建筑材料基本性質(zhì)精品課

建筑材料基本性質(zhì)精品課第一頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

第一節(jié)材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

第二節(jié)材料的物理性質(zhì)第三節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)

第四節(jié)耐久性主要內(nèi)容第二頁，共一百零三頁，2022年，8月28日第一節(jié)材料的組成與結(jié)構(gòu)組成化學(xué)組成礦物組成相組成結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)第三頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：化學(xué)組成是指構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化合物的種類及數(shù)量。表示方法：--金屬材料以各化學(xué)元素含量表示--無機(jī)非金屬材料以各氧化物含量表示--有機(jī)材料以各化合物的含量表示意義:化學(xué)組成是決定材料化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)的主要因素之一舉例化學(xué)組成第四頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：礦物是具有一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特征的單質(zhì)或化合物。礦物組成是指構(gòu)成材料的礦物的種類和數(shù)量。意義:也是決定無機(jī)非金屬材料化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和耐久性的重要因素之一。舉例:如硅酸鹽水泥熟料的主要礦物組成為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣，硅酸三鈣含量越多，硅酸鹽水泥的早期強(qiáng)度越高，水化熱越大，因此不適用于冬季施工。礦物組成第五頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：材料中結(jié)構(gòu)相近性質(zhì)相同的均勻部分礦物。例如，自然界中的物質(zhì)可以分為氣、固、液三大相同一種材料可以由多相的相組成。例如建筑鋼材就有鐵素體、滲碳體和珠光體，它們的比例不同，就能生產(chǎn)出不同強(qiáng)度和塑性的鋼材。

兩種或以上相組成的材料是復(fù)合材料。混凝土可認(rèn)為由集料顆粒（集料相）分散在水泥漿體（基相）中組成的兩相復(fù)合材料；鋼筋混凝土又可認(rèn)為是鋼筋和混凝土兩相的復(fù)合材料。相組成第六頁，共一百零三頁，2022年，8月28日相同組成材料，其的性能是相同的？

解答：例如同是二氧化硅成分組成的材料，蛋白石是無定型二氧化硅，石英是結(jié)晶型二氧化硅。它們的分子結(jié)構(gòu)不同，因而它們的性質(zhì)不同。第七頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：是指用肉眼和放大鏡能夠分辨的粗大組織（毫米級及以上）分類（孔和構(gòu)成形態(tài)）致密結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)纖維結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)散粒結(jié)構(gòu)紋理結(jié)構(gòu)第八頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

致密結(jié)構(gòu)

致密構(gòu)造的材料內(nèi)部基本上無孔隙，結(jié)構(gòu)致密。

特點(diǎn)：是強(qiáng)度和硬度較高，吸水性小，抗?jié)B和抗凍性較好，耐磨性較好，絕熱性差。

如：鋼材、天然石材、玻璃、玻璃鋼等。

大理巖的致密表面圖第九頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

多孔結(jié)構(gòu)

多孔構(gòu)造的材料其內(nèi)部存在大體上呈均勻分布的獨(dú)立的或部分相通的孔隙，含孔率較高。

性質(zhì)：強(qiáng)度較低，抗?jié)B性和抗凍性較差，絕熱性較好。

如：加氣混凝土、石膏制品、燒結(jié)普通磚等。

加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造圖

第十頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

纖維結(jié)構(gòu)

纖維構(gòu)造的材料內(nèi)部組成有方向性，縱向較緊密而橫向疏松，組織中存在相當(dāng)多的孔隙.

性質(zhì):具有明顯方向性，一般平行纖維方向的強(qiáng)度較高，導(dǎo)熱性較好。

如：木材、竹、玻璃纖維、石棉等。竹的纖維構(gòu)造圖第十一頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

層狀結(jié)構(gòu)

層狀構(gòu)造的材料具有疊合結(jié)構(gòu)，是用膠結(jié)料將不同的片材或具有各向異性的片材膠合而成整體。

性質(zhì)：可獲得平面各向同性，更重要的是可以顯著提高材料的強(qiáng)度、硬度、絕熱或裝飾等性質(zhì)，擴(kuò)大其使用范圍。

如：膠合板、紙面石膏板塑料貼面板等。膠合板的層狀構(gòu)造圖第十二頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

散粒結(jié)構(gòu)

散粒狀構(gòu)造指呈松散顆粒狀的材料。

密實(shí)顆粒：如砂子、石子等，因其致密，強(qiáng)度高，適合做承重的混凝土骨料。

輕質(zhì)多孔顆粒：如陶粒、膨脹珍珠巖等，因具多孔結(jié)構(gòu)，適合做絕熱材料。陶粒的粒狀構(gòu)造圖第十三頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

紋理結(jié)構(gòu)

天然材料在生長或形成過程中，自然造成的天然紋理，如木材、大理石、花崗石等板材人工制造材料時(shí)特意造成的紋理，如瓷質(zhì)彩胎磚、人造花崗石板材等，這些天然或人工造成的紋理，使材料具有良好的裝飾性。目前廣泛采用仿真技術(shù)，已研制出多種紋理的裝飾材料。

大理石的紋理結(jié)構(gòu)圖第十四頁，共一百零三頁，2022年，8月28日亞微觀結(jié)構(gòu)也稱作細(xì)觀結(jié)構(gòu)指用光學(xué)顯微鏡所看到的結(jié)構(gòu)是介于微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)形式其尺寸范圍在10-3～10-6m。該結(jié)構(gòu)主要研究：材料內(nèi)部的晶粒、顆粒等的大小和形態(tài)、晶界或界面，孔隙與微裂紋的大小和分布。如金屬材料晶粒的粗細(xì)及其金相組織，木材的木纖維，混凝土中的孔隙及界面等。細(xì)觀結(jié)構(gòu)第十五頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：用電子顯微鏡、X-射線衍射儀等手段來研究原子、分子層次的結(jié)構(gòu)意義：決定著材料的許多物理、力學(xué)性質(zhì)，如強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等分類分類晶體

非晶體（玻璃體）膠體

微觀結(jié)構(gòu)第十六頁，共一百零三頁，2022年，8月28日其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)按照特定的規(guī)則在空間周期性排列具有特定的幾何外形和固定的熔點(diǎn)固定熔點(diǎn)按晶體的質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合鍵的特性，晶體又分為：原子晶體分子晶體離子晶體金屬晶體晶體第十七頁，共一百零三頁，2022年，8月28日也稱玻璃體，是熔融物在急速冷卻時(shí)，質(zhì)點(diǎn)來不及作有規(guī)則的排列而形成的無定形體近程有序，遠(yuǎn)程無序具有各向同性，沒有固定的熔點(diǎn)具有化學(xué)不穩(wěn)定性，容易與其他物質(zhì)反應(yīng)或自行緩慢地向晶體轉(zhuǎn)換。如在水泥、混凝土中使用的粒化高爐礦渣、火山灰、粉煤灰等均屬玻璃體，在有水存在條件下，它們能與石膏、石灰發(fā)生反應(yīng)，生成具有水硬性的產(chǎn)物。

非晶體第十八頁，共一百零三頁，2022年，8月28日晶體非晶體（玻璃體）第十九頁，共一百零三頁，2022年，8月28日是指以極微小的質(zhì)點(diǎn)（1～100μm）分散在介質(zhì)中所形成的結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的粘結(jié)力：原因：由于膠體的質(zhì)點(diǎn)很微小，其總的表面積很大，因而表面能很大，有很強(qiáng)的吸附力，例如：膠體硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物中的膠體將砂石粘結(jié)在一起形成整體，就形成了混凝土。膠體在長期應(yīng)力作用下，又具有粘性液體的流動性質(zhì)。正是由于硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物是凝膠體，混凝土的徐變就是由于水泥凝膠體而產(chǎn)生的。

膠體第二十頁，共一百零三頁，2022年，8月28日某工程灌漿材料采用水泥凈漿，為了達(dá)到較好的施工性能，配合比中要求加入硅粉，并對硅粉的化學(xué)組成和細(xì)度提出要求，但施工單位將硅粉理解為磨細(xì)石英粉，生產(chǎn)中加入的磨細(xì)石英粉的化學(xué)組成和細(xì)度均滿足要求，在實(shí)際使用中效果不好，水泥漿體成分不均，請分析原因。

案例分析第二十一頁，共一百零三頁，2022年，8月28日硅粉又稱硅灰，是硅鐵廠煙塵中回收的副產(chǎn)品，其化學(xué)組成為SiO2，微觀結(jié)構(gòu)為表面光滑的玻璃體，能改善水泥凈漿施工性能。磨細(xì)石英粉的化學(xué)組成也為SiO2，微觀結(jié)構(gòu)為晶體，表面粗糙，對水泥凈漿的施工性能有負(fù)作用。硅粉和磨細(xì)石英粉雖然化學(xué)成分相同，但細(xì)度不同，微觀結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致材料的性能差異明顯。討論：第二十二頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

組成+結(jié)構(gòu)共同決定性質(zhì):組成不同，性質(zhì)不同如，混凝土與鋼材。組成相同，結(jié)構(gòu)不同，性能也不同。如：C有三種形態(tài)——不定型碳、石墨和金剛石。小結(jié)從組成和結(jié)構(gòu)上來研究建筑材料的性質(zhì)，才能深入其本質(zhì)，對改進(jìn)與提高材料性能以及創(chuàng)制新型材料都有著重要的意義。第二十三頁，共一百零三頁，2022年，8月28日第二節(jié)材料的物理性質(zhì)

一、與材料積體相關(guān)概念

二、材料的密度、表觀密度、堆積密度

三、密實(shí)度、孔隙率

四、填充率、空隙率

五、與水有關(guān)的性質(zhì)

六、熱工性能第二十四頁，共一百零三頁，2022年，8月28日一、與材料體積有關(guān)的幾個(gè)概念1、材料結(jié)構(gòu)1.固體（實(shí)體）2.閉口孔隙3.開口孔隙

固體（實(shí)體）孔閉口孔隙開口孔隙2、材料的體積體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。絕密體積、表觀體積、堆積體積第二十五頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：干材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積，即材料內(nèi)部沒有孔隙時(shí)的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的材料體積。表示方法：以Ｖ表示測定方法：比較密實(shí)的材料，如玻璃、鋼材等，通常認(rèn)為其于絕對密實(shí)狀態(tài)下，直接測其體積；一般多孔材料，如磚，應(yīng)磨成細(xì)粉（粒徑小于0.2mm）排除其內(nèi)部孔隙，用李氏瓶測其實(shí)際體積絕密體積第二十六頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：材料在自然狀態(tài)下的體積，即整體材料的外觀體積（含內(nèi)部孔隙和水分）。表示方法：以Ｖ0表示。測定方法對形狀規(guī)則的材料，直接測量；對形狀不規(guī)則的材料，蠟封后用排水法測量表觀體積第二十七頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：粉狀或粒狀材料，在堆集狀態(tài)下的總體外觀體積。表示方法：以V’表示測定方法：包括了材料間的空隙體積用既定容積的容器測定。與堆積狀態(tài)有關(guān)（同一材料）松散堆積下的體積較大密實(shí)堆積狀態(tài)下的體積較小堆積體積第二十八頁，共一百零三頁，2022年，8月28日二、材料的密度、表觀密度、堆積密度定義：材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下單位體積的重量。計(jì)算式：=m/v式中：——密度（kg/m3）m——材料的干燥質(zhì)量，kg。v——材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積，m3測定方法：李氏瓶法、排水法、幾何法。意義：反映材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，例如：用密度控制玻璃的生產(chǎn)。密度第二十九頁，共一百零三頁，2022年，8月28日有孔材料密度的測定第三十頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

定義：表觀密度在自然狀態(tài)下，材料單位體積的重量計(jì)算式：

式中

?！碛^密度，kg/m3。m——材料的質(zhì)量，kg。V。——材料在自然狀態(tài)下的體積，m3。測定方法：規(guī)則試件：幾何計(jì)算法；不規(guī)則試件：蠟封，飽和排水法與含水狀態(tài)的關(guān)系：含水量越大，表觀密度越小。表觀密度第三十一頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

定義：指散粒材料（粉狀或粒狀材料）在堆積狀態(tài)下單位體積的重量。計(jì)算式：測定方法：粉狀或粒狀材料的質(zhì)量是指填充在一定容器內(nèi)的材料質(zhì)量，其堆積體積是指所用容器的容積而言。意義：在土木建筑工程中，計(jì)算材料用量、構(gòu)件的自重，配料計(jì)算以及確定堆放空間時(shí)經(jīng)常要用到材料的密度、表觀密度和堆積密度等數(shù)據(jù)。堆積密度第三十二頁，共一百零三頁，2022年，8月28日幾種密度的特點(diǎn)：相同點(diǎn)：指單位體積質(zhì)量。（質(zhì)量/體積）區(qū)別：測試方法不同，獲得體積大小不同體積的測試方法：實(shí)體體積

——李氏比重瓶法或排水法(粉末)表觀體積（實(shí)體＋閉口＋開口）

—規(guī)則試件：幾何計(jì)算法；—不規(guī)則試件：蠟封，飽和排水法堆積體積(實(shí)體＋閉口＋開口＋間隙)——密度筒法小結(jié)第三十三頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。計(jì)算式：密實(shí)度三、密實(shí)度、孔隙率定義：指材料體積內(nèi)孔隙體積所占材料總體積的比例計(jì)算式：孔隙率第三十四頁，共一百零三頁，2022年，8月28日孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系？孔隙率與材料性質(zhì)的關(guān)系？材料的強(qiáng)度、材料的表觀密度、吸水率、抗?jié)B性、抗凍性、保溫性能等。兩個(gè)孔隙率相同的同種同體積的材料吸水率是否一定相同？材料的性質(zhì)除了與孔的多少有關(guān)外，還與孔的特征、孔的形狀有關(guān)孔的特征：包括開口孔和閉口孔，孔隙尺寸的大小、孔的形狀、孔隙在材料內(nèi)部的分布均勻程度第三十五頁，共一百零三頁，2022年，8月28日觀察與討論某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面。請問選擇何種材料？AB第三十六頁，共一百零三頁，2022年，8月28日討論：保溫層的目的是外界溫度變化對住戶的影響，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。

第三十七頁，共一百零三頁，2022年，8月28日某施工隊(duì)原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為多孔、容量僅700kg/m3的加氣混凝土砌塊。在抹灰前往墻上澆水，發(fā)覺原使用的普通燒結(jié)粘土磚易吸足水量，但加氣混凝土砌塊表面看來澆水不少，但實(shí)則吸水不多，請分析原因。

案例分析第三十八頁，共一百零三頁，2022年，8月28日分析：加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為“墨水瓶”結(jié)構(gòu)，肚大口小，毛細(xì)管作用差，只有少數(shù)孔是水分蒸發(fā)形成的毛細(xì)孔。故吸水及導(dǎo)濕均緩慢，材料的吸水性不僅要看孔數(shù)量多少，還需看孔的結(jié)構(gòu)。

第三十九頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：指指散粒材料在某堆積體積中，被其顆粒填充的程度。計(jì)算式：填充率四、填充率、孔隙率定義：指散粒材料在某堆積體積中，顆粒間的空隙體積所占的比例。計(jì)算式：空隙率第四十頁，共一百零三頁，2022年，8月28日意義：空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒互相填充的致密度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計(jì)算含砂率的依據(jù)。

關(guān)系：D’+P’

=1（粉狀材料）第四十一頁，共一百零三頁，2022年，8月28日1．

測定含大量開口孔隙的材料表觀密度時(shí)，直接用排水法測定其體積，為何該材料的質(zhì)量與所測得的體積之比不是該材料的表觀密度？

2．含水率為10%的100g濕砂，其中干砂的重量為多少克？3．經(jīng)測定，重量為3.4kg，容積為10.0L的容量筒裝滿絕干石子后的總重量為18.4kg。若向筒內(nèi)注入水，待石子吸水飽和后，為注滿此筒共注入水4.27kg。將上述吸水飽和的石子擦干表面后稱得總重量為18.6kg（含筒重）。求該石子的表觀密度、吸水率、堆積密度、開口孔隙率？作業(yè)第四十二頁，共一百零三頁，2022年，8月28日五、與水有關(guān)的性質(zhì)石膏能否用于砌筑橋墩、大壩？建筑紅磚能否用作防水材料？長期與水接觸的建筑部位和潮濕部位對建筑材料有哪些要求？與水有關(guān)的性質(zhì)包括：親水性和憎水性；吸水性和吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性。第四十三頁，共一百零三頁，2022年，8月28日根據(jù)材料在空氣中與水接觸時(shí)，能否被潤濕分為親水性材料：潤濕角θ≦90°憎水性材料：潤濕角90°＜θ＜180°

親水性憎水性Play

建筑中大部分無機(jī)材料屬于親水材料：混凝土、砂漿等建筑中大部分有機(jī)材料屬于憎水材料，瀝青、石蠟、塑料等屬于憎水材料可用作防水材料，也可用于親水材料的表面處理。1、親水性和憎水性第四十四頁，共一百零三頁，2022年，8月28日第四十五頁，共一百零三頁，2022年，8月28日（1）吸水性——飽水狀態(tài)（吸水飽和）恒值定義：材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)。指標(biāo)：用吸水率表示。質(zhì)量吸水率：材料飽水狀態(tài),所吸水分質(zhì)量占干質(zhì)量的百分率體積吸水率：材料飽水狀態(tài),所吸收水分體積占干體積百分率2.

吸水性與吸濕性第四十六頁，共一百零三頁，2022年，8月28日材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。對于細(xì)微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大。閉口孔隙水分不能進(jìn)去，而開口大孔雖然水分易進(jìn)入，但不能存留，只能潤濕孔壁，所以吸水率仍然較小。吸水率對材料性質(zhì)的影響（強(qiáng)度、保溫性、抗?jié)B性、抗凍性），例如：混凝土的吸水率越大，抗凍性越差。各種材料的吸水率很不相同，差異很大，如花崗巖的吸水率只有0.5％～0.7％，混凝土的吸水率為2％～3％，粘土磚的吸水率達(dá)8％～20％，而木材的吸水率可超過100％。第四十七頁，共一百零三頁，2022年，8月28日（2）吸濕性——自然狀態(tài)變值

定義：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。

指標(biāo)：含水率定義：自然狀態(tài)，材料所含水分質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率計(jì)算式：。第四十八頁，共一百零三頁，2022年，8月28日與空氣濕度有關(guān)材料的含水率受所處環(huán)境中空氣濕度的影響。當(dāng)空氣中濕度在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，其含水率叫作材料的平衡含水率。選擇瓷磚和木材要關(guān)注材料的吸水率還是含水率？

第四十九頁，共一百零三頁，2022年，8月28日定義：耐水性是指材料長期在飽和水作用下，而不破壞，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。指標(biāo)：軟化系數(shù)（K軟）

3.

耐水性第五十頁，共一百零三頁，2022年，8月28日一般材料吸水后，強(qiáng)度降低，但降低的程度不同，例如：石膏和混凝土。

因?yàn)樗謺稚⒃诓牧蟽?nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，則有不同程度的。當(dāng)材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時(shí)（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強(qiáng)度的嚴(yán)重降低。軟化系數(shù)的范圍波動在0~1之間，當(dāng)軟化系數(shù)大于0.80時(shí)，認(rèn)為是耐水性的材料。受水浸泡或處于潮濕環(huán)境的建筑物，則必須選用軟化系數(shù)不低于0.85的材料建造。第五十一頁，共一百零三頁，2022年，8月28日4.

抗?jié)B性定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。指標(biāo)：1）滲透系數(shù)：

式中：K—滲透系數(shù)，cm/h；A—透水面積，cm2；Q—透水量，cm3；t—時(shí)間，h；d—試件厚度，cm；H—靜水壓力水頭，cm。K的意義：抗?jié)B系數(shù)越小，表明抗?jié)B性能越好。Play第五十二頁，共一百零三頁，2022年，8月28日2）抗?jié)B等級

定義：指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，石料、砼或砂漿所能承受的最大水壓力。表示方法：字母P+可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B等級。舉例：如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。

第五十三頁，共一百零三頁，2022年，8月28日抗?jié)B性是決定材料耐久性的主要指標(biāo)（抗凍性和抗侵蝕性）。材料的抗?jié)B性與材料內(nèi)部的空隙率特別是開口孔隙率有關(guān)，開口空隙率越大，大孔含量越多，則抗?jié)B性越差。材料的抗?jié)B性還與材料的增水性和親水性有關(guān)，增水性材料的抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料。

地下建筑及水工建筑等，因經(jīng)常受壓力水的作用，所用材料應(yīng)具有一定的抗?jié)B性。對于防水材料則應(yīng)具有好的抗?jié)B性。第五十四頁，共一百零三頁，2022年，8月28日5.

抗凍性定義：材料飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融交替作用，既不破壞強(qiáng)度又不顯著下降的性質(zhì)。指標(biāo)：抗凍等級

——抗壓強(qiáng)度下降≯25%；質(zhì)量損失≯5%時(shí)能經(jīng)受凍融循環(huán)的最大次數(shù)。例如：F150混凝土——該混凝土能夠抵抗的最大凍融循環(huán)次數(shù)為150次。第五十五頁，共一百零三頁，2022年，8月28日材料抗凍標(biāo)號的選擇，足根據(jù)結(jié)構(gòu)物的種類、使用條件、氣候條件等來決定的。燒結(jié)普通磚、陶瓷面磚、輕混凝土等墻體材料，一般要求其抗凍標(biāo)號為D15或D25；用于橋梁和道路的混凝土應(yīng)為D50、D100或D200。水工混凝土要求高達(dá)D500。5.

抗凍性第五十六頁，共一百零三頁，2022年，8月28日材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。

凍融循環(huán)凍融破壞的表現(xiàn)：表面出現(xiàn)剝落、裂紋、質(zhì)量損失，強(qiáng)度降低。凍融破壞的原因：孔隙中水結(jié)冰體積膨脹，對孔壁造成壓力。

5.

抗凍性第五十七頁，共一百零三頁，2022年，8月28日凍融破壞的大壩壩面使用20年高速公路橋5.

抗凍性第五十八頁，共一百零三頁，2022年，8月28日5.

抗凍性第五十九頁，共一百零三頁，2022年，8月28日思考題1.材料的軟化系數(shù)越大，則其A)耐水性越好B)耐水性越差C)抗凍性越好D)抗凍性越差2.干燥的石材試樣重500g，浸入水中吸水飽和后排出水的體積是190cm3，取出后抹干再浸入水中排開水的體積是200cm3，求此石材的表觀密度、體積吸水率和重量吸水率。第六十頁，共一百零三頁，2022年，8月28日3.材料的開口孔隙率越多，則其

。A)耐水性越好B)耐水性越差C)抗?jié)B性越好D)抗?jié)B性越差4.材料吸水后，將使材料的

提高。

A)耐久性B)強(qiáng)度C)保溫D)導(dǎo)熱系數(shù)思考題第六十一頁，共一百零三頁，2022年，8月28日5干燥石材試樣重964g，浸入水中吸水飽和后,取出抹干再浸入水中排出水的體積是370cm3，取出后稱得重量為970g，磨細(xì)后烘干再浸入水中排出水的體積是356cm3。求：(1)該石材的密度和表觀密度；(2)開口孔隙率和閉口孔隙率。

思考題第六十二頁，共一百零三頁，2022年，8月28日1．有一塊燒結(jié)普通磚，在吸水飽和狀態(tài)下測得的破壞荷載為185KN，干燥狀態(tài)下測得的破壞荷載為207KN（受壓面積為115mm×120mm），問磚的吸水飽和狀態(tài)下和干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度各為多少？是否適宜常與水接觸的工程結(jié)構(gòu)物？

2．怎么區(qū)分材料的親水性與憎水性？

作業(yè)第六十三頁，共一百零三頁，2022年，8月28日能源緊缺是一個(gè)世界性的問題，建筑行業(yè)是個(gè)耗能大戶，國家規(guī)定高層建筑必須采用節(jié)能建筑材料，其中包括墻體節(jié)能、屋面節(jié)能和門窗節(jié)能。建筑節(jié)能保溫材料熱工性質(zhì)導(dǎo)熱性熱容量六、熱工性質(zhì)第六十四頁，共一百零三頁，2022年，8月28日導(dǎo)熱性定義：當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，熱量從材料一面通過材料傳導(dǎo)至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。指標(biāo)：導(dǎo)熱系數(shù)λ

式中λ——導(dǎo)熱系數(shù)，Ｗ／（ｍ·Ｋ）；Ｑ－傳導(dǎo)的熱量，Ｊｄ—材料厚度，ｍ；Ｆ——熱傳導(dǎo)面積，m2；Ｚ一熱傳導(dǎo)時(shí)間，h（t2-t1）－材料兩面溫度差，K第六十五頁，共一百零三頁，2022年，8月28日各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)差別很大，常見建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)范圍是0.035～3.5W／(m·K)，工程中通常把λ＜0.23W／(m·K)的材料稱為絕熱材料（保溫和隔熱材料）。工程意義：判斷材料的保溫隔熱性能（λ↑傳熱越↑保溫性↓物理意義：導(dǎo)熱系數(shù)為單位厚度(1m)的材料、兩面溫度差為1Ｋ時(shí)、在單位時(shí)間(1s)內(nèi)通過單位面積(1㎡)的熱量。第六十六頁，共一百零三頁，2022年，8月28日常用建筑材料的熱工性質(zhì)指標(biāo)材料名稱

導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·K)比熱J/(g·K)鋼

550.46玻璃0.9花崗巖

3.490.92普通混凝土

1.510.88水泥砂漿

0.930.84普通粘土磚

0.810.84粘土空心磚

0.640.92松木

0.17～0.352.51泡沫塑料

0.031.30冰

2.202.05水

0.604.19靜止空氣

0.023

第六十七頁，共一百零三頁，2022年，8月28日材料的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)

化學(xué)組成不同的材料，其導(dǎo)熱系數(shù)不同，所以不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)也不同。如：一般情況下，導(dǎo)熱系數(shù)的大小為：金屬材料﹥非金屬材料﹥有機(jī)材料影響導(dǎo)熱性的因素：第六十八頁，共一百零三頁，2022年，8月28日孔隙率和空隙構(gòu)造特征

P↑，導(dǎo)熱性↓，原因是靜止空氣的λ＜一般材料的λ。P一定時(shí)，隨著連通孔和粗孔的增多，λ↑，因?yàn)槿艨紫洞执蠡蜇炌ǎ瑢α髯饔眉訌?qiáng)，λ↑。材料的濕度和溫度材料受潮后，λ↑，導(dǎo)熱性↑，保溫隔熱性↓（λ水＞λ空氣）材料再受凍，λ進(jìn)一步↑，保溫隔熱性進(jìn)一步↓(λ冰＞λ水)。棉襖浸水后保暖性變差？孔多的材料保溫性能好？第六十九頁，共一百零三頁，2022年，8月28日熱容定義：材料受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。用比熱容C表示。在建筑工程中的作用：大比熱容的材料對保持室內(nèi)溫度的相對穩(wěn)定有很大影響。材料名稱

比熱J/(g·K)鋼

0.46銅

0.38花崗巖

0.92普通混凝土

0.88水泥砂漿

0.84普通粘土磚

0.84粘土空心磚

0.92松木

2.51泡沫塑料

1.30冰

2.05水

4.19第七十頁，共一百零三頁，2022年，8月28日復(fù)習(xí)思考題1．中空玻璃為什么比同厚度的實(shí)心玻璃保溫性能好？2．保溫材料為什么保持干燥狀態(tài)保溫效果較好？第七十一頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

一、材料的強(qiáng)度二、彈性和塑性

三、脆性和韌性

四、硬度和耐磨性第三節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)第七十二頁，共一百零三頁，2022年，8月28日一、材料的強(qiáng)度1.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。通常情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力多由外力（或荷載）作用而引起，隨著外力增加，應(yīng)力也隨之增大，直至應(yīng)力超過材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)所能抵抗的極限，即強(qiáng)度極限，材料發(fā)生破壞。在工程上，通常采用破壞試驗(yàn)法對材料的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)測。將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度。第七十三頁，共一百零三頁，2022年，8月28日2.根據(jù)外力作用方式不同分類:抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度（或抗折強(qiáng)度）及抗剪強(qiáng)度。如下圖所示：第七十四頁，共一百零三頁，2022年，8月28日第七十五頁，共一百零三頁，2022年，8月28日第七十六頁，共一百零三頁，2022年，8月28日混凝土路面磚抗折強(qiáng)度試驗(yàn)第七十七頁，共一百零三頁，2022年，8月28日材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度可直接由下式計(jì)算：

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第七十八頁，共一百零三頁，2022年，8月28日抗彎強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度）

單點(diǎn)加荷：

三分點(diǎn)加荷：

第七十九頁，共一百零三頁，2022年，8月28日根據(jù)極限強(qiáng)度的大小，劃分為不同的強(qiáng)度等級或標(biāo)號。3.強(qiáng)度等級強(qiáng)度和強(qiáng)度等級的聯(lián)系與區(qū)別強(qiáng)度等級是人為規(guī)定的強(qiáng)度范圍強(qiáng)度指的是材料的極限值，是唯一的,是實(shí)測值強(qiáng)度等級的確定必須以其極限強(qiáng)度值為依據(jù),每一強(qiáng)度等級則包含一系列強(qiáng)度值用于評價(jià)材料是否輕質(zhì)高強(qiáng)。如C30M10Q2354.比強(qiáng)度材料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值第八十頁，共一百零三頁，2022年，8月28日1)材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造2)孔隙率與孔隙特征3)試件的形狀和尺寸4)加荷速度5)試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度6)受力面狀態(tài)5.影響材料強(qiáng)度的因素第八十一頁，共一百零三頁，2022年，8月28日彈性

定義：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時(shí)變形）。

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)。二、彈性和塑性第八十二頁，共一百零三頁，2022年，8月28日2、塑性：定義：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。

常見塑性材料：混凝土拌合物、水泥漿、鋼材、瀝青等Play第八十三頁，共一百零三頁，2022年，8月28日第八十四頁，共一百零三頁，2022年，8月28日第八十五頁，共一百零三頁，2022年，8月28日1、脆性定義：當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞，而破壞時(shí)并無明顯的塑性變形的性質(zhì)。

特點(diǎn)：破壞時(shí)，變形?。豢箟簭?qiáng)度高而抗拉、抗折強(qiáng)度低

脆性材料：大部分無機(jī)非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒結(jié)普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土砂漿等。三、脆性和韌性第八十六頁，共一百零三頁，2022年，8月28日第八十七頁，共一百零三頁，2022年，8月28日2、韌性（沖擊韌性）定義：在沖擊、震動荷載作用下，材料能夠吸收較大的能量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)。

韌性材料：低碳鋼、木材、玻璃鋼等。采用沖擊試驗(yàn)測定路面、橋梁、吊車梁以及有抗震要求的結(jié)構(gòu)都要考慮材料的韌性。第八十八頁，共一百零三頁，2022年，8月28日第八十九頁，共一百零三頁，2022年，8月28日四、硬度和耐磨性1.硬度定義：材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力分類：摩氏硬度（石料、陶瓷等）；

布氏、洛氏硬度（金屬材料）。測定方法：刻劃法，回彈法和壓入法刻劃法：用于天然礦物硬度的劃分，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

回彈法：用于測定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強(qiáng)度第九十頁，共一百零三頁，2022年，8月28日2.耐磨性

定義：耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。

指標(biāo)：材料的耐磨性用磨耗率表示

計(jì)算公式：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）第九十一頁，共一百零三頁，2022年，8月28日復(fù)習(xí)思考題1.影響材料強(qiáng)度測試結(jié)果的試驗(yàn)條件有哪些？2.材料的強(qiáng)度與強(qiáng)度等級有何區(qū)別？3.在有沖擊、振動荷載的部位宜選用具有哪些特性的材料？為什么？第九十二頁，共一百零三頁，2022年，8月28日

定義材料的耐久性是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)。破壞作用材料在建筑物之中，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壞作用。這些破壞作用包括物理、化學(xué)、機(jī)械及生物的作用。第四節(jié)材料的耐久性第九十三頁，共一百零三頁，2022年，8月28日物理作用：可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。這些作用將使材料發(fā)生體積的脹縮，或?qū)е聝?nèi)部裂縫的擴(kuò)展。時(shí)間長久之后即會使材料逐漸破壞。在寒冷地區(qū)，凍融變化對材料會起著顯著的破壞作用。在高溫環(huán)境下，經(jīng)常處于高溫狀態(tài)的建筑物或構(gòu)筑物，所選用的建筑材料要具有耐熱性能。化學(xué)作用：包括大氣、環(huán)境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用。機(jī)械作用：包括使用荷載的持續(xù)作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊