建筑材料第一章建筑材料的基本性質(zhì)

1、建筑材料建筑材料第一章第一章 建筑材料的基本性質(zhì)建筑材料的基本性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)第三節(jié)第三節(jié) 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)第四節(jié)第四節(jié) 材料的耐久性材料的耐久性第五節(jié)第五節(jié) 材料的熱加工性質(zhì)材料的熱加工性質(zhì)第六節(jié)第六節(jié) 材料的裝飾性能材料的裝飾性能第七節(jié)第七節(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)造開口孔：常溫下水能進(jìn)入絕大多數(shù)材料都含孔隙?？紫斗譃椋洪]口孔：常溫下水不能進(jìn)入一、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(gè)密度）個(gè)密度）1.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)一、材料

2、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(gè)密度）個(gè)密度）（一）密度（一）密度 材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為密密度度，（，（絕對(duì)密實(shí)體積指不包括材料孔隙在內(nèi)的體絕對(duì)密實(shí)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(duì)密實(shí)體積干燥材料的絕對(duì)密實(shí)體積，m3。1.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì) 鋼材、玻璃等少數(shù)密實(shí)材料可根據(jù)外形尺鋼材、玻璃等少數(shù)密實(shí)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(cè)大多數(shù)有孔隙的

3、材料，在測(cè)定材料的密度時(shí)，應(yīng)把材料磨成定材料的密度時(shí)，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉，干燥后用李氏瓶測(cè)定其體細(xì)粉，干燥后用李氏瓶測(cè)定其體積（積（排液法排液法）。材料磨的越細(xì)，）。材料磨的越細(xì)，測(cè)得的密度數(shù)值就越精確。磚、測(cè)得的密度數(shù)值就越精確。磚、石等材料的密度即用此法測(cè)得。石等材料的密度即用此法測(cè)得。1.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)（一）密度（一）密度請(qǐng)看密度試驗(yàn)動(dòng)畫 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，m

4、3。 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。00mV1.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)（二）表觀密度（二）表觀密度 散?；蚍蹱畈牧?，如砂、石子、水泥等，在散?；蚍蹱畈牧?，如砂、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(cè)定散粒材料的堆積密度時(shí)，按一定的方法將測(cè)定散

5、粒材料的堆積密度時(shí)，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。00mV1.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)（三）堆積密度（三）堆積密度請(qǐng)看堆積密度試驗(yàn)動(dòng)畫請(qǐng)看堆積密度試驗(yàn)動(dòng)畫 指材料在包含內(nèi)部閉口孔隙（開口孔隙除外）指材料在包含內(nèi)部閉口孔隙（開口孔隙除外）條件下的單位體積的質(zhì)量。條件下的單位體積的質(zhì)量。mV V材料的自然狀態(tài)下不含開口孔隙的體積?；蛑辈牧系淖匀粻顟B(tài)下不含開口孔隙的體積?；蛑苯佑门潘y(cè)得實(shí)際體積的近似值。接用排水法測(cè)得實(shí)際體積的近似值。1.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)（四

6、）（四）* *視密度視密度 四種密度的關(guān)系：四種密度的關(guān)系： 對(duì)于同種材料（如一堆碎石），測(cè)得的四種密度的關(guān)對(duì)于同種材料（如一堆碎石），測(cè)得的四種密度的關(guān)系？系？mVmV 00mV00mV質(zhì)量一樣，而四種體積存在一個(gè)關(guān)系：質(zhì)量一樣，而四種體積存在一個(gè)關(guān)系： V是指實(shí)體體積是指實(shí)體體積 V=V+Vb V0 =V+Vb+Vk V0 =V+Vb+Vk+V空空故，故， 0 0 0 01.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)密度視密度表觀密度堆積密度 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(shí)度（一）密實(shí)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

7、度（即密實(shí)體積占自然體積的百分率）。密實(shí)體積占自然體積的百分率）。00100%100%VDV1.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)（二）孔隙率（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%VVPV000100%100%kKVVVPVVbKPPP開口孔隙率：開口孔隙率：閉口孔隙率：閉口孔隙率： 孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系：孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系：P+D=11.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)（三）（三）* *填充率填充率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

8、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1.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)（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(jì)算公式為：占的比例稱為散粒材料的空隙率，其計(jì)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粒互相填充的致密程度。填充的致密程度?？障犊障?.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：1、有

9、一卵石試樣，洗凈烘干后質(zhì)量為、有一卵石試樣，洗凈烘干后質(zhì)量為1000g，將其，將其浸水飽和，用布擦干表面稱重為浸水飽和，用布擦干表面稱重為1005g，再裝入盛滿，再裝入盛滿水后重為水后重為1840g的廣口瓶?jī)?nèi)，然后稱重為的廣口瓶?jī)?nèi)，然后稱重為2475g，試，試求試樣的求試樣的表觀密度表觀密度。解解： 表觀密度表觀密度 已知已知m=1000g， V0=V排開水排開水=3(1840 1005)24753701cm00Vm干30010002.70/V370mg cm干1.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)00mV2、一塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸的黏土磚、一塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸的黏土磚(240mm115mm53m

10、m)，干燥狀態(tài)質(zhì)量為干燥狀態(tài)質(zhì)量為2420g，吸水飽和后為，吸水飽和后為2640g，將其，將其烘干磨細(xì)后稱取烘干磨細(xì)后稱取50g，用排水法測(cè)得體積為，用排水法測(cè)得體積為19.2cm3，試求試求孔隙率孔隙率解解： 孔隙率孔隙率1.1 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)1.651100%36.5%2.6P0=m/V0=2420/(2411.55.3)=1.65g/cm3=m/V=50/19.2=2.60g/cm300100%VVPV01100%一、材料的強(qiáng)度一、材料的強(qiáng)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(qiáng)度，以材料受外力破壞時(shí)單位面積上所承

11、受的強(qiáng)度，以材料受外力破壞時(shí)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，分別稱為抗拉、抗壓、抗剪和抗彎抗拉、抗壓、抗剪和抗彎強(qiáng)度強(qiáng)度。 材料的這些強(qiáng)度是采用標(biāo)準(zhǔn)試件，通過試驗(yàn)材料的這些強(qiáng)度是采用標(biāo)準(zhǔn)試件，通過試驗(yàn)來測(cè)定的。來測(cè)定的。1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)f材料的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度材料的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)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(qiáng)度、抗

12、拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度拉力拉力壓力壓力剪力剪力FfA強(qiáng)度公式：強(qiáng)度公式：PPPPPP1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)2、抗彎強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度PlP/2P/2l=3aaaa抗彎強(qiáng)度的測(cè)試有兩種方法如圖所示抗彎強(qiáng)度的測(cè)試有兩種方法如圖所示:bh 試驗(yàn)時(shí)將試件放在兩個(gè)支點(diǎn)上，中間作用一試驗(yàn)時(shí)將試件放在兩個(gè)支點(diǎn)上，中間作用一集中載荷集中載荷P，則抗彎強(qiáng)度公式為：，則抗彎強(qiáng)度公式為：232fFlfbh 試驗(yàn)時(shí)將兩個(gè)相等的集中載荷試驗(yàn)時(shí)將兩個(gè)相等的集中載荷P/2分別作用在分別作用在試件兩個(gè)支點(diǎn)間的三分點(diǎn)處，則抗彎強(qiáng)度公式為：試件兩個(gè)支點(diǎn)間的三分點(diǎn)處，則抗彎強(qiáng)度公式為：2fFlfbh1.2 1.2 材

13、料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)3、影響材料強(qiáng)度的因素、影響材料強(qiáng)度的因素 材料強(qiáng)度的大小與材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及測(cè)材料強(qiáng)度的大小與材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及測(cè)定強(qiáng)度值的試驗(yàn)條件有關(guān)。定強(qiáng)度值的試驗(yàn)條件有關(guān)。 對(duì)于同種材料來說，孔隙率對(duì)于同種材料來說，孔隙率，強(qiáng)度，強(qiáng)度；對(duì)多數(shù)；對(duì)多數(shù)材料來說，溫度材料來說，溫度，強(qiáng)度，強(qiáng)度，含水率，含水率強(qiáng)度強(qiáng)度。例。例如：鋼材溫度升高時(shí)，強(qiáng)度會(huì)明顯降低；磚、木材如：鋼材溫度升高時(shí)，強(qiáng)度會(huì)明顯降低；磚、木材等含水率增加時(shí)，強(qiáng)度會(huì)降低。等含水率增加時(shí)，強(qiáng)度會(huì)降低。 試驗(yàn)條件的不同主要是指試件尺寸以及試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)條件的不同主要是指試件尺寸以及試驗(yàn)時(shí)的加荷速度。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)

14、按照相關(guān)規(guī)范來進(jìn)行操作。加荷速度。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范來進(jìn)行操作。1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)4、圖例和動(dòng)畫演示、圖例和動(dòng)畫演示1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)4、圖例和動(dòng)畫演示、圖例和動(dòng)畫演示1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)4、圖例和動(dòng)畫演示、圖例和動(dòng)畫演示1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)4、圖例和動(dòng)畫演示、圖例和動(dòng)畫演示1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)4、圖例和動(dòng)畫演示、圖例和動(dòng)畫演示二、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(dāng)外力除去后

15、，材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)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0A1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)（二）塑性（二）塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后，材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)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

16、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0AB1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)實(shí)際上純的彈性材料和塑性材料是沒有的。實(shí)際上純的彈性材料和塑性材料是沒有的。有的材料受力時(shí)先發(fā)生彈性變形，再發(fā)生塑性變形，有的材料受力時(shí)先發(fā)生彈性變形，再發(fā)生塑性變形，如建筑鋼材；如建筑鋼材；有的材料在受力后彈性和塑性變形同時(shí)發(fā)生，這種有的材料在受力后彈性和塑性變形同時(shí)發(fā)生，這種材料稱為彈塑性材料，如混凝土。材料稱為彈塑性材料，如混凝土。1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)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

17、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(shí)就突然破壞的性質(zhì)稱為形時(shí)就突然破壞的性質(zhì)稱為脆性脆性，具有這種性質(zhì)的，具有這種性質(zhì)的材料稱為材料稱為脆性材料脆性材料。 脆性材料達(dá)到破壞荷載時(shí)的變形值很小，受沖脆性材料達(dá)到破壞荷載時(shí)的變形值很小，受沖擊和震動(dòng)荷載的能力很差，宜做擊和震動(dòng)荷載的能力很差，宜做承壓構(gòu)件承壓構(gòu)件。如磚、。如磚、石材、混凝土等石材、混凝土等。1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)三、材料的脆性與韌性三、材料的脆性與韌性 材料在沖擊或震動(dòng)荷載作用下能承受很大的變材料在沖擊或震動(dòng)荷載作用下能承受很大的變形也不致破壞的性質(zhì)稱為形也不致破壞的性質(zhì)稱為韌性韌性

18、，具有這種性質(zhì)的材，具有這種性質(zhì)的材料稱為料稱為韌性材料韌性材料。 如低碳鋼、低合金鋼等屬于韌性材料。如低碳鋼、低合金鋼等屬于韌性材料。1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)材料脆性、韌性破壞動(dòng)畫演示材料脆性、韌性破壞動(dòng)畫演示1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)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(cè)量材料的壓入法測(cè)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(jì)算：式計(jì)算：FD

19、布氏壓頭布氏壓頭材料表面材料表面d1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)四、材料的硬度四、材料的硬度1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì) 按按滑刻法滑刻法，礦物硬度由小到大分為，礦物硬度由小到大分為10級(jí)：滑石級(jí)：滑石1，石膏石膏2，方解石，方解石3，螢石，螢石4，鱗灰石，鱗灰石5，正長(zhǎng)石，正長(zhǎng)石6，石英，石英7，黃玉黃玉8，剛玉，剛玉9，金剛石，金剛石10。稱為。稱為莫氏硬度莫氏硬度回彈法回彈法用于測(cè)用于測(cè)定混凝土表面硬度，定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土并間接推算混凝土的強(qiáng)度的強(qiáng)度1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)四、材料的硬度四、材料的硬度 壓入法壓入法指鋼材指

20、鋼材抵抗較硬物體壓入抵抗較硬物體壓入產(chǎn)生局部變形的能產(chǎn)生局部變形的能力，亦即鋼材表面力，亦即鋼材表面抵抗塑性變形的能抵抗塑性變形的能力。力。1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)四、材料的硬度四、材料的硬度電子布氏硬度計(jì)壓入法測(cè)材料硬度動(dòng)畫演示壓入法測(cè)材料硬度動(dòng)畫演示1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 3、已知甲材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積為、已知甲材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積為40cm3，在自然狀態(tài)下體積為在自然狀態(tài)下體積為160 cm3；乙材料的密實(shí)度為；乙材料的密實(shí)度為80，求甲、乙兩材料的孔隙率，并判斷哪種材，求甲、乙兩材料的孔隙率，并判斷哪種材料較宜做

21、保溫材料？料較宜做保溫材料？解：（解：（1）甲材料的孔隙率）甲材料的孔隙率P甲甲（V0-V）/V0100（16040）/16010075（2）乙材料的孔隙率）乙材料的孔隙率P乙乙1D18020（3）P甲甲P乙乙 故甲材料宜做保溫材料故甲材料宜做保溫材料1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)4、一邊長(zhǎng)為、一邊長(zhǎng)為200mm的立方體試塊，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的立方體試塊，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，破壞荷載為試驗(yàn)時(shí)，破壞荷載為1600KN，試求該試塊抗壓強(qiáng)，試求該試塊抗壓強(qiáng)度為多少？度為多少？ 解：解：fF/A1600103/(200200)=40.0 MPa1.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì) 建

22、筑物中的材料在使用過程中經(jīng)常會(huì)直接建筑物中的材料在使用過程中經(jīng)常會(huì)直接或間接與水接觸，如水壩、橋墩、屋頂?shù)?，為或間接與水接觸，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)。1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)（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(rùn)濕的性質(zhì)稱為材料容易被水潤(rùn)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

23、容易被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為材料不容易被水潤(rùn)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。憎水性材料一般用于防水。1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)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(rùn)濕角材料的親水性與憎水性可用潤(rùn)濕角來說明，來說明，當(dāng)材料與水接觸時(shí)，在材料、水、空氣三相的交當(dāng)材料與水接觸時(shí)，在材料、水、空氣三相的交點(diǎn)處，作沿水滴表面的切線，該切線與固體、液點(diǎn)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

24、夾角稱為潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角。 潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角越小，越小，表明材料越易被潤(rùn)濕。實(shí)表明材料越易被潤(rùn)濕。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)潤(rùn)濕角驗(yàn)表明，當(dāng)潤(rùn)濕角90時(shí)，這種材料稱為親時(shí)，這種材料稱為親水性材料；當(dāng)潤(rùn)濕角水性材料；當(dāng)潤(rùn)濕角 90時(shí)，稱為憎水性材時(shí)，稱為憎水性材料。料。1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)(1)親水性材料干磚磚表面滴水后(2)憎水性材料塑料塑料表面滴水后（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。吸水率包括質(zhì)量，常用質(zhì)量吸水率來表示。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

25、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。1、質(zhì)量吸水率、質(zhì)量吸水率1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)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)下的體積材料吸水飽和狀態(tài)下的體積， cm3 。2、體積吸水率、體積吸水率1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)0VVVmmW干水飽v0水 Wv 與與Wm 之間的關(guān)系：之間的關(guān)系： Wv=Wm0。0為材料在干燥狀態(tài)下

26、的表觀為材料在干燥狀態(tài)下的表觀密度。密度。00mmV干飽1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì) 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(duì)于親水性材料，孔隙率越大，吸水性越強(qiáng)。對(duì)于親水性材料，孔隙率越大，吸水性越強(qiáng)。但若是閉口孔隙水分也不易進(jìn)入，粗大的開口孔但若是閉口孔隙水分也不易進(jìn)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(xì)連通而密集微細(xì)連通而開口孔隙的材料開口孔隙的材料，吸水率才最大。，吸

27、水率才最大。1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì) 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(shí)的質(zhì)量材料含水時(shí)的質(zhì)量，g。 材料的吸水性和吸濕性大對(duì)材料的性能都是材料的吸水性和吸濕性大對(duì)材料的性能都是不利不利的。的。材料吸水或吸濕后質(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

28、性（三）材料的吸濕性1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)5 5、有、有100g100g濕砂，含水率為濕砂，含水率為10%10%，請(qǐng)問干砂，請(qǐng)問干砂有多少？有多少？v答：干砂答：干砂90g90g。錯(cuò)錯(cuò)gmm9.90%101100W1含含 干00100%hmmWm課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： （四）材料的耐水性（四）材料的耐水性 材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞，且其強(qiáng)度也不顯材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞，且其強(qiáng)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(qiáng)度材料干燥

29、狀態(tài)下的強(qiáng)度，MPa；f1材料在吸水飽和狀態(tài)下的強(qiáng)度材料在吸水飽和狀態(tài)下的強(qiáng)度，MPa。1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì) KR0.85為耐水性材料。為耐水性材料。KR越小，說明材料吸越小，說明材料吸水后強(qiáng)度下降越多，耐水性越差。對(duì)于經(jīng)常位于水水后強(qiáng)度下降越多，耐水性越差。對(duì)于經(jīng)常位于水中或受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)的材料，中或受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)的材料，KR0.85；受潮；受潮較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，KR0.75。1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 6、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，

30、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?；炷猎噳K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(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1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)7、紅磚干燥時(shí)表觀密度為、紅磚干燥時(shí)表觀密度為1900Kg/m3，密度為，密度為2.5 g/ cm3，質(zhì)量吸水率為，

31、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： 已知條件：已知條件：01900Kg/m3；2.5g/cm3；Wm10；求：；求：P、Wv 000100%1100%1.91100%24%2.5VVPV（V0為自然狀態(tài)下體積，為自然狀態(tài)下體積，V為實(shí)際體積為實(shí)際體積）Wv= Wm0=10%1.9=19%1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì) 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(shí)間內(nèi)，不變質(zhì)、抵抗所受破壞作用，在規(guī)定的時(shí)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

32、原有性能的性質(zhì)。 耐久性是衡量材料乃至結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用條件耐久性是衡量材料乃至結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用條件下的安全性能。下的安全性能。1.4 1.4 材料的耐久性材料的耐久性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）化學(xué)作用化學(xué)作用 包括大氣和環(huán)境水中的酸、堿、鹽包括大氣和環(huán)境水中的酸、堿、鹽等溶液的侵蝕和日光、紫外線等對(duì)材料的作用。等溶液的侵蝕和日光、紫外線等對(duì)材料的作用。（3）機(jī)械作用機(jī)械作用 包括荷載的持續(xù)作用，交變荷載對(duì)包括荷載的持續(xù)作用，交變荷載對(duì)材料引起的疲勞

33、、沖磨、氣蝕作用。材料引起的疲勞、沖磨、氣蝕作用。（4）生物作用生物作用 主要指菌類、昆蟲等危害，導(dǎo)致材主要指菌類、昆蟲等危害，導(dǎo)致材料發(fā)生腐朽、蟲蛀等。料發(fā)生腐朽、蟲蛀等。1.4 1.4 材料的耐久性材料的耐久性 材料的耐久性是一項(xiàng)綜合性能，工程中材料常常材料的耐久性是一項(xiàng)綜合性能，工程中材料常常是發(fā)生一種或幾種破壞，所以必須針對(duì)材料所處的環(huán)是發(fā)生一種或幾種破壞，所以必須針對(duì)材料所處的環(huán)境來討論才有實(shí)際意義。為提高材料的耐久性，延長(zhǎng)境來討論才有實(shí)際意義。為提高材料的耐久性，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命和減少維修費(fèi)用，可根據(jù)實(shí)際情況建筑物的使用壽命和減少維修費(fèi)用，可根據(jù)實(shí)際情況和材料的破壞特點(diǎn)采取相應(yīng)

34、的措施。和材料的破壞特點(diǎn)采取相應(yīng)的措施。 如：如：金屬材料主要考慮化學(xué)作用而引起的銹蝕；金屬材料主要考慮化學(xué)作用而引起的銹蝕； 瀝青和高分子材料主要是受熱、空氣、陽(yáng)光作瀝青和高分子材料主要是受熱、空氣、陽(yáng)光作用氧化而老化變脆；用氧化而老化變脆； 混凝土材料主要發(fā)生物理和機(jī)械破壞作用；混凝土材料主要發(fā)生物理和機(jī)械破壞作用； 木材最易受生物作用而腐蝕、腐朽。木材最易受生物作用而腐蝕、腐朽。1.4 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(shí)間內(nèi)，不變質(zhì)、抵抗所受破壞作用，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，不變質(zhì)、不損壞，保

35、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(zhǎng)期使用條件耐久性是衡量材料乃至結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用條件下的安全性能。下的安全性能。1.4 1.4 材料的耐久性材料的耐久性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）化學(xué)作用化學(xué)作用 包括大氣和環(huán)境水中的酸、堿、鹽包括大氣和環(huán)境水中的酸、堿、鹽等溶液的侵蝕和日光、紫外線等對(duì)材料的作用。等溶液的侵蝕和日光、紫外線等對(duì)材料的作用。（3）機(jī)械作用機(jī)械作用 包括荷載的持續(xù)作用，交變荷載對(duì)包括荷載的

36、持續(xù)作用，交變荷載對(duì)材料引起的疲勞、沖磨、氣蝕作用。材料引起的疲勞、沖磨、氣蝕作用。（4）生物作用生物作用 主要指菌類、昆蟲等危害，導(dǎo)致材主要指菌類、昆蟲等危害，導(dǎo)致材料發(fā)生腐朽、蟲蛀等。料發(fā)生腐朽、蟲蛀等。1.4 1.4 材料的耐久性材料的耐久性 材料的耐久性是一項(xiàng)綜合性能，工程中材料常常材料的耐久性是一項(xiàng)綜合性能，工程中材料常常是發(fā)生一種或幾種破壞，所以必須針對(duì)材料所處的環(huán)是發(fā)生一種或幾種破壞，所以必須針對(duì)材料所處的環(huán)境來討論才有實(shí)際意義。為提高材料的耐久性，延長(zhǎng)境來討論才有實(shí)際意義。為提高材料的耐久性，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命和減少維修費(fèi)用，可根據(jù)實(shí)際情況建筑物的使用壽命和減少維修費(fèi)用，可根

37、據(jù)實(shí)際情況和材料的破壞特點(diǎn)采取相應(yīng)的措施。和材料的破壞特點(diǎn)采取相應(yīng)的措施。 如：如：金屬材料主要考慮化學(xué)作用而引起的銹蝕；金屬材料主要考慮化學(xué)作用而引起的銹蝕； 瀝青和高分子材料主要是受熱、空氣、陽(yáng)光作瀝青和高分子材料主要是受熱、空氣、陽(yáng)光作用氧化而老化變脆；用氧化而老化變脆； 混凝土材料主要發(fā)生物理和機(jī)械破壞作用；混凝土材料主要發(fā)生物理和機(jī)械破壞作用； 木材最易受生物作用而腐蝕、腐朽。木材最易受生物作用而腐蝕、腐朽。1.4 1.4 材料的耐久性材料的耐久性（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

38、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(shí)間熱傳導(dǎo)時(shí)間，h；T2-T1材料兩面溫度差材料兩面溫度差，K或或。1.5 1.5 材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì) 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(shí)的溫度。及導(dǎo)熱時(shí)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，微越小；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)

39、熱系數(shù)。小和閉口孔隙減小導(dǎo)熱系數(shù)。1.5 1.5 材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì) 孔隙中的介質(zhì)對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)影響較大，靜態(tài)孔隙中的介質(zhì)對(duì)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(dāng)材料的含水率增大時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)也所以當(dāng)材料的含水率增大時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)也增大，當(dāng)孔隙中的水結(jié)成冰時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)更大。增大，當(dāng)孔隙中的水結(jié)成冰時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)更大。1.5 1.5 材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì)（二）材料的熱容量（二）材料的熱容量 熱容量是指材料受熱時(shí)吸收熱量或冷卻放出熱

40、量的熱容量是指材料受熱時(shí)吸收熱量或冷卻放出熱量的性能。性能。 材料的熱容量大小可用比熱（容）表示。比熱是指質(zhì)材料的熱容量大小可用比熱（容）表示。比熱是指質(zhì)量為量為1g的材料，當(dāng)溫度升高（或降低）的材料，當(dāng)溫度升高（或降低）1K（或（或）時(shí)所吸）時(shí)所吸收（或釋放）的熱量。用公式表示為收（或釋放）的熱量。用公式表示為1.5 1.5 材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì)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或或。例如：水的比

41、熱大概為例如：水的比熱大概為4.2 J/(gK) （一）裝飾材料（一）裝飾材料 主要是指內(nèi)外墻面、地面和頂棚等的飾面材料。主要是指內(nèi)外墻面、地面和頂棚等的飾面材料。（二）裝飾材料的基本要求（二）裝飾材料的基本要求顏色：材料對(duì)光譜的反射；是一種感受；選材的重要因素。顏色：材料對(duì)光譜的反射；是一種感受；選材的重要因素。光澤：光線射于物體，受其表面反射或曲折變化而發(fā)生的光輝。光澤：光線射于物體，受其表面反射或曲折變化而發(fā)生的光輝。表面組織及形狀尺寸。表面組織及形狀尺寸。質(zhì)感：人們對(duì)材料質(zhì)地的感受。質(zhì)感：人們對(duì)材料質(zhì)地的感受。1.6 1.6 材料的裝飾性能材料的裝飾性能（三）裝飾材料的選用原則（三）裝

42、飾材料的選用原則建筑物的使用要求。表面美觀兼具多種功能。建筑物的使用要求。表面美觀兼具多種功能。與所處的環(huán)境、所在的部位相協(xié)調(diào)。與所處的環(huán)境、所在的部位相協(xié)調(diào)。1.6 1.6 材料的裝飾性能材料的裝飾性能1.6 1.6 材料的裝飾性能材料的裝飾性能 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、Al

43、2O3、Fe2O3等。等。1.7 1.7 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（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(jī)非金屬材料。無機(jī)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）金屬材料的晶體組織（三）金屬材料的晶體組織 金屬材料多為合金，組成合金的固溶體、化合金屬材料多為合金，組成合金的固溶體、化合物以及它們之間的混

44、合物都可以稱為一種晶體組織。物以及它們之間的混合物都可以稱為一種晶體組織。1.7 1.7 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）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)。其分辨尺寸在納納米米10-6mm以上。材料在微觀結(jié)構(gòu)層次上可分為晶體、以上。材料在微觀結(jié)構(gòu)層次上可分為晶體、玻璃體、膠體。玻璃體、膠體。 （1）晶體）晶體 物質(zhì)中的分子、原子、離子等質(zhì)點(diǎn)在空間呈周物質(zhì)中的分子、原子、離子等質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)及。根據(jù)晶體的質(zhì)點(diǎn)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。1.7 1.7 材料的組成、