建筑材料基本性質(zhì)精品課

1、石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院建筑材料石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院 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 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) 耐久性耐久性主要內(nèi)容主要內(nèi)容石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院第一節(jié)第一節(jié) 材料的組成與結(jié)構(gòu)材料的組成與結(jié)構(gòu) 組成組成v化學(xué)組成化學(xué)組成v礦物組成礦物組成 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)v宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)v微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)v細(xì)觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v定義：定義：化學(xué)組成是指構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化合物化學(xué)組成

2、是指構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化合物 的種類及數(shù)量。的種類及數(shù)量。v表示方法：表示方法：q-金屬材料以各化學(xué)元素含量表示金屬材料以各化學(xué)元素含量表示 q-無機(jī)非金屬材料以各氧化物含量表示無機(jī)非金屬材料以各氧化物含量表示 q-有機(jī)材料以各化合物的含量表示有機(jī)材料以各化合物的含量表示v意義意義: :化學(xué)組成是決定材料化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、力學(xué)化學(xué)組成是決定材料化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、力學(xué) 性質(zhì)的主要因素之一性質(zhì)的主要因素之一v舉例：舉例：碳素鋼容易生銹，加入碳素鋼容易生銹，加入鉻、鎳鉻、鎳等化學(xué)成分，等化學(xué)成分，就生產(chǎn)出不銹鋼。就生產(chǎn)出不銹鋼?；瘜W(xué)學(xué)組組成成石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v定

3、義：定義：q礦物組成礦物組成是指化學(xué)元素組成相同，但分子組成形是指化學(xué)元素組成相同，但分子組成形式各異的現(xiàn)象。式各異的現(xiàn)象。 v意義意義: :也是決定無機(jī)非金屬材料化學(xué)性質(zhì)、物理性也是決定無機(jī)非金屬材料化學(xué)性質(zhì)、物理性 質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和耐久性的重要因素之一。質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和耐久性的重要因素之一。v舉例舉例: : 如常用水泥組成都是氧化鈣、二氧化硅等，但硅如常用水泥組成都是氧化鈣、二氧化硅等，但硅酸鹽水泥熟料的主要礦物組成為硅酸三鈣、硅酸二鈣、酸鹽水泥熟料的主要礦物組成為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣，硅酸三鈣含量越多，硅酸鹽鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣，硅酸三鈣含量越多，硅酸鹽水泥的早期強(qiáng)度越高

4、，水化熱越大，因此不適用于冬水泥的早期強(qiáng)度越高，水化熱越大，因此不適用于冬季施工。季施工。礦礦物物組組成成石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|相同組成材料，其的性能是相同的？ 解答：例如同是二氧化硅成分組成的材料，蛋白石是無定型二氧化硅，石英是結(jié)晶型二氧化硅。它們的分子結(jié)構(gòu)不同，因而它們的性質(zhì)不同。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v定義：定義：是指用肉眼和放大鏡能夠分辨的粗大組織是指用肉眼和放大鏡能夠分辨的粗大組織 （毫米級(jí)及以上）（毫米級(jí)及以上）v分類：分類：（按孔和構(gòu)成形態(tài)）（按孔和構(gòu)成形態(tài)）q 致密結(jié)構(gòu)致密結(jié)構(gòu)q 多孔結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)q 微孔狀結(jié)構(gòu)微孔狀結(jié)構(gòu)宏宏觀觀

5、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)p 纖維狀結(jié)構(gòu)纖維狀結(jié)構(gòu)p 層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)p 微粒狀結(jié)構(gòu)微粒狀結(jié)構(gòu)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院q 致密結(jié)構(gòu)致密結(jié)構(gòu)u 致密構(gòu)造的材料致密構(gòu)造的材料內(nèi)部基本上無孔隙，結(jié)構(gòu)致密。內(nèi)部基本上無孔隙，結(jié)構(gòu)致密。u 特點(diǎn)：特點(diǎn)：是強(qiáng)度和硬度較高，抗?jié)B和抗凍性較好，耐磨性是強(qiáng)度和硬度較高，抗?jié)B和抗凍性較好，耐磨性 較好，吸水性小，絕熱性差。較好，吸水性小，絕熱性差。u 如：如：鋼材、天然石材、玻璃、玻璃鋼等。鋼材、天然石材、玻璃、玻璃鋼等。 大理巖的致密表面圖大理巖的致密表面圖石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院q 多孔結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)u 多孔構(gòu)造的材料多孔構(gòu)造的材料有較

6、多粗大孔隙的結(jié)構(gòu)，有較多粗大孔隙的結(jié)構(gòu)，含孔率較高。含孔率較高。u 性質(zhì)：性質(zhì)：保溫、隔熱、隔聲、吸聲、吸水、絕熱等較好，保溫、隔熱、隔聲、吸聲、吸水、絕熱等較好，強(qiáng)度較低，抗?jié)B性和抗凍性較差。強(qiáng)度較低，抗?jié)B性和抗凍性較差。u 如：如：加氣混凝土、泡沫塑料等。加氣混凝土、泡沫塑料等。 加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造圖加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造圖 石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院q 微孔狀結(jié)構(gòu)微孔狀結(jié)構(gòu)u 微孔狀構(gòu)造的材料微孔狀構(gòu)造的材料具有眾多直徑微小孔隙的結(jié)構(gòu)，含孔具有眾多直徑微小孔隙的結(jié)構(gòu)，含孔率較高。率較高。u 性質(zhì)：性質(zhì)：密度和導(dǎo)熱系數(shù)較小，隔聲吸聲、吸水性較好，密度和導(dǎo)熱系數(shù)較

7、小，隔聲吸聲、吸水性較好，抗?jié)B性較差?？?jié)B性較差。u 如：如：石膏制品、燒結(jié)磚等。石膏制品、燒結(jié)磚等。 燒結(jié)磚的微孔狀結(jié)構(gòu)燒結(jié)磚的微孔狀結(jié)構(gòu) 石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院q 纖維結(jié)構(gòu)纖維結(jié)構(gòu)u 纖維構(gòu)造的材料纖維構(gòu)造的材料內(nèi)部組成有方向性，縱向較緊密而橫向內(nèi)部組成有方向性，縱向較緊密而橫向 疏松，組織中存在相當(dāng)多的孔隙疏松，組織中存在相當(dāng)多的孔隙. .u 性質(zhì)性質(zhì): :具有明顯方向性，一般平行纖維方向的強(qiáng)度較高，具有明顯方向性，一般平行纖維方向的強(qiáng)度較高， 保溫、吸聲性較好，導(dǎo)熱性較好。保溫、吸聲性較好，導(dǎo)熱性較好。u 如：如：木材、竹、玻璃纖維、石棉等。木材、竹、玻璃纖維、

8、石棉等。竹的纖維構(gòu)造圖竹的纖維構(gòu)造圖石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院q 層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)u 層狀構(gòu)造的材料層狀構(gòu)造的材料具有疊合結(jié)構(gòu)，是用膠結(jié)料將不同的片 材或具有各向異性的片材膠合而成整體。u 性質(zhì)性質(zhì)：可獲得平面各向同性，更重要的是可以顯著提高 材料的強(qiáng)度、硬度、絕熱或裝飾等性質(zhì)，擴(kuò)大其 使用范圍。u 如：如：膠合板、紙面石膏板 塑料貼面板等。膠合板的層狀構(gòu)造圖膠合板的層狀構(gòu)造圖石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院q 微粒狀結(jié)構(gòu)（散粒）微粒狀結(jié)構(gòu)（散粒）u 微粒（散粒）狀構(gòu)造微粒（散粒）狀構(gòu)造指呈松散顆粒狀的材料。u 密實(shí)顆粒：密實(shí)顆粒：如砂子、石子等， 因其致密，

9、強(qiáng)度高，適 合做承重的混凝土骨料。u 輕質(zhì)多孔顆粒：輕質(zhì)多孔顆粒：如陶粒、膨脹珍珠巖等，因具多孔結(jié) 構(gòu)，適合做絕熱材料。陶粒的粒狀構(gòu)造圖陶粒的粒狀構(gòu)造圖石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院亞微觀結(jié)構(gòu)也稱作細(xì)觀結(jié)構(gòu)亞微觀結(jié)構(gòu)也稱作細(xì)觀結(jié)構(gòu)指用光學(xué)顯微鏡所看到的結(jié)構(gòu)指用光學(xué)顯微鏡所看到的結(jié)構(gòu)是介于微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)形式是介于微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)形式其尺寸范圍在其尺寸范圍在10-310-310-610-6m m。該結(jié)構(gòu)主要研究：該結(jié)構(gòu)主要研究：v材料內(nèi)部的晶粒、顆粒等的大小和形態(tài)、晶界材料內(nèi)部的晶粒、顆粒等的大小和形態(tài)、晶界 或界面，孔隙與微裂紋的大小和分布?；蚪缑妫紫?/p>

10、與微裂紋的大小和分布。v如金屬材料晶粒的粗細(xì)及其金相組織，木材的如金屬材料晶粒的粗細(xì)及其金相組織，木材的 木纖維，混凝土中的孔隙及界面等。木纖維，混凝土中的孔隙及界面等。細(xì)細(xì)觀觀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v定義：定義：用電子顯微鏡、用電子顯微鏡、X-X-射線衍射儀等手段來研究原射線衍射儀等手段來研究原 子、分子、離子層次的結(jié)構(gòu)子、分子、離子層次的結(jié)構(gòu)v意義：意義：決定著材料的許多物理、力學(xué)性質(zhì)，如強(qiáng)度、決定著材料的許多物理、力學(xué)性質(zhì)，如強(qiáng)度、 硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等分類硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等分類v分類分類q晶體晶體 q非晶體（玻璃體）非晶體（玻璃體）q膠

11、體膠體 微微觀觀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院p其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)按照其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)按照特定的規(guī)則特定的規(guī)則在空間周期性排列在空間周期性排列p具有特定的幾何外形和固定的熔點(diǎn)固定熔點(diǎn)具有特定的幾何外形和固定的熔點(diǎn)固定熔點(diǎn)p按晶體的質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合鍵的特性，晶體又分為：按晶體的質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合鍵的特性，晶體又分為：l原子晶體原子晶體l分子晶體分子晶體l離子晶體離子晶體l金屬晶體金屬晶體晶體晶體石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院p也稱玻璃體，是熔融物在急速冷卻時(shí)，質(zhì)點(diǎn)來不及作有規(guī)則也稱玻璃體，是熔融物在急速冷卻時(shí)，質(zhì)點(diǎn)來不及作有規(guī)則 的排列而形成的無定形體的排列而形成的無定形體p近程有序

12、，遠(yuǎn)程無序近程有序，遠(yuǎn)程無序p具有各向同性，沒有固定的熔點(diǎn)具有各向同性，沒有固定的熔點(diǎn)p具有化學(xué)不穩(wěn)定性，容易與其他物質(zhì)反應(yīng)或自行緩慢地向晶具有化學(xué)不穩(wěn)定性，容易與其他物質(zhì)反應(yīng)或自行緩慢地向晶 體轉(zhuǎn)換。體轉(zhuǎn)換。l如在水泥、混凝土中使用的粒化高爐礦渣、火山灰、粉煤如在水泥、混凝土中使用的?；郀t礦渣、火山灰、粉煤灰等均屬玻璃體，在有水存在條件下，它們能與石膏、灰等均屬玻璃體，在有水存在條件下，它們能與石膏、 石灰發(fā)生反應(yīng)，生成具有水硬性的產(chǎn)物。石灰發(fā)生反應(yīng)，生成具有水硬性的產(chǎn)物。 非晶體非晶體石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院p 是指以極

13、微小的質(zhì)點(diǎn)（是指以極微小的質(zhì)點(diǎn)（1 1100m 100m ）分散在介質(zhì)中所形）分散在介質(zhì)中所形 成的結(jié)構(gòu)成的結(jié)構(gòu) p 具有較強(qiáng)的粘結(jié)力：具有較強(qiáng)的粘結(jié)力：l原因：由于膠體的質(zhì)點(diǎn)很微小，其總的表面積很大，原因：由于膠體的質(zhì)點(diǎn)很微小，其總的表面積很大， 因而表面能很大，有很強(qiáng)的吸附力，因而表面能很大，有很強(qiáng)的吸附力，l例如：膠體硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物中的膠體將砂石粘結(jié)例如：膠體硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物中的膠體將砂石粘結(jié) 在一起形成整體，就形成了混凝土。在一起形成整體，就形成了混凝土。p膠體在長期應(yīng)力作用下，又具有粘性液體的流動(dòng)性質(zhì)。膠體在長期應(yīng)力作用下，又具有粘性液體的流動(dòng)性質(zhì)。l正是由于硅酸鹽水泥的主要水

14、化產(chǎn)物是凝膠體，混凝正是由于硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物是凝膠體，混凝 土的徐變就是由于水泥凝膠體而產(chǎn)生的。土的徐變就是由于水泥凝膠體而產(chǎn)生的。 膠膠 體體石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|某工程灌漿材料采用水泥凈漿，為了達(dá)到較好的施工性能，配合比中要求加入硅粉，并對(duì)硅粉的化學(xué)組成和細(xì)度提出要求，但施工單位將硅粉理解為磨細(xì)石英粉，生產(chǎn)中加入的磨細(xì)石英粉的化學(xué)組成和細(xì)度均滿足要求，在實(shí)際使用中效果不好，水泥漿體成分不均，請(qǐng)分析原因。 案例分析石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|硅粉又稱硅灰，是硅鐵廠煙塵中回收的副產(chǎn)品，其化學(xué)組 成為SiO2，微觀結(jié)構(gòu)為表面光滑的玻璃體，能改

15、善水泥凈漿 施工性能。磨細(xì)石英粉的化學(xué)組成也為SiO2，微觀結(jié)構(gòu)為晶 體，表面粗糙，對(duì)水泥凈漿的施工性能有負(fù)作用。硅粉和磨 細(xì)石英粉雖然化學(xué)成分相同，但細(xì)度不同，微觀結(jié)構(gòu)不同， 導(dǎo)致材料的性能差異明顯 。討論：石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院l 組成組成+ +結(jié)構(gòu)共同決定性質(zhì)結(jié)構(gòu)共同決定性質(zhì): :p 組成不同，性質(zhì)不同組成不同，性質(zhì)不同n如，混凝土與鋼材。如，混凝土與鋼材。p 組成相同，結(jié)構(gòu)不同，性能也不同組成相同，結(jié)構(gòu)不同，性能也不同。n 如：如：C C有三種形態(tài)有三種形態(tài)不定型碳、石墨和金剛石不定型碳、石墨和金剛石。小小 結(jié)結(jié)p從組成和結(jié)構(gòu)上來研究建筑材料的性質(zhì)，才能深入其從

16、組成和結(jié)構(gòu)上來研究建筑材料的性質(zhì)，才能深入其本質(zhì)，對(duì)改進(jìn)與提高材料性能以及創(chuàng)制新型材料都有著本質(zhì)，對(duì)改進(jìn)與提高材料性能以及創(chuàng)制新型材料都有著重要的意義。重要的意義。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院第二節(jié)第二節(jié) 材料的物理性質(zhì)材料的物理性質(zhì) 一、與材料積體相關(guān)概念一、與材料積體相關(guān)概念 二、材料的密度、表觀密度、堆積密度二、材料的密度、表觀密度、堆積密度 三、密實(shí)度、孔隙率三、密實(shí)度、孔隙率 四、填充率、空隙率四、填充率、空隙率 五、與水有關(guān)的性質(zhì)五、與水有關(guān)的性質(zhì) 六、與熱有關(guān)的性質(zhì)六、與熱有關(guān)的性質(zhì)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院一、一、 與材料體積有關(guān)的幾個(gè)概念

17、與材料體積有關(guān)的幾個(gè)概念1、材料結(jié)構(gòu)、材料結(jié)構(gòu)1.1.固體（實(shí)體）固體（實(shí)體） 2.2.閉口孔隙閉口孔隙 3.3.開口孔隙開口孔隙p 固體（實(shí)體）固體（實(shí)體）p 孔孔u(yù)閉口孔隙閉口孔隙u開口孔隙開口孔隙2 2、材料的體積、材料的體積v體積是材料占有的空間尺寸。體積是材料占有的空間尺寸。v由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。v絕密體積、表觀體積、自然體積、堆積體積絕密體積、表觀體積、自然體積、堆積體積石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v定義：定義：干材料干材料在在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，即材料內(nèi)下的體積，即材料

18、內(nèi) 部沒有孔隙時(shí)的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的部沒有孔隙時(shí)的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的 材料體積。材料體積。v表示方法：表示方法：以以表示表示v測(cè)定方法：測(cè)定方法：q比較密實(shí)的材料，如玻璃、鋼材等，通常認(rèn)為其比較密實(shí)的材料，如玻璃、鋼材等，通常認(rèn)為其 于絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，于絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，直接測(cè)其體積直接測(cè)其體積； q 一般多孔材料，如磚，應(yīng)磨成細(xì)粉（粒徑小于一般多孔材料，如磚，應(yīng)磨成細(xì)粉（粒徑小于 0.2mm0.2mm）排除其內(nèi)部孔隙，用）排除其內(nèi)部孔隙，用李氏瓶測(cè)其實(shí)際體積李氏瓶測(cè)其實(shí)際體積絕絕密密體體積積石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v定義：材料在自然狀態(tài)下定義：材料在自然狀態(tài)下

19、不含開口孔隙不含開口孔隙的體積，的體積，含含少量的閉口孔隙少量的閉口孔隙的外觀體積。的外觀體積。v表示方法：以表示方法：以 V V表示。表示。v測(cè)定方法測(cè)定方法q對(duì)配置混凝土所用的砂、石等材料，直接用顆粒對(duì)配置混凝土所用的砂、石等材料，直接用顆粒排水法測(cè)量排水法測(cè)量表表觀觀體體積積石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v定義：材料在定義：材料在自然狀態(tài)下自然狀態(tài)下的體積，即整體材料的外的體積，即整體材料的外 觀體積（觀體積（含所有孔隙和水分含所有孔隙和水分）。）。v表示方法：以表示方法：以0 0表示。表示。v測(cè)定方法測(cè)定方法q對(duì)形狀規(guī)則的材料，如燒結(jié)磚，直接測(cè)量；對(duì)形狀規(guī)則的材料，如燒

20、結(jié)磚，直接測(cè)量；q對(duì)形狀不規(guī)則的材料，對(duì)形狀不規(guī)則的材料，蠟封蠟封后用排水法測(cè)量后用排水法測(cè)量自自然然體體積積石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v定義：粉狀或粒狀材料，在定義：粉狀或粒狀材料，在堆集狀態(tài)下堆集狀態(tài)下的總體外觀的總體外觀 體積。體積。v表示方法：以表示方法：以o o 表示表示0V0V0v測(cè)定方法：測(cè)定方法： Vq包括了材料間的空隙體積包括了材料間的空隙體積V0q用既定容積的容器測(cè)定用既定容積的容器測(cè)定。 V0v與堆積狀態(tài)有關(guān)（與堆積狀態(tài)有關(guān)（同一材料）同一材料）V0q松散堆積下的體積較大松散堆積下的體積較大q密實(shí)堆積狀態(tài)下的體積較小密實(shí)堆積狀態(tài)下的體積較小堆堆積積體體

21、積積石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院二、二、 材料的密度、表觀密度、堆積密度材料的密度、表觀密度、堆積密度 定義：材料在定義：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。下單位體積的質(zhì)量。 計(jì)算式：計(jì)算式： = m/v式中式中 ： 密度（密度（kg/m3） m 材料的干燥質(zhì)量，材料的干燥質(zhì)量，kg。 v 材料在材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，m3 測(cè)定方法：測(cè)定方法：李氏瓶法、李氏瓶法、排水法、幾何法。排水法、幾何法。 意義：反映材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，意義：反映材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài)， 例如：用密度控制玻璃例如：用密度控制玻璃 的生產(chǎn)。的生產(chǎn)。密密度度石家莊鐵道學(xué)院石家莊

22、鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院有孔材料密度的測(cè)定石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院 定義：表觀密度在自然狀態(tài)下，定義：表觀密度在自然狀態(tài)下，不含開口孔隙不含開口孔隙時(shí)材料時(shí)材料單位體積的質(zhì)量單位體積的質(zhì)量 計(jì)算式：計(jì)算式： 式中式中 表觀密度表觀密度，kg/m3。 m 材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，kg。 V V 材料在自然材料在自然狀態(tài)下的體積，狀態(tài)下的體積，m3。表表觀觀密密度度mV石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院 定義：體積密度在定義：體積密度在自然狀態(tài)自然狀態(tài)下，材料單位體積的質(zhì)量下，材料單位體積的質(zhì)量 計(jì)算式：計(jì)算式： 式中式中 。 表觀密度表觀密度，kg/m3。 m

23、 材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，kg。 V。 材料在自然材料在自然狀態(tài)下的體積，狀態(tài)下的體積，m3。 測(cè)定方法：測(cè)定方法：v規(guī)則試件：幾何計(jì)算法；規(guī)則試件：幾何計(jì)算法；v不規(guī)則試件：蠟封，飽和排水法不規(guī)則試件：蠟封，飽和排水法與含水狀態(tài)的關(guān)系與含水狀態(tài)的關(guān)系：含水量越大，體積密度越小。含水量越大，體積密度越小。體體積積密密度度00mV石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院 定義：指散粒材料（粉狀或粒狀材料）在定義：指散粒材料（粉狀或粒狀材料）在堆積狀態(tài)堆積狀態(tài)下單下單 位體積的重量。位體積的重量。 計(jì)算式：計(jì)算式： 測(cè)定方法：測(cè)定方法：粉狀或粒狀材料的質(zhì)量是指填充在一定容粉狀或粒狀材料的質(zhì)量

24、是指填充在一定容 器內(nèi)的材料質(zhì)量，其堆積體積是指所用容器器內(nèi)的材料質(zhì)量，其堆積體積是指所用容器 的容積而言。的容積而言。 意義：在建筑工程中，計(jì)算材料用量、構(gòu)件的自重，配意義：在建筑工程中，計(jì)算材料用量、構(gòu)件的自重，配料計(jì)算以及確定堆放空間時(shí)經(jīng)常要用到材料的密度、表觀料計(jì)算以及確定堆放空間時(shí)經(jīng)常要用到材料的密度、表觀密度、體積密度和堆積密度等數(shù)據(jù)。密度、體積密度和堆積密度等數(shù)據(jù)。堆堆積積密密度度mV石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院幾種密度的特點(diǎn)：幾種密度的特點(diǎn)：v相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：指單位體積質(zhì)量。（質(zhì)量指單位體積質(zhì)量。（質(zhì)量/ /體積體

25、積）v區(qū)別：區(qū)別：測(cè)試方法不同，獲得體積大小不同測(cè)試方法不同，獲得體積大小不同v各個(gè)密度的大小順序？各個(gè)密度的大小順序？四種密度的作用：四種密度的作用：v計(jì)算計(jì)算材料用量材料用量v計(jì)算計(jì)算構(gòu)件自重構(gòu)件自重v配料計(jì)算配料計(jì)算v堆放空間堆放空間小結(jié)小結(jié)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院 定義：指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。定義：指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。 計(jì)算式：計(jì)算式：密密實(shí)實(shí)度度三、密實(shí)度、孔隙率三、密實(shí)度、孔隙率%100%100000mmVVD 定義：指材料體積內(nèi)孔隙體積所占材料總體積的比例定義：指材料體積內(nèi)孔隙體積所占材料總體積的比例 計(jì)算式：計(jì)算式：孔孔隙隙率率0

26、00011(1) 100%VVVpDVV 石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系？孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系？孔隙率與材料性質(zhì)的關(guān)系？（孔隙率與材料性質(zhì)的關(guān)系？（例：海綿和鋼材例：海綿和鋼材） 材料的強(qiáng)度、材料的表觀密度、吸水率、抗?jié)B性、抗材料的強(qiáng)度、材料的表觀密度、吸水率、抗?jié)B性、抗凍性、保溫性能等。凍性、保溫性能等。兩個(gè)孔隙率相同的同種同體積的材料吸水率是否一定兩個(gè)孔隙率相同的同種同體積的材料吸水率是否一定相同？（相同？（閉口孔隙含量越大，吸水率越小，保溫性越好閉口孔隙含量越大，吸水率越小，保溫性越好）材料的性質(zhì)除了與孔的多少有關(guān)外，還與孔的特征、孔的形狀有關(guān)材料的性

27、質(zhì)除了與孔的多少有關(guān)外，還與孔的特征、孔的形狀有關(guān)孔的特征：包括開口孔和閉口孔，孔隙尺寸的大小、孔的特征：包括開口孔和閉口孔，孔隙尺寸的大小、 孔的形狀、孔隙在材料內(nèi)部的分布均勻程度孔的形狀、孔隙在材料內(nèi)部的分布均勻程度石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院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(qǐng)問選擇何種材料？ AB石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院討論：保溫層的目的是外界溫度變化對(duì)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)熱系數(shù)越小越好。觀察兩種材料的剖面，可見A材料為多孔結(jié)構(gòu)，B材料為密實(shí)結(jié)構(gòu)，多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，適于作

28、保溫層材料。 石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院某施工隊(duì)原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為 多孔、容量僅700 kg/m3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，但加氣混凝土砌塊表 面看來澆水不少，但實(shí)則吸水不多，請(qǐng)分析 原因。 案例分析石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院分析：加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為“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)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)。 石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院 定義：指指散粒材料在某堆積體積中，

29、被其顆粒填充定義：指指散粒材料在某堆積體積中，被其顆粒填充 的程度。的程度。 計(jì)算式：計(jì)算式：填填充充率率四、填充率、空隙率四、填充率、空隙率 定義：指散粒材料在某堆積體積中，顆粒間的空隙體定義：指散粒材料在某堆積體積中，顆粒間的空隙體 積所占的比例。積所占的比例。 計(jì)算式：計(jì)算式：空空隙隙率率00100%100%VDV0000(1) 100% 1(1) 100%V VVPDVV 石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院意義：空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞囊饬x：空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞?致密度?？障堵士勺鳛榭刂苹炷林旅芏取？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配骨料

30、級(jí)配與計(jì)與計(jì) 算算含砂率含砂率的依據(jù)。的依據(jù)。 關(guān)系：關(guān)系： D D + P + P =1 =1 石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院五、與水有關(guān)的性質(zhì)五、與水有關(guān)的性質(zhì)石膏能否用于砌筑橋墩、大壩？石膏能否用于砌筑橋墩、大壩？建筑紅磚能否用作防水材料？建筑紅磚能否用作防水材料？長期與水接觸的建筑部位和潮濕部位對(duì)建筑材料長期與水接觸的建筑部位和潮濕部位對(duì)建筑材料有哪些要求？有哪些要求？與水有關(guān)的性質(zhì)包括：與水有關(guān)的性質(zhì)包括：親水性和憎水性；吸水性親水性和憎水性；吸水性 和吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性。和吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v根

31、據(jù)材料在空氣中與水接觸時(shí)，能否被潤濕分為根據(jù)材料在空氣中與水接觸時(shí)，能否被潤濕分為 親水性材料：潤濕角親水性材料：潤濕角9090 憎水性材料：潤濕角憎水性材料：潤濕角9090180180 親水性憎水性Playv 建筑中大部分無機(jī)材料屬于親水材料：混凝土、砂漿等建筑中大部分無機(jī)材料屬于親水材料：混凝土、砂漿等v 建筑中大部分有機(jī)材料屬于憎水材料，瀝青、石蠟、塑料建筑中大部分有機(jī)材料屬于憎水材料，瀝青、石蠟、塑料 等屬于憎水材料可用作防水材料，也可用于親水材料的表等屬于憎水材料可用作防水材料，也可用于親水材料的表 面處理。面處理。1 1、親水性和憎水性（、親水性和憎水性（屋面？外墻？屋面？外墻？）

32、石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院（1）吸水性）吸水性飽水狀態(tài)（吸水飽和）恒值飽水狀態(tài)（吸水飽和）恒值定義：材料在定義：材料在水中水中吸收水分達(dá)到飽和的能力。吸收水分達(dá)到飽和的能力。指標(biāo)：用吸水率表示。指標(biāo)：用吸水率表示。質(zhì)量吸水率：材料飽水狀態(tài)質(zhì)量吸水率：材料飽水狀態(tài), ,所吸水分質(zhì)量占干質(zhì)量的百分率所吸水分質(zhì)量占干質(zhì)量的百分率體積吸水率：材料飽水狀態(tài)體積吸水率：材料飽水狀態(tài), ,所吸收水分體積占干體積百分率所吸收水分體積占干體積百分率2 2. 吸水性與吸濕性吸水性與吸濕性%100干干吸質(zhì)mmmW21001.100%wVWVmmWVV

33、石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院 對(duì)于質(zhì)量吸水率大于100%的材料，如木材等通常用體積吸水率，而對(duì)于大多數(shù)材料，經(jīng)常采用質(zhì)量吸水率。兩種吸水率存在以下關(guān)系 （1-14）0.VwWW石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。q對(duì)于細(xì)微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大。對(duì)于細(xì)微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大。閉閉口孔隙水分不能進(jìn)去，而開口大孔雖然水分易進(jìn)入，口孔隙水分不能進(jìn)去，而開口大孔雖然水分易進(jìn)入，但不能存留，只能潤濕孔壁，所以吸水率仍然較小。但不能存留，只能潤濕孔壁，所以吸水率仍然較小

34、。吸水率對(duì)材料性質(zhì)的影響（強(qiáng)度、保溫性、抗?jié)B性、抗凍吸水率對(duì)材料性質(zhì)的影響（強(qiáng)度、保溫性、抗?jié)B性、抗凍性），性），例如：混凝土的吸水率越大，抗凍性越差。例如：混凝土的吸水率越大，抗凍性越差。各種材料的吸水率很不相同，差異很大，如花崗巖的吸水各種材料的吸水率很不相同，差異很大，如花崗巖的吸水率只有率只有0.50.7，混凝土的吸水率為，混凝土的吸水率為24，粘土，粘土磚的吸水率達(dá)磚的吸水率達(dá)820，而木材的吸水率可超過，而木材的吸水率可超過100。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院（2）吸濕性）吸濕性自然狀態(tài)自然狀態(tài) 變值變值 定義定義：材料在潮濕材料在潮濕空氣中空氣中吸收水分的性質(zhì)。

35、吸收水分的性質(zhì)。 指標(biāo)：指標(biāo)：含水率含水率 定義：自然狀態(tài)，材料所含水分質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率定義：自然狀態(tài)，材料所含水分質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率 計(jì)算式：計(jì)算式：。%100干干含含mmmW石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院與空氣濕度有關(guān)與空氣濕度有關(guān) 材料的含水率受所處環(huán)境中空氣濕度的影響。當(dāng)空氣中濕度在材料的含水率受所處環(huán)境中空氣濕度的影響。當(dāng)空氣中濕度在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，其含水率叫作材料的料的含水率保持不變，其含水率叫作材料的平衡含水率平衡含水率。 石家莊鐵道學(xué)

36、院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院定義：耐水性是指材料長期在飽和水作用下，而不破壞，其強(qiáng)定義：耐水性是指材料長期在飽和水作用下，而不破壞，其強(qiáng) 度也不顯著降低的性質(zhì)。度也不顯著降低的性質(zhì)。指標(biāo)：軟化系數(shù)（指標(biāo)：軟化系數(shù)（K軟軟） 3 3. 耐水性耐水性干飽軟ffK）的抗壓強(qiáng)度（：材料吸水飽和狀態(tài)下飽MPaf）壓強(qiáng)度（：材料干燥狀態(tài)下的抗干MPaf石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|一般材料吸水后，強(qiáng)度降低，但降低的程度不同，例如：石一般材料吸水后，強(qiáng)度降低，但降低的程度不同，例如：石 膏和混凝土。膏和混凝土。 因?yàn)樗謺?huì)分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，則有不同程度的。當(dāng)材

37、料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時(shí)（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強(qiáng)度的嚴(yán)重降低。|軟化系數(shù)的范圍波動(dòng)在軟化系數(shù)的范圍波動(dòng)在01之間，之間，軟化系數(shù)越小，耐水性越軟化系數(shù)越小，耐水性越差，差，當(dāng)軟化系數(shù)大于當(dāng)軟化系數(shù)大于0.85時(shí)，時(shí)， 認(rèn)為是耐水性的材料。受水浸認(rèn)為是耐水性的材料。受水浸泡或處于潮濕環(huán)境的建筑物，則必須選用軟化系數(shù)不低于泡或處于潮濕環(huán)境的建筑物，則必須選用軟化系數(shù)不低于0.75的材料建造。的材料建造。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院4 4. 抗?jié)B性抗?jié)B性定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。指標(biāo)：指標(biāo)：1）滲透系數(shù)：）滲透系數(shù)：

38、式中：式中： K KS S 滲透系數(shù)，滲透系數(shù)，cm/hcm/h；W W 時(shí)間時(shí)間t內(nèi)的滲水總量，內(nèi)的滲水總量，cm； A A 材料垂直于滲水方向的滲水面積，材料垂直于滲水方向的滲水面積，cm； t t 時(shí)間，時(shí)間，h h ；d d 試件厚度，試件厚度，cmcm； H H 靜水壓力水頭，靜水壓力水頭，cmcm。K KS S的意義的意義：抗?jié)B系數(shù)越小，表明抗?jié)B性能越好?？?jié)B系數(shù)越小，表明抗?jié)B性能越好。. .sAt HWKd石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院2）抗?jié)B等級(jí)）抗?jié)B等級(jí)定義：定義：指指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，石料、砼或砂漿石料、砼或砂漿所能承受的最

39、大水壓力。所能承受的最大水壓力。 表示方法：字母表示方法：字母P+可承受的水壓力（以可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）為單位）來表示抗?jié)B等級(jí)。來表示抗?jié)B等級(jí)。 舉例：如舉例：如P4、P6、P8、P10等，表示試件能承受逐步等，表示試件能承受逐步增高至增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa的水壓而的水壓而不滲透。不滲透?？?jié)B等級(jí)越高，抗?jié)B能力越強(qiáng)。抗?jié)B等級(jí)越高，抗?jié)B能力越強(qiáng)。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院q 抗?jié)B性是決定材料耐久性的主要指標(biāo)抗?jié)B性是決定材料耐久性的主要指標(biāo)（抗凍性和抗侵蝕性）。（抗凍性和抗侵蝕性）。q 材料的抗?jié)B性與材料內(nèi)部的材料的抗?jié)B性

40、與材料內(nèi)部的孔隙率、孔隙特征孔隙率、孔隙特征有密切關(guān)系，有密切關(guān)系，特別是開口孔隙率有關(guān)，開口孔隙率越大，大孔含量越多，則特別是開口孔隙率有關(guān)，開口孔隙率越大，大孔含量越多，則抗?jié)B性越差。材料的抗?jié)B性還與材料的增水性和親水性有關(guān)，抗?jié)B性越差。材料的抗?jié)B性還與材料的增水性和親水性有關(guān)，增水性材料的抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料。增水性材料的抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料。q 地下建筑及水工建筑等，因經(jīng)常受壓力水的作用，所用材料地下建筑及水工建筑等，因經(jīng)常受壓力水的作用，所用材料 應(yīng)具有一定的抗?jié)B性。對(duì)于防水材料則應(yīng)具有好的抗?jié)B性。應(yīng)具有一定的抗?jié)B性。對(duì)于防水材料則應(yīng)具有好的抗?jié)B性。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科

41、學(xué)與工程分院5 5. 抗凍性抗凍性定義：材料飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融交替作用，既不破壞定義：材料飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融交替作用，既不破壞 強(qiáng)度又不顯著下降的性質(zhì)。強(qiáng)度又不顯著下降的性質(zhì)。指標(biāo)：抗凍等級(jí)指標(biāo)：抗凍等級(jí) 抗壓強(qiáng)度下降抗壓強(qiáng)度下降25%25%；質(zhì)量損失；質(zhì)量損失5%5%時(shí)能經(jīng)受凍融時(shí)能經(jīng)受凍融 循環(huán)的循環(huán)的最大次數(shù)最大次數(shù)。 例如：例如： F150混凝土混凝土該混凝土能夠抵抗的最大凍該混凝土能夠抵抗的最大凍 融循環(huán)次數(shù)為融循環(huán)次數(shù)為150次次。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院材料抗凍標(biāo)號(hào)的選擇，足根據(jù)結(jié)構(gòu)物的種類、使用條件、氣候條件等來決定的。燒結(jié)普通磚、陶瓷面磚

42、、輕混凝土等墻體材料，一般要求其抗凍標(biāo)號(hào)為F15或F25；用于橋梁和道路的混凝土應(yīng)為F50、F100或F200 。水工混凝土要求高達(dá)F500。5 5. 抗凍性抗凍性石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。凍融循環(huán)凍融循環(huán)|凍融破壞的表現(xiàn)：表面出現(xiàn)剝落、裂紋、質(zhì)量損失，強(qiáng) 度降低。 |凍融破壞的原因：孔隙中水結(jié)冰體積膨脹，對(duì)孔壁造成 壓力。 5 5. 抗凍性抗凍性石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分

43、院凍融破壞的大壩壩面使用20年高速公路橋5 5. 抗凍性抗凍性石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院5 5. 抗凍性抗凍性石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院6. 霉變性霉變性定義：材料在潮濕或溫暖的氣候條件下受到真菌侵蝕，在材料定義：材料在潮濕或溫暖的氣候條件下受到真菌侵蝕，在材料的表面產(chǎn)生絨毛狀或棉花狀的物質(zhì)，顏色從白色到暗灰色至黑的表面產(chǎn)生絨毛狀或棉花狀的物質(zhì)，顏色從白色到暗灰色至黑色，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生藍(lán)綠色、黃綠色、或微紅色的物質(zhì)，稱為材色，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生藍(lán)綠色、黃綠色、或微紅色的物質(zhì)，稱為材料霉變。料霉變。原因：水分、溫度、空氣原因：水分、溫度、空氣措施：保持材料干燥、通

44、風(fēng)。措施：保持材料干燥、通風(fēng)。 石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院7. 腐朽性腐朽性定義：材料在使用過程中受到酸、堿、鹽以及真菌等各種腐蝕定義：材料在使用過程中受到酸、堿、鹽以及真菌等各種腐蝕介質(zhì)作用，在材料內(nèi)部發(fā)生一系列的物理、化學(xué)變化，使材料介質(zhì)作用，在材料內(nèi)部發(fā)生一系列的物理、化學(xué)變化，使材料逐漸受到損害，性能改變，力學(xué)性質(zhì)降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起整個(gè)逐漸受到損害，性能改變，力學(xué)性質(zhì)降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起整個(gè)材料徹底破壞的現(xiàn)象。材料徹底破壞的現(xiàn)象。原因：引發(fā)種類很多，因材而異。原因：引發(fā)種類很多，因材而異。措施：措施很多，最常見是涂層法。措施：措施很多，最常見是涂層法。 石家莊鐵道學(xué)院

45、石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|能源緊缺是一個(gè)世界性的問題，建筑行業(yè)是個(gè)耗 能大戶，國家規(guī)定高層建筑必須采用節(jié)能建筑材 料，其中包括墻體節(jié)能、屋面節(jié)能和門窗節(jié)能。墻體節(jié)能、屋面節(jié)能和門窗節(jié)能。建筑節(jié)能建筑節(jié)能保溫材料保溫材料熱工性質(zhì)熱工性質(zhì)導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性熱容量熱容量六、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)六、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性定義：當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，熱量從材料一面通過材料定義：當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，熱量從材料一面通過材料傳導(dǎo)至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。傳導(dǎo)至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。指標(biāo)：導(dǎo)熱系數(shù)指標(biāo)：導(dǎo)熱系數(shù) 式中式中 導(dǎo)熱系數(shù)，（

46、導(dǎo)熱系數(shù)，（）；傳導(dǎo)的熱量）；傳導(dǎo)的熱量, ,; ;材料厚度，；材料厚度，； 熱傳導(dǎo)面積，熱傳導(dǎo)面積， m m2 2；一熱傳導(dǎo)時(shí)間，一熱傳導(dǎo)時(shí)間，h h（t t2 2-t-t1 1）材料兩面溫度差，）材料兩面溫度差，K K)(12ttFZQd石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)差別很大，常見建筑材料的導(dǎo)熱系各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)差別很大，常見建筑材料的導(dǎo)熱系 數(shù)范圍是數(shù)范圍是0.0350.0353.5 W3.5 W(mK)(mK)，工程中通常把，工程中通常把0.230.23 W W(mK)(mK)的材料稱為的材料稱為絕熱材料（保溫和隔熱材料）絕熱材料（保溫和隔熱材料）。

47、 工程意義：工程意義：判斷材料的保溫隔熱性能（判斷材料的保溫隔熱性能（傳熱越傳熱越保溫性保溫性） 物理意義：導(dǎo)熱系數(shù)為單位厚度物理意義：導(dǎo)熱系數(shù)為單位厚度(1m)(1m)的材料、兩面溫度差為的材料、兩面溫度差為1 1 時(shí)、在單位時(shí)間時(shí)、在單位時(shí)間(1s)(1s)內(nèi)通過單位面積內(nèi)通過單位面積(1(1) )的熱量。的熱量。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|材料的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu) p 化學(xué)組成不同的材料，其導(dǎo)熱系數(shù)不同，所以不同材料化學(xué)組成不同的材料，其導(dǎo)熱系數(shù)不同，所以不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)也不同。的導(dǎo)熱系數(shù)也不同。 p 如：一般情況下，導(dǎo)熱系數(shù)的大小為：如：一般情況下

48、，導(dǎo)熱系數(shù)的大小為： 金屬材料非金屬材料金屬材料非金屬材料 有機(jī)材料有機(jī)材料影響導(dǎo)熱性的因素：影響導(dǎo)熱性的因素：石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|孔隙率和空隙構(gòu)造特征孔隙率和空隙構(gòu)造特征 P，導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性，原因是靜止空氣的，原因是靜止空氣的一般材一般材 料的料的。 P一定時(shí)，隨著連通孔和粗孔的增多，一定時(shí)，隨著連通孔和粗孔的增多，因?yàn)槿艨紫?，因?yàn)槿艨紫?粗粗大或貫通，對(duì)流作用加強(qiáng)，大或貫通，對(duì)流作用加強(qiáng)，。|材料的濕度和溫度材料的濕度和溫度 材料受潮后，材料受潮后，導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性，保溫隔熱性，保溫隔熱性（水水空氣空氣） 材料再受凍，材料再受凍，進(jìn)一步進(jìn)一步，保溫隔熱性進(jìn)一步，保

49、溫隔熱性進(jìn)一步(冰冰水水)。棉襖浸水后保暖性棉襖浸水后保暖性變差？變差？孔多的材料保溫性孔多的材料保溫性能好？能好？石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院熱容熱容v定義：材料受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的定義：材料受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，它以材料升溫或降溫時(shí)熱量的變化來表示，性質(zhì)，它以材料升溫或降溫時(shí)熱量的變化來表示，即熱容量，其計(jì)算公式為即熱容量，其計(jì)算公式為式中式中 Q材料的熱容量，材料的熱容量，KJ M材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，Kg C材料比熱容，材料比熱容，KJ（Kg.K） t1-t2材料受熱或冷卻后的溫差，材料受熱或冷卻后的溫差，K12. .()QM C tt石

50、家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院熱容熱容vC：比熱容，真正反映不同材料間熱容性差別的：比熱容，真正反映不同材料間熱容性差別的參數(shù)，可以在實(shí)驗(yàn)室條件下檢測(cè)材料在溫度變化參數(shù)，可以在實(shí)驗(yàn)室條件下檢測(cè)材料在溫度變化時(shí)的熱量釋放量，由下式求出：時(shí)的熱量釋放量，由下式求出：物理意義：質(zhì)量為物理意義：質(zhì)量為1kg的材料，在溫度每改變的材料，在溫度每改變1K時(shí)時(shí)所吸收或放出熱量的大小。所吸收或放出熱量的大小。12.()QCMtt石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院一、材料的強(qiáng)度一、材料的強(qiáng)度二、彈性和塑性二、彈性和塑性三、脆性和韌性三、脆性和韌性四、硬度和耐磨性四、硬度和耐磨性第三節(jié)第

51、三節(jié) 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院一、材料的強(qiáng)度l1.1.強(qiáng)度強(qiáng)度q材料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。通常材料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。通常情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力多由外力（或荷載）作用而引情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力多由外力（或荷載）作用而引起，隨著外力增加，應(yīng)力也隨之增大，直至應(yīng)力超過材起，隨著外力增加，應(yīng)力也隨之增大，直至應(yīng)力超過材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)所能抵抗的極限，即強(qiáng)度極限，材料發(fā)生破料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)所能抵抗的極限，即強(qiáng)度極限，材料發(fā)生破壞。壞。q在工程上，通常采用破壞試驗(yàn)法對(duì)材料的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)測(cè)。在工程上，通常采用破壞試驗(yàn)法對(duì)材料的強(qiáng)度進(jìn)

52、行實(shí)測(cè)。將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力（荷將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度材料的強(qiáng)度。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|2.根據(jù)外力作用方式不同分類: q 抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、 抗彎強(qiáng)度（或抗折強(qiáng)度） 及抗剪強(qiáng)度。如下圖所示：石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|2.某桿件受力形式示意圖如下，該桿件的基本受力形某桿件受力形式示意圖如下，該桿件的基本受力形式是（式是（ ）（2014年二建考試真題）年二建考試真題）|A：壓縮：壓縮 B：彎曲

53、：彎曲 C：剪切：剪切 D：扭轉(zhuǎn)：扭轉(zhuǎn)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院混凝土路面磚抗折強(qiáng)度試驗(yàn)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度可直接由下式計(jì)算：AFfmaxf-材料強(qiáng)度， MPaFmax-材料破壞時(shí)的最大荷載，NA-試件受力面積，mm2石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v 抗彎強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度 ） 223bhFLf 單點(diǎn)加荷：單點(diǎn)加荷： 三分點(diǎn)加荷：三分點(diǎn)加荷： 2bhFLf ppppLpLL/3L/3L/3P/2P/2

54、bpp(a)(b)(c)(d)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院根據(jù)極限強(qiáng)度的大小，劃分為不同的強(qiáng)度等級(jí)或標(biāo)號(hào)。 3.強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)的聯(lián)系與區(qū)別強(qiáng)度等級(jí)是人為規(guī)定的強(qiáng)度范圍強(qiáng)度指的是材料的極限值，是唯一的,是實(shí)測(cè)值強(qiáng)度等級(jí)的確定必須以其極限強(qiáng)度值為依據(jù),每一強(qiáng)度等級(jí)則包含一系列強(qiáng)度值用于評(píng)價(jià)材料是否輕質(zhì)高強(qiáng)。如 C30 M10 Q2354.比強(qiáng)度材料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院1)材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造2)孔隙率與孔隙特征3)試件的形狀和尺寸4)加荷速度5)試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度6)受力面

55、狀態(tài)石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|彈性彈性q 定義：定義：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，能夠完材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，能夠完 全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈 性變形（或瞬時(shí)變形）。性變形（或瞬時(shí)變形）。q 指標(biāo)：指標(biāo)：彈性模量彈性模量 （怎么求應(yīng)力，求應(yīng)變？）（怎么求應(yīng)力，求應(yīng)變？）q意義：意義：E E表示材料抵抗變形的指標(biāo)，表示材料抵抗變形的指標(biāo)，E E值越大，材料越不易變值越大，材料越不易變 形，即抵抗變形的能力越強(qiáng)。形，即抵抗變形的能力越強(qiáng)。二、彈性和塑性二、彈性和塑性E石家莊鐵道學(xué)

56、院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|2 2、塑性：塑性：q定義：定義：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能 保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。 這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。q 常見塑性材料：常見塑性材料：混凝土拌合物、水泥漿、鋼材、瀝青等混凝土拌合物、水泥漿、鋼材、瀝青等Play石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|1

57、、脆性、脆性q定義：定義：當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞，而破壞時(shí)當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞，而破壞時(shí) 并無并無 明顯的塑性變形的性質(zhì)。明顯的塑性變形的性質(zhì)。q 特點(diǎn)：特點(diǎn)：破壞時(shí)，變形小；抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折強(qiáng)度低破壞時(shí)，變形??；抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折強(qiáng)度低q 脆性材料：脆性材料：大部分無機(jī)非金屬材料均屬脆性材料，如天然大部分無機(jī)非金屬材料均屬脆性材料，如天然 石材，燒結(jié)普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土石材，燒結(jié)普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土 砂漿等。砂漿等。三、脆性和韌性石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院|2、韌性（沖擊

58、韌性）、韌性（沖擊韌性）q定義：定義：在沖擊、震動(dòng)荷載作用下，材料能夠吸收較大的能在沖擊、震動(dòng)荷載作用下，材料能夠吸收較大的能 量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)。量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)。q 韌性材料：韌性材料：低碳鋼、木材、玻璃鋼等。采用沖擊試驗(yàn)測(cè)定低碳鋼、木材、玻璃鋼等。采用沖擊試驗(yàn)測(cè)定q路面、橋梁、吊車梁以及有抗震要求的結(jié)構(gòu)都要考慮材料路面、橋梁、吊車梁以及有抗震要求的結(jié)構(gòu)都要考慮材料的韌性。的韌性。石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院四、硬度和耐磨性四、硬度和耐磨性v 1. 1.硬度硬度q定義：定義：材

59、料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓 入其表面的能力入其表面的能力q分類：分類：摩氏硬度（石料、陶瓷等）；摩氏硬度（石料、陶瓷等）； 布氏布氏、洛氏硬度（金屬材料）。、洛氏硬度（金屬材料）。 q測(cè)定方法：測(cè)定方法：刻劃法，回彈法和壓入法刻劃法，回彈法和壓入法o刻劃法：刻劃法：用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、 方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃晶方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃晶 剛玉、金剛石的順序，分為個(gè)硬度等級(jí)剛玉、金剛石的順序，分為個(gè)硬度等級(jí)o 回彈法：回彈法：用于測(cè)定混凝土表面硬度，并間接推算混凝用于測(cè)定混凝土表面硬度，并間接推算混凝 土的強(qiáng)度土的強(qiáng)度石家莊鐵道學(xué)院石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程分院v 2 .2 .耐磨性耐磨性 定義：定義：耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。 指標(biāo)：指標(biāo)：材料的耐磨性用磨耗率表示材料的耐磨性用磨耗率表示 計(jì)算公式：計(jì)算公式：式中：式中：G-G-材料的磨耗率，材料的磨耗率，