1建筑材料基本性質(zhì)C

1、建筑材料的根本性質(zhì)內(nèi)容：1.1 引言1.2 根本狀態(tài)參數(shù)(與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì))1.3 材料的根本力學(xué)性質(zhì)1.4 材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.5 材料的熱工性質(zhì)1.6 材料的耐久性1 1.2 材料根本狀態(tài)參數(shù) (與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì))內(nèi)容：1.2.1 材料的密度、表觀密度和堆積密度1.2.2 材料的孔隙和空隙 21.2.1 根本狀態(tài)參數(shù)(與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì))1、實(shí)際密度（密度）材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位g/cm3或kg/m3。 公式： 式中 實(shí)際密度（ g/cm3 ） m材料的質(zhì)量（g） V材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3）3實(shí)際密度的測量絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積是指不包括材料內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。

2、實(shí)際密度的測量： 1）對(duì)近于絕對(duì)密實(shí)的材料：金屬、玻璃等 量測幾何體積稱重代入公式 2）對(duì)有孔隙的材料：磚、混凝土、石材 磨成細(xì)粉 李氏比重瓶法測試 42、表觀密度（容重）材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位g/cm3或kg/m3。 公式： 式中 o表觀密度（ g/cm3 ） m材料的質(zhì)量（g） Vo材料在自然狀態(tài)下的體積（cm3）5表觀密度的測量 自然狀態(tài)下的體積是指包含材料內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。材料內(nèi)部孔隙含有水分時(shí)，其質(zhì)量和體積均發(fā)生變化。注明含水情況表觀密度的測量： 1）對(duì)形狀規(guī)則的材料：磚、混凝土、石材 烘干量測幾何體積稱重代入公式 2）對(duì)形狀不規(guī)則的材料： 烘干蠟封浮力天平63、堆積

3、密度（松散容重）散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位g/cm3或kg/m3。 公式： 式中 /o堆積密度（ g/cm3 ） m材料的質(zhì)量（g） V/o材料的堆積體積（cm3）7堆積密度的測量 堆積體積是指包含顆粒內(nèi)部孔隙和顆粒之間的空隙在內(nèi)的體積。堆積密度的測量： 1）容器法： 散粒材料裝入容器量測體積稱凈重代入公式 2）自然堆積法： 堆積成一定形狀量測幾何體積稱重代入公式81.2.2 孔隙和空隙1、密實(shí)度指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度。反映材料的致密程度。 公式 影響材料的： 強(qiáng)度 吸水性 耐久性 導(dǎo)熱性92、孔隙率指材料體積內(nèi)，孔隙體積與總體積之比。直接反映材料的致密程度。

4、公式 孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系 P+D=1 孔結(jié)構(gòu)孔隙率孔徑尺寸開口形狀 影響材料的：強(qiáng)度、 吸水性、耐久性、 導(dǎo)熱性103、填充率指散粒材料在某容器的堆積體積中，被其顆粒填充的程度。反映散粒材料堆積的致密程度。 公式 114、空隙率散粒材料在某容器的堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占總體積的比率。 公式 空隙率與填充率的關(guān)系 P/+D/=1 121.3.1 材料的彈性與塑性彈性材料在外力的作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。 彈性模量 E=/塑性材料在外力的作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，仍保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。實(shí)際的材料并不存在理想的彈

5、性變形和塑性變形。13低碳鋼的曲線分段的彈性變形和塑性變形14混凝土的曲線同時(shí)進(jìn)行的彈性變形和塑性變形151.3.2 材料的脆性與韌性脆性在外力作用下，當(dāng)外力到達(dá)一定限度后，材料突然破壞而又無明顯的塑性變形的性質(zhì)。 脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗沖擊或震動(dòng)荷載的能力很差。韌性在沖擊、震動(dòng)荷載的作用下，材料承受很大的變形也不致破壞的性能稱為韌性。如鋼材、木材、纖維等。 橋梁、牛腿柱、電梯井、高層建筑等16徐變 材料在長期不變荷載載作用下，變形隨著時(shí)間的延長而逐漸增長的現(xiàn)象稱為徐變。171.3.3 . 材料的硬度與耐磨性硬度是材料外表能抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的能力。莫氏硬度（10級(jí)） 1

6、滑石 2石膏 3方解石 4 螢石 5磷石灰 6正長石 7 石英 8黃玉 9剛玉 10金剛石 肖氏硬度 布氏硬度（HB）18耐磨性耐磨性材料外表抵抗磨損的能力。常用磨損率（B）表示。 公式 式中 m1、m2試件被磨損前后的質(zhì)量（g） A試件受磨損的面積（cm2） 道路、地面、踏步、水庫泄洪道、縊流面等191.4 材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.4.1 親水性與憎水性 材料在空氣中與水接觸時(shí)，根據(jù)其是否能被水潤濕，將材料分為親水性和憎水性兩大類。常用潤濕角表示。 親水性材料 90 憎水性材料 90 20潤濕角潤濕角示意圖211.4.2、吸水性1.4.2、吸水性材料在浸水情況下吸入水分的能力。用吸水率表示。

7、公式 式中 W質(zhì)材料的質(zhì)量吸水率（） m濕材料吸水飽和后的質(zhì)量（g） m干材料烘干到恒重的質(zhì)量（g） 22影響吸水率大小的因素： a) 材料的本性親水性或憎水性材料 b)材料的孔結(jié)構(gòu)孔徑大小、開口與否、孔隙率大小等吸水性對(duì)材料的影響： a)導(dǎo)熱性增大、熱阻降低對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料不利 b)強(qiáng)度降低、體積膨脹23與水有關(guān)的性質(zhì)吸濕性材料在空氣中吸收空氣中水分的性質(zhì)。用含水率表示。 公式 式中 W含材料的質(zhì)量含水率（） m濕材料含水時(shí)的質(zhì)量（g） m干材料烘干到恒重的質(zhì)量（g） 24影響含水率大小的因素： a)材料的本性親水性或憎水性材料 b)環(huán)境溫度、濕度氣溫越低、相對(duì)濕度越大，材料的含水率越高吸水性

8、對(duì)材料的影響： 導(dǎo)熱性增大、熱阻降低對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料不利 體積膨脹對(duì)木結(jié)構(gòu)和木制品不利 濕脹干縮 與周圍環(huán)境平衡的平衡含水率251.4.3 耐水性1.4.4 耐水性材料長期在飽水作用下不破壞，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。用軟化系數(shù)表示。 公式 式中K軟材料的軟化系數(shù)（K軟01） f飽材料在飽水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa） f干材料在枯燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）26材料軟化系數(shù)的要求軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后的強(qiáng)度降低越多，其耐水性越差。對(duì)經(jīng)常處于水中或受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)物（如地下構(gòu)筑物、基礎(chǔ)、水工結(jié)構(gòu)）的材料，其K軟0.85；受潮較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，其K軟0.75；K軟0.80的材料，

9、一般稱為耐水的材料。27例1 某石材在氣干、絕干、水飽和情況下測得的抗壓強(qiáng)度分別為174、178、165 MPa，求該石材的軟化系數(shù)，并判斷該石材可否用于水下工程。解該石材的軟化系數(shù)為:由于該石材的軟化系數(shù)為0.93，大于0.85，故該石材可用于水下工程。281.4.4 抗?jié)B性5、抗?jié)B性材料抵抗有壓介質(zhì)（水、油、氣）滲透的性質(zhì)稱抗?jié)B性。用滲透系數(shù)K表示。 依達(dá)西定律 式中K材料的滲透系數(shù)（ml/cm2.s） W透過材料試件的水量（ml） t透水時(shí)間（s） A透水面積（ cm2 ） H凈水壓力（cm） d試件的厚度（cm）29抗?jié)B等級(jí)滲透系數(shù)越大，材料的抗?jié)B性越差。對(duì)于混凝土和砂漿，抗?jié)B性常用抗

10、滲等級(jí)(S)表示： S=10H1 H試件開始滲水時(shí)的水壓力（MPa）影響材料抗?jié)B性的因素：孔隙率、孔隙特征地下建筑（地鐵、人防建筑、地下室）、水工結(jié)構(gòu)、防水材料等均要求較高的抗?jié)B性。301.4.5 抗凍性抗凍性材料在吸水飽和的狀態(tài)下，能經(jīng)受屢次凍結(jié)和融化作用而不破壞，同時(shí)也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性質(zhì)稱為抗凍性。用抗凍標(biāo)號(hào)D表示。 31凍融破壞的原因材料有孔且孔隙含水水冰體積膨脹9，結(jié)冰壓力高達(dá)100MPa結(jié)冰壓力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，材料開裂裂縫的增加也進(jìn)一步增加了材料的飽水程度飽水程度的增加進(jìn)一步加劇了凍融破壞反復(fù)屢次進(jìn)一步加劇最終材料崩潰 嚴(yán)寒地區(qū)道路、橋梁、水壩、堤防、海上鉆井平臺(tái)、跨海大橋等

11、均需考慮凍融破壞32凍融破壞的橋梁33海上鉆井平臺(tái)34大貝爾特海峽工程（Denmark 丹 麥）35Highway Bridge in Service of 20 Years 使用20年的高速公路橋梁36熱工性質(zhì)1.5.1 熱容量材料加熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量。大小用比熱容（比熱）表示 公式 Q=cm(T2T1) 式中 Q材料吸收或放出的熱量（J） c材料的比熱(J/g.K) m材料的質(zhì)量（g） (T2T1) 材料受熱或冷卻前后的溫差（K)37比熱的建筑物理意義材料的 比熱對(duì)保持建筑物內(nèi)部溫度穩(wěn)定有很大關(guān)系，比熱大的材料，能在熱流變動(dòng)或采暖設(shè)備供熱不勻時(shí)，緩和室內(nèi)溫度的波

12、動(dòng)。常見材料的比熱（單位 J/g.K ） 鋼材 c=0.48 空氣 c=1.00 木材 c=2.72 水 c=4.18381.5 材料的熱工性質(zhì)1.5.2 導(dǎo)熱性材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。其大小用熱導(dǎo)率（）表示。 公式 式中 熱導(dǎo)率（W/m.K） 熱阻 R=1/ Q傳導(dǎo)的熱量（J） A熱傳導(dǎo)面積（m2） 材料的厚度（m） t熱傳導(dǎo)時(shí)間（s） (T2-T1)材料兩側(cè)溫差（K） 39熱工性質(zhì)材料的熱導(dǎo)率越小，絕熱性能越好。影響熱導(dǎo)率的因素： 材料內(nèi)部的孔隙構(gòu)造密閉的空氣使降 材料的含水情況含水、結(jié)冰使增常見熱導(dǎo)率參數(shù)： 泡沫塑料 0.035 水 0.58 大理石 3.5 冰 2.2 鋼材 58 空氣 0.023 混凝土 1.51 松木 1.170.35 40材料的熱工要求保溫防止室內(nèi)熱量的散失隔熱防止外部熱量的進(jìn)入 統(tǒng)稱為絕熱為構(gòu)筑舒適的室內(nèi)空間，對(duì)材料要求 熱阻（R1/）要大，即熱導(dǎo)率要小 比熱要大窯洞（生土建筑）411.5.3 熱變形性3、熱變形性 定義： 指標(biāo)：注意：隔熱、保溫材料要防潮、防凍。421.6 材料的耐久性定義：材料在使用過程中能抵抗周圍各種介質(zhì)的侵蝕而不破壞，也不易失去其原有性能的性質(zhì)。 1、物理作用：干、濕變化，溫度變化，凍融循環(huán)； 2、化學(xué)作用：酸、堿、鹽、氣體侵蝕； 3、生物作用：昆蟲、菌類的侵蝕作用。包括：抗