)度高、硬度大、有確定的熔點(diǎn)、力晶體物質(zhì)具有強(qiáng)度高、硬度大、有確定的熔點(diǎn)、力學(xué)性質(zhì)各項(xiàng)異性的共性。學(xué)性質(zhì)各項(xiàng)異性的共性。o建筑材料中的金屬材料（鋼、鋁合金）和非金屬材建筑材料中的金屬材料（鋼、鋁合金）和非金屬材料中的石膏及水泥石中的某些礦物（水化硅酸鈣、料中的石膏及水泥石中的某些礦物（水化硅酸鈣、水化硫鋁酸鈣）等都是典型的晶

7、體結(jié)構(gòu)水化硫鋁酸鈣）等都是典型的晶體結(jié)構(gòu)二、材料的微觀結(jié)構(gòu)二、材料的微觀結(jié)構(gòu)o玻璃體玻璃體微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是組成物質(zhì)的微觀粒微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是組成物質(zhì)的微觀粒子在空間的排列呈無(wú)序混沌狀態(tài)。子在空間的排列呈無(wú)序混沌狀態(tài)。o玻璃體結(jié)構(gòu)的材料具有化學(xué)活性高、無(wú)確定玻璃體結(jié)構(gòu)的材料具有化學(xué)活性高、無(wú)確定的熔點(diǎn)、力學(xué)性質(zhì)各向同性的特點(diǎn)。的熔點(diǎn)、力學(xué)性質(zhì)各向同性的特點(diǎn)。o粉煤灰、建筑用普通玻璃都是典型的玻璃體粉煤灰、建筑用普通玻璃都是典型的玻璃體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。二、材料的微觀結(jié)構(gòu)二、材料的微觀結(jié)構(gòu)o膠體膠體是建筑材料中常見的一種微觀結(jié)構(gòu)形式，通常是建筑材料中常見的一種微觀結(jié)構(gòu)形式，通常是由極細(xì)微的固體顆粒均勻分布

8、在液體中形成。是由極細(xì)微的固體顆粒均勻分布在液體中形成。o膠體與晶體和玻璃體最大的不同點(diǎn)是可呈分散相和膠體與晶體和玻璃體最大的不同點(diǎn)是可呈分散相和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式，可分為溶膠和凝膠。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式，可分為溶膠和凝膠。o溶膠失水后成為具有一定強(qiáng)度的凝膠結(jié)構(gòu)，可以把溶膠失水后成為具有一定強(qiáng)度的凝膠結(jié)構(gòu)，可以把材料中的晶體或其他固體顆粒粘結(jié)為整體，如氣硬材料中的晶體或其他固體顆粒粘結(jié)為整體，如氣硬性膠凝材料水玻璃和硅酸鹽水泥石中的水化硅酸鈣性膠凝材料水玻璃和硅酸鹽水泥石中的水化硅酸鈣和水化鐵酸鈣呈膠體結(jié)構(gòu)。和水化鐵酸鈣呈膠體結(jié)構(gòu)。三三. .材料的構(gòu)造材料的構(gòu)造o材料在宏觀可見層次上的組成形

9、式稱為構(gòu)造。材料在宏觀可見層次上的組成形式稱為構(gòu)造。o按照材料宏觀組織和孔隙狀態(tài)的不同可將材料的構(gòu)造按照材料宏觀組織和孔隙狀態(tài)的不同可將材料的構(gòu)造分為以下類型：分為以下類型：o致密狀構(gòu)造致密狀構(gòu)造:鋼材、玻璃、鋁合金鋼材、玻璃、鋁合金o多孔狀構(gòu)造：加氣混凝土、泡沫塑料多孔狀構(gòu)造：加氣混凝土、泡沫塑料o微孔狀構(gòu)造：石膏制品、燒結(jié)磚微孔狀構(gòu)造：石膏制品、燒結(jié)磚o顆粒狀構(gòu)造：石子、砂、蛭石顆粒狀構(gòu)造：石子、砂、蛭石o纖維狀構(gòu)造：木材、玻璃纖維纖維狀構(gòu)造：木材、玻璃纖維o層狀構(gòu)造：膠合板、復(fù)合木地板、夾層玻璃層狀構(gòu)造：膠合板、復(fù)合木地板、夾層玻璃四四.材料的孔隙材料的孔隙( (一一).).孔隙形成的原

10、因孔隙形成的原因(1).(1).水分子的占據(jù)作用水分子的占據(jù)作用 建筑材料加水拌和建筑材料加水拌和, ,用水量通常超過理論上用水量通常超過理論上 的用的用水量水量, , 多余的水分占據(jù)的空間即為孔隙多余的水分占據(jù)的空間即為孔隙(2).(2).外加的發(fā)泡作用外加的發(fā)泡作用 如生產(chǎn)加氣混泥土等的各種發(fā)泡劑如生產(chǎn)加氣混泥土等的各種發(fā)泡劑, ,可在材料中可在材料中形成形成 大量的孔隙大量的孔隙(3).(3).火山作用火山作用 火山爆發(fā)時(shí)火山爆發(fā)時(shí), ,噴到空中的巖漿噴到空中的巖漿,冷卻后在巖石中冷卻后在巖石中形成大量的孔隙形成大量的孔隙(4).(4).燒作用燒作用四四.材料的孔隙材料的孔隙（二）材料的

11、孔隙狀況由（二）材料的孔隙狀況由孔隙率孔隙率、孔隙連通性孔隙連通性和和孔隙直徑孔隙直徑三個(gè)指標(biāo)說明三個(gè)指標(biāo)說明孔隙率：孔隙率：指孔隙在材料體積中所占的比例。指孔隙在材料體積中所占的比例?？紫哆B通性：孔隙連通性：連通孔、封閉孔、半連通半封閉孔連通孔、封閉孔、半連通半封閉孔孔隙直徑：孔隙直徑：粗大孔：直徑大于粗大孔：直徑大于mmmm級(jí)的孔隙；級(jí)的孔隙； 毛細(xì)孔：直徑在毛細(xì)孔：直徑在um-mmum-mm級(jí)孔隙；級(jí)孔隙； 極細(xì)微孔：直徑在極細(xì)微孔：直徑在umum以下。以下。孔隙的類型及對(duì)材料性質(zhì)的影響孔隙的類型及對(duì)材料性質(zhì)的影響o( (三三).).孔隙對(duì)材料性質(zhì)的影響孔隙對(duì)材料性質(zhì)的影響o孔隙率孔隙率

12、越大，材料的密度越小、強(qiáng)度越低、保越大，材料的密度越小、強(qiáng)度越低、保溫隔熱性能越好、吸聲隔聲性能越高；溫隔熱性能越好、吸聲隔聲性能越高；o連通孔連通孔對(duì)材料的吸水性、吸聲性影響較大，封對(duì)材料的吸水性、吸聲性影響較大，封閉孔對(duì)材料的保溫隔熱性能影響較大；閉孔對(duì)材料的保溫隔熱性能影響較大；o粗大孔粗大孔，影響材料的密度、強(qiáng)度；，影響材料的密度、強(qiáng)度； 毛細(xì)孔毛細(xì)孔，對(duì)水具有極強(qiáng)的毛細(xì)作用，主要影，對(duì)水具有極強(qiáng)的毛細(xì)作用，主要影響材料的吸水性、抗凍性；響材料的吸水性、抗凍性； 極細(xì)微孔極細(xì)微孔，對(duì)材料的性能影響不大，對(duì)材料的性能影響不大第二節(jié)第二節(jié) 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)內(nèi)容內(nèi)容: :o材料與

13、質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)o材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)o材料與熱有關(guān)的性質(zhì)材料與熱有關(guān)的性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)o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)o材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)主要是指材料材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)主要是指材料的各種密度和描述其孔隙與空隙狀況的各種密度和描述其孔隙與空隙狀況的指標(biāo)，在這些指標(biāo)的表達(dá)式中都有的指標(biāo)，在這些指標(biāo)的表達(dá)式中都有質(zhì)量這一參數(shù)。質(zhì)量這一參數(shù)。第二節(jié)第二節(jié) 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì)o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)o體積構(gòu)成：體積構(gòu)成：o單體材料單體材料的體積主要有：的體積主要有：o絕對(duì)密實(shí)的體積

14、絕對(duì)密實(shí)的體積V Vo開口孔隙體積開口孔隙體積V V開開o閉口孔隙體積閉口孔隙體積V V閉閉組成，組成，o表觀體積表觀體積V V= V+ V= V+ V閉閉o自然體積自然體積V V0 0= = V+ VV+ V開開+ + V V閉閉o對(duì)于堆積材料對(duì)于堆積材料， V V0 0= V= V0 0 + V+ V空空oV V0 0材料的堆積體積材料的堆積體積oV V空空材料的空隙體積材料的空隙體積一一.狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)參數(shù)（一）材料的密度一）材料的密度o1、體積體積密度材料在自然狀態(tài)下單位體積的密度材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位質(zhì)量。單位g/cm3或或kg/m3。 公式：公式： o =m/ Vo 式

15、中式中 o表觀密度（表觀密度（ g/cm3 ） m材料的質(zhì)量（材料的質(zhì)量（g） Vo材料在自然狀態(tài)下的材料在自然狀態(tài)下的體積（體積（cm3）體積密度的測(cè)量體積密度的測(cè)量o自然狀態(tài)下的體積是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)的體積自然狀態(tài)下的體積是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)的體積與全部孔隙體積之和。根據(jù)材料在自然狀態(tài)下含水情與全部孔隙體積之和。根據(jù)材料在自然狀態(tài)下含水情況的不同，體積密度又可分為干燥體積密度、氣干體況的不同，體積密度又可分為干燥體積密度、氣干體積密度（在空氣中自然干燥）等幾種。積密度（在空氣中自然干燥）等幾種。o體積密度的測(cè)量：體積密度的測(cè)量： 1 1）. .對(duì)形狀規(guī)則的材料：磚、混凝土、石材對(duì)形狀

16、規(guī)則的材料：磚、混凝土、石材 烘干量測(cè)幾何體積稱重代入公式烘干量測(cè)幾何體積稱重代入公式 2 2）. .對(duì)形狀不規(guī)則的材料：對(duì)形狀不規(guī)則的材料： 烘干蠟封浮力天平烘干蠟封浮力天平 密密 度度o2 2、密度材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體、密度材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。積的質(zhì)量。 單位單位g/cmg/cm3 3或或kg/mkg/m3 3。 公式：公式： =m/v =m/v 式中式中 材料的密度（材料的密度（ g/cmg/cm3 3 ） m m材料的質(zhì)量（材料的質(zhì)量（g g） V V材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積（材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積（cmcm3 3）密密 度度 的的 測(cè)測(cè) 量量o絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)

17、下的體積是指構(gòu)成材料的固絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)本身的體積。體物質(zhì)本身的體積。o 實(shí)際密度的測(cè)量：實(shí)際密度的測(cè)量： o1 1）對(duì)近于絕對(duì)密實(shí)的材料：金屬、玻璃等）對(duì)近于絕對(duì)密實(shí)的材料：金屬、玻璃等 直接以排水法作為密實(shí)態(tài)體積近似值直接以排水法作為密實(shí)態(tài)體積近似值 o2 2）對(duì)有孔隙的材料：磚、混凝土、石材）對(duì)有孔隙的材料：磚、混凝土、石材 磨成細(xì)粉磨成細(xì)粉 排水法求的體積即為密實(shí)態(tài)體積排水法求的體積即為密實(shí)態(tài)體積表觀密度表觀密度o3、表觀密度、表觀密度對(duì)密實(shí)材料直接以排水法求對(duì)密實(shí)材料直接以排水法求的體積的體積v作為密實(shí)態(tài)體積的近似值。作為密實(shí)態(tài)體積的近似值。單位單位g/cm

18、3或或kg/m3。 公式：公式： =m/ V V式中式中 表觀密度（表觀密度（ g/cm3 ） m材料的質(zhì)量（材料的質(zhì)量（g） V V 用排水法求的的體積用排水法求的的體積（cm3）堆積密度堆積密度o堆積密度材料的堆積密度是指粉狀、顆粒堆積密度材料的堆積密度是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量量。單位單位g/cm3或或kg/m3。 V V0 0= V= V0 0 + V+ V空空公式：公式： 0 0 =m/ V V0 0式中式中 0 0 堆積密度（堆積密度（ g/cm3 ） m材料的質(zhì)量（材料的質(zhì)量（g） V V0 0 材料的堆積體積材料

19、的堆積體積（cm3）(4)幾種密度間的區(qū)別幾種密度間的區(qū)別（1）大小大?。?00 (同一材料同一材料) （2）影響因素影響因素：（3）計(jì)算表示式中體積的不同計(jì)算表示式中體積的不同 : V VV閉閉； 0 : V0VV閉閉V開開VV孔孔 0 : V0 VV閉閉V開開V空空VV孔孔V空空（4）計(jì)算表達(dá)式中質(zhì)量的不同計(jì)算表達(dá)式中質(zhì)量的不同 ， 中中 m為絕對(duì)干燥的質(zhì)量為絕對(duì)干燥的質(zhì)量 0，0 中中 m為自然狀態(tài)下的質(zhì)量（可能含水）為自然狀態(tài)下的質(zhì)量（可能含水）密實(shí)度密實(shí)度o密實(shí)度指材料的體積內(nèi)，被固體物質(zhì)密實(shí)度指材料的體積內(nèi)，被固體物質(zhì)充滿的程度充滿的程度. .o D= V/ VD= V/ V0 0

20、= = 0 0/ / 100%（二）（二）. .材料的孔隙材料的孔隙o1.1.、孔隙率指材料中孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下的體積之、孔隙率指材料中孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下的體積之比的百分率，或稱總孔隙率。比的百分率，或稱總孔隙率。 公式公式 ：P=VP=V孔孔/ V/ Vo o * *100%100% 式中：式中： PP孔隙率孔隙率 V V孔孔材料中全部孔隙的體積材料中全部孔隙的體積 V Vo o材在自然狀態(tài)下的體積材在自然狀態(tài)下的體積 又由于又由于P=(VP=(Vo o V)/ V V)/ Vo o * *100%100% =(1-V/V =(1-V/Vo o ) )* *100%100%

21、=(1- =(1-o o/)/)* *100%100% P+D=1 P+D=12.開口孔隙率與閉口孔隙率開口孔隙率與閉口孔隙率o開口孔隙率是指材料中能被水所飽和的孔隙體積開口孔隙率是指材料中能被水所飽和的孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下的體積百分率：與材料在自然狀態(tài)下的體積百分率： P PK K=(m=(m1 1-m-m2 2)/V)/V0 0 w w 100% 100% 式中：式中： m m1 1水飽和狀態(tài)下材料的質(zhì)量水飽和狀態(tài)下材料的質(zhì)量, g, g m m2 2干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量，干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量，g g ww水的密度，常溫下可取水的密度，常溫下可取1g/ cm31g/ cm3 閉口孔隙

22、率閉口孔隙率p pb b為總孔隙率與開口孔隙率之差為總孔隙率與開口孔隙率之差 即即P PB B=P- P=P- PK K空空 隙隙 率率o4 4、空隙率散粒材料在自然堆積狀態(tài)下，其中、空隙率散粒材料在自然堆積狀態(tài)下，其中的空隙體積與散粒在自然堆積狀態(tài)下的體積之的空隙體積與散粒在自然堆積狀態(tài)下的體積之比的百分率稱為空隙率比的百分率稱為空隙率o公式：公式： P=P=（1- 1- V V0 0 / / V V0 0） 100%=(1- (1- 0 0 / / o o) ) 100% 100% P P散粒材料的空隙率散粒材料的空隙率 0 0散粒材料的堆積密度散粒材料的堆積密度 o-o-材料的體積密度材

23、料的體積密度 填充率填充率：D D = = V V0 0 / / V V0 0 P+ DP+ D =1=1二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)o1、親水性與憎水性、親水性與憎水性 材料在空氣中與水接觸時(shí)，根據(jù)其是材料在空氣中與水接觸時(shí)，根據(jù)其是否能被水潤(rùn)濕，將材料分為親水性和憎否能被水潤(rùn)濕，將材料分為親水性和憎水性兩大類。常用水性兩大類。常用潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角表示。表示。 親水性材料親水性材料 90 憎水性材料憎水性材料 90 二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)1 1、親水性與憎水性親水性與憎水性 潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角：材料、水、空氣三相交點(diǎn)處水滴表面的切線與：材料、水、空氣三相交點(diǎn)處水滴

24、表面的切線與材料表面（經(jīng)過水）所成的角度。材料表面（經(jīng)過水）所成的角度。 親水性親水性材料：材料：90 的材料的材料 （水與材料間吸引力（水與材料間吸引力水分子水分子間吸引力間吸引力 ） 材料能被水潤(rùn)濕（親水）材料能被水潤(rùn)濕（親水）憎水性憎水性材料：材料：90 的材料的材料 (水與材料間吸引力水與材料間吸引力水分子間水分子間吸引力吸引力) 材料不能被水潤(rùn)濕（憎水）材料不能被水潤(rùn)濕（憎水）2. 2. 吸吸 水水 性性o材料吸收水分飽和的能力稱為吸水性材料吸收水分飽和的能力稱為吸水性（1）質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率： Ww=(m2-m1)/m1*100% 式中：式中： Ww質(zhì)量吸水率，質(zhì)量吸水率，% m

25、1 材料在絕對(duì)干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，材料在絕對(duì)干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g m2材料在浸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量，材料在浸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量，g（2 2）. .體體 積積 吸吸 率率o公式：公式：W Wv v= V= Vw w/ V/ V0 0=(m=(m2 2-m-m1 1)/V)/V0 0* * w w * *100%100%o式中：式中： W Wv v - -體積吸水率體積吸水率 V Vw w材料所吸收水分的體積材料所吸收水分的體積 w w水的密度，常溫下取水的密度，常溫下取1=g/ cm31=g/ cm3 V V0 0 材料的自然體積材料的自然體積o體積吸水率與質(zhì)量吸水率的關(guān)系為：體積吸水率與質(zhì)量吸水率

26、的關(guān)系為： W Wv v= = W Ww w * * o oo o 材料的干燥體積密度材料的干燥體積密度 （2 2）. .體體 積積 吸吸 率率o影響材料的吸水性的主要因素有：影響材料的吸水性的主要因素有： 材料的本身的材料的本身的化學(xué)組成化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造構(gòu)造、孔隙孔隙狀況。狀況。 材料的材料的親水性越強(qiáng)親水性越強(qiáng)，孔隙率越大孔隙率越大，連通的毛連通的毛細(xì)孔細(xì)孔隙越多，隙越多，吸水率吸水率越大。越大。o吸水率對(duì)材料性能影響：（指吸水飽合后）吸水率對(duì)材料性能影響：（指吸水飽合后）o W Wv v、 W Ww w o o 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性強(qiáng)度強(qiáng)度抗凍性抗凍性 (3) .水水 飽飽 和和 度度o

27、公式：公式： K KB B= = W Wv v /P/P K KB B 水飽和度水飽和度 W Wv v 材料的體積吸水率，材料的體積吸水率，% % P P材料的孔隙率，材料的孔隙率，% %o K KB B可在可在0101之間波動(dòng)，當(dāng)之間波動(dòng)，當(dāng)K KB B =0 =0時(shí)即時(shí)即W Wv v =0=0說明說明該材料所有的孔隙均未充水，孔隙為閉口孔隙；該材料所有的孔隙均未充水，孔隙為閉口孔隙；當(dāng)當(dāng)K KB B =1 =1時(shí)即時(shí)即W Wv v = P = P ，說明材料所有的孔隙全部，說明材料所有的孔隙全部充滿水，孔隙為開口孔隙充滿水，孔隙為開口孔隙3、吸吸 濕濕 性性o3、吸濕性吸濕性材料材料在潮濕

28、空氣中吸收水分的在潮濕空氣中吸收水分的能力。能力。o公式公式: W: W=(mK-m1)/m1 oW W 材料的含水率（材料的含水率（% %）omK材料吸濕后的質(zhì)量（材料吸濕后的質(zhì)量（g g）om1 材料在絕對(duì)干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（材料在絕對(duì)干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g g）o影響因素影響因素：材料本身（材料本身（除與吸水率的影響因素相同外），還與環(huán)境的溫濕度有關(guān)與環(huán)境的溫濕度有關(guān)。 4耐水性耐水性 材料在長(zhǎng)期飽合水作用下，保持其原有性質(zhì)（不破壞，強(qiáng)度也材料在長(zhǎng)期飽合水作用下，保持其原有性質(zhì)（不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低）的能力。不顯著降低）的能力。技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)：軟化系數(shù)KP KPfw/f (01)fw材

29、料浸水飽合狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa。f材料干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa。Kp耐水性耐水性 Kp耐水性耐水性， Kp0.8 耐水材料長(zhǎng)期水浸，受潮嚴(yán)重重要工程（如地下構(gòu)筑物、基礎(chǔ)、水工結(jié)構(gòu)） ：Kp 0.850.9受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)：Kp 0.700.855、抗?jié)B性、抗?jié)B性材料抵抗壓力水或其他液體滲透的能力。材料抵抗壓力水或其他液體滲透的能力。（1）滲透系數(shù)滲透系數(shù)K Q = KhA t / d K=Qd / AthK滲透系數(shù)，滲透系數(shù)，cm/h d試件厚度，試件厚度，cm 。Q滲透水量，滲透水量，cm3 h水頭差，水頭差，cm。A滲水面積，滲水面積，cm2 t滲水時(shí)間，滲水時(shí)間，h。（2）抗?jié)B

30、標(biāo)號(hào)抗?jié)B標(biāo)號(hào)S：按規(guī)定方法制作的材料試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下所能承受的最大水壓（按規(guī)定方法制作的材料試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下所能承受的最大水壓（MPa）值。值。如如S6代表所能承受的最大水壓為代表所能承受的最大水壓為0.6MPa，影響抗?jié)B性因素：影響抗?jié)B性因素：孔隙率；孔隙特征孔隙率；孔隙特征。（。（P密實(shí)或密實(shí)或P閉閉的的S）。）。6、抗凍性、抗凍性 材料在浸水飽合情況下，經(jīng)多次凍融循環(huán)，保持原性質(zhì)的能力材料在浸水飽合情況下，經(jīng)多次凍融循環(huán)，保持原性質(zhì)的能力（不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低）。（不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低）。表示方法：表示方法：抗凍標(biāo)號(hào)D 如：抗凍標(biāo)號(hào)D8，表示滿足強(qiáng)度損失25，質(zhì)量損失

31、5的情況下，材料可經(jīng)受最多8次凍融循環(huán)。凍害原因凍害原因：（1）水結(jié)冰，V膨脹約9，對(duì)孔壁產(chǎn)生壓力可達(dá)100MPa （2）內(nèi)外溫度差 溫度壓力。（3）墻體水的遷移（內(nèi) 外 結(jié)冰）影響抗凍性因素影響抗凍性因素： 孔隙率與孔隙特征孔隙率與孔隙特征； 孔隙中水充滿程度孔隙中水充滿程度；材料抵抗冰凍應(yīng)力的能力材料抵抗冰凍應(yīng)力的能力。三、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)三、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)1、導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 材料傳導(dǎo)熱量的能力。材料傳導(dǎo)熱量的能力。 表示方法表示方法：導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) Q=A(21)/ d =Qd / A (21) Q傳遞的熱量，J。 21材料兩側(cè)溫差，K。 A材料面積，m2。 d材料厚度，m。 導(dǎo)熱

32、系數(shù)，Wmk 導(dǎo)熱時(shí)間（S） 絕熱性絕熱性保溫隔熱性能保溫隔熱性能 絕熱材料：絕熱材料：玻璃體玻璃體 金屬金屬無(wú)機(jī)無(wú)機(jī) 無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)有機(jī)有機(jī)2）體積密度：0（P）3）孔隙狀況：PP閉孔徑 4）環(huán)境的溫、濕度 2.20 0.60 0.024 冰冰水水空氣空氣 4倍 25倍 2、熱容、熱容 熱容是指材料受熱吸收（蓄存）熱量或冷卻放出熱量的性能。 （1）比熱容比熱容：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的材料溫度升高單位質(zhì)量的材料溫度升高1k（或降低（或降低1k）所吸）所吸 收收（或放出）的熱量：（或放出）的熱量： Q=cm (t2t1) c=Q /m(t2t1) Q材料吸收（放出）的熱量，J。 m材料的質(zhì)量，g。 t2t1材料受

33、熱（冷卻）前后的溫度差，K。 c材料的比熱容，Jgk。 （ 2）熱容熱容 熱容cm（Q( t2t1 ） 單位：JK （3）熱容的實(shí)用意義熱容的實(shí)用意義 保持室內(nèi)房間溫度的穩(wěn)定（在一定范圍內(nèi)，采用熱容保持室內(nèi)房間溫度的穩(wěn)定（在一定范圍內(nèi)，采用熱容值較高的材料值較高的材料,冬季施工材料的加熱。）冬季施工材料的加熱。）3.耐燃性和耐火性耐燃性和耐火性o耐燃性耐燃性指材料在火焰和高溫作用下可否燃燒的性質(zhì)。指材料在火焰和高溫作用下可否燃燒的性質(zhì)。o建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)（GB8624-2006）把材料分為A1、A2、B 、 C 、 D 、 E六個(gè)燃燒性能級(jí)別。而GB8624-1997將材料分為非燃燒

34、材料（A級(jí)）（鋼材、磚、石等）、難燃材料（B1級(jí)）（如紙面石膏板、水泥刨花板等）、可燃燒材料（B2級(jí)）（木材、竹材等）三個(gè)耐燃性級(jí)別。o新舊體系對(duì)比：o耐火性：耐火性：是材料在火焰和高溫作用下，保持其不破是材料在火焰和高溫作用下，保持其不破壞、性能不明顯下降的能力。用耐火極限表示（壞、性能不明顯下降的能力。用耐火極限表示（h）o注意：耐燃材料不一定耐火，如鋼材是非燃燒材料，耐火極限僅0.25h第三節(jié)第三節(jié) 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)內(nèi)容： o材料的強(qiáng)度特性 o材料的彈性和塑性 o材料韌性和脆性 第三節(jié)第三節(jié) 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)一、強(qiáng)度一、強(qiáng)度 材料抵抗在應(yīng)力作用下破壞的能力。材料抵

35、抗在應(yīng)力作用下破壞的能力?！癴” 單位：?jiǎn)挝唬篗Pa (N/mm2)表示式：表示式：f = max max為材料在外力作用下，破壞截面的極限應(yīng)為材料在外力作用下，破壞截面的極限應(yīng)力值力值 1、材料在不同受力方式下的強(qiáng)度、材料在不同受力方式下的強(qiáng)度（1）軸向抗壓和抗拉強(qiáng)度）軸向抗壓和抗拉強(qiáng)度 f壓（拉）壓（拉）= Pmax /A Pmax最大荷載，最大荷載，N。 （荷載：作用于材料試件或構(gòu)件的外力）（荷載：作用于材料試件或構(gòu)件的外力） A破壞截面的面積，破壞截面的面積，mm2。 f壓（拉）壓（拉）抗壓（抗拉）強(qiáng)度，抗壓（抗拉）強(qiáng)度，MPa。（2）抗彎強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度）抗彎強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度） f彎彎3

36、 PmaxL / 2bh22、試驗(yàn)條件對(duì)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的影響、試驗(yàn)條件對(duì)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的影響（1）試件的）試件的形狀和尺寸形狀和尺寸： f立方體立方體f棱柱體棱柱體 f大尺寸大尺寸f小尺寸小尺寸 （大尺寸試件：（大尺寸試件：受摩擦力影響小；受摩擦力影響小；缺陷出現(xiàn)機(jī)率大。）缺陷出現(xiàn)機(jī)率大。）（2）加荷速度加荷速度： f加荷快加荷快f加荷慢加荷慢（3）材料的材料的溫度溫度： f溫度高溫度高f溫度低溫度低 （但鋼材在溫度下降到某一負(fù)（但鋼材在溫度下降到某一負(fù)溫時(shí)，強(qiáng)度值會(huì)突然下降很多）溫時(shí)，強(qiáng)度值會(huì)突然下降很多）（4）材料的材料的含水狀況含水狀況： f含水含水f干燥干燥 （在耐水性中詳講）（在耐水性中

37、詳講）（5）材料試件的）材料試件的表面狀態(tài)表面狀態(tài)： f光滑表面光滑表面f粗糙表面粗糙表面（材料的破壞是變形達(dá)到一定程度才發(fā)生的，故加荷速度快到一定程材料的破壞是變形達(dá)到一定程度才發(fā)生的，故加荷速度快到一定程度，可能使變形的增長(zhǎng)落后于荷載的增長(zhǎng)，故所測(cè)強(qiáng)度值較高度，可能使變形的增長(zhǎng)落后于荷載的增長(zhǎng)，故所測(cè)強(qiáng)度值較高)結(jié)論：為使試驗(yàn)結(jié)果有可比性，必須根據(jù)規(guī)定方法結(jié)論：為使試驗(yàn)結(jié)果有可比性，必須根據(jù)規(guī)定方法（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。3、材料的強(qiáng)度等級(jí)材料的強(qiáng)度等級(jí) 按材料強(qiáng)度值大小劃分的等級(jí)稱為材料的強(qiáng)度等級(jí)。按材料強(qiáng)度值大小劃分的等級(jí)稱為材料的強(qiáng)度等級(jí)。 材料強(qiáng)度等級(jí)與

38、強(qiáng)度的關(guān)系與區(qū)別：材料強(qiáng)度等級(jí)與強(qiáng)度的關(guān)系與區(qū)別： 材料強(qiáng)度值是其力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)（是隨機(jī)連續(xù)的）；材料強(qiáng)度值是其力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)（是隨機(jī)連續(xù)的）； 標(biāo)號(hào)（強(qiáng)度等級(jí)）是根據(jù)強(qiáng)度劃分的級(jí)別（是人為確定標(biāo)號(hào)（強(qiáng)度等級(jí)）是根據(jù)強(qiáng)度劃分的級(jí)別（是人為確定, ,不連續(xù)的不連續(xù)的） 。4、比強(qiáng)度比強(qiáng)度 按材料單位質(zhì)量計(jì)算的強(qiáng)度（按材料單位質(zhì)量計(jì)算的強(qiáng)度（MPa/kg/m3），），是材料輕質(zhì)高強(qiáng)的標(biāo)志。（f /0：鋼：鋼：7378 、塑料塑料：100400）比強(qiáng)度的國(guó)際單位為(N/m2)/(kg/m3) 或Nm/kg。 二、二、彈性和塑性彈性和塑性應(yīng)變應(yīng)變：材料單位長(zhǎng)度的變形量： =L / L應(yīng)力應(yīng)力：材料單位面積上的作用力。=P / A1、彈性變形和塑性變形、彈性變形和塑性變形：彈性變形：彈性變形：塑性變形：塑性變形：塑性材料：材料在破壞前有顯著塑性變形的材料。（軟鋼，鋁合金）脆性材料：材料在破壞前無(wú)顯著塑性變形的材料。（砼、磚、陶瓷）2、彈性模量彈性模量： 彈性模量表示材料在彈性范圍（線彈性范圍）內(nèi)應(yīng)變彈性模量表示材料在彈性范圍（線彈性范圍）內(nèi)應(yīng)變與應(yīng)力與應(yīng)力間的間的線性關(guān)系。線性關(guān)系