PPT建筑材料課件5

第二章建建筑材材料的基本本性質(zhì)土木工程材材料的基本性質(zhì)質(zhì)，是指材材料處于不不同的使用用條件和使使用環(huán)境時(shí)時(shí)，通常必必須考慮的的最基本的的、共有的的性質(zhì)。因因?yàn)橥聊窘ńㄖ牧纤幗ǎ?gòu)構(gòu)）筑物的的部位不同同、使用環(huán)環(huán)境不同、、人們對(duì)材材料的使用用功能要求求不同，所所起的作用用就不同，，要求的性性質(zhì)也就有有所不同。。第一節(jié)材料的物理理性質(zhì)1.材料料的密度材料的密度度是指材料料在絕對(duì)密密實(shí)狀態(tài)下下單位體積積的質(zhì)量，，按下式計(jì)計(jì)算：ρ=m/v式中：ρ—密度,g/cm3或kg/m3m—材料的質(zhì)量，，g或kg

V——材料的絕對(duì)密密實(shí)體積，cm3或m3測試時(shí)，材料料必須是絕對(duì)對(duì)干燥狀態(tài)。。含孔材料則則必須磨細(xì)后后采用排開液液體的方法來來測定其體積積。2.材料的的表觀密度表觀密度（俗俗稱“容重””）是指材料料在自然狀態(tài)態(tài)下單位體積積的質(zhì)量。按按下式計(jì)算算：式中ρ0—材料的表觀密密度,g/cm3或kg/m3m—材料的質(zhì)量，，g或kg

V0—材料的表觀體體積，cm3或m3材料的表觀體體積是指包括括內(nèi)部孔隙在在內(nèi)的體積。。因?yàn)榇蠖鄶?shù)數(shù)材料的表觀觀體積中包含含有內(nèi)部孔隙隙，其孔隙的的多少，孔隙隙中是否含有有水及含水的的多少，均可可能影響其總總質(zhì)量（有時(shí)時(shí)還影響其表表觀體積）。。因此，材料料的表觀密度度除了與其微微觀結(jié)構(gòu)和組組成有關(guān)外，，還與其內(nèi)部部構(gòu)成狀態(tài)及及含水狀態(tài)有有關(guān)3.材料的堆積密密度堆積密度是指指粉狀或粒狀狀材料，在堆堆積狀態(tài)下單單位體積的質(zhì)質(zhì)量。按下式計(jì)算：：式式中ρ0，—材料的堆積密密度,g/cm3或kg/m3m—材料的質(zhì)量，，g或kg

V0，—材料的堆積體體積，cm3或m3粉狀或粒狀材材料的質(zhì)量是是指填充在一一定容器內(nèi)的的材料質(zhì)量，，其堆積體積積是指所用容容器的容積而而言。因此，，材料的堆積積體積包含了了顆粒之間的的空隙。在土木建筑工工程中，計(jì)算算材料用量、、構(gòu)件的自重重，配料計(jì)算算以及確定堆堆放空間時(shí)經(jīng)經(jīng)常要用到材材料的密度、、表觀密度和和堆積密度等等數(shù)據(jù)。4.材料料的密實(shí)度密實(shí)度是指材材料體積內(nèi)被被固體物質(zhì)充充實(shí)的程度。。密實(shí)度的計(jì)計(jì)算式如下：：對(duì)于絕對(duì)密實(shí)實(shí)材料，因ρ0=ρ，故密實(shí)度D=1或100%。對(duì)于大多數(shù)數(shù)土木工程材材料，因ρ0〈ρ，故密實(shí)度D?1或D?100%。ρ—密度；ρ0—材料的表觀密密度5.孔隙率材料的孔隙率率是指材料內(nèi)內(nèi)部孔隙的體體積占材料總總體積的百分分率。孔隙率率P按下式計(jì)算：：V—材料的絕對(duì)密密實(shí)體積，cm3或m3V0—材料的表觀體體積，cm3或m3ρ0—材料的表觀密密度,g/cm3或kg/m3ρ—密度,g/cm3或kg/m36.空隙率空隙率是指散散粒材料在其其堆集體積中中,顆粒之間的空空隙體積所占占的比例?？湛障堵蔖，按下式計(jì)算：：ρ0—材料的表觀密密度;ρ0，—材料的堆積密密度空隙率的大小小反映了散粒粒材料的顆粒?；ハ嗵畛涞牡闹旅艹潭取?。空隙率可作作為控制混凝凝土骨料級(jí)配配與計(jì)算含砂砂率的依據(jù)。。第二節(jié)材料料與水有關(guān)的的性質(zhì)一.材料的親水性性與憎水性與水接觸時(shí)，，有些材料能能被水潤濕，，而有些材料料則不能被水水潤濕，對(duì)這這兩種現(xiàn)象來來說，前者為為親水性，后后者為憎水性性。材料具有親水水性或憎水性性的根本原因因在于材料的的分子結(jié)構(gòu)。。親水性材料料與水分子之之間的分子親親合力，大于于水分子本身身之間的內(nèi)聚聚力；反之，，憎水性材料料與水分子之之間的親合力力，小于水分分子本身之間間的內(nèi)聚力。。工程實(shí)際中，，材料是親水水性或憎水性性，通常以潤潤濕角的大小小劃分，潤濕濕角為在材料料、水和空氣氣的交點(diǎn)處，，沿水滴表面面的切線與水水和固體接觸觸面所成的夾夾角。其中潤潤濕角θ愈小，表明材材料愈易被水水潤濕。當(dāng)材材料的潤濕角角θ＜９０?時(shí)，為親水性性材料；當(dāng)材材料的潤濕角角θ＞９０?時(shí)，為憎水性性材料。水在在親水性材料料表面可以鋪鋪展開，且能能通過毛細(xì)管管作用自動(dòng)將將水吸入材料料內(nèi)部；水在在憎水性材料料表面不僅不不能鋪展開，，而且水分不不能滲入材料料的毛細(xì)管中中，見圖２-1圖２－1材材料潤濕示意意圖

（ａ））親水性材料料；（ｂ）憎憎水性材料二.材料的吸水性性材料能吸收水水分的能力，，稱為材料的的吸水性。吸吸水的大小以以吸水率來表表示。質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率是是指材料在吸吸水飽和時(shí)，，所吸水量占占材料在干燥燥狀態(tài)下的質(zhì)質(zhì)量百分比，，并以ｗm表示。質(zhì)量吸吸水率ｗm的計(jì)算公式為為：式中mb——材料吸水飽和和狀態(tài)下的質(zhì)質(zhì)量（ｇ或kg）mg——材料在在干燥燥狀態(tài)態(tài)下的的質(zhì)量量（ｇｇ或kg））。體積吸吸水率率體積吸吸水率率是指指材料料在吸吸水飽飽和時(shí)時(shí)，所所吸水水的體體積占占材料料自然然體積積的百百分率率，并并以WＶ表示。。體積積吸水水率WＶ的計(jì)算算公式式為：式中mb———材料吸吸水飽飽和狀狀態(tài)下下的質(zhì)質(zhì)量（（ｇ或或kg））mg——材料在在干燥燥狀態(tài)態(tài)下的的質(zhì)量量（ｇｇ或kg））。V0—材料在在自然然狀態(tài)態(tài)下的的體積積，（（cm3或m3）ρρw—水的密密度,（g/cm3或kg/m3），常溫下下取ρw=1.0g/cm3材料的的吸水水率與與其孔孔隙率率有關(guān)關(guān)，更更與其其孔特特征有有關(guān)。。因?yàn)闉樗址质峭ㄍㄟ^材材料的的開口口孔吸吸入并并經(jīng)過過連通通孔滲滲入內(nèi)內(nèi)部的的。材材料內(nèi)內(nèi)與外外界連連通的的細(xì)微微孔隙隙愈多多，其其吸水水率就就愈大大。三.材料的的吸濕濕性材料的的吸濕濕性是是指材材料在在潮濕濕空氣氣中吸吸收水水分的的性質(zhì)質(zhì)。干干燥的的材料料處在在較潮潮濕的的空氣氣中時(shí)時(shí)，便便會(huì)吸吸收空空氣中中的水水分；；而當(dāng)當(dāng)較潮潮濕的的材料料處在在較干干燥的的空氣氣中時(shí)時(shí)，便便會(huì)向向空氣氣中放放出水水分。。前者者是材材料的的吸濕濕過程程，后后者是是材料料的干干燥過過程。。由此此可見見，在在空氣氣中，，某一一材料料的含含水多多少是是隨空空氣的的濕度度變化化的。。材料在在任一一條件件下含含水的的多少少稱為為材料料的含含水率率，并并以ＷＷh表示，，其計(jì)計(jì)算公公式為為：式中ms———材料吸吸濕狀狀態(tài)下下的質(zhì)質(zhì)量（（ｇ或或kg））mg——材料在在干燥燥狀態(tài)態(tài)下的的質(zhì)量量（ｇｇ或kg））。顯然，，材料料的含含水率率受所所處環(huán)環(huán)境中中空氣氣濕度度的影影響。。當(dāng)空空氣中中濕度度在較較長時(shí)時(shí)間內(nèi)內(nèi)穩(wěn)定定時(shí)，，材料料的吸吸濕和和干燥燥過程程處于于平衡衡狀態(tài)態(tài)，此此時(shí)材材料的的含水水率保保持不不變，，其含含水率率叫作作材料料的平平衡含含水率率。四.材材料的的耐水水性材料的的耐水水性是是指材材料長長期在在飽和和水的的作用用下不不破壞壞，強(qiáng)強(qiáng)度也也不顯顯著降降低的的性質(zhì)質(zhì)。衡衡量材材料耐耐水性性的指指標(biāo)是是材料料的軟軟化系系數(shù)KR：式中KR———材料的的軟化化系數(shù)數(shù)fb—材料吸吸水飽飽和狀狀態(tài)下下的抗抗壓強(qiáng)強(qiáng)度（（MPa）。。fg—材料在在干燥燥狀態(tài)態(tài)下的的抗壓壓強(qiáng)度度（MPa）軟化系系數(shù)反反映了了材料料飽水水后強(qiáng)強(qiáng)度降降低的的程度度，是是材料料吸水水后性性質(zhì)變變化的的重要要特征征之一一。一一般材材料吸吸水后后，水水分會(huì)會(huì)分散散在材材料內(nèi)內(nèi)微粒粒的表表面，，削弱弱其內(nèi)內(nèi)部結(jié)結(jié)合力力，強(qiáng)強(qiáng)度則則有不不同程程度的的降低低。當(dāng)當(dāng)材料料內(nèi)含含有可可溶性性物質(zhì)質(zhì)時(shí)（（如石石膏、、石灰灰等）），吸吸入的的水還還可能能溶解解部分分物質(zhì)質(zhì)，造造成強(qiáng)強(qiáng)度的的嚴(yán)重重降低低。材料耐耐水性性限制制了材材料的的使用用環(huán)境境，軟軟化系系數(shù)小小的材材料耐耐水性性差，，其使使用環(huán)環(huán)境尤尤其受受到限限制。。軟化化系數(shù)數(shù)的波波動(dòng)范范圍在在0至至1之之間。。工程程中通通常將將ＫＲ＞0.85的材材料稱稱為耐五.材料的的抗?jié)B滲性抗?jié)B性性是材材料在在壓力力水作作用下下抵抗抗水滲滲透的的性能能。土土木建建筑工工程中中許多多材料料常含含有孔孔隙、、孔洞洞或其其它缺缺陷，，當(dāng)材材料兩兩側(cè)的的水壓壓差較較高時(shí)時(shí)，水水可能能從高高壓側(cè)側(cè)通過過內(nèi)部部的孔孔隙、、孔洞洞或其其它缺缺陷滲滲透到到低壓壓側(cè)。。這種種壓力力水的的滲透透，不不僅會(huì)會(huì)影響響工程程的使使用，，而且且滲入入的水水還會(huì)會(huì)帶入入能腐腐蝕材材料的的介質(zhì)質(zhì)，或或?qū)⒉牟牧蟽?nèi)內(nèi)的某某些成成分帶帶出，，造成成材料料的破破壞。。５.1滲透系系數(shù)材料的的滲透透系數(shù)數(shù)可通通過下下式計(jì)計(jì)算:式中K—滲透系系數(shù),（cm/h）;w—滲水量量，（cm3）A—滲水面面積,（cm2）H——材料兩兩側(cè)的的水壓壓差，，（cm）d——試件厚厚度（cm）t——滲水時(shí)時(shí)間（h）材料的的滲透透系數(shù)數(shù)越小小，說說明材材料的的抗?jié)B滲性越越強(qiáng)。。5.2抗?jié)B等等級(jí)材料的的抗?jié)B滲等級(jí)級(jí)是指指用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)方方法進(jìn)進(jìn)行透透水試試驗(yàn)時(shí)時(shí)，材材料標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試試件在在透水水前所所能承承受的的最大大水壓壓力，，并以以字母母P及可承承受的的水壓壓力（（以0.1MPa為單位位）來來表示示抗?jié)B滲等級(jí)級(jí)。如P4、P6、P8、P10…等，表表示試試件能能承受受逐步步增高高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓壓而不不滲透透。6.抗凍性材料吸水水后，在在負(fù)溫作作用條件件下，水水在材料料毛細(xì)孔孔內(nèi)凍結(jié)結(jié)成冰，，體積抗凍性以以試件在在凍融后后的質(zhì)量量損失、、外形變變化或強(qiáng)強(qiáng)度降低低不超過過一定限限度時(shí)所所能經(jīng)受受的凍融第三節(jié)材料的力力學(xué)性質(zhì)質(zhì)1.材料料的強(qiáng)度度材料的強(qiáng)強(qiáng)度是材材料在應(yīng)應(yīng)力作用用下抵抗在工程上，通常采用破壞試驗(yàn)法對(duì)材料的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)測。將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度。

根據(jù)外力力作用方方式的不不同，材材料強(qiáng)度度有抗拉、抗抗壓、抗抗剪、抗抗彎（抗抗折）強(qiáng)強(qiáng)度等。材料的的抗拉、、抗壓、、抗剪強(qiáng)強(qiáng)度的計(jì)計(jì)算式如如下：式中f------材料強(qiáng)度度，MPaFmax--材料破壞壞時(shí)的最最大荷載載，NA------試件受力力面積，，mm2材料的抗抗彎強(qiáng)度度與受力力情況有有關(guān)，一一般試驗(yàn)驗(yàn)方法是是將條形形試件放放在兩支支點(diǎn)上，，中間作作用一集集中荷載載，對(duì)矩矩形截面面試件，，則其抗彎強(qiáng)度度用下式計(jì)計(jì)算：式中fw------材料的抗抗彎強(qiáng)度度，MPaFmax---材料受彎彎破壞時(shí)時(shí)的最大大荷載，，NA------試件受力力面積，，mm2L------兩支點(diǎn)的的間距，，mmb、h---試件橫截截面的寬寬及高，，mm2.彈性和塑塑性材料在外外力作用用下產(chǎn)生生變形，，當(dāng)外力力取消后后能夠完完全恢復(fù)復(fù)原來形形狀的性性質(zhì)稱為為彈性。。這種完完全恢復(fù)復(fù)的變形形稱為彈彈性變形形（或瞬瞬時(shí)變形形）。材材料在外外力作用用下產(chǎn)生生變形，，如果外外力取消消后，仍仍能保持持變形后后的形狀狀和尺寸寸，并且且不產(chǎn)生生裂縫的的性質(zhì)稱稱為塑性性。這種種不能恢恢復(fù)的變變形稱為為塑性變變形（或或永久變變形）。。3.脆性和韌韌性材料受力力達(dá)到一一定程度度時(shí)，突突然發(fā)生生破壞，，并無明明顯的變變形，材材料的這這種性質(zhì)質(zhì)稱為脆脆性。大大部分無無機(jī)非金金屬材料料均屬脆脆性材料料，如天天然石材材，燒結(jié)結(jié)普通磚磚、陶瓷瓷、玻璃璃、普通通混凝土土、砂漿漿等。脆脆性材料料的另一一特點(diǎn)是是抗壓強(qiáng)強(qiáng)度高而而抗拉、、抗折強(qiáng)強(qiáng)度低。。在工程程中使用用時(shí)，應(yīng)應(yīng)注意發(fā)發(fā)揮這類類材料的的特性。。第四節(jié).材料的熱熱工性質(zhì)質(zhì)1.導(dǎo)熱性當(dāng)材料兩兩面存在在溫度差差時(shí)，熱熱量從材材料一面面通過材材料傳導(dǎo)導(dǎo)至另一一面的性性質(zhì)，稱稱為材料料的導(dǎo)熱熱性。導(dǎo)導(dǎo)熱性用用導(dǎo)熱系系數(shù)λ表示。導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)的定義義和計(jì)算算式如下下所示：：式中λ——導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)，Ｗ／／（ｍ··Ｋ）；；

Ｑ－－傳導(dǎo)的的熱量，，Ｊ&—材料料厚度，，ｍ；A——熱傳導(dǎo)面面積，m2t一熱傳導(dǎo)導(dǎo)時(shí)間，，h；（（T2-T1）－材料兩面面溫度差差，K在物理意意義上，，導(dǎo)熱系系數(shù)為單單位厚度度(1m)的材料、、兩面溫溫度差為為1Ｋ時(shí)時(shí)、在單單位時(shí)間間(1s)內(nèi)通過單單位面積積(1㎡㎡)的熱熱量。2.熱容量和和比熱材料在受受熱時(shí)吸吸收熱量量，冷卻卻時(shí)放出出熱量的的性質(zhì)稱稱為材料料的熱容容量。單單位質(zhì)量量材料溫溫度升高高或降低低1Ｋ所所吸收或或放出的的熱量稱稱為熱容容量系數(shù)數(shù)或比熱熱。比熱熱的計(jì)算算式如下下所示：：式中C---材料的比比熱，J/（g·K））

Q--材料吸收收或放出出的熱量量(熱容量)m---材料質(zhì)量量，g

（t2-t1）--材料受熱熱或冷卻卻前后的的溫差，，K材料的溫溫度變形形性材料的溫溫度變形形是指溫溫度升高高或降低低時(shí)材料料的體積積變化。。除個(gè)別材材料以外外，多數(shù)數(shù)材料在在溫度升升高時(shí)體體積膨脹脹，溫度度下降時(shí)時(shí)體積收收縮。這這種變化化表現(xiàn)在在單向尺尺寸時(shí)，，為線膨膨脹或線線收縮，，相應(yīng)的的技術(shù)指指標(biāo)為線線膨脹系系數(shù)（α）。第五節(jié)材料的耐耐久性材料的耐耐久性是泛指材材料在使使用條件件下，受受各種內(nèi)內(nèi)在或外外來自然然因素及及有害介介質(zhì)的作作用，能能長久地地保持其其使用性性能的性性質(zhì)。材料在建建筑物之之中，除除要受到到各種外外力的作作用之外外，還經(jīng)經(jīng)常要受受到環(huán)境境中許多多自然因因素的破破壞作用用。這些些破壞作作用包括括物理、、化學(xué)、、機(jī)械及及生物的的作用。。物理作用用可有干干濕變化化、溫度度變化及及凍融變變化等。。這些作作用將使使材料發(fā)發(fā)生體積積的脹縮縮，或?qū)?dǎo)致內(nèi)部部裂縫的的擴(kuò)展。。時(shí)間長長久之后后即會(huì)使使材料逐逐漸破壞壞。在寒寒冷地區(qū)區(qū)，凍融融變化對(duì)對(duì)材料會(huì)會(huì)起著顯顯著的破破壞作用用。在高高溫環(huán)境境下，經(jīng)經(jīng)常處于于高溫狀狀態(tài)的建建筑物或或構(gòu)筑物物，所選選用的建建筑材料料要具有有耐熱性性能。在在民用和和公共建建筑中，，考慮安安全防火火要求，，須選用用具有抗抗火性能能的難燃燃或不燃燃的材料料。化學(xué)作用包括大氣、、環(huán)境水以以及使用條條件下酸、、堿、鹽等等液體或有有害氣體對(duì)對(duì)材料的侵侵蝕作用。。機(jī)械作用包括使用荷荷載的持續(xù)續(xù)作用，交交變荷載引引起材料疲疲勞，沖擊擊、磨損、、磨耗等。。生物作用包括菌類、、昆蟲等的的作用而使使材料腐朽朽、蛀蝕而而破壞。磚、石料、、混凝土等等礦物材料料，多是由由于物理作作用而破壞壞，也可能能同時(shí)會(huì)受受到化學(xué)作作用的破壞壞。金屬材材料主要是是由于化學(xué)學(xué)作用引起起的腐蝕。。木材等有有機(jī)質(zhì)材料料常因生物物作用而破破壞。瀝青青材料、高高分子材料料在陽光、、空氣和熱熱的作用下下，會(huì)逐漸漸老化而使使材料變脆脆或開裂。。材料的耐久久性指標(biāo)是是根據(jù)工程程所處的環(huán)環(huán)境條件來來決定的。。例如處于于凍融環(huán)境境的工程，，所用材料料的耐久性性以抗凍性性指標(biāo)來表表示。處于于暴露環(huán)境境的有機(jī)材材料，其耐耐久性以抗抗老化能力力來表示。。例1-1材料的密度度、表觀密密度、堆積積密度有何何區(qū)別？如如何測定？？材料含水水后對(duì)三者者有什么影影響？例1-2某工地所用用卵石材料料的密度為為2.65g/cm3