材料課件建筑材料的基本性質(zhì)

1建筑材料的基本性質(zhì)

緒

1.1材料的物理性質(zhì)

1.2材料的力學性質(zhì)

1.3材

料

的

耐

久

性返回

緒建筑材料在建筑物中，受到如下作用。

一.周圍介質(zhì)作用如水、蒸氣、熱、光、腐蝕性氣體和液體等的物理和化學作用。

二.荷載作用上部構(gòu)件傳遞或自重的荷載。因此,材料必須具有抵抗各種作用的能力，即應具備相應的基本性質(zhì)┄

物理性質(zhì)、化學性質(zhì)(民用建筑中可忽略)、力學性質(zhì)等。返回?

1.1材料的物理性質(zhì)

1.1.1

密度

1.1.2

表觀密度

1.1.3

體積密度

1.1.4堆積密度

1.1.5

密實度和孔隙率

1.1.6親水性與憎水性

1.1.7

吸濕性與吸水性

1.1.8

耐水性

1.1.9

抗?jié)B性

1.1.10

抗凍性

1.1.11

材料的熱工性質(zhì)

1.1.12

吸聲性

返回??1.1.1密度

塊狀材料體積情況構(gòu)成見圖1.1。

1.概念指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。

2.計算式

ρ=m/v式中ρ---材料的密度，g/㎝3。m---材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g。

v---材料在絕對密實狀態(tài)下的體積，㎝3。3.注意材料絕對密實狀態(tài)下的體積指不包括材料內(nèi)部孔隙體積,而是由物質(zhì)固體顆粒充實的體積狀態(tài)。返回??返回??

1.1.2表觀密度

1.概念

按只包括封閉孔隙體積,而不含開口孔隙體積計算出的密度值。

2.計算式

ρ'=m/v'式中ρ'---材料的表觀密度，g/cm3。

m

---材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g。

v'---材料不含開口孔隙的體積，cm3。返回??

1.1.3體積密度

1.概念

指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。

2.計算式

ρ0=m/v0式中ρ0---材料的體積密度，kg/m3或g/cm3。

m

---材料在干燥狀態(tài)下的的質(zhì)量，kg或g。

v0

---材料自然狀態(tài)下的體積，cm3或m3。

3.注意

材料自然狀態(tài)下體積包括材料內(nèi)部所有封閉孔隙體積和開口孔隙體積。返回??1.1.4堆積密度

散粒材料體積情況構(gòu)成見圖1.2。

1.概念

指散粒材料或粉末狀材料在自然堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。

2.計算式

ρ0'=m/v0'=m/(v+VP+Vv)式中ρ0'---材料的堆積密度，kg/m3。

VP

---顆粒內(nèi)部孔隙的體積，m3。

Vv

---顆粒間空隙的體積，m3。

3.注意

自然堆積狀態(tài)下的體積含顆粒內(nèi)部的孔隙體積及顆粒之間的空隙體積。

返回??1.1.5密實度和孔隙率

1.密實度

(1)

概念

指材料總體積內(nèi)，固體物質(zhì)所占的比例。

(2)

表達式D=v/v0×100%=（ρ0/ρ）×100%

2.孔隙率

(1)

概念

指材料內(nèi)孔隙體積占材料自然狀態(tài)下總體積的百分率。

(2)

表達式

P=[(v0-v)/v0]=[1-v/v0]

=(1-ρ0/ρ)×100%

3.孔隙率和密實度的關系

D+P=1

4.空隙率

(1)

概念

指散粒材料在堆積狀態(tài)下，空隙體積占堆積體積的比例。

(2)表達式

P'=vv/v0'=(v0'-v0)/v0'=(1-ρ0'/ρ0)×100%

(3)注意

對致密材料，如天然砂、石，可用表觀密度ρ′近似代替干燥時體積密度ρ0。返回??1.1.6親水性與憎水性

當水與材料接觸時，將出現(xiàn)圖1.3(a)或(b)所示的情況。1.原因原因在于水分子間的內(nèi)聚合和材料與水分子間的分子親合力,親水性材料與水分子之間的分子親合力,大于水本身分子間的內(nèi)聚力,憎水性材料與水分子之間的親合力,小于水本身分子間的內(nèi)聚力。

2.判斷在材料、水和空氣三相交點處，沿水滴表面作切線，此切線和水與材料接觸面所成的夾角θ稱為“潤濕角”。潤濕角θ≤90°時，材料表現(xiàn)為親水性。潤濕角θ＞90°時，材料表現(xiàn)為憎水性。3.意義憎水材料具有較好的防水性、防潮性、抗?jié)B性，常用作防潮防水材料,也可用于親水性材料的表面處理。混凝土、磚、石、木材、鋼材等屬于親水性材料；大部分有機材料屬于憎水性材料，如瀝青、塑料、石蠟和有機硅等。返回??

1.1.7吸濕性與吸水性

1.吸濕性(1)概念

指材料在空氣中吸收水氣的性質(zhì)。(2)表達式

用含水率ω'm表示

ω'm=mw/m×100%式中mw---材料在空氣中吸收水分的量,kg。

m---材料干燥時的質(zhì)量,kg。(3)注意

材料在與空氣濕度相平衡時的含水率稱為平衡含水率,建筑材料在正常狀態(tài)下,均處于平衡含水率狀態(tài)。返回??1.1.7吸吸濕性性與吸吸水性性2.吸水水性性（1））概念指材料料在水水中吸吸收水水分的的性質(zhì)質(zhì)。(2)表達式式用質(zhì)量量吸水水率ωm或體積積吸水水率ωv表示。表達式式分別如下。。ωm=msw/m×100%=[(msw'-m)/m]××100%ωv=vsw/v0×100%=[(msw‘-m)/v0/ρw]×100%式中msw---材料吸水飽和和時所吸水的的質(zhì)量，g或kg。ωsw‘---材料吸水飽和和時材料的質(zhì)質(zhì)量，g或kg。vsw---材料吸水飽和和時所吸水的的體積，cm3或m3。ρw---水的密度，g/cm3或kg/m3。（3）質(zhì)量吸水率和和體積吸水率率的關系ωv=ρ0×ωm（4））注意對多孔孔吸水水材料料，其其質(zhì)量量吸水水率往往往超超過100％，此時時用體體積吸水率率表示示；材材料受受潮后后導熱熱性增增大，，故保保溫隔隔熱材材料需需保持持干燥燥狀態(tài)態(tài)。返回??1.1.8耐水水性性1.概概念念指材料料長期期在水水的作作用下下，保保持其其原有有性質(zhì)質(zhì)不變變的能能力。。2.表表達達式用軟化化系數(shù)數(shù)KP表示。。KP=fsw/fd式中fsw---材材料吸吸水飽飽和狀狀態(tài)下下的抗抗壓強強度，，MPa。。fd---材材料在在干燥燥狀態(tài)態(tài)下的的抗壓壓強度度，MPa。。3.意義工程中中將KP>0.85的的材料料稱為為耐水水材料料。經(jīng)經(jīng)常位位于水水中或或受潮潮嚴重重的重重要結(jié)結(jié)構(gòu),KP不宜小小于0.85；；受潮潮較輕輕或次次要結(jié)結(jié)構(gòu)所所用材材料，，KP不宜小小于0.70。。返回??1.1.9抗抗?jié)B滲性性1.概概念念指材料料抵抗抗壓力力水(或其其它液液體)滲透透的性性質(zhì)。。2.表表達達式工程上上(混混凝土土、砂砂漿等等)常常用抗抗?jié)B等等級來來表示示抗?jié)B滲性。。以符符號Pn表示,其其中n為為該材材料所所能承承受的最大大水壓壓(0.1Mpa)如P2、P4、P6、P8等分別別表示示材料最大大能承承受0.2、0.4、0.6、0.8MPa的的水壓壓力而而不滲水。。材料的的抗?jié)B滲性用用滲透透系數(shù)數(shù)K(cm/h)來表示示。返回??1.1.10抗抗凍凍性性1.概概念念指材料料吸水水飽和和狀態(tài)態(tài)下，，能夠夠經(jīng)受受多次次凍融融循環(huán)環(huán)而不破壞壞，也也不嚴嚴重降降低強強度的的性能能。。2.表達式式用抗凍凍等級級(Fn)表示。。其中中n為為材料料在吸吸水飽飽和狀態(tài)下下,經(jīng)經(jīng)凍凍融循循環(huán)作作用,強強度損損失和和質(zhì)量量損失失均不不超過過規(guī)定值時時所能能承受受的凍凍融循循環(huán)次次數(shù)。。如F25、F50、F100等。3.材料在在凍融融循環(huán)環(huán)作用用下破破壞的的原因因由于材材料內(nèi)內(nèi)部毛毛細孔孔中的水結(jié)冰冰時體體積膨膨脹（（約9%））,對對材材料孔孔壁產(chǎn)產(chǎn)生巨巨大壓壓力，，使材料內(nèi)部部產(chǎn)生微微裂縫，，循環(huán)往往復以致致強度下下降。返回??1.1.11材材料料的熱工工性質(zhì)1.導熱性性(1)概念指材料傳傳導熱量量的性質(zhì)質(zhì)。(2)表達式用導熱系系數(shù)λ表表示。。λ=Qa/(T1-T2)At式中λ---導熱系數(shù)數(shù)，w/(m.k)。。Q---傳遞的熱熱量，J。a---材料的厚厚度，m。T1-T2---材料兩側(cè)側(cè)的溫差差，k。。A---材料傳熱熱面的面面積，㎡㎡。t---傳熱的時時間，s或h。。(3)意義通常把λλ<0.23W/(m·k)的的材料稱稱為絕熱熱材料，，在運輸、、存放、、施工及及使用過過程中，，須保持持干燥狀狀態(tài)。。返回??1.1.11材材料料的熱工工性質(zhì)2.熱容容量(1)概概念指材料受受熱時吸吸收熱量量，冷卻卻時放出出熱量的的性質(zhì)。。(2)表表達式式用比熱C表示,又又稱比熱熱容或熱熱容量系系數(shù),其其表達式式為：C=Q/m(T2-T1)式中C---材料的比比熱容，，J/(kg.K)。。Q---材料吸收收（或放放出）的的熱量，，J。。m---材料的質(zhì)質(zhì)量，kg。。(T2-T1)---材料受熱熱（或冷冷卻）前前后的溫溫度差，，K。。(3)意意義比熱C與質(zhì)量m乘積稱為為熱容。。熱容量量大,則則材料料在吸熱或放熱熱時,其其自身的的溫度變變化小,即有利利于保證證室內(nèi)溫溫度相對對穩(wěn)定為為保證建筑筑物室內(nèi)內(nèi)溫度穩(wěn)穩(wěn)定性,在設計計圍護結(jié)結(jié)構(gòu)(墻墻體、屋屋面等））時，應應選擇導熱熱系數(shù)較較小，比比熱較大大的材料料。返回??1.1.12吸吸聲性性1.概念聲能穿透透材料和和被材料料消耗的的性質(zhì)稱稱為材料料的吸聲聲性。。2.表達式用吸聲系系數(shù)α表表示。。α=(Eα+Eτ)/EO式中Eα---穿透材料料的聲能能。Eτ---材料消耗耗的聲能能。EO---入射到材材料表面面的全部部聲能。。吸聲系數(shù)數(shù)α越大，材材料的吸吸聲性越越好。。3.意義一般將125、250、500、1000、、2000、4000Hz六個頻率的平均均吸聲系數(shù)數(shù)α≥0.20的材料稱為為吸聲材料料。返回??1.2材材料的的力學性質(zhì)質(zhì)1.2.1強度的概念念指材料在外外力(荷載載)作用下下，抵抗破破壞的能力力。1.2.2強度的種類類根據(jù)受力形形式(如如圖1.4所示)分分為抗壓強強度、抗拉強度、、抗彎（折折）強度、、抗剪強度度等四種。。1.2.3強度的計算算抗壓強度、、抗拉強度度、抗剪強強度計算公公式如下：：f=F/A式中f---材料的抗壓、、抗拉、抗剪剪強度，Pa或MPa。F---試件破壞時的的最大荷載，，N。A---試件面積，m2或mm2。材料的抗彎(折)強強度與材料的的受力情況、、截面形狀及及支承條件等有關。對對矩形截面,在兩端端支承,中中間作用一一集中荷載的的情況(見圖1.4（c））)，其抗彎（（折）強度用用下式計算：：f=3FL/2bh2返回??1.2材材料的力學學性質(zhì)1.2.4強度等級級1.概念為便于應用，，按材料強度度值高低劃分分的若干等級級。脆性材料料主要抗壓強強度來劃分，，如水泥、混混凝土、磚等等，塑性材料料和韌性材料料主要以抗拉拉強度來劃分分，如鋼材等等。2.強度等級與強強度的異同二者都是描述述材料抵抗外外力作用時的的破壞能力,而前者是是按強度大小小確定的等級級,后者是是概念性名詞詞。1.2.5比強度1.概念是指材料強度度與體積密度度的比值（f/ρ0）。2.意義比強度是衡量量材料輕質(zhì)高高強性能的一一項重要指標標。選用比強強度大的材料料對增加建筑筑高度、減輕輕結(jié)構(gòu)自重、、降低工程造造價等具有重重大意義。返回??1.2材材料的力學學性質(zhì)1.2.6變變形性能能1.彈性性材料完全能恢恢復的變形稱稱為彈性變形形。具備這種種變形特征的的材料稱為彈彈性材料。。2.塑性材料不能恢復復的變形稱為為塑性變形。。具有塑性變變稱為塑性材材料。一些材料彈性性變形和塑性性變形同時(或先后)發(fā)生，當當外力取后，，彈性變形