材料科學(xué)概論市公開課獲獎?wù)n件

1、第一章 墻體材料基本性質(zhì)學(xué)習(xí)目的：（1）掌握墻體材料密度、孔隙率等物理量；（2）掌握墻體材料基本力學(xué)性質(zhì)；（4）掌握墻體材料熱性質(zhì)概念；（5）掌握材料孔隙對材料基本性質(zhì)影響。第1頁第1頁第一節(jié) 相關(guān)物理量密度真密度表觀密度堆積密度密實度與孔隙率吸水性與吸濕性第2頁第2頁一、密度真密度（密度） （g/cm3或Kg/m3） ： 材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積質(zhì)量。相對密度（比密度）與水之比第3頁第3頁表觀密度（g/cm3或Kg/m3）： 材料在自然狀態(tài)下單位體積質(zhì)量，俗稱容重。 V0 = V+ V孔體積密度含所有孔視密度（假密度） 僅含閉口孔 一、密度第4頁第4頁 堆積密度（g/cm3或Kg/m3）

2、： 散粒（包括粉狀）材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積質(zhì)量。下列式計算 =V+ V孔+ V空一、密度第5頁第5頁 材料孔隙特性 按孔隙尺寸大小：微孔、細(xì)孔、大孔。 按孔隙之間是否互相貫穿：孤立孔、連通孔。 按孔隙與外界是否連通：開口孔、閉口孔二. 密實度與孔隙率 第6頁第6頁二. 密實度與孔隙率 密實度：材料體積內(nèi)固體材料充實程度孔隙率：材料體積內(nèi)孔隙體積所占百分比。 第7頁第7頁材料親水性與憎水性 為接觸角，當(dāng)90時，親水性材料（圖a）；當(dāng)90時，憎水性材料（圖b） 。三. 吸水性與吸濕性第8頁第8頁 材料含水狀態(tài) 干燥狀態(tài)：含水率等于或靠近于零（圖a）；氣干狀態(tài)：含水率與大氣濕度相平衡（圖b）；

3、飽和面干狀態(tài)：表面干燥而內(nèi)部孔隙含水飽和（圖c）；濕潤狀態(tài)：內(nèi)部孔隙含水飽和，表面還附有一層水膜（圖d）。 三. 吸水性與吸濕性第9頁第9頁吸濕性 材料在潮濕空氣中吸取水分性質(zhì)。材料吸濕性用含水率表示. 平衡含水率大小隨環(huán)境溫度、濕度改變而改變。 材料開口微孔越多，吸濕性越強(qiáng)。三. 吸水性與吸濕性第10頁第10頁吸水性 材料在水中吸取水分性質(zhì)。用吸水率表示質(zhì)量吸水率體積吸水率三. 吸水性與吸濕性第11頁第11頁 材料吸水率大小主要取決于材料孔隙率和孔隙特性。含有細(xì)微而連通孔隙且孔隙率大材料吸水率較大； 材料含水后，自重增長，強(qiáng)度減少，保溫隔熱能力下降，抗凍性能變差。另外材料干濕交替還會引起材料

4、形狀、尺寸改變?nèi)? 吸水性與吸濕性第12頁第12頁墻體材料作用承重圍護(hù)不同部位，其它作用第二節(jié) 墻體材料主要性能 第13頁第13頁一.力學(xué)性能 材料力學(xué)性能是指材料在外力作用下變形及抵抗破壞性質(zhì)。 荷載（P）：對材料施加、使材料發(fā)生變形力稱為外力或荷載； 應(yīng)力（）：作用在材料外表面或內(nèi)部單位面積上力， P/A。 應(yīng)變（）：材料在作用力方向單位長度上發(fā)生變形量，L/L0； 缺點造成實際強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論強(qiáng)度 第14頁第14頁強(qiáng)度材料在外力作用下，抵抗破壞能力。極限應(yīng)力。形式：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎（折）強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度 一.力學(xué)性能 第15頁第15頁 材料抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度計算 提醒：f

5、(MPa)；Pmax(N)；A(mm2) 第16頁第16頁抗彎強(qiáng)度計算三點彎曲： 提醒：ff（MPa） ；Pmax （N）；b、h、L（mm）第17頁第17頁 材料強(qiáng)度影響原因： 主要取決于材料構(gòu)成和結(jié)構(gòu),材料孔隙率增長，強(qiáng)度減少。 試驗條件對測定強(qiáng)度大小影響： 試件形狀、尺寸； 加荷速度； 試件表面情況、含水狀態(tài)； 環(huán)境溫度第18頁第18頁工程實例分析1 現(xiàn)象：人們在測試混凝土等材料強(qiáng)度時可觀測到，同一試件，加荷速度過快，所測值偏高。 原因分析：材料強(qiáng)度與測試條件相關(guān)，當(dāng)加荷速度過快時，荷載增長速度不小于材料裂縫擴(kuò)展速度，測出數(shù)值就會偏高。為此，在材料強(qiáng)度測試中，普通都要求其加荷速度范圍。第

6、19頁第19頁 工程實例分析2 現(xiàn)象：某地發(fā)生特大洪水，洪水退去后，許多磚房坍毀，其砌筑用磚多為未燒透多孔紅磚。 原因分析：這些紅磚沒有燒透，磚內(nèi)開口孔隙率大，吸水率高。吸水后，紅磚強(qiáng)度下降，尤其是當(dāng)水進(jìn)入磚內(nèi)時，未燒透粘土遇水分散，強(qiáng)度下降更大，不能承受房屋重量，造成房屋坍毀。第20頁第20頁彈性與塑性 1.彈性與塑性 彈性變形可逆 塑性變形不可逆第21頁第21頁脆性與韌性 脆性材料變形曲線 韌性材料變形曲線 脆性忽然破壞 韌性有明顯塑性變形 第22頁第22頁 導(dǎo)熱系數(shù) 材料導(dǎo)熱能力大小可用導(dǎo)熱系數(shù)來表示。用公式表示為： 導(dǎo)熱系數(shù)單位：（W/m.K） 材料導(dǎo)熱系數(shù)愈小，表示其保溫隔熱能力愈好

7、。二.隔熱性能 第23頁第23頁導(dǎo)熱系數(shù)影響原因（1）物質(zhì)構(gòu)成 金屬 無機(jī)非金屬 有機(jī)（2）孔隙結(jié)構(gòu) P， ；孔徑， 。（3）濕度 ， （4）溫度 ， （5）熱流方向 平行 垂直第24頁第24頁 熱阻（絕緣系數(shù)） 熱阻是墻體保溫隔熱性能特性值，是衡量其保溫隔熱性能主要指標(biāo)。熱阻越大，傳出墻體相同熱量所需時間越長，保溫效果越好。 傳熱系數(shù)：二.隔熱性能 第25頁第25頁比熱容：衡量材料溫度升高時，吸取熱量多少，即儲熱能力大小。導(dǎo)溫系數(shù)：當(dāng)材料一側(cè)溫度波動時，另一側(cè)各點達(dá)到相同溫度快慢二.隔熱性能 第26頁第26頁導(dǎo)溫系數(shù)外界影響原因：溫度有利，濕度不定導(dǎo)溫系數(shù)越大，材料熱穩(wěn)定性越好在不穩(wěn)定傳熱條

8、件下（外界溫度波動大），衡量墻體絕熱能力不但要考慮熱阻值還要考慮材料熱穩(wěn)定性，以減少室內(nèi)溫度波動。二.隔熱性能 第27頁第27頁聲波傳播透射系數(shù) 小者為隔聲材料反射系數(shù) 小者為吸聲材料吸聲系數(shù)三.隔聲性能 第28頁第28頁三.隔聲性能吸聲系數(shù)越大，材料吸聲效果越好。隔聲透射系數(shù)越大，隔聲能力越好隔聲量（dB） 隔聲量越大，材料對空氣聲隔絕能力越好第29頁第29頁工程上慣用1254000Hz6個倍頻帶吸聲系數(shù)、隔聲量來表示材料吸聲、隔聲能力（對空氣聲）質(zhì)量定律：擬定建材制品隔聲能力（對空氣聲）其中：R為（透射損失）隔聲量；m為單位面積隔板質(zhì)量；f為聲波頻率三.隔聲性能第30頁第30頁隔聲辦法空氣

9、聲：采用密實、沉重材料；固體聲：采用不連續(xù)結(jié)構(gòu)處理，如采用軟木等材料做墊層。三.隔聲性能第31頁第31頁材料防火性燃燒性能：材料著火難易程度，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫约叭紵龝r發(fā)熱量等；耐火極限：在原則試驗條件下建筑物各部結(jié)構(gòu)從受到火作用開始，到失去穩(wěn)定性、完整性時間；燃燒毒性：材料燃燒時，受熱分解產(chǎn)生物質(zhì)對人體毒害程度燃燒發(fā)煙性：在燃燒及受熱分解過程中，產(chǎn)生固體懸浮物及液體微粒，這些煙霧造成能見度下降，并能使人窒息四.防火性能第32頁第32頁材料耐燃性：材料對火焰和高溫抵抗能力不燃性材料。如鋼鐵、磚、石等。難燃材料。如石膏板、石棉板、纖維板?？扇疾牧?。大部分有機(jī)材料。易燃材料。如有機(jī)玻璃、泡沫塑料。防火

10、機(jī)理隔絕可燃物、氧氣、火源 四.防火性能第33頁第33頁五.耐久性能 材料在使用過程中，抵抗各種內(nèi)在或外部環(huán)境原因破壞作用，長期保持其原有性能，不變質(zhì)，不破壞性質(zhì)稱為耐久性。 物理作用冷熱、干濕、凍融循環(huán)作用 化學(xué)作用酸、堿、鹽侵蝕作用，日光中紫外線等作用 機(jī)械作用荷載連續(xù)作用或交變作用 生物作用菌類、昆蟲侵害作用第34頁第34頁耐水性：材料長期在飽水作用下不破壞，強(qiáng)度也不明顯減少性質(zhì) KR在01之間。軟化系數(shù)越小，材料越不耐水。 工程中將KR0.85材料看作是耐水材料。 五.耐久性能 第35頁第35頁抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲入能力 其中： K滲入系數(shù)，cm/h；Q透水量，cm3； d試件厚度，cm； A透水面積，cm2； t透水時間，h； H水頭高度，cm。K越小，表明材料抗?jié)B性越好。五.耐久性能 第36頁第36頁抗凍性：材料抵抗多次凍融循環(huán)而不破壞能力碳化穩(wěn)定性（抗碳化穩(wěn)定性） 碳化系數(shù)：試件碳化后強(qiáng)度與碳化前強(qiáng)度之比 五.耐久性能 第37頁第37頁堿骨