建筑材料的基本性質(zhì)

建筑材料的基本性質(zhì)主要包括物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、耐久性、防火性、防輻射性等1、材料的組成與結(jié)構(gòu)材料的組成：化學(xué)組成；礦物組成。2、材料的物理性質(zhì)材料的堆積密度與空隙率。材料與水有關(guān)的性質(zhì)：親水性與憎水性、吸水性、耐水性、抗水性。3、材料的力學(xué)性質(zhì)的影響；強(qiáng)度等級(jí)或標(biāo)號(hào)；比強(qiáng)度。材料變形：彈性變形；塑性變形。沖擊韌性。硬度、磨損及磨耗。4、材料的耐久性

材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造一、材料的化學(xué)組成：是決定材料性質(zhì)的內(nèi)在因素之一。主要包括：元素組成和礦物組成。二、材料的微觀結(jié)構(gòu)材料的性質(zhì)與材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。材料的結(jié)構(gòu)主要分成：宏觀結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)從微觀結(jié)構(gòu)層次上，材料可分為晶體、玻璃體、膠體。晶粒的大小對(duì)材料性質(zhì)也有重要影響，一般晶粒愈細(xì)，分布愈均勻，材料的強(qiáng)度愈高。所以改變晶粒的粗細(xì)程度，可使材料性質(zhì)發(fā)生變化，如鋼材的熱處理就是利用這一原理。由于膠體的質(zhì)點(diǎn)很微小，其總表面積很大，因而表面能很大，有很強(qiáng)的吸附力，所以膠體具有較強(qiáng)的粘結(jié)力。膠體結(jié)構(gòu)與晶體及玻璃體結(jié)構(gòu)相比，強(qiáng)度較低、變形較大。三、材料的構(gòu)造致密狀、多孔狀、微孔狀、顆粒狀、纖維狀、.層狀構(gòu)造材料的物理性質(zhì)一、材料的密度、表觀密度、體積密度和堆積密度1、(一)、材料的密度材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量（即重量）稱為材料的密度。.（g/cm3）不規(guī)則散粒材料--排水法相對(duì)密度：無量綱(二)、材料的表觀密度材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為材料的表觀密度。Ρ0=m/v0（kg/m3）（三、體積密度度（原稱容重，道路工程中亦稱為毛體積密度。對(duì)于外形規(guī)則的材料，其表觀密度測(cè)定很簡(jiǎn)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，但材料表面應(yīng)預(yù)先涂上蠟，以防止并予以注明。通常材料的表觀密度是指氣干狀態(tài)下的表觀密度。(四)、材料的堆積密度散粒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。Ρ0’=m/v0’（kg/m3）散粒材料的體積可用已標(biāo)定容積的容器測(cè)得。砂子、石子的堆積密多或少含有一些孔隙，故一般材料的表觀密度總是小于其密度。2、材料的孔隙率和空隙率(一)孔隙率（材料的密實(shí)度和孔隙率）材料孔隙的大小直接反映材料的密實(shí)程度，孔隙率大，密實(shí)度小.孔隙率是指孔隙在材料體積中所占的比例。一般孔隙率越大，材料的密度越小、強(qiáng)度越低、保溫隔熱性能越好、吸聲隔熱能力越高。率較小，且連通孔較少的材料，其吸水性較小，強(qiáng)度較高，抗?jié)B性和抗凍性較好。密實(shí)度＋孔隙率＝1填充率與空隙率填充率散粒狀材料在其堆積體積中，被顆粒實(shí)體體積填充的程度?？捎孟率奖硎荆?'ρD （）(二)空隙率散粒材料堆積密度中，顆粒間空隙體積所占的百分率稱為空隙率P0’?？障堵实拇笮》从沉松⒘２牧系念w粒之間相互填充的密實(shí)程度。要依據(jù)。二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)(一)材料的吸水性和吸濕性（簡(jiǎn)單介紹）親水性與憎水性土木工程材料大多數(shù)為親水性材料，如水泥、混凝土、砂、石、磚、木材等，只有少數(shù)材料如瀝青、石蠟及某些塑料等為憎水性材料。親水性材料：石料、磚、混凝土、木材；憎水性材料：瀝青、石蠟--防水材料吸水性：材料的吸水性用吸水率表示，有以下兩種方法：1）百分率。質(zhì)量吸水率：材料吸水飽合時(shí)，所吸水分質(zhì)量占干質(zhì)量的百分率W質(zhì)=m濕－m干/m干×100%體積吸水率：材料吸水飽和時(shí)，所吸收水分體積占干體積的百分率。W體=m飽－m干/Vo×1/ρw×100%含水率：材料所含水分質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率。W含=m含－m干/m干×100%2）體積吸水率：體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，其內(nèi)部所吸收水分的體積占干燥材料自然體積的百分率。土木工程用材料一般采用重量吸水率。材料所吸收的水分是通過開口孔隙吸入的，故隙率。潤(rùn)濕孔壁，所以吸水率仍然較小。各種材料的吸水率差異很大，如花崗巖的吸水率只有0.5%～0.7%，混凝土的吸水率為%，燒結(jié)普通磚的吸水率為8%～20%，木材的吸水100%。吸水率大對(duì)材料是不利的。吸濕性度的下降。材料干濕交替還會(huì)引起其形狀尺寸的改變而影響使用。(二)材料的耐水性材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。用軟化系數(shù)表示Kr。的軟化系數(shù)在0～1之間。在設(shè)計(jì)長(zhǎng)期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)時(shí)，必須選用的材料。用于受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)物的材料，其值不宜小于。(三)材料的抗?jié)B性：用抗?jié)B系數(shù)K或抗?jié)B標(biāo)號(hào)S表示。Ks材料的抗?jié)B性也材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越強(qiáng)。提高混凝土抗材料的抗?jié)B性與其孔隙特征有關(guān)。細(xì)微連通的孔隙中水易滲入，故這種孔隙愈多，材料的抗?jié)B性愈差。封閉孔隙中水不易滲入，因此封閉孔隙率大的材料，抗?jié)B性是決定材料耐久性的重要因素。在設(shè)計(jì)地下結(jié)構(gòu)、壓力管道、壓力容器等結(jié)構(gòu)時(shí)，均要求其所用材料具有一定的抗?jié)B性能?？?jié)B性也是檢驗(yàn)防水材料質(zhì)量的重要指標(biāo)。(四)材料的抗凍性：用抗凍標(biāo)號(hào)D表示。抗凍性以試件在凍融后質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失不超過一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，稱為抗凍等級(jí)?？箖龅燃?jí) 指材料當(dāng)質(zhì)量損失小于5%，強(qiáng)度損失小于25%時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)。材料的抗凍性。材料的抗凍性用抗凍等級(jí)表示。用Fn9%，若材料孔性較差。環(huán)境溫度愈低、降溫愈快、凍融愈頻繁，則材料受凍融破壞愈嚴(yán)重。材料的凍融破壞作用是從外表面開始產(chǎn)生剝落，逐漸向內(nèi)部深入發(fā)展。例題：已知某種建筑材料試樣的孔隙率為24%，此試樣在自然狀態(tài)下的體積為40立方度、開口孔隙率、閉口孔隙率、含水率。解：密度=干質(zhì)量/密實(shí)狀態(tài)下的體積×（）克/立方厘米開口孔隙率=開口孔隙的體積/自然狀態(tài)下的體積=（）÷1/40=0.187閉口孔隙率=孔隙率-開口孔隙率=0.24-0.187=0.053表觀體積三、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)大，大致在～，如泡沫塑料，而大理石。工程中通常把的材料稱為絕熱材料。導(dǎo)熱系數(shù)與材料內(nèi)部孔隙構(gòu)造有密切關(guān)系。由于密閉空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很?。ǎ慕^熱效能。比熱容、熱容量：材料的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量是設(shè)計(jì)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)（墻體、屋蓋）耐燃性和耐火性：耐燃性：材料在火焰或高溫作用下可否燃燒的性質(zhì)。耐火性：材料在火焰或高溫作用下，保持其不破壞、性能不明顯下降的能力。用其耐受的時(shí)間來表示，稱為耐火極限材料的力學(xué)性質(zhì)一、材料的強(qiáng)度與等級(jí)材料的強(qiáng)度（1）.抗壓強(qiáng)度對(duì)混凝土來說，有立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度（棱柱體強(qiáng)度）立方體抗壓強(qiáng)度：邊長(zhǎng)為150mm的立方體在20o±3oC的溫度和相對(duì)濕度在90%以上的潮濕28（板中的應(yīng)用）。鋼筋根據(jù)它的力學(xué)指標(biāo)也分為幾個(gè)等級(jí)。到抗剪計(jì)算，要復(fù)雜多了，涉及到混凝土及鋼筋兩種不同的材料。（4）.2。加荷速度：加荷速度快者，強(qiáng)度值偏高。溫度：一般溫度高時(shí)，材料的強(qiáng)度將降低，瀝青混凝土尤為明顯。含水狀況：含有水分的材料，其強(qiáng)度較干燥時(shí)的低。3．強(qiáng)度等級(jí)對(duì)于以力學(xué)性質(zhì)為主要性能指標(biāo)的材料，通常按其強(qiáng)度值的大小劃分成若干等級(jí)或標(biāo)號(hào)。脆性材料（混凝土、水泥等）主要以抗壓強(qiáng)度來劃分等級(jí)或標(biāo)號(hào)，塑性材料（鋼材等后者是根據(jù)強(qiáng)度值劃分的級(jí)別。比強(qiáng)度5、影響材料強(qiáng)度的因素組成材料及結(jié)構(gòu)材料的孔隙率含水狀態(tài)及溫度注：強(qiáng)度：分為抗拉、抗壓、抗彎、抗剪四種強(qiáng)度。二、材料的彈性與塑性形，亦即剛度愈好。彈性模量是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)材料的代表。三、材料的脆性與韌性土木工程材料中大部分無機(jī)非金屬材料均為脆性材。脆性材料：抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度高得多。四、材料的硬度與耐磨性硬度：測(cè)定材料硬度的方法有多種，常用的有刻劃法和壓入法兩種，不同材料其硬度的其耐磨性愈好。工程中有時(shí)也可用硬度來間接推算材料的強(qiáng)。耐磨性：般說，強(qiáng)度較高且密實(shí)的材料，其硬度較大，耐磨性較好。材料的耐久性一、材料經(jīng)受的環(huán)境作用1、物理作用包括環(huán)境溫度、濕度的交替變化，即冷熱、干濕、凍融等循環(huán)作用。2、化學(xué)作用。包括大氣和環(huán)境水中的酸、堿、鹽等溶液或其他有害物質(zhì)對(duì)材料的侵蝕作用，以及日光等對(duì)材料的作用，使材料產(chǎn)生本質(zhì)的變化而破壞。3、機(jī)械作用。包括荷載的持續(xù)作用或交變作用引起材料的疲勞、沖擊、磨損等破壞。4、生物作用。各種材料耐久性的具體內(nèi)容，因其組成和結(jié)構(gòu)不同而異。例如鋼材易氧化而壞；有機(jī)材料多因腐爛、蟲蛀、老化而變質(zhì)等。二、材料耐久性的測(cè)定主要有：干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、碳化、加濕與紫外線干燥循環(huán)、鹽溶液浸漬與干燥循環(huán)、化學(xué)介質(zhì)浸漬等。三、提高材料耐久性的重要意義：分重要的意義注：1、材料的孔隙率和孔隙特征對(duì)材料的密度、吸水率、稀釋率、抗?jié)B率、抗凍率、強(qiáng)度及導(dǎo)熱性等性能有何影響？孔隙率：在材料自然體積內(nèi)孔隙體積所占的比例?？紫堵实拇笮≈苯臃从沉瞬牧喜粌H彼此貫通與外界相通，而封閉孔隙則與外界隔絕。對(duì)抗?jié)B性的影響：微細(xì)孔隙：水分及溶液易被吸入，但不易在其中流動(dòng)，滲透性最小。粗大孔隙：開口孔隙，水分易于滲透，滲透性最大。細(xì)小孔隙：介于二者之間，既易被水分充滿，水分又易在其中滲透，對(duì)材料的抗?jié)B性、抗凍性抗、侵蝕性均有極不利的影響。閉口孔隙不易被水分或溶液滲入，對(duì)材料的抗?jié)B，抗侵蝕性能的影響甚微，且對(duì)抗凍性起有利作用。導(dǎo)熱系數(shù)增大，具有封閉孔隙時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)小。對(duì)強(qiáng)度的影響：孔隙率的增加，強(qiáng)度降低；孔隙率低，表觀密度大，材料強(qiáng)度高。1：已知工地進(jìn)有含水率為5%的濕砂500t，問實(shí)為干砂多少t？若工地需要干砂500t，問應(yīng)進(jìn)含水率為5%的濕砂多少t？解：①W含=m含－m干/m干×100%=500－m干/m干×100%=5%則m干=500/1+5%=476②W含=m含－m干/m干×100%%=m濕－500/500×100%=5%，則m濕=(1+5%)500=525t1∶2.5∶4.25砼濕重5%，1m31m3（）由重量法知：＋＋＋＝1+2.5+4.25+0.55＝2460／8.3＝300Kg則：砂子量：×300=750kg石子量：×300=1275kg水量：×300=165kg（2）水泥量不變，加砂、加石、減水。水泥量300kg）×0＝）×5＝水量：165－5%×750－1.5%×1275＝