建筑材料建筑材料的基本性質(zhì)

第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日本章內(nèi)容1.1

材料的物理性質(zhì)1.2

材料的力學(xué)性質(zhì)第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日1.1材料的物理性質(zhì)

密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計算式為：

絕對密實狀態(tài)下的體積是指不包括孔隙在內(nèi)的體積。1.1.1材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)1.1.1.1密度第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日

表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計算式為：

材料的表觀體積是指包含孔隙的體積。一般是指材料長期在空氣中干燥，即氣干狀態(tài)下的表觀密度。在烘干狀態(tài)下的表觀密度，稱為干表觀密度。1.1.1.2表觀密度第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日

堆積密度是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計算式為：

砂子、石子等散粒材料的堆積體積，是在特定條件下所填充的容量筒的容積。材料的堆積體積包含了顆粒之間或纖維之間的孔隙。

常用建筑材料的有關(guān)數(shù)據(jù)見表1.1。1.1.1.3堆積密度第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日表1.1常用建筑材料的密度、表觀密度、堆積密度和孔隙率

材料密度ρ(kg/m3)表觀密度ρ0(kg/m3)堆積密度ρ′0(kg/m3)孔隙率(%)石灰?guī)r2.60~2.802000~2600____花崗巖2.60~2.902600~2800__0.5~3.0碎石(石灰?guī)r)2.60~2.80__1400~1700__砂2.60__1450~1650__粘土2.60__1600~1800__普通粘土磚2.501600~1800__20~40第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日材料密度ρ(kg/m3)表觀密度ρ0(kg/m3)堆積密度ρ′0(kg/m3)孔隙率(%)粘土空心磚2.501000~1400____水泥

3.10__1200~1300__普通混凝土

__2100~2600__5~20木材1.55400~800__55~75鋼材7.857850__0泡沫塑料__20~50____第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日(1)密實度

密實度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實的程度，也就是固體物質(zhì)的體積占總體積的比例。密實度反映材料的致密程度。計算式為：1.1.1.4材料的密實度與孔隙率第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日例如：某種普通粘土磚ρ0=1700kg/m3，ρ=2.5g/cm3。那么其密實度

D=ρ0÷ρ×100%=1700÷2500×100%=68%第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日(2)孔隙率

孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。計算式為：孔隙率與密實度的關(guān)系為：第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日

如上述普通粘土磚的孔隙率為：

P=（1-ρ0÷ρ)×100%

=(1-0.68)×100%=32%材料的密實度和孔隙率是從不同方面反映材料的密實程度，通常采用孔隙率表示。根據(jù)材料內(nèi)部孔隙構(gòu)造的不同，孔隙分為連通的和封閉的兩種。幾種常用材料的孔隙率列于表1.1。第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日(1)填充率

填充率是指散粒材料在某種堆積體積內(nèi)被其顆粒填充的程度。其計算式為：1.1.1.5材料的填充率與空隙率第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日(2)空隙率

空隙率是指散粒材料在某種堆積體積內(nèi)，顆粒之間的空隙體積所占的比例。計算式為：空隙率與填充率的關(guān)系為：第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日材料在空氣中與水接觸時，根據(jù)材料表面被水潤濕的情況，分親水性材料和憎水性材料兩類當(dāng)材料分子與水分子間的相互作用力大于水分子間的作用力時，材料表面就會被水所潤濕。此時在材料、水和空氣的三相交點處，沿水滴表面所引切線與材料表面所成的夾角θ≤90°［圖1.1(a)］，這種材料屬于親水性材料。1.1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1.2.1親水性與憎水性第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日如果材料分子與水分子間的相互作用力小于水本身分子間的作用力，則表示材料不能被水潤濕。此時，潤濕角90°＜θ＜180°［圖1.1(b)］，這種材料稱為憎水性材料。

大多數(shù)建筑材料，如石材、磚瓦、陶器、混凝土、木材等都屬于親水性材料，而瀝青、石蠟和某些高分子材料屬于憎水性材料。第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日圖1.1材料潤濕邊角第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日

吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)。吸水性的大小用吸水率表示。

吸水率為材料浸水后在規(guī)定時間內(nèi)吸入水的質(zhì)量（或體積）占材料干燥質(zhì)量（或干燥時體積）的百分比。

質(zhì)量吸水率

1.1.2.2吸水性第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日

體積吸水率

材料吸水率的大小與材料的孔隙率和孔隙構(gòu)造特征有關(guān)。第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分的性質(zhì)稱為吸濕性。吸濕性的大小用含水率表示。

含水率為材料所含水的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分比。計算式為：1.1.2.3吸濕性第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日

材料在長期飽和水作用下不被破壞，其強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)表示。計算式為：1.1.2.4耐水性第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日

抗?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性質(zhì)。材料的抗?jié)B性可用滲透系數(shù)表示。1.1.2.5抗?jié)B性

材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級Pn來表示。

例如：某防水混凝土的抗?jié)B等級為P6，表示該混凝土試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28d后，按照規(guī)定的試驗方法在0.6MPa壓力水的作用下無滲透現(xiàn)象。第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日

抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用(凍融循環(huán))而不被破壞，強度也無顯著降低的性能。材料的抗凍性用抗凍等級Fn表示。n表示材料試件經(jīng)n次凍融循環(huán)試驗后，質(zhì)量損失不超過5%，抗壓強度降低不超過25%。n的數(shù)值越大，說明抗凍性能愈好。材料的抗凍性與材料的密實度、強度、孔隙構(gòu)造特征、耐水性以及吸水飽和程度有關(guān)。1.1.2.6抗凍性第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日材料傳導(dǎo)熱量的性能稱為導(dǎo)熱性。材料的導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)表示。

導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是指，單位厚度的材料，當(dāng)兩個相對側(cè)面溫差為1K時，在單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量。計算式為：材料的導(dǎo)熱系數(shù)與材料的成分、構(gòu)造等因素有關(guān)。

1.1.3材料的熱工性質(zhì)1.1.3.1導(dǎo)熱性第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日

材料加熱時吸收熱量、冷卻時放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量。熱容量用比熱表示，1g材料溫度升高或降低1K時，所吸收或放出的熱量稱為比熱。比熱的計算式為：材料的比熱與質(zhì)量的乘積為材料的熱容量值Q容=c·m。1.1.3.2熱容量第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日1.2材料的力學(xué)性質(zhì)材料在外力(荷載)作用下抵抗破壞的能力，稱為強度。當(dāng)材料承受外力作用時，內(nèi)部就產(chǎn)生應(yīng)力。隨著外力逐漸增加，應(yīng)力也相應(yīng)增大。直至材料內(nèi)部質(zhì)點間的作用力不能再抵抗這種應(yīng)力時，材料即破壞，此時的極限應(yīng)力值就是材料的強度。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度有抗拉、抗壓、抗剪和抗彎(抗折)強度等(圖1.2)。1.2.1強度第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日在試驗室采用破壞試驗法測試材料的強度。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗方法，將制作好的試件安放在材料試驗機上，施加外力(荷載)，直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時的荷載值，計算材料的強度。

材料的抗拉、抗壓和抗剪強度的計算式為：

第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日

材料的抗彎強度與試件受力情況、截面形狀以及支承條件有關(guān)。通常是將矩形截面的條形試件放在兩個支點上，中間作用一集中荷載。

材料的抗彎強度的計算式為：

材料的強度主要取決于它的組成和結(jié)構(gòu)。一般說材料孔隙率越大，強度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，強度也不相同。第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日圖1.2材料受力示意圖(a)拉力；(b)壓力；(c)剪切；(d)彎曲第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后變形隨即消失，這種性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。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。不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。材料的彈性和塑性變形曲線見圖1.3。有的材料在受力時彈性變形和塑性變形同時產(chǎn)生，如圖1.4所示。1.2.2彈性與塑性第二十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日圖1.3材料的彈性和塑性變形曲線第三十頁，共三十二頁，2022年，8月28日圖1.4材