第二建筑材料基本性質(zhì)演示文稿

第二建筑材料基本性質(zhì)演示文稿目前一頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)（優(yōu)選）第二建筑材料基本性質(zhì)目前二頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)材料的組成結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與材料性質(zhì)的關(guān)系。物理性質(zhì)：密度、表觀密度、堆積密度；孔隙率和空隙率;力學(xué)性質(zhì)：材料的強(qiáng)度、強(qiáng)度等級(jí)、比強(qiáng)度、彈性和塑性、脆性與韌性；材料與水有關(guān)的性質(zhì)：吸水性和吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性；材料的熱工性能：比熱、導(dǎo)熱性、熱變形性、耐燃性；材料的耐久性能；材料的裝飾性.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：

材料的物理、力學(xué)性質(zhì)

第二章建筑材料的基本性質(zhì)教學(xué)目的與要求：

目前三頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2.1材料組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造對(duì)性質(zhì)的影響

2.1.1材料的組成材料的組成包括化學(xué)組成和礦物組成；（1）化學(xué)組成：定義：化學(xué)組成是指構(gòu)成材料的化學(xué)成分?；瘜W(xué)組成對(duì)材料性質(zhì)的影響：不同化學(xué)組成的材料其性質(zhì)不同；例如：鋼中的含碳量越多，硬度越大，但塑性、韌性越差。目前四頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)含碳量C%1硬度抗拉強(qiáng)度斷面收縮率伸長(zhǎng)率沖擊韌性例：化學(xué)元素碳對(duì)鋼材性質(zhì)的影響如下圖：1.4目前五頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)

（2)礦物組成許多無機(jī)非金屬材料都是由各種礦物組成的。相同的化學(xué)成分組成的材料，不同礦物的礦物成分，材料的性質(zhì)也是不同的。例如：硅酸鹽水泥熟料中，鋁酸三鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣的性能都是不同的；

2.1材料組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造對(duì)性質(zhì)的影響目前六頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2.1.2材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

建筑材料的性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造有著密切關(guān)系。也可以說材料的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造是決定建筑材料性質(zhì)的極其重要因素。結(jié)構(gòu):（1）宏觀結(jié)構(gòu)：用肉眼或放大鏡能夠分辨的毫米級(jí)以上的粗大組織；（2）細(xì)觀結(jié)構(gòu)：用光學(xué)顯微鏡觀察到的微米級(jí)的組織結(jié)構(gòu)；（3）微觀結(jié)構(gòu)：用電子顯微鏡、X光射線衍射儀等手段來研究材料分子、原子級(jí)的微觀組織，稱為微觀結(jié)構(gòu)；目前七頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)宏觀結(jié)構(gòu)1.散粒結(jié)構(gòu)由單獨(dú)的顆粒組成2.聚集結(jié)構(gòu)材料中的顆粒通過膠結(jié)材料彼此牢固地結(jié)合在一起3.多孔結(jié)構(gòu)材料中含有大量的,大的,或微小的均勻分布的孔隙4.致密結(jié)構(gòu)材料在外觀上和結(jié)構(gòu)上都是致密的5.纖維結(jié)構(gòu)是木材,玻璃纖維制品所特有的結(jié)構(gòu)6.層狀結(jié)構(gòu)是板材常見的結(jié)構(gòu)目前八頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)微觀結(jié)構(gòu)

是指物質(zhì)的原子、分子層次的微觀結(jié)構(gòu)。一般要借助于電子顯微鏡、X射線衍射儀等具有高分辨率的設(shè)備進(jìn)行觀察、分析,其分析程度是以“?！?/p>

(1A=10-10m)為單位表示的。材料的許多物理性質(zhì),如強(qiáng)度、硬度、彈塑性、導(dǎo)熱性等都有密切的關(guān)系。材料的微觀結(jié)構(gòu)可以分為晶體、玻璃體和膠體。目前九頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)材料的孔隙(一).孔隙形成的原因(1).水分子的占據(jù)作用建筑材料加水拌和,用水量通常超過理論上的用水量,多余的水分占據(jù)的空間即為孔隙(2).外加的發(fā)泡作用如生產(chǎn)加氣混泥土等的各種發(fā)泡劑,可在材料中形成大量的孔隙(3).火山作用火山爆發(fā)時(shí),噴到空中的巖漿,,冷卻后在巖石中形成大量的孔隙(4).燒作用目前十頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)孔隙的類型及對(duì)材料性質(zhì)的影響(二)孔隙的類型

(1)連通孔隙(2)封閉孔隙(3)半封閉孔隙(三).孔隙對(duì)材料性質(zhì)的影響(孔隙增多)(1).材料的體積密度減小

(2).材料受力的有效面積減小,強(qiáng)度降低

(3).體積密度減小,導(dǎo)熱系數(shù)和熱容隨之減小

(4).透氣性,透水性,吸水性變大

(5).對(duì)抗凍性,要試孔隙大小和形態(tài)而定,有些能提高抗凍性目前十一頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2.2材料的物理性質(zhì)1、密度:

指的是材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的干質(zhì)量，計(jì)算公式為：上式中，—密度（g/cm3)m—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）；

v—材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3);密度、表觀密度和堆積密度目前十二頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)關(guān)于密度計(jì)算中的體積問題注意：材料在致密狀態(tài)下的體積指的是不包含材料內(nèi)部孔隙的實(shí)體積對(duì)于致密材料（如鋼材、玻璃等）而言，內(nèi)部是不含孔隙的，故體積很容易測(cè)定；但是對(duì)于絕大多數(shù)材料而言，在自然狀態(tài)下材料是含有一些孔隙的。目前十三頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)有孔隙材料的體積測(cè)定方法：

一般采用李氏瓶測(cè)定有孔材料的實(shí)體積？思考題：如何測(cè)量有孔隙材料的密度？關(guān)于密度計(jì)算中的體積問題目前十四頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)*測(cè)量有孔隙材料密度的方法與步驟：目前十五頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2、表觀密度

指的是材料在自然狀態(tài)下，單位體積的干質(zhì)量；表觀密度的計(jì)算公式為：上式中，—表觀密度（kg/m3)m—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（kg）；vo—材料在自然狀態(tài)下的體積（m3);*自然狀態(tài)下的體積vo=密實(shí)狀態(tài)下的體積v+孔隙體積v孔思考題：比較密度和表觀密度的大?。磕壳笆揬總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)？思考題：如何測(cè)定材料的表觀密度？取材料樣品烘干烘箱1050C~1100C冷卻到室溫干燥器稱量質(zhì)量m天平一、測(cè)定材料的干質(zhì)量m:目前十七頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)二、測(cè)定材料的自然體積Vo-----分兩種情況：（1）對(duì)于形狀規(guī)則的材料，如磚、石塊等：用游標(biāo)卡尺可定材料的自然體積；對(duì)于六面體，測(cè)定長(zhǎng)、寬、高；對(duì)于圓柱體，測(cè)定其直徑和高；（2）對(duì)于形狀不規(guī)則的材料，如卵石、碎石等，采用排液法確定其自然體積；目前十八頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)*排液法測(cè)定不規(guī)則材料自然體積V石：目前十九頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)3堆積密度：

指的是顆粒狀或粉狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量*計(jì)算公式為：

—堆積密度（kg/m3)m—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)（kg）；

—材料在堆積狀態(tài)下的體積（m3);目前二十頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)？思考題：如何測(cè)定砂和石子的堆積密度？（1）首先采用前述方法測(cè)定其干質(zhì)量m;（2）然后采用容量升來測(cè)定砂子、石子的堆積體積，方法如下：

a）砂子采用1L、5L的容量升來測(cè)堆積體積；

b）石子采用10L、20L、30L的容量升來測(cè)定其堆積體積；（3）利用公式計(jì)算堆積密度：目前二十一頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2.2.2材料的密實(shí)度和孔隙率一、材料的密實(shí)度和孔隙率：1、材料的密實(shí)度：

是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度，也就是固體體積占總體積的比例，用D來表示。目前二十二頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2孔隙率：是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百分率，用P表示。孔隙可分為閉口孔和開口孔。

P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100%

材料內(nèi)部孔隙示意

目前二十三頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)密實(shí)度和孔隙率反映了材料的致密程度。一般來說，同一種材料，孔隙率越小，連接孔隙越少,則：其強(qiáng)度越高；吸水越少；抗?jié)B性和抗凍性越好;導(dǎo)熱性越好;保溫性差；目前二十四頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2.2.3材料的填充率與空隙率：1、填充率填充率是指散粒材料（如砂子、石子等）在堆積體積中，被其顆粒填充的程度。填充率一般用D’來表示，按下式計(jì)算：

或目前二十五頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2.、空隙率空隙率是指散粒材料在堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占堆積體積的百分率，用P’表示：空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒之間相互填充的致密程度；思考：空隙率與孔隙率有什么區(qū)別？目前二十六頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)堆積密度、空隙率指標(biāo)在工程中的應(yīng)用

例如：在砼中，砂石間的空隙需要水泥漿填充。其空隙越大，拌制砼所需的水泥漿量越多，如果要節(jié)約水泥，減少砼的成本，就需要采用空隙率盡可能小的砂石，而孔隙率與表現(xiàn)密度和堆積密度有關(guān)。因此，《建筑用卵石、碎石》GB/T14658-2001中規(guī)定，表觀密度大于2500千克/立方米，堆積密度大于1350千克/立方米，空隙率小于47%。目前二十七頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2.3材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.材料的親水性和憎水性與水接觸時(shí)，有些材料能被水潤(rùn)濕，而有些材料則不能被水潤(rùn)濕，對(duì)這兩種現(xiàn)象來說，前者為親水性，后者為憎水性。

材料具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。

親水性材料與水分子之間的分子親合力，大于水分子本身之間的內(nèi)聚力；反之，憎水性材料與水分子之間的親合力，小于水分子本身之間的內(nèi)聚力。目前二十八頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)圖2－1材料潤(rùn)濕示意圖

（ａ）親水性材料；（ｂ）憎水性材料目前二十九頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)

具有親水性的材料稱為親水性材料，如木材、磚、混凝土、石等；反之為憎水性材料，如瀝青，石蠟、塑料等；？思考：防水防潮材料應(yīng)優(yōu)先選用哪種材料？親（憎）水性材料：目前三十頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2、材料的吸濕性和吸水性（1）材料吸濕性及含水率

材料的吸濕性是指材料吸收空氣中水分的性質(zhì).用含水率表示

含水率是指材料中所含水的質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率，用Wh表示；計(jì)算公式如下：目前三十一頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)含水率在工程中的應(yīng)用例如:拌制砼所用材料質(zhì)量是指干質(zhì)量.但現(xiàn)場(chǎng)的砂石都不同程度有水存在.因此在稱量上應(yīng)該考慮到砂石的含水情況.

己知每拌制1m3混凝土需要干砂606Kg,測(cè)得施工現(xiàn)場(chǎng)的含水率砂為7%,則現(xiàn)場(chǎng)需要稱取多少濕砂?

砂用量：S‘=S（1+Ws）=606×(1+7%)=648Kg

目前三十二頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)知識(shí)延伸干燥的材料吸收空氣中的水分潮濕的材料平衡含水率平衡含水率：當(dāng)材料中所含水分與空氣濕度達(dá)到相對(duì)平衡時(shí)的含水率釋放水分目前三十三頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)（2）吸水性與吸水率

吸水性是指材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)，吸水性的大小用吸水率表示，吸水率用兩種表示方式。

材料的吸水率與其孔隙率有關(guān)，更與其孔特征有關(guān)。因?yàn)樗质峭ㄟ^材料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。目前三十四頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)1）質(zhì)量吸水率：目前三十五頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2）體積吸水率：

材料在吸水飽和狀態(tài)下，所吸收水的體積占材料自然體積的百分率。目前三十六頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)體積吸水率與質(zhì)量吸水率的關(guān)系為：

W0=W*

ρo

一般來說孔隙率愈大,吸水率也愈大,吸水率增大對(duì)吃的性質(zhì)有不良影響,如體積密度增加,體積膨脹,導(dǎo)熱性增大,強(qiáng)度及抗動(dòng)性下降等..思考：材料的吸水性和吸濕性有什么區(qū)別？目前三十七頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)3、材料的耐水性耐水性：是指材料長(zhǎng)期在水的作用下，其強(qiáng)度也沒有顯著下降的性質(zhì)；一般用軟化系數(shù)K表示：

目前三十八頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)材料軟化系數(shù)的要求

1).軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后的強(qiáng)度降低越多，其耐水性越差。

2).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；

3).受潮較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，其K軟≥0.85；

4).K軟≥0.80的材料，一般稱為耐水的材料。目前三十九頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)4、抗?jié)B性抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)；目前四十頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)抗?jié)B性的表示方法有兩種:一、滲透系數(shù)K

土一般采用

K越大，說明抗?jié)B性越差。二、抗?jié)B等級(jí)P

砼和砂漿一般采用。等級(jí)越高，說明抗?jié)B性越好。用P6、P8、P10等表示如：P6表示材料的最大滲水壓力為0.6MPa

目前四十一頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)5、抗凍性定義：指材料在含水狀態(tài)下能忍受多次凍融循環(huán)而不破壞,強(qiáng)度也不顯著下降的性質(zhì)。表示：抗凍等級(jí)F

表示。抗凍等級(jí)：能經(jīng)受凍融循環(huán)的最大次數(shù)如F10，表示在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，材料強(qiáng)度下降不大于25％，質(zhì)量損失不大于5％，所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)最多為10次。原因：水、負(fù)溫度

1、結(jié)冰體積膨脹

2、溶解由外向內(nèi)進(jìn)行，引起內(nèi)外溫度應(yīng)力差。目前四十二頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)影響因素：外因和內(nèi)因。

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(huì)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。

注意：質(zhì)量強(qiáng)度損失都不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍目前四十三頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2.4材料的熱工性能：比熱、導(dǎo)熱性；(1)材料的導(dǎo)熱性：是指材料存在溫差時(shí)，熱量能從材料的一面通過材料本身傳到另一面的性質(zhì)，稱為導(dǎo)熱性；導(dǎo)熱性一般用導(dǎo)熱系數(shù)表示！導(dǎo)熱系數(shù)越小，材料的隔熱保溫性能越好；細(xì)小而封閉的孔隙，導(dǎo)熱系數(shù)越??；開口而粗大、連通的孔隙，導(dǎo)熱系數(shù)越大；

金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)；目前四十四頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)(2)材料的熱容量：定義：是指材料受熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量。表示：比熱C問題:為什么濱海城市冬暖夏涼？目前四十五頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)（3）熱變形性：

材料隨溫度的升降而產(chǎn)生熱脹冷縮變形的性質(zhì)，稱為材料的熱變形性，亦稱為溫度變形；溫度變形一般用熱膨脹系數(shù)表示（4）耐燃性材料在空氣中遇火不著火不燃燒的性能，稱為耐燃性目前四十六頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2.5力學(xué)性質(zhì)：2.5.1材料的強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)材料的強(qiáng)度是指材料在外力作用下不破壞時(shí)所能承受的最大應(yīng)力；目前四十七頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)材料的強(qiáng)度等級(jí)

大多數(shù)建筑材料根據(jù)其極限強(qiáng)度的大小，把材料劃分為若干不同的等級(jí)，稱為材料的強(qiáng)度等級(jí)；材料強(qiáng)度等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)：a)脆性材料主要根據(jù)其抗壓強(qiáng)度來劃分強(qiáng)度等級(jí)，如混凝土、水泥、粘土磚等；

例：混凝土的強(qiáng)度等級(jí)劃分為9級(jí)：

C15，C20~C55;b)韌性材料主要根據(jù)其抗拉強(qiáng)度來劃分強(qiáng)度等級(jí)，如鋼材等；如鋼材分為Q195,215,235,255,275等；目前四十八頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)

材料的組成孔隙率增加強(qiáng)度降低含水率增加強(qiáng)度降低溫度升高強(qiáng)度降低試件尺寸大強(qiáng)度降低加荷速度快強(qiáng)度降低等影響強(qiáng)度的因素：目前四十九頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)3，比強(qiáng)度比強(qiáng)度：是指材料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值；比強(qiáng)度的意義：（1）衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)；（2）選用比強(qiáng)度高的材料或者提高材料的比強(qiáng)度，對(duì)大跨度、高高度建筑十分有利；普通混凝土、低碳鋼、松木的比強(qiáng)度分別為0.012，0.053，0.069。目前五十頁\總數(shù)五十九頁\編于六點(diǎn)2.5.2材料的彈性和塑性1，彈性：是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力后，能完全恢復(fù)原形狀的性質(zhì)，稱為彈性；2，塑性：是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力后，仍保持變形后的形狀