建筑工程材料性質(zhì)

建筑工程材料性質(zhì)第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日1.

材料的物理性質(zhì)1.1

幾種密度

1、密度：材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的干質(zhì)量。

測定方法：1）少數(shù)密實(shí)材料

2）多數(shù)有孔隙的材料(磨細(xì)、干燥，用李氏瓶測定其絕對密實(shí)體積）(g/cm3)第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日1)在李氏瓶中注入與試樣不起反應(yīng)的液體至突頸下部，記下刻度，將李氏瓶放在盛水的容器中，在試驗(yàn)過程中保持水溫(20±0.5)℃，恒溫30min。2)用天平稱取試樣60g，用小勺和漏斗小心地將試樣徐徐送入李氏瓶中；要防止在李氏瓶喉部發(fā)生堵塞，直至液面上升至20ml為止，再稱剩下的試樣，計(jì)算出裝入瓶內(nèi)的試樣質(zhì)量m(單位：g)。3)輕輕搖動(dòng)李氏瓶使液體中的氣泡排出，記下液面刻度，根據(jù)前后兩次液面讀數(shù)，計(jì)算出液面上升的體積，即為瓶內(nèi)試樣的絕對體積V(單位：cm3)。第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日2、表觀密度（又稱視密度）單位體積（實(shí)體+閉口孔隙體積）材料的干質(zhì)量。體積測定方法：1）排液置換法（含閉口孔隙）2）水中稱重法(kg/m3

或g/cm3

）第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日體積測試方法:

對于規(guī)則形狀材料的體積，可用量具測得；對于不規(guī)則形狀材料的體積，可采用封蠟排液法測得3、毛體積密度：材料在自然狀態(tài)下單位體積（實(shí)體+閉口孔隙+開口孔隙）的干質(zhì)量。

(kg/m3或g/cm3）第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日

——反映散粒堆積的緊密（壓實(shí)）程度及可能的堆放空間。有干堆積密度和濕堆積密度之分。4、堆積密度：散粒狀材料單位堆積體積（實(shí)體+開口孔隙+閉口孔隙+空隙體積）物質(zhì)顆粒的質(zhì)量。(Kg/m3)第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日應(yīng)用：密度：計(jì)算材料的用量、構(gòu)件自重；表觀密度：計(jì)算材料的配料，砼、砂漿配合比的計(jì)算。堆積密度：確定材料堆積空間、運(yùn)輸量及確定運(yùn)輸工具。第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日幾種密度的比較比較項(xiàng)目密度表觀密度毛體積密度堆積密度材料狀態(tài)絕對密實(shí)近似絕對密實(shí)狀態(tài)自然狀態(tài)堆積狀態(tài)材料體積V

V0計(jì)算公式應(yīng)用判斷材料性質(zhì)用量計(jì)算、體積計(jì)算第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日多選題：下列幾種不同的密度定義中，質(zhì)量為干質(zhì)量的是（）A、密度B、表觀密度C、體積密度D、毛體積密度E、干堆積密度F、濕堆積密度ABDE第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日

1、孔隙率與密實(shí)度(相對概念)—單塊材料孔隙率

密實(shí)度

二者的關(guān)系：P+D＝1，二者從不同的方面反映材料的同一性質(zhì)，即材料的致密程度。思考：孔隙率會(huì)影響材料的哪些性能？1.2孔隙率和空隙率孔隙率是指材料中孔隙體積占材料自然狀態(tài)下總體積的百分率。第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日2、空隙率與填充率—散粒狀材料

空隙率：是指散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下，顆粒固體物質(zhì)間空隙體積占堆積體積的百分率.

開口孔隙＋空隙在計(jì)算砼中集料的空隙率時(shí)，由于砼拌合物中的水泥漿能進(jìn)入石子或砂子的開口內(nèi)，開口體積也算空隙體積的一部分，因此在砼配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按石、砂的表觀密度計(jì)算。第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日填充率：是指散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下，其中的顆粒體積占自然堆積狀態(tài)下的體積的百分率第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項(xiàng)目孔隙率空隙率適用場合個(gè)體材料內(nèi)部堆積材料之間作

用可判斷材料性質(zhì)可進(jìn)行材料用量計(jì)算計(jì)算公式第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日

練習(xí)題：1.一塊普通燒結(jié)磚，其尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸（240mm×115mm×53mm）,烘干恒定質(zhì)量為2500克，吸水飽和質(zhì)量為2900克，再將該磚磨細(xì)，過篩烘干后取50克，用李氏瓶測得其體積為18.5cm3.試求該磚的密度、毛體積密度、密實(shí)度、質(zhì)量吸水率。第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日

2、材料與水有關(guān)的性質(zhì)

2.1親水性與憎水性

親水性材料：潤濕角θ≤90°水分子間內(nèi)聚力＜材料分子間吸引力憎水性材料：潤濕角θ＞90°水分子間內(nèi)聚力＞材料分子間吸引力第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日材料潤濕示意圖

（ａ）親水性材料；（ｂ）憎水性材料第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日材料的吸水性:

材料在水中吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。

吸水性的大小以吸水率來表示。（1）

含水率

材料中所含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)時(shí)材料的質(zhì)量之比，稱為材料的含水量。以ｗ

表示。材料含水率ｗ的計(jì)算公式為：

式中：

m＇——材料在吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；

W——材料含水率。

2.2

吸水性

第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日

吸水性的大小以吸水率來表示。（2）

質(zhì)量吸水率——

質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，并以ｗm

表示。質(zhì)量吸水率ｗm

的計(jì)算公式為：

式中：

mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。

吸水飽和狀態(tài)第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日（3）

體積吸水率

體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水分的體積占干燥材料體積的百分?jǐn)?shù)，并以WV表示。體積吸水率WV的計(jì)算公式為：

式中: mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。

Vg’——干燥材料體積，（cm3

或m3）；

ρw——水的密度,（g/cm3

或kg/m3），

常溫下取

ρ

w=1.0g/cm3。第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日（3）影響材料吸水性的因素材料的吸水率的大小主要取決于具有細(xì)微而連通且孔隙率大的材料吸水率較大；具有粗大孔隙的材料，雖然水分容易滲入，但水分不易在孔中存留，故吸水率不高。材料吸水后的特征：自重增加，強(qiáng)度降低，保溫性能下降，抗凍性能變差，有時(shí)還會(huì)發(fā)生明顯的體積膨脹。孔隙率孔隙特征第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日

2.

3材料的吸濕性

材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。用含水率Ｗ表示，其計(jì)算公式為：

式中：m1——材料含水狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）

m——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。材料含水率受環(huán)境影響，隨空氣的溫度和濕度的變化而變化。

當(dāng)材料的濕度與空氣中濕度達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的含水率稱為平衡含水率。第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日吸水率與含水率的區(qū)別比較項(xiàng)目吸水率含水率適用場合在水中吸收水分在空氣中吸收水分表示方法吸收水分的質(zhì)量比或體積比吸收水分的質(zhì)量比吸收水量達(dá)到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日2.4耐水性—材料長期在水的作用下既不破壞，強(qiáng)度又不顯著下降的性質(zhì)表示指標(biāo)：軟化系數(shù)f1-----材料飽水狀態(tài)抗壓強(qiáng)度，MPaf0-----材料干燥狀態(tài)抗壓強(qiáng)度，MPa

注意：隨含水量增加，減弱其內(nèi)部結(jié)合力，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。Kp>0.80，稱為耐水材料

受水侵泡或長期處于潮濕環(huán)境中的重要建筑物或構(gòu)筑物選擇Kp>0.80的材料。第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日

3材料的力學(xué)性質(zhì)3.1

材料的強(qiáng)度

1、材料的強(qiáng)度

材料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度等?？箟嚎估辜艨箯澋诙捻摚踩?，2022年，8月28日抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度的計(jì)算：

式中：f——材料強(qiáng)度，

MPa；

Fmax——材料破壞時(shí)的最大荷載，N；

A——試件受力面積，mm2。抗彎強(qiáng)度的計(jì)算：

中間作用一集中荷載，對矩形截面試件，則其抗彎強(qiáng)度用下式計(jì)算：

式中：fw——材料的抗彎強(qiáng)度，

MPa；Fmax——材料受彎破壞時(shí)的最大荷載，N；A——試件受力面積，mm2；L、b、

h——兩支點(diǎn)的間距，試件橫截面的寬及高，

mm。-材料的強(qiáng)度第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日注意：對于以力學(xué)性質(zhì)為主要性能指標(biāo)的材料，通常按其強(qiáng)度值的大小劃分成若干等級或標(biāo)號(hào)。脆性材料（混凝土、水泥等）主要以抗壓強(qiáng)度來劃分等級或標(biāo)號(hào).塑性材料（鋼材等）以抗拉強(qiáng)度來劃分。

強(qiáng)度值和強(qiáng)度等級或標(biāo)號(hào)不能混淆，前者是表示材料力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)，后者是根據(jù)強(qiáng)度值劃分的級別。第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日

比強(qiáng)度

——指材料強(qiáng)度與其表觀密度之比。意義：反映材料輕質(zhì)高強(qiáng)的指標(biāo)。值越大，材料越輕質(zhì)高強(qiáng)第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日3.2彈性和塑性1.彈性——外力作用產(chǎn)生變形,外力取消能完全恢復(fù)。指標(biāo)：彈性模量

意義：E表示材料抵抗變形的指標(biāo)，E值越大，材料越不易變形，即抵抗變形的能力越強(qiáng)。2.塑性——外力作用產(chǎn)生變形,外力取消變形不能恢復(fù)第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日

3.3韌性和脆性1.脆性——無明顯塑性變形，突然破壞。脆性材料：石、磚、砼、陶瓷、玻璃、鑄鐵等2.韌性——產(chǎn)生一定變形不破壞,能吸收較大的能量。韌性材料：低碳鋼、木材、玻璃鋼等。采用沖擊試驗(yàn)測定。第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日

3.4硬度和耐磨性

1.硬度——抵抗外物壓入或刻劃的能力。

通常用刻劃法，回彈法和壓入法測定材料的硬度?？虅澐ㄓ糜谔烊坏V物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，分為10個(gè)硬度等級?；貜椃ㄓ糜跍y定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強(qiáng)度；也用于測定陶瓷、磚。砂漿、塑料、橡膠、金屬等的表面硬度并間接推算其強(qiáng)度。

第三十頁，共三十三頁，2022年，8月28日2、耐磨性－－－是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，計(jì)算公式如下：

式中：

G——材料的磨耗率，

（g/cm2）；

m1——材料磨損前的質(zhì)量，（g）；

m2——材料磨損后的質(zhì)量，（g）；

A——材料試件的受磨面積

（cm2）。第三十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日4耐久性與環(huán)境協(xié)調(diào)性

4.1耐久性——泛指材料在使用條件下，受各種內(nèi)在或外來自然因素及有害介質(zhì)的作用，能長久地保持其使用性能的性質(zhì)。材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經(jīng)常要受到環(huán)境中許多自然因素的破