建筑材料的物理性質(zhì)

1、襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程造價(jià)教研室第一章 材料的基本性質(zhì)學(xué)習(xí)建筑材料性質(zhì)的原因建筑材料在使用過程中，承受著各種不同的作用，因而要求具有相應(yīng)的不同性質(zhì)。例如 1：受力結(jié)構(gòu)的材料必需具有良好的力學(xué)性能； 2、防水材料必須具有抗?jié)B防水能力； 3、墻體材料必須具有隔熱保溫、吸聲隔音性能； 4、北方水工建筑物，許多材料必須具有良好的抗?jié)B性和抗凍性； 5、材料必須經(jīng)受住風(fēng)吹日曬等，因此必須具有良好的耐久性。 因此，學(xué)習(xí)材料的性質(zhì)對(duì)我們了解材料的性能，正確選擇、使用、材料有著很好的理論基礎(chǔ)。物理性質(zhì)：密度、表觀密度、堆積密度；孔隙率和空隙率;力學(xué)性質(zhì)：材料的強(qiáng)度、強(qiáng)度等級(jí)、比強(qiáng)度、彈性和塑性、脆性與韌性；材料與

2、水有關(guān)的性質(zhì)：親水性與憎水性；吸水性和吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性；材料的熱工性能：比熱、導(dǎo)熱性、熱變形性、耐燃性；材料的耐久性能。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 材料的物理、力學(xué)性質(zhì) 第二章 建筑材料的基本性質(zhì)教學(xué)目的與要求：教學(xué)內(nèi)容：一、材料的結(jié)構(gòu)二、材料的物理性質(zhì)三、材料的力學(xué)性質(zhì)四、材料的裝飾性五、材料的耐久性一、材料的結(jié)構(gòu)1、材料的孔隙 思考：空隙與孔隙有什么區(qū)別？材料的孔隙：材料實(shí)體內(nèi)部被空氣所占據(jù)的空間（一個(gè)）材料的空隙：材料（一般指散粒材料）實(shí)體之間被材料所占據(jù)的空間（一堆）2、材料孔隙形成的原因（1）水的占據(jù)作用混凝土（2）火山作用火山渣（3）外加劑作用加氣混凝土（4）焙燒的作用燒結(jié)磚3

3、、孔隙的衡量指標(biāo)（1）孔隙率（2）空隙連通性（3）空隙直徑（1）孔隙率孔隙在材料體積中所占的比例。一般，孔隙率越大，密度越小，強(qiáng)度越低，保溫隔熱性越好，隔聲吸聲能力越強(qiáng)。（2）空隙連通性連通孔：彼此連通且與外界相通封閉孔：相互獨(dú)立且與外界隔絕1.固體（實(shí)體） 2.閉口孔隙 3.開口孔隙（3）孔隙直徑粗大孔毛細(xì)孔極細(xì)微孔 孔隙狀況對(duì)建筑材料的各種基本性質(zhì)具有重要的影響。影響材料的： 強(qiáng)度 抗?jié)B性和抗凍性 吸水性 耐久性 導(dǎo)熱性2、材料的宏觀結(jié)構(gòu)是指用放大鏡或直接用肉眼即可分辨的結(jié)構(gòu)層次。（1）按孔隙尺寸進(jìn)行分類致密狀構(gòu)造：沒有或基本沒有孔隙。性能：密度大，導(dǎo)熱性較高典型材料：鋼材、鋁合金、玻璃、

4、瀝青、密實(shí)塑料、花崗巖、瓷器等多孔狀構(gòu)造：具有較多的孔隙、孔隙較大性能：輕質(zhì)、保溫隔熱性好、隔聲吸聲性能好典型材料：加氣混凝土、泡沫塑料、各種燒結(jié)膨脹材料等水泥刨花復(fù)合保溫板 泡沫 加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造微孔狀構(gòu)造：具有眾多直徑微小的孔隙性能：密度小、導(dǎo)熱性較差、隔聲吸聲性能良好、吸聲性良好、抗?jié)B性差典型材料：石膏制品、燒結(jié)磚、瓦等（2）按構(gòu)成形態(tài)進(jìn)行分類聚集結(jié)構(gòu)：填充性的集料被膠凝材料膠結(jié)在一起而形成的性質(zhì)：集料和膠結(jié)材料的性質(zhì)以及結(jié)合的程度典型材料：水泥混凝土、砂漿、瀝青混凝土、塑料等混凝土：聚集結(jié)構(gòu)顆粒狀材料：固體顆粒的聚集體性質(zhì)：顆粒本身的性質(zhì)、顆粒間的接觸程度、黏結(jié)性質(zhì)典型材料：石

5、子、砂和蛭石纖維狀構(gòu)造：某一斷面方向上表現(xiàn)為平行纖維間的相互黏結(jié)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)性質(zhì)：保溫隔熱性典型材料：木材、竹材、礦棉、玻璃纖維層狀構(gòu)造：以不同薄層間的相互黏結(jié)而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)性能：綜合各種材料的性能典型材料：膠合板、鋁塑復(fù)合板、復(fù)合木地板、夾層玻璃三合板層狀結(jié)構(gòu)二、材料的物理性質(zhì)二、 材料的物理性質(zhì)（二）材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)材料的密度、表觀密度、體積密度和堆積密度 密度實(shí)際密度表觀密度體積密度堆積密度根據(jù)材料所處的體積狀況不同密度 ：物質(zhì)單位體積的質(zhì)量一、 材料的物理性質(zhì)1 、密度: 指的是材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。單位g/cm3或kg/m3。計(jì)算公式為：上式中， 密度（g/cm3或

6、或 kg/m3)m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）； v材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3 或m3);關(guān)于密度計(jì)算中的體積問題注意：材料在致密狀態(tài)下的體積指的是不包含材料內(nèi)部孔隙的固體物質(zhì)本身的體積，亦稱實(shí)體積。對(duì)于致密材料（如鋼材、玻璃、瀝青等）而言，內(nèi)部是不含孔隙的，故體積很容易測(cè)定；但是對(duì)于絕大多數(shù)材料而言，在自然狀態(tài)下材料是含有一些孔隙的。26常見近似無孔隙材料鋼、玻璃常見有孔隙材料未燒透的紅磚水泥混凝土含孔材料的體積測(cè)定方法： 一般采用李氏瓶測(cè)定有孔材料的實(shí)體積測(cè)定有孔隙材料的密度時(shí)，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉（粒徑小于0.2mm），以排除其內(nèi)部孔隙，經(jīng)干燥至恒重后，再用密度瓶（李氏瓶）測(cè)定

7、其絕對(duì)密實(shí)體積，材料磨得越細(xì)，測(cè)得的密度值越準(zhǔn)確。？思考題： 如何測(cè)量有孔隙材料的密度？（觀看密度測(cè)定視頻）關(guān)于密度計(jì)算中的體積問題李氏瓶*測(cè)量有孔隙材料密度的方法與步驟：2、表觀密度指的是材料在近似絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積（含材料實(shí)體及閉口孔隙體積）的質(zhì)量；表觀密度的計(jì)算公式為：上式中， 表觀密度（kg/m3)m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（kg）材料在近似絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)的體積（m3)*表觀體積 = 密實(shí)狀態(tài)下的體積v +閉口孔隙體積v閉孔思考題：比較密度和表觀密度的大??？思考題：如何 測(cè)定材料的表觀密度？取材料樣品烘 干烘箱1050C1100C冷卻到室溫干燥器稱量質(zhì)量 m天平（1）測(cè)定材料的干質(zhì)量

8、m:(2)測(cè)定材料的表觀體積 -分兩種情況：（1）對(duì)于形狀規(guī)則的材料，如燒結(jié)磚、砌塊等：用尺量測(cè)得材料的自然體積；對(duì)于四面體，測(cè)定長、寬、高；對(duì)于圓柱體，測(cè)定其直徑和高；（2）對(duì)于形狀不規(guī)則的材料，如卵石、碎石等，采用排水法確定其自然體積，但材料表面應(yīng)預(yù)先涂上蠟，以防水分滲入材料內(nèi)部而使測(cè)值不準(zhǔn)。 表觀體積是指包括內(nèi)部封閉孔隙在內(nèi)的體積。其封閉孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量或體積。 因此，材料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)。工程中砂石材料，直接用排水法測(cè)定其表觀體積注意：工程上常用的砂、石材料，其顆粒內(nèi)部空隙極少，用排水法測(cè)出的顆粒體積與其實(shí)體體積基本相

9、同，所以，砂、石的表觀密度可近似地視作其密度，常稱視密度。3、體積密度 材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。材料在自然狀態(tài)下單位體積（包括材料實(shí)體及其開口孔隙、閉口孔隙）的重量稱為材料的體積密度（原稱容重，道路工程中亦稱為毛體積密度）。 體積密度公式：體積密度( )材料的重量( )材料在自然狀態(tài)下的體積( )體積密度測(cè)定： 材料在自然狀態(tài)下的體積是指包含材料內(nèi)部開口孔隙和閉口孔隙的體積。 對(duì)于外形規(guī)則的材料，其表觀密度測(cè)定很簡便，只要測(cè)得材料的重量和體積（可用量具量測(cè)），即可算得。 不規(guī)則材料的體積要采用排水法求得，材料表面應(yīng)預(yù)先涂上蠟，以防止水分滲入材料內(nèi)部而使所測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)。4、堆積密度： 指

10、的是顆粒狀、粉狀材料或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積（開口+閉口+實(shí)體+間隙）的質(zhì)量。 * 計(jì)算公式為： 堆積密度（kg/m3) m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)（kg）； 材料在堆積狀態(tài)下的體積（m3);39材料的堆積密度反映散粒構(gòu)造材料堆積的 緊密程度及材料可能的堆放空間！堆積體積絕對(duì)體積內(nèi)部開閉孔體積顆粒間空隙體積堆積密度測(cè)定： 散粒材料在自然堆積狀態(tài)下的體積，是指既含顆粒內(nèi)部的孔隙，又含顆粒之間空隙在內(nèi)的總體積。 散粒材料的體積可用已標(biāo)定容積的容器測(cè)得。砂子、石子的堆積密度即用此法求得。若以搗實(shí)體積計(jì)算時(shí)，則稱緊密堆積密度。 由于大多數(shù)材料或多或少含有一些孔隙，故一般材料的表觀密度總是小于密度

11、。幾種密度的比較比較項(xiàng)目實(shí)際密度表觀密度體積密度堆積密度材料狀態(tài)絕對(duì)密實(shí)近似絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)自然狀態(tài)堆積狀態(tài)材料體積VV0計(jì)算公式應(yīng)用判斷材料性質(zhì)用量計(jì)算、體積計(jì)算？思考題：如何測(cè)定砂和石子的堆積密度？（1）首先采用前述方法測(cè)定其干質(zhì)量m;（2）然后采用容量升來測(cè)定砂子、石子的堆積體積，方法如下： a）砂子采用1L、5L的容量升來測(cè)堆積體積； b）石子采用10L、20L、30L的容量升來測(cè)定其堆積體積；（3）利用公式計(jì)算堆積密度：（三） 材料的密實(shí)度和孔隙率1、材料的密實(shí)度和孔隙率： 單塊材料 （1）材料的密實(shí)度： 是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度，也就是材料內(nèi)部固體物質(zhì)體積占材料總體積的比例，

12、用D來表示。注意：含有孔隙的材料，密實(shí)度均小于1。(2)孔隙率： 是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占材料總體積的百分率，用P表示。孔隙可分為閉口孔和開口孔。 P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100% 材料內(nèi)部孔隙示意 式中：V材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3 或 m3； V0材料的表觀體積，cm3 或 m3； 0材料的表觀密度, g/cm3 或 kg/m3； 密度, g/cm3 或 kg/m3。密實(shí)度和孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，通常用孔隙率表示，孔隙率小，則密實(shí)度高。 影響材料的： 強(qiáng)度 抗?jié)B性和抗凍性 吸水性 耐久性 導(dǎo)熱性 密實(shí)結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部基本上無孔隙，結(jié)構(gòu)致密，密實(shí)度高

13、，孔隙率小。特點(diǎn)是：1、材料受力的有效面積大，強(qiáng)度和硬度較高；2、吸水性?。?、抗?jié)B性和抗凍性較好；4、耐磨性較好；5、絕熱性差。如鋼材、天然石材、玻璃等。有孔隙結(jié)構(gòu)的材料內(nèi)部基本上有孔隙，孔隙率高。特點(diǎn)是：1、強(qiáng)度較低；2、抗?jié)B性和抗凍性較差；3、吸水性較大；4、絕熱性較好。如加氣混凝土、石膏制品、燒結(jié)普通磚等。加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造 工程應(yīng)用：1、保溫隔熱的建筑物或部位，要求其所用材料的孔隙率要較大；2、高強(qiáng)或不透水的建筑物或部位，要求所用材料的孔隙率應(yīng)很小。2、 材料的填充率與空隙率： 散粒狀材料 1、填充率 填充率是指散粒材料（如砂子、石子等）在堆積體積中，被其顆粒實(shí)體體積填充的程度

14、。填充率一般用D來表示，按下式計(jì)算： 或 材料填充率示意圖2、空隙率 空隙率是指散粒材料在堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占堆積體積的百分率，用P表示：空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒之間相互填充的致密程度。思考：空隙率與孔隙率有什么區(qū)別？D+ P=1孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項(xiàng)目孔隙率空隙率適用場(chǎng)合個(gè)體材料內(nèi)部堆積材料之間作 用可判斷材料性質(zhì)可進(jìn)行材料用量計(jì)算計(jì)算公式空隙率性質(zhì)指標(biāo)在工程中的應(yīng)用： 砂子、石子等，因其致密，強(qiáng)度高，適合做承重的混凝土骨料。顆粒狀構(gòu)造的材料顆粒間存在大量的空隙，其空隙率主要取決于顆粒級(jí)配。用作混凝土骨料時(shí)，要求緊密堆積。 對(duì)于混凝土的粗細(xì)骨料，空隙率越小，說明其顆粒大小搭配的越合理，用其配置的混凝土越密實(shí)，水泥越節(jié)約。 在砼中，砂石間的空隙需要水泥漿填充。其空隙越大，拌制砼所