情景1：建筑材料的基本性質(zhì)729

建筑材料蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院水利工程系2013.3.28情景一：工程材料的基本性質(zhì)任務(wù)一：材料的基本物理性質(zhì)工作任務(wù)任務(wù)一：材料的基本物理性質(zhì)學(xué)習(xí)步驟咨詢決策計(jì)劃實(shí)施檢查評(píng)價(jià)

咨詢參考資料《建筑材料》中國(guó)水利水電出版社；《建筑材料》重慶大學(xué)出版社；《實(shí)用建筑材料試驗(yàn)手冊(cè)》趙述智中國(guó)建筑工業(yè)出版社1.某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面。請(qǐng)問(wèn)選擇何種材料合適？

工程資料

咨詢2.某地發(fā)生歷史上罕見(jiàn)的洪水。洪水退后，許多磚房倒塌，其砌筑用的磚多為未燒透的多孔的紅磚，見(jiàn)右圖。工程資料

咨詢3、酸雨腐蝕建筑物現(xiàn)象某大樓的外表，從中可見(jiàn)墻壁發(fā)黑，在有的地方可見(jiàn)白色流跡線。工程資料

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1.班級(jí)學(xué)生自由組合為10個(gè)學(xué)習(xí)小組，各學(xué)習(xí)小組自行選出組長(zhǎng)；

2.組長(zhǎng)召集組員利用課外時(shí)間認(rèn)真熟悉《實(shí)用建筑材料試驗(yàn)手冊(cè)》、建筑材料相關(guān)規(guī)范等相關(guān)資料；

3.各小組討論分析工程案例；并填寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告冊(cè)；

4.對(duì)分析過(guò)程中的錯(cuò)誤及不可行之處加以改正，并完善任務(wù)工單。

通過(guò)分析工程資料掌握材料基本性質(zhì)中各項(xiàng)指標(biāo)的含義及其檢測(cè)方法。任務(wù)內(nèi)容及要求

咨詢相關(guān)知識(shí)材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與熱有關(guān)的性質(zhì)名稱定義表達(dá)式單位備注密度表觀密度堆積密度一、材料與質(zhì)量有關(guān)的基本物理性質(zhì)材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下,單位體積的質(zhì)量。材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。g/cm3㎏/m3㎏/m3或g/cm3

咨詢：相關(guān)知識(shí)1、材料的密度、表觀密度與堆積密度一、材料的基本物理性質(zhì)2、密實(shí)度與孔隙率（1）密實(shí)度圖1-1材料孔隙率示意圖

密實(shí)度是指材料體積內(nèi)，被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度。

咨詢：相關(guān)知識(shí)（2）孔隙率圖1-1材料孔隙率示意圖

孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百分率。

咨詢：相關(guān)知識(shí)3、填充率與空隙率(1）填充率

圖1-2材料空隙率示意圖填充率是指散粒材料在其堆積體積中，被其顆粒填充的程度。

咨詢：相關(guān)知識(shí)(4)空隙率

圖1-2材料空隙率示意圖空隙率是指散粒材料在其堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占材料堆積體積的百分率。

咨詢：相關(guān)知識(shí)(1)材料的親水性與憎水性

(a)親水性材料

(b)憎水性材料4、材料與水有關(guān)的性質(zhì)

咨詢：相關(guān)知識(shí)(2)吸水性定義：吸水性是指材料在水中吸收水分的性質(zhì)，其大小用吸水率表示。

咨詢：相關(guān)知識(shí)影響吸水性的因素:材料的孔隙率；材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；孔隙構(gòu)造特征，如孔徑大小、開(kāi)口與否等。

咨詢：相關(guān)知識(shí)（3）吸濕性定義：材料在空氣中，吸收空氣中水分的性質(zhì)，稱為吸濕性。其大小用含水率表示。

咨詢：相關(guān)知識(shí)影響吸濕性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；孔隙構(gòu)造特征，如孔徑大小、開(kāi)口與否等；周圍空氣的溫度和濕度。

咨詢：相關(guān)知識(shí)（4）、材料的耐水性定義：材料在長(zhǎng)期飽和水作用下，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)，稱為耐水性。其衡量指標(biāo)為：軟化系數(shù)越小，說(shuō)明材料吸水飽和后的強(qiáng)度降低越多，其耐水性越差。

咨詢：相關(guān)知識(shí)工程對(duì)材料軟化系數(shù)的要求對(duì)經(jīng)常處于水中或受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)物（如地下構(gòu)筑物、基礎(chǔ)、水工結(jié)構(gòu)）的材料，其K軟≥0.85；受潮較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，其K軟≥0.75；K軟≥0.80的材料，一般稱為耐水的材料。

咨詢：相關(guān)知識(shí)（5）、材料的抗?jié)B性定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性。衡量指標(biāo)：①滲透系數(shù)k，單位cm/hk越大，材料的抗?jié)B性越差。QAdH②抗?jié)B等級(jí)Pn

咨詢：相關(guān)知識(shí)抗?jié)B等級(jí)對(duì)于混凝土和砂漿，抗?jié)B性常用抗?jié)B等級(jí)(S)表示：

S=10H－1

H－試件開(kāi)始滲水時(shí)的水壓力（MPa）

影響材料抗?jié)B性的因素：孔隙率、孔隙特征地下建筑（地鐵、人防建筑、地下室）、水工結(jié)構(gòu)、防水材料等均要求較高的抗?jié)B性。

咨詢：相關(guān)知識(shí)（6）、材料的抗凍性定義：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量指標(biāo)：抗凍性指標(biāo)用抗凍等級(jí)Fn表示，表示經(jīng)過(guò)n次凍融循環(huán)次數(shù)后，質(zhì)量損失不超過(guò)5%，強(qiáng)度損失不超過(guò)25%。

咨詢：相關(guān)知識(shí)凍融破壞的原因

材料有孔且孔隙含水；水→冰，體積膨脹9％，結(jié)冰壓力高達(dá)100MPa，結(jié)冰壓力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，材料開(kāi)裂；裂縫的增加也進(jìn)一步增加了材料的飽水程度，飽水程度的增加進(jìn)一步加劇了凍融破壞；反復(fù)多次加劇破壞，最終材料崩潰；嚴(yán)寒地區(qū)道路、橋梁、水壩、堤防、海上鉆井平臺(tái)、跨海大橋等均需考慮凍融破壞。

咨詢：相關(guān)知識(shí)三、材料的熱工性質(zhì)－導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性－材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。其大小用熱導(dǎo)率（λ）表示。

At2t1Q

式中λ－導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.K）

Q－傳導(dǎo)的熱量（J）

A－熱傳導(dǎo)面積（m2）

d－材料的厚度（m）

t－熱傳導(dǎo)時(shí)間（s）

(T2-T1)－材料兩側(cè)溫差（K）

咨詢：相關(guān)知識(shí)2、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)λ的物理意義：

表示單位厚度的材料，當(dāng)兩側(cè)溫差為1K時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量。材料的組成與結(jié)構(gòu)孔隙率及孔隙特征含水情況影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素有：

咨詢：相關(guān)知識(shí)1、材料的強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)（1）強(qiáng)度－－指材料抵抗破壞的能力。材料的抗彎強(qiáng)度

材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度。單位：MPa

，1MPa=1N/mm2

咨詢：相關(guān)知識(shí)二、材料的力學(xué)性質(zhì)比強(qiáng)度材料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值（f/ρo），它是評(píng)價(jià)材料是否輕質(zhì)高強(qiáng)的指標(biāo)。

幾種材料的強(qiáng)度比較材料表觀密度(kg/m3)強(qiáng)度f(wàn)

(MPa)比強(qiáng)度（f/ρo）低碳鋼78604150.053松木50034.30.059混凝土2400600.025（2）材料的比強(qiáng)度：衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)的一個(gè)指標(biāo)，材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比，即：

咨詢：相關(guān)知識(shí)（3）彈性與塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，外力撤掉后變形能完全恢復(fù)的性質(zhì)，稱為彈性。σε材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后仍保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。

咨詢：相關(guān)知識(shí)（4）材料的脆性與韌性脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗沖擊或震動(dòng)荷載的能力很差。

2.韌性－在沖擊、震動(dòng)荷載的作用下，能吸收較大能量而不破壞的性質(zhì)稱為韌性。如鋼材、木材、纖維等。1.脆性－在外力作用下，當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞而又無(wú)明顯的塑性變形的性質(zhì)。橋梁、牛腿柱、電梯井、高層建筑等處所用的材料須有較好的韌性。

咨詢：相關(guān)知識(shí)（5）硬度和耐磨性測(cè)定方法：刻劃法、回彈法、壓入法。

①.硬度－指材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其他物體刻劃、壓入其表面的能力。

咨詢：相關(guān)知識(shí)②.耐磨性－材料表面抵抗磨損的能力。用磨損率表示。m1－－試件磨損前的質(zhì)量（g）；m2－－試件磨損后的質(zhì)量（g）；A－－試件受磨面積（cm2）。

咨詢：相關(guān)知識(shí)三、材料的耐久性1、概念材料的耐久性是指材料在使用期間，受到各種內(nèi)在的或外來(lái)因素的影響，能經(jīng)久不變質(zhì)不破壞，能保持原有性能不影響使用的性質(zhì)。這是一個(gè)綜合性指標(biāo)。2、提高耐久性的措施減輕介質(zhì)對(duì)材料的破壞作用提高材料密實(shí)度對(duì)材料進(jìn)行憎水或防腐處理在材料表面設(shè)置保護(hù)層

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決策

（1）在教師指導(dǎo)下，擬定分析任務(wù)的基本思路。包括在建筑實(shí)踐中，選擇、使用、分析和評(píng)價(jià)材料的依據(jù)。（2）分析材料的基本性質(zhì)和特殊性質(zhì)?；拘再|(zhì)是指必須考慮的基本的，共有的性質(zhì)；特殊性質(zhì)是指材料本身不同于別的材料的性質(zhì)，是材料具體使用特點(diǎn)的體現(xiàn)。（3）分析工程案例（任務(wù)）中的所有信息點(diǎn)，結(jié)合課本相關(guān)知識(shí)，掌握材料基本性質(zhì)中各項(xiàng)指標(biāo)的含義及檢測(cè)方法。

計(jì)劃1.全班分為10個(gè)討論小組，各組成員配合分析完成任務(wù)；

2.在教師指導(dǎo)下，擬定分析工程資料的基本步驟。

3.在教師指導(dǎo)下，制定出任務(wù)實(shí)施的進(jìn)度計(jì)劃。

1.某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面。請(qǐng)問(wèn)選擇何種材料合適？

實(shí)施

實(shí)施分析：保溫層的目的是減少外界溫度變化對(duì)住戶的影響。材料保溫性能的主要描述指標(biāo)為導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量，其中導(dǎo)熱系數(shù)越小越好。觀察兩種材料的剖面，可見(jiàn)A材料為多孔結(jié)構(gòu)，B材料為密實(shí)結(jié)構(gòu)，多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，適于作保溫層材料。2.某地發(fā)生歷史上罕見(jiàn)的洪水。洪水退后，許多磚房倒塌，其砌筑用的磚多為未燒透的多孔的紅磚，見(jiàn)右圖。原因分析：這些紅磚沒(méi)有燒透，磚內(nèi)開(kāi)口孔隙率大，吸水率高。吸水后，紅磚強(qiáng)度下降，特別是當(dāng)有水進(jìn)入磚內(nèi)時(shí)，未燒透的粘土遇水分散，強(qiáng)度下降更大，不能承受房屋的重量，從而導(dǎo)致房屋倒塌。3、酸雨腐蝕建筑物現(xiàn)象某大樓的外表，從中可見(jiàn)墻壁發(fā)黑，在有的地方可見(jiàn)白色流跡線。

實(shí)施分析原因：由于吸附了以碳為主的煤煙狀懸浮顆粒物使其建筑物表面變黑，而且由于酸雨的沖洗，使石材露出新表面，從而形成流跡線。同時(shí)，石灰質(zhì)堿性巖容易與酸起反應(yīng)，石材本身被硫酸溶解，出現(xiàn)表面凸凹不平，故出現(xiàn)了建筑物的表面腐蝕。

序號(hào)檢查內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1能否按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；實(shí)訓(xùn)報(bào)告內(nèi)容是否完整、準(zhǔn)確。30優(yōu)秀：按時(shí)并很好地完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；實(shí)訓(xùn)報(bào)告內(nèi)容完整，條理清晰，結(jié)構(gòu)邏輯性強(qiáng)，用詞準(zhǔn)確，能準(zhǔn)確運(yùn)用專業(yè)術(shù)語(yǔ)；（30分）合格：基本能按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；報(bào)告內(nèi)容較完整，條理基本清晰，用詞基本準(zhǔn)確，基本能運(yùn)用專業(yè)術(shù)語(yǔ)；（20分）不及格：不能按時(shí)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，不能按時(shí)提交實(shí)訓(xùn)報(bào)告；報(bào)告內(nèi)容不完整，條理不清晰，不能運(yùn)用專業(yè)術(shù)語(yǔ)。（10分）2分析問(wèn)題思路正確、完整30優(yōu)秀：熟練完成了工程資料信息的分析準(zhǔn)確無(wú)誤；（30分）合格：較熟練工程資料信息的分析有個(gè)別錯(cuò)誤；（20