建筑材料的基本性質(zhì)課件

1、29 七月 20221第一章建筑材料的基本性質(zhì)第1頁，共72頁。學習目的和要求本章為全書的重點章節(jié)之一。通過本章內(nèi)容的學習，熟悉本課程經(jīng)常涉及的與材料性質(zhì)有關(guān)的基本概念，為學好以后各章節(jié)具體材料創(chuàng)造條件。要求了解材料的組成、結(jié)構(gòu) ，以及它們與材料性質(zhì)的關(guān)系；掌握:材料的物理性質(zhì)、力學性質(zhì)、與水有關(guān)的性質(zhì)、熱工性質(zhì)的概念及表示方法，并能較熟練地應用。要求了解材料的聲學性質(zhì)及耐久性的基本概念。建筑材料-基本性質(zhì)第2頁，共72頁。1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系一.材料的組成材料的組成是決定材料的性質(zhì)的內(nèi)在因素之一(一)化學組成(化學成分) 無機非金屬材料 各氧化物含量表示方法 金屬材料 化學元

2、素含量 有機材料 各化合物含量 (二)礦物組成(是由一種或幾種化學組成經(jīng)過一定的生產(chǎn)工藝過程，形成具有一定結(jié)構(gòu)特征的單質(zhì)或化合物，如水泥)建筑材料-基本性質(zhì)第3頁，共72頁。二.材料的結(jié)構(gòu)按尺寸大小分三個層次來研究結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系(一) 微觀結(jié)構(gòu)（原子級和分子級結(jié)構(gòu)） 晶體：質(zhì)點按一定規(guī)律排列的固體，固定的幾何外形和熔點。 非晶體:熔融物在急冷過程中得到的，內(nèi)部質(zhì)點無序排列的固體或液態(tài)固體，無固定的熔點、各向同性(二)顯微結(jié)構(gòu)（um）：主要研究內(nèi)部的晶粒、顆粒的大小形態(tài)、界面、孔隙、微裂紋的大小、形狀及分布。特點:材料內(nèi)部的晶粒越細小，分布越均勻，則材料的 受力越均勻，強度越高，脆性越差，耐久

3、性越高；界面粘結(jié)越好，強度和耐久性越高。建筑材料-基本性質(zhì)第4頁，共72頁。 (三)宏觀結(jié)構(gòu)（mm）：主要研究材料中的大孔隙、裂紋、不同材料的組合與復合方式、各組成材料的分布。 1. 單一材料 致密結(jié)構(gòu)：高強，不透水（鋼材、玻璃、瀝青） 多孔結(jié)構(gòu)：輕質(zhì)、保溫（泡沫玻璃、泡沫塑料） 纖維結(jié)構(gòu)：高抗拉（木材、纖維） 聚集結(jié)構(gòu): 強度較高（陶瓷、磚）建筑材料-基本性質(zhì)第5頁，共72頁。2.復合材料：兩種或兩種以上組成材料以適當?shù)姆绞浇Y(jié)合 而成的新材料（普通混凝土，鋼筋混凝土，膠合板） 優(yōu)點：取長補短，使材料具有多種功能（如強度、防水、 裝飾、保溫）或具有某些特殊功能。 粒狀聚集結(jié)構(gòu)：綜合性能好、價格

4、較低廉（混凝土） 纖維聚集結(jié)構(gòu)：輕質(zhì)、保溫、吸聲或抗拉（纖維板) 多孔結(jié)構(gòu)：輕質(zhì)、保溫（加氣混凝土） 疊合結(jié)構(gòu): 綜合性能好（膠合板）建筑材料-基本性質(zhì)第6頁，共72頁。宏觀結(jié)構(gòu)是影響材料性質(zhì)的重要因素，材料的宏觀結(jié)構(gòu)較易改變。三種結(jié)構(gòu)的關(guān)系組成及微觀結(jié)構(gòu)相同，宏觀結(jié)構(gòu)不同，物理性質(zhì)不同（玻璃和泡沫玻璃；普通混凝土和加氣混凝土） 組成及微觀結(jié)構(gòu)不同，宏觀結(jié)構(gòu)相同，物理性質(zhì)相似（泡沫玻璃、泡沫塑料、加氣混凝土）建筑材料-基本性質(zhì)第7頁，共72頁。三.結(jié)構(gòu)中的孔隙與性質(zhì)的關(guān)系(一)孔隙形成的原因(1)水分子的占據(jù)作用。建筑材料加水拌和,用水量通常超過理論上的用水量,多余的水分占據(jù)的空間即為孔隙。(

5、2)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,可在材料中形成大量的孔隙。 (3)火山爆發(fā)作用?；鹕奖l(fā)時,噴到空中的巖漿,冷卻后在巖石中形成大量的孔隙。(4)焙燒作用。材料中摻入的可燃材料在高溫下燃燒掉而形成孔隙；由于某些成分的作用產(chǎn)生氣體而形成孔隙建筑材料-基本性質(zhì)第8頁，共72頁。(二)孔隙的分類 1.按大小. 微細孔隙（對于無機非金屬材料而言,20nm的為無害孔隙，）、毛細孔隙、較粗大孔隙、大孔 2.按形狀. 球形、片狀（裂紋）、 管狀、尖角狀 3.按常壓進水與否. 開口孔隙：對性能影響較大 閉口孔隙：水壓較高時，水分也可進入 建筑材料-基本性質(zhì)第9頁，共72頁。(三)孔隙對材料性

6、質(zhì)的影響(孔隙增多) (1)材料的體積密度減小。 (2)材料受力的有效面積減小,強度降低。 (3)體積密度減小,導熱系數(shù)和熱容隨之減小。 (4)透氣性,透水性,吸水性變大。 (5)對抗凍性、抗?jié)B性,要視孔隙大小和形態(tài)而定,有 一些能提高抗凍性、抗?jié)B性。 (6)吸聲性、吸濕性、吸水性增強。建筑材料-基本性質(zhì)第10頁，共72頁。材料的物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與熱有關(guān)的性質(zhì)建筑材料-基本性質(zhì)第11頁，共72頁。1.2 材料的基本物理性質(zhì)一.不同狀態(tài)下的各種密度密度視密度體積密度堆積密度建筑材料-基本性質(zhì)第12頁，共72頁。1.密度材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。 公式：=

7、m/V 式中 :實際密度（ g/cm3 ） m材料的質(zhì)量（g） V材料在絕對密實狀態(tài)下的體積(cm3）絕對密實狀態(tài)下的體積是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)本身的體積，或稱實體積，不含孔隙在內(nèi)的體積。建筑材料-基本性質(zhì)第13頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)2.視密度材料在自然狀態(tài)下不含開口孔隙時，單位體積的質(zhì)量。 公式：=m/ V 式中 視密度（ g/cm3） m材料的質(zhì)量（g） V材料在自然狀態(tài)下不含開口孔隙時的體積, 可用排水法求得的體積（cm3） Vb 材料內(nèi)部閉口孔隙的體積 V = V +Vb第14頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)3.體積密度材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。公式： o=m/ Vo

8、=m/(V+Vb+Vk) 式中 o表觀密度（ kg/cm3 ） m材料的質(zhì)量（kg） Vo材料在自然狀態(tài)下的體積（m3） Vk材料內(nèi)部開口孔隙的體積（ m3 ）材料的質(zhì)量可以是任意狀態(tài)下的，但必須說明含水情況。通常所指的體積密度是材料在氣干狀態(tài)下的,稱為氣干體積密度，簡稱體積密度。材料 在絕干狀態(tài)時，則稱為絕干體積密度，以P0d表示(P0dmV0)。 Vo=V + Vb+Vk材料的孔隙率越大，含水率越小，則材料的體積密度越小。 第15頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)4.堆積密度散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為堆積密度。公式: o= m/Vo= m/(Vo +Vv)式中 o堆積密度（

9、 kg/m3 ） m 材料的質(zhì)量（kg） Vo材料的堆積體積（m3） Vv顆粒之間空隙的體積（m3）同一材料: oo第16頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)二.材料的孔隙率與密實度1.孔隙率指材料中孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下的體積之比的百分率。 公式 ：P=Vp/Vo 100% 式中 P孔隙率 Vp材料中全部孔隙的體積, Vp=Vb+Vk Vo材在自然狀態(tài)下的體積 P=(Vo V)/ Vo 100%=(1-od/) 100%第17頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)2.開口孔隙率:是指材料中開口孔隙的體積與材料在自然狀態(tài)下的體積之比的百分率。 公式: PK=(m2-m1)/(v0w )100% 式中

10、 m1干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量 , g m2水飽和狀態(tài)下材料的質(zhì)量 , g w 水的密度，常溫下可取 1 g/ cm33.與閉口孔隙率:是指材料中閉口孔隙的體積與材料在自然狀態(tài)下的體積之比的百分率。pb為總空隙率與開口孔隙率之差 。 即PB=P- PK第18頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)4.密實度-是指材料在自然狀態(tài)下，材料體積內(nèi)固體 物質(zhì)的充實程度。公式: D=V/V0100% = od / 100% 三、空隙率 空隙率:是指材料在自然堆積狀態(tài)下，顆粒間的體積占堆積體積的百分率。公式: P=VV/V0 100% =(1-od/od ) 100 %對于致密材料，如普通砂、石，可用視密度 近視替代

11、絕干體積密度od 。在配制混凝土時，宜選用空隙率小的砂、石。第19頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)1.3材料的力學性質(zhì)一、材料的受力變形1.彈性變形 2.塑性變形 3.徐變二、材料的強度材料在外力或應力作用下，抵抗破壞的能力稱為材料的強度，并以材料在破壞時的最大應力值來表示。 (一)材料的理論強度 (二)材料的強度 材料的實際強度，常采用破壞性試驗來測定，根據(jù)受力形式分有抗壓強度、抗拉強度、抗折強度、抗剪強度等 。第20頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)*影響強度的因素： 內(nèi)因：組成與結(jié)構(gòu) 外因：試驗條件 試件形狀 試件尺寸 加荷速度 表面粗糙程度 含水程度 溫度 第21頁，共72頁。建筑材料-

12、基本性質(zhì)三、脆性與韌性1.脆性是材料在荷載作用下，在破壞前無明顯的塑性變形，而表現(xiàn)為突發(fā)性破壞的性質(zhì)。 脆性材料的特點是塑性交形很小，且抗壓強度與抗拉強度的比值較大。無機非金屬材料多屬于脆性材料。2.韌性又稱沖擊韌性，是材料抵抗沖擊振動荷載的作用，而不發(fā)生突發(fā)性破壞的性質(zhì)；或是在沖擊振動荷載作用下，吸收能量、抵抗破壞的能力。 韌性材料的特點是塑性變形大，抗拉強度接近或高于抗壓強度。木材、建筑鋼材、橡膠等屬于韌性材料。 有沖擊振動荷載時須考慮材料的韌性。 第22頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)四、強度等級、標號 為便于合理使用材料，對于以強度為主要指標的材料，通常按材料強度值的高低劃分為成若干等

13、級，稱為材料的強度等級或標號。脆性材料主要以抗壓強度來劃分，塑性材料和韌性材料主要以抗拉強度來劃分。五、比強度 是材料強度與體積密度的比值。比強度是衡量材料輕質(zhì)高強性能的一項重要指標 。 比強度越大，則材料的輕質(zhì)高強性能越好。六、硬度與耐磨性硬度是材料抵抗較硬物體壓入或刻劃的能力。采用鋼球或鋼鐵(圓錐或角鐵)壓入法來測定，有時也用刻劃法(又稱莫氏硬度)測定，并劃分有十級。耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力，以磨損前后單位表面的質(zhì)量損失，即磨損率表示。第23頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)1.4 材料與水有關(guān)的性質(zhì)一、材料親水性與憎水性1.親水性:材料與水接觸后，水可以在材料表面上鋪展開，亦即材料表

14、面可以被水所潤濕或浸潤。此種性質(zhì)稱為材料的親水性，具備這種性質(zhì)的材料稱為親水性材料。2.憎水性:材料與水接觸后，苦水不能在材料的表面上鋪展開，即材料表面不能被水所潤濕或浸潤，則稱為憎水性，此種材料稱為憎水性材料。3.表示方法：潤濕角。 90o時，材料表現(xiàn)為親水性； 90o時，材料表現(xiàn)為憎水性。憎水性材料常用作防水材料，也可用于對親水性材料進行表面處理，以降低吸水率，提高抗?jié)B性。第24頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì) 二、吸水性與吸濕性 (一)吸水性1.吸水性是材料在水中吸收水分的性質(zhì)。2.表示方法：質(zhì)量吸水率Wm，或體積吸水率WV . 質(zhì)量吸水率：Wm=(m2-m1)/m1 100% 式中 W

15、m質(zhì)量吸水率，%; m1 材料在絕對干燥狀態(tài)下的質(zhì)量,g或Kg; m2 材料在浸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量,g或Kg.第25頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)體積吸水率Wv=(m2-m1)/V0 w 100% = PK體積吸水率與質(zhì)量吸水率的關(guān)系為： Wv=Wm od吸水率主要與材料的孔隙率，特別是開口孔隙率有關(guān)，并與材料的親水性和憎水性有關(guān)。由于封閉孔隙不吸水(常壓下)，而是開口孔隙吸水，因此可以認為當材料吸水飽和時，材料所吸水的體積與開口孔隙的體積相等，可得:Pk Wv 。 第26頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì) (二)吸濕性吸濕性 是材料在空氣中吸收水蒸氣的性質(zhì)。表示方法：含水率含水率是指材料所含

16、水的質(zhì)量m w與材料絕干質(zhì)量m的百分比。(三)含水對材料性質(zhì)的影響(1) 材料吸水或吸濕后，引起強度下降.(2)材料的體積密度和導熱性增加.(3)幾何尺寸略有增加.(4)而使材料的保溫性、吸聲性下降，并使材料受到 的凍害、腐蝕等加劇. 由此可見含水使材料的絕大多數(shù)性質(zhì)下降或變差.第27頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)三、耐水性1.耐水性材料長期在水的作用下，保持其原有性質(zhì)的能力。2.表示方法：軟化系數(shù)Kp（結(jié)構(gòu)材料）公式: KP=fW/f 式中 KP 材料的軟化系數(shù) f 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度（MPa） fW材料在浸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度（MPa） Kp 越小，耐水性越差。 Kp 0.85

17、-耐水性材料 3. 選用經(jīng)常受到潮濕或水作用的結(jié)構(gòu)，須選用KP0.75的材料，重要結(jié)構(gòu)須選用KP0.85的材料。 第28頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)四、抗?jié)B性1.抗?jié)B性-指材料抵抗壓力水或其它液體滲透的性質(zhì)。2.表示方法：滲透系數(shù)K或抗?jié)B等級Pn 滲透系數(shù)越大，材料的抗?jié)B性越差。抗?jié)B等級越 大，材料的抗?jié)B性越好。如P4、P6分別表示可抵 抗0.4、0.6MPa的水壓力。3.影響因素（1）親水性與憎水性（2）孔隙率，特別是開口孔隙率第29頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)4.抗?jié)B性與耐久性的關(guān)系 一般面言，材料的抗?jié)B性越高，水及各種腐蝕性液體或氣體越不易進入材料內(nèi)部，則材料的其它耐久性越高。地

18、下建筑及水工建筑等所用材料應具有一定的抗?jié)B性，對于防水材料則應具有很好的抗慘性。五、抗凍性1.抗凍性-材料抵抗凍融循環(huán)作用，保持其原有性質(zhì)的能力。2.表示方法：抗凍等級?？箖龅燃売貌牧显谖柡蜖顟B(tài)下(最不利狀態(tài))，經(jīng)凍融循環(huán)作用，強度損失和質(zhì)量損失均不超過規(guī)定值時所能抵抗的最多凍融循環(huán)次數(shù)來表示。如F25、F50等，分別表示在經(jīng)受25、50次的凍融循環(huán)后仍可滿足使用要求。第30頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)3.影響材料抗凍性的主要因素有：(1)材料的孔隙率P和開口孔隙率Pk。一般情況下，P越大，特別是Pk越大，則材料的抗凍性越差。(2)孔隙的充水程度Ks=Pk/P理論上，若材料內(nèi)部孔隙分布

19、均勻，當水飽和度Ks 0.91時，結(jié)冰不會引起凍害。但實際上Ks0.80時。為提高材料的抗凍性，常有意引入部分封閉的孔隙。引入的閉口孔隙可切斷材料內(nèi)部的毛細孔隙，當開口的毛細孔隙中的水結(jié)冰時，所產(chǎn)生的壓力可將開口孔隙中尚未結(jié)冰的水擠入到無水的封閉孔隙中(由于毛細作用，微細孔隙中水的冰點低于0)，即這些封閉的孔隙可起到卸壓的作用。(3)材料本身的強度 第31頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)六、干縮與濕脹 多孔材料在干燥時會產(chǎn)生收縮，吸濕時產(chǎn)生膨脹。大孔中的水失去時，不會引起收縮。毛細孔隙中的水失去時，會引起毛細孔內(nèi)水面后退，彎月面的曲率增大，在表面張力作用下，水的內(nèi)部壓力比外部小，其壓力差P為：

20、 式中 水與空氣的表面張力(即水的表面張力)，Nm； 水面的曲率半徑, m。干燥程度越高，失水量越多，毛細孔隙中水的彎月面的曲率越大，即曲率半徑越小，產(chǎn)生的收縮力越大。吸濕時，彎月面的曲率減小，壓差減少，產(chǎn)生濕脹。材料中的毛細孔隙越多，則材料的干縮濕脹值越大。第32頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)1.5 材料的熱物理的性質(zhì)材料導熱性材料熱容量材料耐急冷急熱性材料耐燃性與耐火性 第33頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)1.5 材料的熱物理的性質(zhì) 傳熱指的是包括各種形式熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的總稱。根據(jù)傳熱機理的不同，傳熱的基本式分為導熱、對流、輻射三種。 導熱是由溫度不同的質(zhì)點(分子、原子、自由電子)，在熱

21、運動中引起的熱能傳遞過程。在固體、液體和氣體中均能產(chǎn)生導熱現(xiàn)象，但在不同物質(zhì)中導熱的機理是有區(qū)別的。 對流傳熱只發(fā)生在流體（液體或氣體）之中，它是因溫度不同的各部分流體之間發(fā)生相對運動，互相摻合而傳遞熱能的。促使流體產(chǎn)生對流的原因有二：一是本來溫度相同的流體因其中某一部分受熱(或冷卻)而產(chǎn)生溫度差，形成對流運動，這種對流叫“自然對流”；二是國受外力作用(如風吹、泵壓等)，迫使流體產(chǎn)生對流，這叫作“受迫對流”。 第34頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)1.5 材料的熱物理的性質(zhì)輻射傳熱與導熱和對流有本質(zhì)的區(qū)別，它是以電磁波傳遞熱能的。凡溫度高于絕對零度的物體都能發(fā)射輻射熱。 在結(jié)構(gòu)本身的傳熱過程中

22、，實體材料層以導熱為主，空氣層一般以輻射傳熱為主。當然，即使是實體結(jié)構(gòu)也因大多數(shù)建筑材料都合有或多或少的孔隙，而孔隙中的傳熱則又包括三種基本傳熱方式，特別是那些孔隙很多的輕質(zhì)材料，孔隙傳熱的影響是很大的。 第35頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)1.5 材料的熱物理的性質(zhì)一、材料導熱性與導溫性1.導熱性-材料傳導熱量的性質(zhì)。2.表示方法：導熱系數(shù) 。 式中：第36頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)導熱系數(shù) 的物理意義：材料單位面積為1m2，單位厚度為1m的單層平壁，當材料兩側(cè)溫差為1K時，經(jīng)單位時間1s所傳導的熱量。材料的導熱系數(shù)愈小，表明材料愈不容易導熱，其絕熱性能愈好。各種建筑材料導熱系數(shù)的差

23、別很大，非金屬材料大致在0.0353.000 W(mK) 之間，如發(fā)泡塑料=0.035 W(mK) ，大理石=3.48 WmK) 。通常將 0.23 W(mK)的材料為絕熱材料習慣把用于控制室內(nèi)熱量外流的材料叫保溫材料;防止室外熱量進入的材料叫隔熱材料. 第37頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)3.影響導熱性的主要因素 導熱系數(shù)與材料的化學組成、顯微結(jié)構(gòu)、孔隙率、 形態(tài)特征、含水率及導熱時的溫度有關(guān)。(1)材料的組成與結(jié)構(gòu) 金屬 非金屬、 無機 有機、 晶體 非晶體(2)材料的孔隙率P 及孔隙形態(tài)特征 P越大，即體積密度越小，越小。但當體積密度小到一定程度之后，如果再繼續(xù)加大其孔隙率，則 導熱系

24、數(shù)不僅不再降低，相反還會變大。 第38頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì) 這是因為太大的孔隙率不僅意味著孔隙的數(shù)量多，且孔隙必然越來越大。其結(jié)果，孔壁溫差變大，輻射傳熱量加大，同時，大孔隙內(nèi)的對流傳熱也增多，特別是由于材料骨架所剩無幾，使許多孔隙變成互相貫通的，使對流傳熱明顯增大。細小孔隙、閉口孔隙比粗大孔隙、開口孔隙對降低導熱系數(shù)更為有利。(3)含水率. 冰(2.33) 水(0.58) 空氣(0.03)(4)溫度.溫度越高， 越大(金屬材料除外)。(5)熱流方向.表現(xiàn)在各向異性材料，當熱流平行纖維方向時，導熱系數(shù)較大，當熱流方向垂直子纖維時，導熱系數(shù)較小。 上述因素一定時，材料的導熱系數(shù)為常數(shù)

25、。 第39頁，共72頁。4.導溫性指在加熱或冷卻過程中,材料內(nèi)部質(zhì)點達到同樣溫度的速度。表示方法：導溫系數(shù)= /(c)，更能反映材料的保溫能力。值越小，保溫能力越強，但不利方面是，當局部受熱時，易炸裂。如玻璃、花崗巖。單位：m2/h，表示單位時間內(nèi)溫度擴散的面積。建筑材料-基本性質(zhì)第40頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)二、傳熱系數(shù)與熱阻 1.傳熱系數(shù) 墻體或其它圍護結(jié)構(gòu)的傳熱能力常用傳熱系數(shù)來表示，即導熱系數(shù)與材料厚度的比值。定義式如下：K= /d式中 K材料層的傳熱系數(shù),W(m2K)； d材料層的厚度，m。傳熱系數(shù)的物理意義：材料兩面溫差為1K時，單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量。傳熱系數(shù)越小，

26、墻體或其它圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性越好 。 由上式可見，材料的導熱系數(shù)越小，材料層或維護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)越小。增加材料層的厚度也可降低傳熱系數(shù)，但會增加材料的用量和建筑物的自重。 第41頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)導熱系數(shù)與傳熱系數(shù)是評定材料保溫隔熱性能的主要指標。 2.熱阻：傳熱系數(shù)的倒數(shù) 。 R=d/ 熱阻越大，材料層抵抗熱流通過的能力越大，保溫隔熱性越好 。三、熱容量材料加熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)。材料的熱容量用比熱表示。 比熱C（比熱容或熱容量系數(shù)）：單位質(zhì)量材料在溫度變化1K時，材料吸收或放出的熱量。R-熱阻 (m2K) W第42頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)熱容量值等于材

27、料比熱與材料質(zhì)量之積。公式 Q=cm材料的熱容量大，則有利于保證室內(nèi)溫度相對穩(wěn)定。 材料的導熱系數(shù)和熱容量cm是設計建筑物圍護結(jié)構(gòu)(墻體、屋面)的重要參數(shù)，應選用小 ，cm 較大的建筑材料，以使建筑物保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性。 為了正確選擇保溫材料,除首先考慮其物理性能外,還應了解材料的強度、耐久性、耐火及耐侵蝕性能等是否滿足要求。一般地說，無機材料的耐久性好，耐化學 侵蝕性強，也能耐較高的溫、濕度作用，而有機材料則相對差些。多孔材料因質(zhì)量輕，導熱系數(shù)小，應用最廣。第43頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì) 幾種典型材料的熱工性質(zhì)指標材料導熱系數(shù) （W/(m.K) 比熱 (J/(g.K)鋼花崗巖普通混

28、凝土普通燒結(jié)磚松木泡沫塑料水靜止空氣 55 2.91.80.550.150. 30.60.0250.160.800.880.841.631.301.191.00第44頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)四、耐燃性與耐火性1.耐燃性：材料抵抗和延緩燃燒的性質(zhì)。其是影響建筑物防火或 耐火等級的重要因素。按燃燒的性質(zhì)分為：（受到火或高溫作用時） 不燃性材料：不起火、不燃燒、不炭化。無機材料（磚，鋼筋) 難燃性材料：難起火、難燃燒、難炭化，離開火源后，燃燒或 微燃立即停止。復合材料（刨花板、瀝青混凝土） 可燃性材料：立即起火或燃燒，離開火源后，仍繼續(xù)燃燒或微 燃（木材及大部分有機材料） 易燃性材料：立即起

29、火并迅速燃燒，離開火源后，仍繼續(xù)迅速 燃燒。（纖維織物）第45頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)四、耐燃性與耐火性 2.耐熱性(耐火性)：長期高溫作用下(30min)，不失去使用功能的性質(zhì)。 表示方法：耐火極限，從材料受到火的作用時間起，到材料失去支持能力，完整性及隔火作用的時間(h)，如鋼柱(0.25h) 長期高溫作用下，發(fā)生性質(zhì)變化，影響材料的正常使用： 熱變質(zhì)(如石英的相變、二水石膏化學分解、木材的 炭化) 熱變形(鋼材、混凝土) 提高耐熱性的方法：在表面涂刷防火涂料(水玻璃) 第46頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)四、耐燃性與耐火性 必須指出的是，這里所說的耐火等級與高溫窯池工業(yè)中耐火材

30、料的耐火性完全不同。耐火材料的耐火性是指材料抵抗熔化的性質(zhì)，用耐火度來表示，即材料在不發(fā)生軟化時所能抵抗的最高溫度。耐火材料一般要求材料能長期抵抗高溫或火的作用，具有一定的高溫力學強度、高溫體積穩(wěn)定性、抗熱震性等。五、耐急冷急熱性(抗熱震性）：材料抵抗急冷急熱交替作的能力。 許多無機非金屬材料在急冷急熱交替作用下，易產(chǎn)生巨大的溫度應力而使材料開裂或炸裂破壞。第47頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì) 當聲波傳播到材料的表面時，一部分聲波被反射，另一部分穿透材料，其余部分則由于材料的振動或聲音在其中傳播時介質(zhì)摩擦和熱傳遞而被消耗，通常說它被材料吸收。這里介紹吸聲性和隔聲性。一、吸聲性：聲能穿透材料和

31、被材料消耗的性質(zhì)。1.6 材料的材料的聲學性質(zhì)E。ErEaE入射總聲能反射聲能吸收聲能透過聲能第48頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)1.表示方法：吸聲系數(shù)2.吸聲系數(shù)的計算方法吸聲系數(shù)與聲音的頻率和入射方向有關(guān)，因此吸聲系數(shù)采用聲音從各個方向入射的吸收平均值表示，并指出是那一頻率下的吸收值。通常使用的六個頻率為125、250、500、1000、2000、4000Hz。一般將上述六個頻率的平均吸聲系數(shù) 0.2的材料稱為吸聲材料。3.吸聲系數(shù)越大，材料的吸聲性能越好。第49頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì) 4.吸聲機理 多孔材料吸聲的先決條件是聲波進入孔隙中。 對于含有大量開口孔隙的多孔材料(如各

32、種有機和無機纖維制品、膨脹珍珠巖制品等)，傳遞給材料的聲能在材料的孔隙中引起空氣分子與孔壁的摩擦和粘滯阻力，使相當一部分的聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收或消耗掉。 對于含有大量封閉孔隙的柔性多孔材料(如聚氯乙烯泡沫塑料制品)，傳遞給材料的聲能在空氣振動的作用下孔壁也產(chǎn)生振動，使聲能在振動時因克服內(nèi)部摩擦而被消耗掉。 對材料進行構(gòu)造處理，也可獲得較好的吸聲性。例如穿孔吸聲結(jié)構(gòu)、微孔吸聲結(jié)構(gòu)、薄壁薄板吸聲結(jié)構(gòu)。第50頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)5.影響因素（1）孔隙率：P越小，對低頻聲音的吸收效果越好，高頻聲音的吸 收降低。（2）孔隙特征：開口孔隙的多孔材料，開口孔隙越多，則吸聲效果越好（纖維制品膨脹

33、珍珠巖）封閉孔隙的多孔材料，吸聲效果差。但大部分封閉孔隙的柔性多孔材料（聚氯乙烯泡沫塑料吸板），吸聲效果越好。（3）材料的厚度： 增加多孔材料的厚度，可提高對低頻聲音的吸收效果， 而對高頻聲音沒有多大的效果。吸聲材料能抑制噪聲和減弱聲波的反射作用。在音質(zhì)要求高的場所，如音樂廳、影劇院、播音室等，必須使用吸聲材料。在燥聲大的某些工業(yè)廠房，為改善勞動條件，也應使用吸聲材料。第51頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)二、隔聲性1.隔聲性：阻隔聲能透射的能力。隔聲是控制躁聲的重要措施。隔聲性包括隔空氣聲和隔固體聲。2.聲波傳播的基本途徑按傳播規(guī)律分析，聲波在圍護結(jié)構(gòu)中的傳播分三種途徑(1)經(jīng)由空氣直接傳播

34、。如敞開的門窗，門窗、管道的縫隙(2)通過圍護結(jié)構(gòu)傳播。經(jīng)由空氣傳播的聲音遇到密實的墻壁時，墻壁在聲波作用下受到激發(fā)而產(chǎn)生振動，使聲音透過墻壁而傳到鄰室。(3)由于建筑物中機械的撞擊或振動的直接作用，使圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動而發(fā)聲。 (1)、(2) 為空氣傳聲，（3）為固體傳聲。對空氣傳聲和固體傳聲的控制方法不同。第52頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)3.隔空氣聲:用隔聲量表示 Ea/E。 人們常把值小的材料，稱為隔聲材料，但在工程中習慣于用分貝表示構(gòu)件的隔聲能力，即隔聲量R 。 R 與的關(guān)系如小式。 墻的單位面積質(zhì)量每增加一倍，隔聲量約增加6dB，因此，靠增加墻的質(zhì)量來提高隔聲量是不合理，也是不經(jīng)

35、濟的。均質(zhì)材料，R符合“質(zhì)量定律”：體積密度越大，R越大. -聲透射系數(shù)R - 隔聲量，dB第53頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)提高輕質(zhì)材料隔聲性的措施(1)將密實材料用多孔彈性材料分隔，做成夾層結(jié)構(gòu)。(2)對多層材料，應使各層的厚度相同而質(zhì)量不同， 以防止 引起結(jié)構(gòu)的諧振。(3)將空氣層增加到75cm以上，增加隔聲量810dB(4)在空氣層中填充松軟的吸聲材料,增加隔聲量 28dB第54頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)4.隔固體聲（1）固體聲：是由于振源撞擊固體材料，引起固體材料受迫振動而發(fā)聲，并向四周輻射聲能。 固體聲在沿固體傳播時，聲能衰減極少。（2）隔固體聲主要措施a.表面設置彈性面

36、層，如樓板上鋪設地毯、木板、橡膠片等。(減弱撞擊能量)b. 在樓板的結(jié)構(gòu)層與面層間設置彈性墊層。(減振，以降低結(jié)構(gòu)層的振動)c. 在樓板下做吊頂處理。(解決空氣聲的隔絕)第55頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)一.重要意義：滿足人們的需求，美觀舒適二、建筑裝飾材料的功能： 1. 裝飾作用 2.保護建筑結(jié)構(gòu)作用 3.改善使用功能作用（絕熱、防潮、防火、吸聲、 隔音或耐磨）三、建筑裝飾材料的基本要求建筑裝飾材料是用于建筑物表面，起到裝飾作用的材料。對裝飾材料的基本要求有以下幾個方面。1.7 材料的裝飾性質(zhì)第56頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)1.顏色、光澤、透明性（顯示材料外觀特征）顏色：材料對光的

37、反射效果，通過人的眼睛感到的著色光。不同的顏色給人以不同的感覺。 淺色：龐大、肥胖； 深色：瘦小、苗條 暖色：紅橙黃（熱烈、興奮） 冷色：綠藍紫（寧靜、優(yōu)雅）光澤：鏡面反射的結(jié)果。用光澤度（反射的與入射的光通量之比）表示。光潔度越高，反射越強，光澤度越高。透明性：光線透射材料的結(jié)果。用透明度（透射的與入射的光通量之比）表示。 透明體(透視又透光)、半透明體（透光不透視）、不透明體（不透光、不透視） 利用不同的透明度可隔斷或調(diào)整光線的明暗，造成特殊的光學效果，也可使物象清晰或朦朧。 1.7 材料的裝飾性質(zhì)第57頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)2.花紋、圖案、形狀、尺寸 改變裝飾材料的形狀和尺寸，

38、并配合花紋、顏色、光澤等可拼鑲山各種線型和圖案，從而獲得不同的裝飾效果，以滿足不同建筑型體和線型的需要，最大限度地發(fā)揮材料的裝飾性。例如小房間：花紋、圖案、形狀不可過于復雜，尺寸不易過大。3.質(zhì)感：表面視感和觸感，綜合性。鋼材、陶瓷、木材、玻璃、呢絨等材料在人的感官中的表面粗細、軟硬、冷暖、紋理構(gòu)造、明暗色差等感覺。 四、選用原則 充分考慮建筑裝飾材料的上述三項性質(zhì)及建筑裝飾材料的其它性質(zhì)，最大限度地表現(xiàn)出建筑裝飾材料的裝飾效果，并做到經(jīng)濟、耐久。 第58頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)一、耐久性材料在使用環(huán)境中，受多種因素的作用，能經(jīng)久不變質(zhì)，不破壞且保持原有性質(zhì)的能力。二、影響耐久性的主要

39、因素1.內(nèi)部因素：組成、結(jié)構(gòu)2.外部因素：（1）化學作用:化學腐蝕或氧化（金屬材料）（2）物理作用:光、電、熱、溫度差、濕度差、干濕循環(huán)，凍 融循環(huán)，導致材料結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生微裂紋或孔隙率增加等（3）機械作用:沖擊荷載、疲勞荷載，各種氣、液、固引起材 料的磨損與磨耗（4）生物作用:菌類、昆蟲等導致材料的腐朽等1.8 材料的耐久性第59頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì) 實際工程中，材料受到的外界破壞因素是多種因素共同作用，因此耐久性是一項綜合性質(zhì)。不同種類的材料，其耐久性的內(nèi)容各不相同；即使同種材料，由于其使用部位不同、所處環(huán)境不同，其耐久性的內(nèi)容也各不相同。提高材料的耐久性應根據(jù)材料種類及所處的

40、使用條件進行具體分析。三、耐久性的評定根據(jù)使用條件和要求，進行快速試驗。實驗室快速試驗包括：干濕循環(huán)，凍融循環(huán)，加濕與紫外線干燥循環(huán)，碳化，鹽溶液浸漬與干燥循環(huán)，化學介質(zhì)浸漬等。第60頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)1、材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造是影響材料性質(zhì)的內(nèi)因. 宏觀結(jié)構(gòu) 對材料的許多性質(zhì)影響極大。2、材料的基本物理性質(zhì):根據(jù)材料所處狀態(tài)不同,材料 分為密 度、視密度、體積密度和堆積密度,它們與孔 隙率、空隙率等描繪材料在不同狀態(tài)下的疏密程度。3、材料的物理性質(zhì)包括與水有關(guān)的性質(zhì)及與熱有關(guān)的 性質(zhì).這些性質(zhì)主要取決于材料的組成、結(jié)構(gòu),外界環(huán) 境條件對其也有影響。小結(jié)第61頁，共72頁。建筑材

41、料-基本性質(zhì)4、材料的力學性質(zhì)主要包括在外力作用下的變形和抵抗破 壞的能力.按外力取消后變形能否恢復分為彈性與塑性變形。按破 壞前有無明顯塑性變形，分為脆性材料與韌性材料。脆性材料具有較大的抗壓強度，受靜壓荷載，不宜承受沖擊振動荷載。韌性材料具有較高的抗拉強度，宜承受沖擊振動荷載。材料受沖擊振動作用時，應考慮材料的沖擊韌性。5、聲學性質(zhì)包括吸聲性質(zhì)和隔聲性質(zhì)。吸聲性質(zhì)由吸聲系數(shù)評定。吸聲系數(shù)與聲音的頻率和入射方向有關(guān)。吸聲系數(shù)越大，材料的吸聲性能越好。隔聲性包括隔空氣聲和隔固體聲。對隔空氣聲采用質(zhì)量大的材料，對隔固體聲最有效的措施是采用不連續(xù)的結(jié)構(gòu)處理。第62頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)6

42、、對裝飾材料的基本要求有顏色、光澤、透明性，花 紋、圖案、形狀、尺寸，質(zhì)感等幾方面。7、耐久性受多種因素共同作用，是一項綜合性質(zhì)。其 耐久性的內(nèi)容是多方面的。提高材料的耐久性應根據(jù) 材料種類及所處的使用條件進行具體分析。根據(jù)使用 條件和要求，進行快速試驗加以評定。第63頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)填空題1 材料的吸濕性是指材料的性質(zhì)。2 材料的抗凍性以材料在吸水飽和狀態(tài)下所能抵抗的來表示。3 水可以在材料表面展開，即材料表面可以被水浸潤，這種性質(zhì)稱為。4.孔隙率增大，材料的密度，體積密度 ，保溫性 ，強度 。5.材料在水中吸收水分的性質(zhì)稱為。答案 1. 在空氣中吸收水分 2.凍融循環(huán)次數(shù)

43、3.親水性 4.不變、增大、提高、降低 5. 吸水性第64頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)選擇填空題1.理想的保溫材料往往具有的特征是（ ）。 A.孔隙率大、孔隙尺寸小，吸水率大 B.孔隙率大、孔隙尺寸大、且為開孔隙 C.孔隙率大、孔隙尺寸小，吸水率小 D.孔隙率小，吸 水率小2.致密結(jié)構(gòu)的材料具有的特性有（ ）。 A.導熱系數(shù)小 B.強度高 C.抗?jié)B性差 D.體積密度小3.多孔結(jié)構(gòu)的材料具有的特性有（ ）。 A.體積密度小、導熱系數(shù)小 B.體積密度大、強度高 C.保溫性差、抗?jié)B性差 D.體積密度小、導熱性高第65頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)4.脆性材料適合的荷載類型為（ ）。 A.拉力 B.沖擊振動荷載 C. 壓力 D.彎曲力5.材料含水率增加時，材料的（ ）。 A.強度下降 B.體積密度下降 C.導熱系數(shù)下降 D.吸水率下降6.材料含水率變化時，隨之變化的材料性質(zhì)為（ ）。 A.密度 B.體積密度 C.視密度 D.吸水率7.材料吸水后，材料的（ ）。 A.強度提高 B.抗凍性提高 C.導熱系數(shù)增 D.吸水率增大第66頁，共72頁。建筑材料-基本性質(zhì)8.對同一材料而言，其不同狀態(tài)下的密度關(guān)系為（ ）。 A.密度體積密度視密度堆積密度 B.密度視密度體積密度堆積密度 C.密度視密度堆積密度體積