建筑材料性能

建筑材料的基本性能材料的物建筑理性能建筑材料的力學(xué)性能建筑材料的耐久性

粉筆的密度檢測(cè)

建筑材料的物理性能密度、表現(xiàn)密度、堆積密度孔隙率、密實(shí)率、空隙率、填充率材料與水的關(guān)系材料熱工性質(zhì)密度、表現(xiàn)密度、堆積密度在物理學(xué)中，把某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度。符號(hào)ρ（讀作rōu）。國(guó)際主單位為單位為千克/米^3，常用單位還有克/厘米^3。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為ρ=m/V。在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的主單位是千克，體積的主單位是立方米，于是取1立方米物質(zhì)的質(zhì)量作為物質(zhì)的密度。對(duì)于非均勻物質(zhì)則稱為“平均密度”。密度即是單位體積內(nèi)的物質(zhì)的質(zhì)量。通常，我們認(rèn)為物質(zhì)是是連續(xù)的，沒有間隙的。因此密度就等于其質(zhì)量與其體積之間的比值，也就是材料的密度。但是，在化工等學(xué)科中，我們所研究的對(duì)象都是小顆粒，這些小顆粒堆積在一起，會(huì)由于形狀的不規(guī)則而產(chǎn)生空隙。此時(shí)，用這堆材料的質(zhì)量除以其外觀的體積得到的密度與材料本身的密度是不相同的，這個(gè)密度就叫作表現(xiàn)密度。密度、表現(xiàn)密度、堆積密度

堆積密度是把粉塵或者粉料自由填充于某一容器中，在剛填充完成后所測(cè)得的單位體積質(zhì)量。

床料的堆積密度ρb與床料密度ρp之間的關(guān)系是ρb=ρp（1-ε）

ε為物料靜止時(shí)的空隙率，ρb為堆積密度，需要測(cè)量，ρp為真實(shí)密度，可以查閱文獻(xiàn)。

堆積密度：堆積密度是指散粒材料或粉狀材料，在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量?！逊e密度自然堆積體積(含材料間空隙)顆粒材料正好裝滿容器，測(cè)量該容器的容積V

計(jì)算式ρ0'=m/V=m/(V0+VP+Vv)孔隙率、密實(shí)率、空隙率、填充率孔隙率（Porosity），指散粒狀材料堆積體積中,顆粒之間的空隙體積占總體積的比例?？紫堵拾ㄕ婵紫堵剩]空隙率和先空隙率。

孔隙率（P）指材料內(nèi)部孔隙體積占其總體積的百分率。表達(dá)式P=[(V0-V)/V0]=[1-V/V0]=(1-P0/P)×100%材料孔隙率或密實(shí)度大小直接反映材料的密實(shí)程度。材料的孔隙率高，則表示密實(shí)程度小?？紫堵屎兔軐?shí)度的關(guān)系D+P=1材料的孔隙率高，則表示密實(shí)程度小。計(jì)算式P0'=m/V0'=m/(V+VP+Vv)

式中P0'---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。孔隙率、密實(shí)率、空隙率、填充率空隙率P’是指散粒材料在某堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比例?？障堵实拇笮》从沉松⒘２牧系念w?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭??？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與計(jì)算含砂率的依據(jù)。填充率是指散粒材料在某堆積體積中，被其顆粒填充的程度，按下式計(jì)算：D’=V/V’0×100%材料與水的關(guān)系親水性與憎水性吸水性吸濕性耐水性親水性與憎水性

材料與水接觸時(shí)能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為親水性。材料與水接觸時(shí)不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為憎水性。材料的親水性與憎水性可用潤(rùn)濕邊角θ來說明。θ愈小，表明材料易被水潤(rùn)濕。當(dāng)θ≤90°時(shí)，該材料被稱為親水性材料；當(dāng)θ＞90°時(shí)，稱為憎水性材料。材料與水的關(guān)系

吸水性：材料在水中吸收水分的能力稱為吸水性。吸水性的大小常以吸水率表示。有以下兩種表示方法：質(zhì)量吸水率（Wm）：指材料吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料絕干質(zhì)量的百分率。體積吸水率（WV）：

指材料吸水飽和時(shí)，所吸水分的體積占絕干材料自然體積的百分率。體積吸水率在數(shù)值上等于開口孔隙率。表達(dá)式用質(zhì)量吸水率ωm或體積吸水率ωv表示。表達(dá)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---材料吸水飽和時(shí)所吸水的質(zhì)量，g或kg。

ωSw‘---材料吸水飽和時(shí)材料的質(zhì)量，g或kg。

VSw---材料吸水飽和時(shí)所吸水的體積，cm3或m3。

ρw---水的密度，g/cm3或kg/m3。質(zhì)量吸水率和體積吸水率的關(guān)系ωv=ρ0×ωm材料與水的關(guān)系

材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性。材料的吸濕性常以含水率（W含）表示，含水率等于含水量占材料絕干質(zhì)量的百分率。含水率隨環(huán)境溫度和空氣濕度的變化而改變。當(dāng)與空氣溫濕度相平衡時(shí)的含水率稱為平衡含水率。用含水率ω'm表示

ω'm=mw/m×100%材料長(zhǎng)期在飽和水作用下不破壞，而且強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數(shù)（K軟＝f軟／f干）表示。軟化系數(shù)愈小，表示材料的耐水性愈差。工程上，通常將K軟≥0.85的材料稱為耐水性材料。

表達(dá)式：用軟化系數(shù)KP表示。

KP=fsw/fd材料熱工性質(zhì)

材料的導(dǎo)熱性

材材料傳遞熱量的性質(zhì)稱為導(dǎo)熱性，以導(dǎo)熱系數(shù)表示，即材料熱工性質(zhì)影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素材料的組成（化學(xué)組成、礦物組成）微觀結(jié)構(gòu)（晶體、玻璃體、膠體）孔隙結(jié)構(gòu)（連通、封閉、粗大、細(xì)?。穸龋é怂?.58，遠(yuǎn)大于空氣的0.023(W/m.K)溫度(對(duì)大部分材料隨溫度升高而增大)熱流方向（主要針對(duì)纖維材料）材料熱工性質(zhì)材料的熱容量

熱容量是指材料受熱時(shí)吸收熱量和冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，用比熱表示，即材料熱工性質(zhì)耐燃性材料對(duì)火焰和高溫度抵抗能力稱為材料的耐燃性，是影響建筑物防火、建筑結(jié)構(gòu)耐火等級(jí)的一項(xiàng)因素。由此出發(fā)，可把建筑材料分為三類：

非燃燒材料

難燃材料

可燃材料材料熱工性質(zhì)耐火性材料在長(zhǎng)期高溫作用下，保持不燃性并能工作的性能稱為材料的耐火性。按耐火性高低可將材料分為以下3類：耐火材料難燃材料易燃材料建筑材料的力學(xué)性能1、強(qiáng)度、比強(qiáng)度2、彈性、塑性3、脆性、韌性4、硬度、耐磨性強(qiáng)度、比強(qiáng)度材料在外力作用下抵抗破壞的能力，稱為材料的強(qiáng)度。比強(qiáng)度是按單位質(zhì)量計(jì)算的材料強(qiáng)度，其值等于材料強(qiáng)度與其表觀密度之比。對(duì)于不同強(qiáng)度的材料進(jìn)行比較，可采用比強(qiáng)度這個(gè)指標(biāo)。比強(qiáng)度是按單位體積質(zhì)量計(jì)算的材料強(qiáng)度，其值等于材料強(qiáng)度與其表觀密度之比。比強(qiáng)度是衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的重要指標(biāo)。優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料，必須具有較高的比強(qiáng)度。彈性、塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)，稱為彈性。材料的這種當(dāng)外力取消后瞬間內(nèi)即可完全消失的變形，稱為彈性變形。彈性變形屬可逆變形，其數(shù)值大小與外力成正比，其比例系數(shù)E稱為材料的彈性模量。材料在彈性變形范圍內(nèi)，彈性模量E為常數(shù)，其值等于應(yīng)力σ與應(yīng)變?chǔ)诺谋戎?，即式?σ——材料的應(yīng)力（MPa）；

ε——材料的應(yīng)變；

E——材料的彈性模量（MPa）

彈性模量是衡量材料抵抗變形能力的一個(gè)指標(biāo)。E值愈大，材料愈不易變形，亦即剛度好。彈性模量是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的重要參數(shù)。在外力作用下材料產(chǎn)生變形，如果取消外力，仍保持變形后的形狀尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)，稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。塑性變形為不可逆變形，是永久變形。實(shí)際上純彈性變形的材料是沒有的，通常一些材料在受力不大時(shí)，僅產(chǎn)生彈性變形；受力超過一定極限后，即產(chǎn)生塑性變形。有些材料在受力時(shí)，如建筑鋼材，當(dāng)所受外力小于彈性極限時(shí)，僅產(chǎn)生彈性變形；而外力大于彈性極限后，則除了彈性變形外，還產(chǎn)生塑性變形。有些材料在受力后，彈性變形和塑性變形同時(shí)產(chǎn)生，當(dāng)外力取消后，彈性變形會(huì)恢復(fù)，而塑性變形不能消失，如混凝土脆性、韌性材料在外力作用下，當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時(shí)無明顯的塑性變形，這種性質(zhì)稱為脆性。具有這種性質(zhì)的材料稱脆性材料。脆性材料抵抗沖擊荷載或振動(dòng)荷載作用的能力很差。其抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，可高達(dá)數(shù)倍甚至數(shù)十倍。所以脆性材料不能承受振動(dòng)和沖擊荷載，也不宜用作受拉構(gòu)件，只適于用作承壓構(gòu)件。建筑材料中大部分無機(jī)非金屬材料均為脆性材料，如天然巖石、陶瓷、玻璃、普通混凝土等。材料在沖擊或振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，產(chǎn)生一定的變形而不破壞，這種性質(zhì)稱為韌性。如建筑鋼材、木材等屬于韌性較好的材料。材料的韌性值用沖擊韌性指標(biāo)αK表示。沖擊韌性指標(biāo)系指用帶缺口的試件做沖擊破壞試驗(yàn)時(shí)，斷口處單位面積所吸收的功。其計(jì)算公式為式中:αK—材料的沖擊韌性指標(biāo)（J／mm2）；

AK—試件破壞時(shí)所消耗的功（J）；

A—試件受力凈截面積（mm）。在建筑工程中，對(duì)于要求承受沖擊荷載和有抗震要求的結(jié)構(gòu)，如吊車梁、橋梁、路面等所用的材料，均應(yīng)具有較高的韌性。硬度、耐磨性1.硬度：硬度是材料表面能抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的能力。不同材料的硬度測(cè)定方法不同，通常采用的有刻劃法和壓入法兩種?？虅澐ǔＳ糜跍y(cè)定天然礦物的硬度。礦物硬度分為10級(jí)（莫氏硬度），其遞增的順序?yàn)椋夯?；石膏2；方解石3；螢石4；磷灰石5；正長(zhǎng)石6；石英7；黃玉8；剛玉9；金剛石10。鋼材、木材及混凝土等的硬度常用鋼球壓人法測(cè)定（布氏硬度HB）。材料的硬度愈大，則其耐磨性愈好，但不易加工。工程中有時(shí)也可用硬度來間接推算材料的強(qiáng)度。2.耐磨性：耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用磨損率（B）表示，其計(jì)算公式為式中:B——材料的磨損率（g／cm2）；m1、m2一分別為材料磨損前、后的質(zhì)量（g）；A—試件受磨損的面積（cm2）。材料的耐磨性與材料的組成成分、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、硬度等有關(guān)。在建筑工程中，對(duì)于用作踏步、臺(tái)階、地面、路面等的材料，應(yīng)具有較高的耐磨性。一般來說，強(qiáng)度較高且密實(shí)的材料，其硬度較大，耐磨性較好。三、材料的耐久性①耐久性的定義耐久性是指材料在使用過程中,抵抗各種自然因素及其它有害物質(zhì)長(zhǎng)期作用,能長(zhǎng)久保持其原有性質(zhì)的能力.②耐久性的含義耐久性是衡量材料在長(zhǎng)期使用條件下的安全性能的一項(xiàng)綜合指標(biāo),包括抗凍性,抗風(fēng)化性,抗老化性,耐化學(xué)腐蝕性等.③材料耐久性降低的機(jī)理材料在使用過程中,會(huì)與周圍環(huán)境和各種自然因素發(fā)生作用.這些作用包括物理,化學(xué)和生物的作用.（一）物理作用

一般是指干濕變化,溫度變化,凍融循環(huán)等.這些作用會(huì)使材料發(fā)生體積變化或引起內(nèi)部裂紋的擴(kuò)展,而使材料逐漸破壞,如混凝土,巖石,外裝修材料的熱脹冷縮等.（二）化學(xué)作用

包括酸,堿,鹽等物質(zhì)的水溶液及有害氣體的侵蝕作用.這些侵蝕作用會(huì)使材料逐漸變質(zhì)而破壞,如水泥石的腐蝕,鋼筋的銹蝕,混凝土在海水中的腐蝕,石膏在水中的溶解作用等.（三）生物作用是指菌類,昆蟲等的侵害作用,包括使材料因蟲蛀,腐朽而破壞,如木材的腐蝕等.因而,材料的耐久性實(shí)際上是衡量材料在上述多種作用下,能長(zhǎng)久保持原有性質(zhì)而保證安全正常使用的性質(zhì).粉筆的密度檢測(cè) 檢測(cè)方案1。用天平測(cè)粉筆質(zhì)量，

2。在量筒中裝入適量沙子，記下刻度，把粉筆埋入沙子中，觀察刻度。兩次刻度差即為粉筆體積。

3.用密度公式密度等與質(zhì)量除以體積球的粉筆密度。儀器