建筑材料的基本性質(zhì)

建筑材料的基本性質(zhì)內(nèi)容：1.1引言1.2基本狀態(tài)參數(shù)(與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì))1.3材料的基本力學(xué)性質(zhì)1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.5材料的熱工性質(zhì)1.6材料的耐久性1.2材料基本狀態(tài)參數(shù)

(與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì))內(nèi)容：1.2.1材料的密度、表觀(guān)密度和堆積密度1.2.2材料的孔隙和空隙1..2.1基本狀態(tài)參數(shù)(與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì))1、實(shí)際密度（密度）－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。公式：式中ρ－實(shí)際密度（g/cm3）m－材料的質(zhì)量（g）V－材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3）實(shí)際密度的測(cè)量絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積－是指不包括材料內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。實(shí)際密度的測(cè)量：1）對(duì)近于絕對(duì)密實(shí)的材料：金屬、玻璃等

量測(cè)幾何體積－稱(chēng)重－代入公式2）對(duì)有孔隙的材料：磚、混凝土、石材

磨成細(xì)粉－李氏比重瓶法測(cè)試

2、表觀(guān)密度（容重）－材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位g/cm3或kg/m3。公式：式中ρo－表觀(guān)密度（g/cm3）m－材料的質(zhì)量（g）Vo－材料在自然狀態(tài)下的體積（cm3）表觀(guān)密度的測(cè)量自然狀態(tài)下的體積－是指包含材料內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。材料內(nèi)部孔隙含有水分時(shí)，其質(zhì)量和體積均發(fā)生變化。注明含水情況表觀(guān)密度的測(cè)量：1）對(duì)形狀規(guī)則的材料：磚、混凝土、石材烘干－量測(cè)幾何體積－稱(chēng)重－代入公式2）對(duì)形狀不規(guī)則的材料：烘干－蠟封－浮力天平3、堆積密度（松散容重）－散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位g/cm3或kg/m3。公式：式中ρ/o－堆積密度（g/cm3）m－材料的質(zhì)量（g）V/o－材料的堆積體積（cm3）堆積密度的測(cè)量堆積體積－是指包含顆粒內(nèi)部孔隙和顆粒之間的空隙在內(nèi)的體積。堆積密度的測(cè)量：1）容器法：散粒材料裝入容器－量測(cè)體積－稱(chēng)凈重－代入公式2）自然堆積法：堆積成一定形狀－量測(cè)幾何體積－稱(chēng)重－代入公式1.2.2孔隙和空隙1、密實(shí)度－指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度。反映材料的致密程度。公式影響材料的：強(qiáng)度吸水性耐久性導(dǎo)熱性2、孔隙率－指材料體積內(nèi)，孔隙體積與總體積之比。直接反映材料的致密程度。公式孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系P+D=1孔結(jié)構(gòu)－孔隙率＋孔徑尺寸＋開(kāi)口形狀影響材料的：強(qiáng)度、吸水性、耐久性、導(dǎo)熱性3、、填填充充率率－指指散粒粒材材料料在某某容容器器的的堆堆積積體體積積中中，，被被其其顆顆粒粒填填充充的的程程度度。。反反映映散散粒粒材材料料堆堆積積的的致致密密程程度度。。公式式4、、空空隙隙率率－－散粒粒材材料料在某某容容器器的的堆堆積積體體積積中中，，顆顆粒粒之之間間的的空空隙隙體體積積占占總總體體積積的的比比率率。。公式式空隙隙率率與與填填充充率率的的關(guān)關(guān)系系P/+D/=11.3.1材材料料的的彈彈性性與與塑塑性性彈性性－－材材料料在在外外力力的的作作用用下下產(chǎn)產(chǎn)生生變變形形，，當(dāng)當(dāng)外外力力取取消消后后，，材材料料變變形形即即可可消消失失并并能能完完全全恢恢復(fù)復(fù)原原來(lái)來(lái)形形狀狀的的性性質(zhì)質(zhì)。。彈性性模模量量E=σσ/εε塑性性－－材材料料在在外外力力的的作作用用下下產(chǎn)產(chǎn)生生變變形形，，當(dāng)當(dāng)外外力力取取消消后后，，仍仍保保持持變變形形后后的的形形狀狀和和尺尺寸寸，，并并且且不不產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂縫縫的的性性質(zhì)質(zhì)。。實(shí)際際的的材材料料并并不不存存在在理理想想的的彈彈性性變變形形和和塑塑性性變變形形。。低碳碳鋼鋼的的σσ～～εε曲曲線(xiàn)線(xiàn)分段段的的彈彈性性變變形形和和塑塑性性變變形形混凝凝土土的的σσ～～εε曲曲線(xiàn)線(xiàn)同時(shí)時(shí)進(jìn)進(jìn)行行的的彈彈性性變變形形和和塑塑性性變變形形1.3.2材材料料的的脆脆性性與與韌韌性性脆性性－－在在外外力力作作用用下下，，當(dāng)當(dāng)外外力力達(dá)達(dá)到到一一定定限限度度后后，，材材料料突突然然破破壞壞而而又又無(wú)無(wú)明明顯顯的的塑塑性性變變形形的的性性質(zhì)質(zhì)。。脆性性材材料料（（如如混混凝凝土土、、玻玻璃璃、、石石材材））抵抵抗抗沖沖擊擊或或震震動(dòng)動(dòng)荷荷載載的的能能力力很很差差。。韌性性－－在在沖沖擊擊、、震震動(dòng)動(dòng)荷荷載載的的作作用用下下，，材材料料承承受受很很大大的的變變形形也也不不致致破破壞壞的的性性能能稱(chēng)稱(chēng)為為韌韌性性。。如如鋼鋼材材、、木木材材、、纖纖維維等等。。橋梁梁、、牛牛腿腿柱柱、、電電梯梯井井、、高高層層建建筑筑等等徐變變材料料在在長(zhǎng)長(zhǎng)期期不不變變荷荷載載載載作作用用下下，，變變形形隨隨著時(shí)時(shí)間間的的延延長(zhǎng)長(zhǎng)而而逐逐漸漸增增長(zhǎng)長(zhǎng)的的現(xiàn)現(xiàn)象象稱(chēng)稱(chēng)為為徐徐變變。。1.3.3.材材料料的的硬硬度度與與耐耐磨磨性性硬度度－－是是材材料料表表面面能能抵抵抗抗其其它它較較硬硬物物體體壓壓入入或或刻刻劃劃的的能能力力。。莫氏氏硬硬度度（（10級(jí)級(jí)））1－－滑滑石石2－－石石膏膏3－－方方解解石石4－－螢螢石石5－－磷磷石石灰灰6－－正正長(zhǎng)長(zhǎng)石石7－－石石英英8－－黃黃玉玉9－－剛剛玉玉10－－金金剛剛石石肖氏氏硬硬度度布布氏氏硬硬度度（（HB））耐磨磨性性耐磨磨性性－－材材料料表表面面抵抵抗抗磨磨損損的的能能力力。。常常用用磨磨損損率率（（B））表表示示。。公式式式中中m1、m2－試試件件被被磨磨損損前前后后的的質(zhì)質(zhì)量量（（g））A－－試試件件受受磨磨損損的的面面積積（（cm2）道路路、、地地面面、、踏踏步步、、水水庫(kù)庫(kù)泄泄洪洪道道、、縊縊流流面面等等1.4材材料料與與水水有有關(guān)關(guān)的的性性質(zhì)質(zhì)1.4.1親親水水性性與與憎憎水水性性材料料在在空空氣氣中中與與水水接接觸觸時(shí)時(shí)，，根根據(jù)據(jù)其其是是否否能能被被水水潤(rùn)潤(rùn)濕濕，，將將材材料料分分為為親親水水性性和和憎憎水水性性?xún)蓛纱蟠箢?lèi)類(lèi)。。常常用用潤(rùn)潤(rùn)濕濕角角θθ表表示示。。親水水性性材材料料θθ≤≤90°°憎水水性性材材料料θθ＞＞90°°潤(rùn)濕濕角角θθ潤(rùn)濕濕角角示示意意圖圖1.4.2、吸水水性性1.4.2、、吸水水性性－材材料料在在浸浸水水情情況況下下吸吸入入水水分分的的能能力力。。用用吸吸水水率率表表示示。。公式式式中中W質(zhì)－材材料料的的質(zhì)質(zhì)量量吸吸水水率率（（％％））m濕－材材料料吸吸水水飽飽和和后后的的質(zhì)質(zhì)量量（（g））m干－材材料料烘烘干干到到恒恒重重的的質(zhì)質(zhì)量量（（g））影響響吸吸水水率率大大小小的的因因素素：a)材材料料的的本本性性－－親親水水性性或或憎憎水水性性材材料料b)材材料料的的孔孔結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)－－孔孔徑徑大大小小、、開(kāi)開(kāi)口口與與否否、、孔孔隙隙率率大大小小等等吸水水性性對(duì)對(duì)材材料料的的影影響響：：a)導(dǎo)導(dǎo)熱熱性性增增大大、、熱熱阻阻降降低低－－對(duì)對(duì)圍圍護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)材材料料不不利利b)強(qiáng)強(qiáng)度度降降低低、、體體積積膨膨脹脹與水水有有關(guān)關(guān)的的性性質(zhì)質(zhì)吸濕濕性性－材材料料在在空空氣氣中中吸吸收收空空氣氣中中水水分分的的性性質(zhì)質(zhì)。。用用含含水水率率表表示示。。公式式式中中W含－材材料料的的質(zhì)質(zhì)量量含含水水率率（（％％））m濕－材材料料含含水水時(shí)時(shí)的的質(zhì)質(zhì)量量（（g））m干－材材料料烘烘干干到到恒恒重重的的質(zhì)質(zhì)量量（（g））影響響含含水水率率大大小小的的因因素素：：a)材材料料的的本本性性－－親親水水性性或或憎憎水水性性材材料料b)環(huán)環(huán)境境溫溫度度、、濕濕度度－－氣氣溫溫越越低低、、相相對(duì)對(duì)濕濕度度越越大大，，材材料料的的含含水水率率越越高高吸水性對(duì)對(duì)材料的的影響：：導(dǎo)熱性增增大、熱熱阻降低低－對(duì)圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)材料不不利體積膨脹脹－對(duì)木木結(jié)構(gòu)和和木制品品不利濕脹干縮縮與周周?chē)h(huán)境境平衡的的平衡含含水率1.4.3耐水性1.4.4耐水性－材料長(zhǎng)長(zhǎng)期在飽飽水作用用下不破破壞，其其強(qiáng)度也也不顯著著降低的的性質(zhì)。。用軟化化系數(shù)表表示。公式式中K軟－材料的的軟化系系數(shù)（K軟＝0～1）f飽－材料在在飽水狀狀態(tài)下的的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度（MPa））f干－材料在在干燥狀狀態(tài)下的的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度（MPa））材料軟化化系數(shù)的的要求軟化系數(shù)數(shù)越小，，說(shuō)明材材料吸水水飽和后后的強(qiáng)度度降低越越多，其其耐水性性越差。。對(duì)經(jīng)常處處于水中中或受潮潮嚴(yán)重的的重要結(jié)結(jié)構(gòu)物（（如地下下構(gòu)筑物物、基礎(chǔ)礎(chǔ)、水工工結(jié)構(gòu)））的材料料，其K軟≥0.85；受潮較輕輕的或次次要結(jié)構(gòu)構(gòu)物的材材料，其其K軟≥0.75；K軟≥0.80的材材料，一一般稱(chēng)為為耐水的的材料。。例1某石材在在氣干、、絕干、、水飽和和情況下下測(cè)得的的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度分別別為174、178、、165MPa，求求該石材材的軟化化系數(shù)，，并判斷斷該石材材可否用用于水下下工程。。解該石材的的軟化系系數(shù)為:由于該石石材的軟軟化系數(shù)數(shù)為0.93，，大于0.85，故該該石材可可用于水水下工程程。1.4.4抗抗?jié)B滲性5、抗?jié)B性－材料抵抵抗有壓壓介質(zhì)（（水、油油、氣））滲透的的性質(zhì)稱(chēng)稱(chēng)抗?jié)B性性。用滲滲透系數(shù)數(shù)K表示示。依達(dá)西定定律式中K－－材料的的滲透系系數(shù)（ml/cm2.s）W－透過(guò)過(guò)材料試試件的水水量（ml）t－透水水時(shí)間（（s）A－透水水面積（（cm2）H－凈水水壓力（（cm））d－試件件的厚度度（cm）抗?jié)B等級(jí)級(jí)滲透系數(shù)數(shù)越大，，材料的的抗?jié)B性性越差。。對(duì)于混凝凝土和砂砂漿，抗抗?jié)B性常常用抗?jié)B滲等級(jí)(S)表表示：S=10H－1H－試件件開(kāi)始滲滲水時(shí)的的水壓力力（MPa）影響材料料抗?jié)B性性的因素素：孔隙隙率、孔孔隙特征征地下建筑筑（地鐵鐵、人防防建筑、、地下室室）、水水工結(jié)構(gòu)構(gòu)、防水水材料等等均要求求較高的的抗?jié)B性性。1.4.5抗抗凍性性抗凍性－材料在在吸水飽飽和的狀狀態(tài)下，，能經(jīng)受受多次凍凍結(jié)和融融化作用用而不破破壞，同同時(shí)也不不嚴(yán)重降降低強(qiáng)度度的性質(zhì)質(zhì)稱(chēng)為抗抗凍性。。用抗凍凍標(biāo)號(hào)D表示。。凍融破壞壞的原因因材料有孔孔且孔隙隙含水水→冰體體積膨脹脹9％，，結(jié)冰壓壓力高達(dá)達(dá)100MPa結(jié)冰壓力力超過(guò)材材料的抗抗拉強(qiáng)度度時(shí)，材材料開(kāi)裂裂裂縫的增增加也進(jìn)進(jìn)一步增增加了材材料的飽飽水程度度飽水程度度的增加加進(jìn)一步步加劇了了凍融破破壞反復(fù)多次次－進(jìn)一一步加劇?。罱K終材料崩崩潰嚴(yán)寒地區(qū)區(qū)道路、、橋梁、、水壩、、堤防、、海上鉆鉆井平臺(tái)臺(tái)、跨海海大橋等等均需考考慮凍融融破壞凍融破壞壞的橋梁梁海上鉆井井平臺(tái)大貝爾特特海峽工工程（Denmark丹麥麥））HighwayBridgeinServiceof20Years使用20年的高高速公路路橋梁熱工性質(zhì)質(zhì)1.5.1熱熱容量量－材料加加熱時(shí)吸吸收熱量量，冷卻卻時(shí)放出出熱量的的性質(zhì)，，稱(chēng)為熱熱容量。。大小用用比熱容容（比熱熱）表示示公式Q=cm(T2－T1)式中Q－－材料吸吸收或放放出的熱熱量（J）c－材料料的比熱熱(J/g.K)m－材料料的質(zhì)量量（g））(T2－T1)－材料料受熱或冷冷卻前后的的溫差（K)比熱的建筑筑物理意義義材料的比比熱對(duì)保持持建筑物內(nèi)內(nèi)部溫度穩(wěn)穩(wěn)定有很大大關(guān)系，比比熱大的材材料，能在在熱流變動(dòng)動(dòng)或采暖設(shè)設(shè)備供熱不不勻時(shí)，緩緩和室內(nèi)溫溫度的波動(dòng)動(dòng)。常見(jiàn)材料的的比熱（單單位J/g.K））鋼材c=0.48空空氣氣c=1.00木材c=2.72水水c=4.181.5材材料的熱熱工性質(zhì)1.5.2導(dǎo)熱熱性－材料傳導(dǎo)導(dǎo)熱量的能能力稱(chēng)為導(dǎo)導(dǎo)熱性。其其大小用熱熱導(dǎo)率（λλ）表示。。公式式中λ－－熱導(dǎo)率（（W/m.K）熱熱阻R=1/λQ－傳導(dǎo)的的熱量（J）A－熱傳導(dǎo)導(dǎo)面積（m2）δ－材料的的厚度（m）t－熱傳導(dǎo)導(dǎo)時(shí)間（s）(T2-T1)－材料兩兩側(cè)溫差（（K）熱工性質(zhì)材料的熱導(dǎo)導(dǎo)率越小，，絕熱性能能越好。影響熱導(dǎo)率率的因素：：材料內(nèi)部的的孔隙構(gòu)造造－密閉的的空氣使λ降材料的含水水情況－含含水、結(jié)冰冰使λ增常見(jiàn)熱導(dǎo)率率參數(shù)：泡沫塑料λ＝0.035水水λλ＝0.58大理石λλ＝3.5冰冰λλ＝＝2.2鋼材λλ＝58空空氣氣λ＝0.023混凝土λλ＝1.51