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性能建筑材料的耐久性

粉筆的密度檢測

建筑材料的物理性能密度、表現(xiàn)密度、堆積密度孔隙率、密實率、空隙率、填充率材料與水的關系材料熱工性質密度、表現(xiàn)密度、堆積密度在物理學中，把某種物質單位體積的質量叫做這種物質的密度。符號ρ（讀作rōu）。國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)學表達式為ρ=m/V。在國際單位制中，質量的主單位是千克，體積的主單位是立方米，于是取1立方米物質的質量作為物質的密度。對于非均勻物質則稱為“平均密度”。密度即是單位體積內的物質的質量。通常，我們認為物質是是連續(xù)的，沒有間隙的。因此密度就等于其質量與其體積之間的比值，也就是材料的密度。但是，在化工等學科中，我們所研究的對象都是小顆粒，這些小顆粒堆積在一起，會由于形狀的不規(guī)則而產生空隙。此時，用這堆材料的質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得的單位體積質量。

床料的堆積密度ρb與床料密度ρp之間的關系是ρb=ρp（1-ε）

ε為物料靜止時的空隙率，ρb為堆積密度，需要測量，ρp為真實密度，可以查閱文獻。

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，測量該容器的容積V

計算式ρ0'=m/V=m/(V0+VP+Vv)孔隙率、密實率、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?，閉空隙率和先空隙率。

孔隙率（P）指材料內部孔隙體積占其總體積的百分率。表達式P=[(V0-V)/V0]=[1-V/V0]=(1-P0/P)×100%材料孔隙率或密實度大小直接反映材料的密實程度。材料的孔隙率高，則表示密實程度小?？紫堵屎兔軐嵍鹊年P系D+P=1材料的孔隙率高，則表示密實程度小。計算式P0'=m/V0'=m/(V+VP+Vv)

式中P0'---材料的堆積密度，kg/m3。

VP---顆粒內部孔隙的體積，m3。

Vv---顆粒間空隙的體積，m3?？紫堵?、密實率、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粒互相填充的致密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算含砂率的依據(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，按下式計算：D’=V/V’0×100%材料與水的關系親水性與憎水性吸水性吸濕性耐水性親水性與憎水性

材料與水接觸時能被水潤濕的性質稱為親水性。材料與水接觸時不能被水潤濕的性質稱為憎水性。材料的親水性與憎水性可用潤濕邊角θ來說明。θ愈小，表明材料易被水潤濕。當θ≤90°時，該材料被稱為親水性材料；當θ＞90°時，稱為憎水性材料。材料與水的關系

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：質量吸水率（Wm）：指材料吸水飽和時，所吸水量占材料絕干質量的百分率。體積吸水率（WV）：

指材料吸水飽和時，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。表達式用質量吸水率ωm或體積吸水率ωv表示。表達式分別如下。

ωm=mSw/m×100%=[(msw'-m)/m]×100%ωv=VSw/v0×100%=[(msw‘-m)/v0/ρw]×100%

式中msw---材料吸水飽和時所吸水的質量，g或kg。

ωSw‘---材料吸水飽和時材料的質量，g或kg。

VSw---材料吸水飽和時所吸水的體積，cm3或m3。

ρw---水的密度，g/cm3或kg/m3。質量吸水率和體積吸水率的關系ωv=ρ0×ωm材料與水的關系

材料在潮濕空氣中吸收水分的性質稱為吸濕性。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。當與空氣溫濕度相平衡時的含水率稱為平衡含水率。用含水率ω'm表示

ω'm=mw/m×100%材料長期在飽和水作用下不破壞，而且強度也不顯著降低的性質稱為耐水性。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。

表達式：用軟化系數(shù)KP表示。

KP=fsw/fd材料熱工性質

材料的導熱性

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

熱容量是指材料受熱時吸收熱量和冷卻時放出熱量的性質，用比熱表示，即材料熱工性質耐燃性材料對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、建筑結構耐火等級的一項因素。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耐火性材料在長期高溫作用下，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性能1、強度、比強度2、彈性、塑性3、脆性、韌性4、硬度、耐磨性強度、比強度材料在外力作用下抵抗破壞的能力，稱為材料的強度。比強度是按單位質量計算的材料強度，其值等于材料強度與其表觀密度之比。對于不同強度的材料進行比較，可采用比強度這個指標。比強度是按單位體積質量計算的材料強度，其值等于材料強度與其表觀密度之比。比強度是衡量材料輕質高強性能的重要指標。優(yōu)質的結構材料，必須具有較高的比強度。彈性、塑性材料在外力作用下產生變形，當外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復原來形狀的性質，稱為彈性。材料的這種當外力取消后瞬間內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，彈性模量E為常數(shù)，其值等于應力σ與應變ε的比值，即式中:σ——材料的應力（MPa）；

ε——材料的應變；

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指標。E值愈大，材料愈不易變形，亦即剛度好。彈性模量是結構設計時的重要參數(shù)。在外力作用下材料產生變形，如果取消外力，仍保持變形后的形狀尺寸，并且不產生裂縫的性質，稱為塑性。這種不能恢復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，僅產生彈性變形；受力超過一定極限后，即產生塑性變形。有些材料在受力時，如建筑鋼材，當所受外力小于彈性極限時，僅產生彈性變形；而外力大于彈性極限后，則除了彈性變形外，還產生塑性變形。有些材料在受力后，彈性變形和塑性變形同時產生，當外力取消后，彈性變形會恢復，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，當外力達到一定限度后，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時無明顯的塑性變形，這種性質稱為脆性。具有這種性質的材料稱脆性材料。脆性材料抵抗沖擊荷載或振動荷載作用的能力很差。其抗壓強度遠大于抗拉強度，可高達數(shù)倍甚至數(shù)十倍。所以脆性材料不能承受振動和沖擊荷載，也不宜用作受拉構件，只適于用作承壓構件。建筑材料中大部分無機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。材料在沖擊或振動荷載作用下，能吸收較大的能量，產生一定的變形而不破壞，這種性質稱為韌性。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αK表示。沖擊韌性指標系指用帶缺口的試件做沖擊破壞試驗時，斷口處單位面積所吸收的功。其計算公式為式中:αK—材料的沖擊韌性指標（J／mm2）；

AK—試件破壞時所消耗的功（J）；

A—試件受力凈截面積（mm）。在建筑工程中，對于要求承受沖擊荷載和有抗震要求的結構，如吊車梁、橋梁、路面等所用的材料，均應具有較高的韌性。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。不同材料的硬度測定方法不同，通常采用的有刻劃法和壓入法兩種。刻劃法常用于測定天然礦物的硬度。礦物硬度分為10級（莫氏硬度），其遞增的順序為：滑石1；石膏2；方解石3；螢石4；磷灰石5；正長石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。工程中有時也可用硬度來間接推算材料的強度。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、結構、強度、硬度等有關。在建筑工程中，對于用作踏步、臺階、地面、路面等的材料，應具有較高的耐磨性。一般來說，強度較高且密實的材料，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長期作用,能長久保持其原有性質的能力.②耐久性的含義耐久性是衡量材料在長期使用條件下的安全性能的一項綜合指標,包括抗凍性,抗風化性,抗老化性,耐化學腐蝕性等.③材料耐久性降低的機理材料在使用過程中,會與周圍環(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.這些作用會使材料發(fā)生體積變化或引起內部裂紋的擴展,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）化學作用

包括酸,堿,鹽等物質的水溶液及有害氣體的侵蝕作用.這些侵蝕作用會使材料逐漸變質而破壞,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,材料的耐久性實際上是衡量材料在上述多種作用下,能長久保持原有性質而保證安全正常使用的性質.粉筆的密度檢測 檢測方案1。用天平測粉筆質量，

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量除以體積球的粉筆密度。儀器