《建筑裝飾材料》第一章建筑材料的基本性質(zhì)

宿遷職業(yè)技術(shù)學(xué)院施工教研室楊云第一章建筑裝飾資料的根本性質(zhì)本章內(nèi)容一、資料與質(zhì)量有關(guān)根本物理性質(zhì)二、資料與水有關(guān)的性質(zhì)三、資料的熱工性質(zhì)

四、資料的聲學(xué)性質(zhì)五、資料的光學(xué)性質(zhì)六、資料的力學(xué)性質(zhì)七、資料的耐久性八、資料的裝飾性

填充率孔隙率密實度堆積密度表觀密度密度物理性質(zhì)一、資料與質(zhì)量有關(guān)的根本物理性

第一章建筑裝飾資料的性質(zhì)空隙率資料的體積構(gòu)成體積是資料占有的空間尺寸。由于資料具有不同的物理形狀，因此表現(xiàn)出不同的體積。密度計算公式ρ=m/v資料在絕對密實形狀下的體積資料的密度資料的質(zhì)量絕對密實體積枯燥資料在絕對密實形狀下的體積。即資料內(nèi)部固體物質(zhì)的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的資料體積。普通以Ｖ表示。普通將資料磨成規(guī)定細(xì)度的粉末，用排開液體的方法得到其體積。表觀密度計算公式ρo=m/vo資料的表觀密度資料的質(zhì)量資料在自然形狀下的體積資料的自然體積資料在自然形狀下的體積，即整體資料的外觀體積〔含內(nèi)部孔隙和水分〕。普通以V0表示。外形規(guī)那么的資料可根據(jù)其尺寸計算其體積；外形不規(guī)那么的資料可先在資料外表涂臘，然后用排開液體的方法得到其體積。

堆積密度計算公式ρo′=m/vo′資料的堆積密度資料在堆積形狀下的體積資料的質(zhì)量資料的堆積體積粉狀或粒狀資料，在堆積形狀下的總體外觀體積。松散堆積形狀下的體積較大，密實堆積形狀下的體積較小。普通以表示?！惨弧迟Y料的密度、表觀密度與堆積密度名稱定義表達(dá)式單位備注密度表觀密度堆積密度資料在絕對密實形狀下,單位體積的質(zhì)量。g/cm3資料在自然形狀下，單位體積的質(zhì)量。㎏/m3或g/cm3資料在堆積形狀下，單位體積的質(zhì)量。㎏/m3〔二〕密實度與孔隙率密實度密實度是指資料體積內(nèi)，被固體物質(zhì)所充實的程度。圖1-1資料孔隙率表示圖孔隙率孔隙率是指資料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百分率。圖1-1資料孔隙率表示圖〔三〕填充率與空隙率填充率填充率是指散粒資料在其堆積體積中，被其顆粒填充的程度。資料空隙率表示圖空隙率空隙率是指散粒資料在其堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占資料堆積體積的百分率。資料空隙率表示圖思索：孔隙率和空隙率的區(qū)別？孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項目孔隙率空隙率適用場合個體材料內(nèi)部堆積材料之間作用可判斷材料性質(zhì)可進(jìn)行材料用量計算計算公式二、資料與水有關(guān)的性質(zhì)親水性與憎水性吸水性吸濕性耐水性抗?jié)B性1.資料的親水性與憎水性與水接觸時，資料外表能被水潤濕的性質(zhì)稱為親水性；資料外表不能被水潤濕的性質(zhì)稱為憎水性。

具有親水性或憎水性的根本緣由在于資料的分子構(gòu)造。親水性資料與水分子之間的分子作用力，大于水分子相互之間的內(nèi)聚力；憎水性資料與水分子之間的作用力，小于水分子相互之間的內(nèi)聚力?！玻帷秤H水性資料〔ｂ〕憎水性資料2.資料的吸水性資料在水中吸收水分的才干，稱為資料的吸水性。吸水性的大小以吸水率來表示?！?〕質(zhì)量吸水率〔例：砂石〕質(zhì)量吸水率是指資料在吸水飽和時，所吸水量占資料在枯燥形狀下的質(zhì)量百分比，并以ｗm表示。質(zhì)量吸水率ｗm的計算公式為：式中：mb——資料吸水飽和形狀下的質(zhì)量〔g或kg〕；mg——資料在枯燥形狀下的質(zhì)量〔g或kg〕。〔2〕體積吸水率〔例：泡沫〕體積吸水率是指資料在吸水飽和時，所吸水的體積占資料自然體積的百分率，并以WV表示。體積吸水率WV的計算公式為：式中: mb——資料吸水飽和形狀下的質(zhì)量〔g或kg〕；

mg——資料在枯燥形狀下的質(zhì)量〔g或kg〕。

V0——資料在自然形狀下的體積，〔cm3或m3〕；

ρw——水的密度,〔g/cm3或kg/m3〕，常溫下取ρw=1.0g/cm3。〔3〕影響資料吸水性的要素資料的吸水率與其孔隙率有關(guān)，更與其孔特征有關(guān)。由于水分是經(jīng)過資料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部的。資料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。3.資料的吸濕性資料的吸濕性是指資料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。用含水率Ｗh表示，其計算公式為：式中：ms——資料吸濕形狀下的質(zhì)量〔g或kg〕

mg——資料在枯燥形狀下的質(zhì)量〔g或kg〕。

當(dāng)空氣中濕度在較長時間內(nèi)穩(wěn)定時，資料的吸濕和枯燥過程處于平衡形狀，此時資料的含水率堅持不變，其含水率稱為平衡含水率。思索：吸水率和吸濕率的區(qū)別？吸水率與含水率的區(qū)別比較項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4.資料的耐水性資料的耐水性是指資料長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。資料耐水性的目的用軟化系數(shù)KR表示：式中：KR——資料的軟化系數(shù)；

fb——資料吸水飽和形狀下的抗壓強度〔MPa〕；

fg——資料在枯燥形狀下的抗壓強度〔MPa〕。軟化系數(shù)反映了資料飽水后強度降低的程度，是資料吸水后性量變化的重要特征之一。普通資料吸水后，水分會分散在資料內(nèi)微粒的外表，減弱其內(nèi)部結(jié)合力，強度那么有不同程度的降低。當(dāng)資料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時〔如石膏、石灰等〕，吸入的水還能夠溶解部分物質(zhì)，呵斥強度的嚴(yán)重降低。軟化系數(shù)的動搖范圍在0至1之間。工程中通常將KR＞0.85的資料稱為耐水性資料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于普通受潮較輕或次要的工程部位時，資料軟化系數(shù)也不得小于0.75。5.抗凍性抗凍性是指資料在吸水飽和形狀下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。資料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在資料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨脹所產(chǎn)生的凍脹壓力呵斥資料的內(nèi)應(yīng)力，會使資料遭到部分破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，資料的破壞作用逐漸加劇，這種破壞稱為凍融破壞。凍融破壞的緣由資料有孔且孔隙含水；水→冰，體積膨脹9％，結(jié)冰壓力高達(dá)100MPa，結(jié)冰壓力超越資料的抗拉強度時，資料開裂；裂痕的添加也進(jìn)一步添加了資料的飽水程度，飽水程度的添加進(jìn)一步加劇了凍融破壞；反復(fù)多次加劇破壞，最終資料解體；嚴(yán)寒地域道路、橋梁、水壩、堤防、海上鉆井平臺、跨海大橋等均需思索凍融破壞?？箖鲂砸栽嚰趦鋈诤蟮馁|(zhì)量損失和強度損失不超越一定限制時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，或稱為抗凍等級。資料的抗凍等級可分為F15、F25、F50、F100、F200等，分別表示此資料可接受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。影響抗凍性的要素1.資料的密實度〔孔隙率〕密實度越高那么其抗凍性越好。2.資料的孔隙特征開口孔隙越多那么其抗凍性越差。3.資料的強度強度越高那么其抗凍性越好。4.資料的耐水性耐水性越好那么其抗凍性也越好。5.資料的吸水量大小吸水量越大那么其抗凍性越差。6.資料的抗?jié)B性抗?jié)B性是資料在壓力水作用下抵抗水浸透的性能。用浸透系數(shù)或抗?jié)B等級表示?！?〕浸透系數(shù)資料的浸透系數(shù)K可經(jīng)過下式計算:式中：K——浸透系數(shù),〔cm/h〕;

Q——滲水量，〔cm3〕；A——滲水面積,〔cm2〕；H——資料兩側(cè)的水壓差，〔cm〕；

d——試件厚度〔cm〕；t——滲水時間〔h〕。

資料的浸透系數(shù)越小，闡明資料的抗?jié)B性越強?！?〕抗?jié)B等級資料的抗?jié)B等級是指用規(guī)范方法進(jìn)展透水實驗時，資料規(guī)范試件在透水前所能接受的最大水壓力，并以字母P及可接受的水壓力〔以0.1MPa為單位〕來表示抗?jié)B等級。如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能接受逐漸增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不浸透?！?〕影響資料抗?jié)B性的要素資料親水性和憎水性通常憎水性資料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性資料；資料的密實度密實度高的資料其抗?jié)B性也較高；資料的孔隙特征具有開口孔隙的資料其抗?jié)B性較差。三、資料的熱工性質(zhì)熱工性質(zhì)導(dǎo)熱性熱容量溫度的變形性耐燃性耐火性1.導(dǎo)熱性當(dāng)資料兩面存在溫度差時，熱量提高建筑資料傳送的性質(zhì)，稱為資料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)λ表示：式中：λ——導(dǎo)熱系數(shù)，W/〔m·K〕；

Q——傳導(dǎo)的熱量，J；

d——資料厚度，m；

F——熱傳導(dǎo)面積，m2；Z——熱傳導(dǎo)時間，h；

〔t2－t1〕——資料兩面溫度差，K。物理意義：單位厚度〔1m〕的資料、兩面溫度差為1K時、在單位時間〔1s〕內(nèi)經(jīng)過單位面積〔1m2〕的熱量。2.熱容量和比熱資料在受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)稱為資料的熱容量。用熱容量系數(shù)或比熱表示。比熱的計算式如下所示：式中：C——資料的比熱，J/〔g·K〕；

Q——資料吸收或放出的熱量(熱容量)；m——資料質(zhì)量，g；〔t2－t1〕——資料受熱或冷卻前后的溫差，K。3.資料的溫度變形性資料的溫度變形是指溫度升高或降低時資料的體積變化。用線膨脹系數(shù)α表示。ΔL=〔t2－t1〕·α·L式中：ΔL——線膨脹或線收縮量，mm或cm；

〔t2－t1〕——資料前后的溫度差，K；

α——資料在常溫下的平均線膨脹系數(shù)，1/K；

L——資料原來的長度，mm或m。資料的線膨脹系數(shù)與資料的組成和構(gòu)造有關(guān)，常選擇適宜的資料來滿足工程對溫度變形的要求。例如：鋼筋混凝土的結(jié)合。4.資料的熄滅性能 近年來，我國發(fā)生的艱苦傷亡性火災(zāi)，幾乎都與建筑裝修和建筑裝飾資料有關(guān)。因此，在選擇建筑裝飾資料時，對資料的熄滅性能應(yīng)給予足夠的注重?！?〕建筑裝飾資料熄滅所產(chǎn)生的破壞和危害①熄滅作用在建筑物發(fā)生火災(zāi)時，熄滅可將金屬構(gòu)造紅軟、熔化，可將水泥混凝土脫水粉化及爆裂零落，可將可燃資料燒成灰燼，可使建筑物開裂破壞、墜落坍塌、裝修報廢等，同時熄滅產(chǎn)生的高溫作用對人也有宏大的危害。②發(fā)煙作用資料熄滅時，尤其是有機資料熄滅時，會產(chǎn)生大量的濃煙。濃煙會使人迷失方向，且呵斥心思恐懼，妨礙及時逃逸和救援。③毒害作用部分建筑裝飾資料，尤其是有機資料，熄滅時會產(chǎn)生劇毒氣體，這種氣體可在幾秒至幾十秒內(nèi)，使人窒息而死亡?！?〕建筑資料的熄滅性能分級 建筑資料按其熄滅性能分為四個等級，見表1-2。表1-2建筑資料的熄滅性能分級等級燃燒性能燃燒特征A不燃性在空氣中受到火燒或高溫作用時不起火、不燃燒、不碳化的材料，如金屬材料及無機礦物材料等B1難燃性在空氣中受到火燒或高溫作用時難起火、難燃燒、難碳化，當(dāng)離開火源后燃燒或微燃立即停止的材料，如瀝青混凝土、水泥刨花板等B2可燃性在空氣中受到火燒或高溫作用時立即起火或微燃，且離開火源后仍能繼續(xù)燃燒或微燃的材料，如木材、部分塑料制品等B3易燃性在空氣中受到火燒或高溫作用時立即起火，并迅速燃燒，且離開火源后仍能繼續(xù)燃燒的材料，如部分未經(jīng)阻燃處理的塑料、纖維織物等 在選用建筑裝飾資料時，應(yīng)優(yōu)先思索采用不燃或難燃的資料。對有機建筑裝飾資料，應(yīng)思索其阻燃性及其阻燃劑的種類和特性。假設(shè)必需采用可燃型的建筑資料，應(yīng)采取相應(yīng)的消防措施。思索鋼構(gòu)造建筑為什么著火？5.資料的耐火性 資料的耐火性是指資料抵抗高溫或火的作用，堅持其原有性質(zhì)的才干。金屬資料、玻璃等雖屬于不燃性資料，但在高溫或火的作用下在短時間內(nèi)就會變形、熔融，因此不屬于耐火資料。建筑資料或構(gòu)件的耐火性常用耐火極限來表示。耐火極限是指按規(guī)定方法，從資料遭到火的作用起，直到資料失去支持才干或完好性被破壞或失去隔火作用的時間，以h〔小時〕或min〔分鐘〕計。表幾種典型資料的熱工性質(zhì)目的材料導(dǎo)熱系數(shù)(W/（m·K）)比熱容(J/（g·K）)鋼材580.48銅材3700.38花崗巖3.490.92混凝土1.510.84燒結(jié)普通磚0.80.88松木0.17~0.362.72泡沫塑料0.031.30冰2.202.05水0.64.19密閉空氣0.0231.00 聲音是靠振動的聲波來傳播的，當(dāng)聲波到達(dá)資料外表時出產(chǎn)生三種景象：反射、透射、吸收。反射容易使建筑物室內(nèi)產(chǎn)生噪音或雜音，影響室內(nèi)音響效果；透射容易對相鄰空間產(chǎn)生噪音干擾，影響室內(nèi)環(huán)境的安靜。通常當(dāng)建筑物室內(nèi)的聲音大于50dB，就應(yīng)該思索采取措施；聲音大于120dB，將危害人體安康。因此，在建筑裝飾工程中，應(yīng)特別留意資料的聲學(xué)性能，以便于給人們提供一個平安、溫馨的任務(wù)和生活環(huán)境?！?〕資料的吸聲性 吸聲性是指資料吸收聲波的才干。吸聲性的大小用吸聲系數(shù)表示。四、資料的聲學(xué)性質(zhì) 當(dāng)聲波傳播到資料外表時，一部分被反射，另一部分穿透資料，其他的部分那么傳送給資料，在資料的孔隙中引起空氣分子與孔壁的摩擦和粘滯阻力，使相當(dāng)一部分的聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被資料吸收掉。當(dāng)聲波遇到資料外表時，被資料吸收的聲能E與全部入射聲能E0之比，稱為資料的吸聲系數(shù)。用公式表示如下：

資料的吸聲系數(shù)越大，吸聲效果越好。資料的吸聲性能除與聲波的入射方向有關(guān)外，還與聲波的頻率有關(guān)。同一種資料，對于不同頻率的吸聲系數(shù)不同，通常取125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz等六個頻率的吸聲系數(shù)來表示資料吸聲的頻率特征。凡6個頻率的平均吸聲系數(shù)大于0.2的資料，稱為吸聲資料。

〔2〕資料的隔聲性 聲波在建筑構(gòu)造中的傳播主要經(jīng)過空氣和固體來實現(xiàn)，因此隔聲可分為隔絕空氣聲〔經(jīng)過空氣傳播的聲音〕和隔絕固體聲〔經(jīng)過固體的撞擊或振動傳播的聲音〕兩種。 隔絕空氣聲，主要服從聲學(xué)中的“質(zhì)量定律〞，即資料的表觀密度越大，質(zhì)量越大，隔聲性能越好。因此，應(yīng)選用密度大的資料作為隔空氣聲資料，如混凝土、實心磚、鋼板等。如采用輕質(zhì)資料或薄壁資料，那么需輔以多孔吸聲資料或采用夾層構(gòu)造，如夾層玻璃就是一種很好的隔空氣聲資料。彈性資料，如地毯、木板、橡膠片等具有較高的隔固體聲才干。 當(dāng)光線照射在資料外表上時，一部分被反射，一部分被吸收，一部分透過。根據(jù)能量守恒定律，這三部分光通量之和等于入射光通量，通常將這三部分光通量分別與入射光通量的比值稱為光的反射比、吸收比和透射比。資料對光波產(chǎn)生的這些效應(yīng)，在建筑裝飾中會帶來不同的裝飾效果。〔1〕光的反射 當(dāng)光線照射在光滑的資料外表時，會產(chǎn)生鏡面發(fā)射，使資料具有較強的光澤；當(dāng)光線照射在粗糙的資料外表時，使反射光線呈現(xiàn)無序傳播，會產(chǎn)生漫反射，使資料表現(xiàn)出較弱的光澤。在裝飾工程中往往采用光澤較強的資料，使建筑外觀顯得光亮和絢麗多彩，使室內(nèi)顯得寬闊亮堂。五、資料的光學(xué)性質(zhì)例如：瓷磚〔2〕光的透射 光的透射又稱為折射，光線在透過資料的前后，在資料外表處會產(chǎn)生傳播方向的轉(zhuǎn)機。資料的透射比越大，闡明資料的透光性越好。如2mm厚的普通平板玻璃的透射比可到達(dá)88%。 當(dāng)資料外表光滑且兩外表為平行面時，光線束透過資料只產(chǎn)生整體轉(zhuǎn)機，不會產(chǎn)生各部分光線間的相對位移〔見圖1-1a〕。此時，資料一側(cè)景物所分發(fā)的光線在到達(dá)另一側(cè)時不會產(chǎn)生畸變，使景象完好地透過資料，這種景象稱之為透視。大多數(shù)建筑玻璃屬于透視玻璃。當(dāng)透光性資料內(nèi)部不均勻、外表不光滑或兩外表不平行時，入射光束在透過資料后就會產(chǎn)生相對位移〔見圖1-1b〕，使資料一側(cè)景物的光線到達(dá)另一側(cè)后不能正確地反映出原景象，這種景象稱為透光不透視。在裝飾工程中根據(jù)運用功能的不同要求也經(jīng)常采用透光不透視資料，如磨砂玻璃、壓花玻璃等。

〔3〕光的吸收 光線在透過資料的過程中，資料可以有選擇地吸收部分波長的能量，這種景象稱為光的吸收。資料對光吸收的性能在建筑裝飾等方面具有寬廣的運用前景。例如：吸熱玻璃就是經(jīng)過添加某些特殊氧化物，使其選擇吸收陽光中攜帶熱量最多的紅外線，并將這些熱量向外分發(fā)，可堅持室內(nèi)既有良好的采光性能，又不會產(chǎn)生大量熱量；有些特殊玻璃還會經(jīng)過吸收大量光能，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋⒒瘜W(xué)能等；太陽能熱水器就是利用吸熱涂料等資料的吸熱效果來使水溫升高的。六、資料的力學(xué)性質(zhì)1.資料的強度資料的強度是資料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的才干。根據(jù)外力作用方式的不同，資料強度有抗壓、抗剪、抗彎〔抗折〕強度等。抗壓抗拉抗剪抗彎抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度的計算：式中：f——資料強度，MPa；Fmax——資料破壞時的最大荷載，N；A——試件受力面積，mm2?？箯潖姸鹊挠嬎悖褐虚g作用一集中荷載，對矩形截面試件，那么其抗彎強度用下式計算：式中：fw——資料的抗彎強度MPa；Fmax——資料受彎破壞時的最大荷載，N；A——試件受力面積，mm2；L、b、h——兩支點的間距，試件橫截面的寬及高，mm。-2.彈性和塑性〔1〕彈性〔氣球〕資料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后可以完全恢復(fù)原來外形的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形〔或瞬時變形〕。

〔2〕塑性〔麻團〕資料在外力作用下產(chǎn)生變形，假設(shè)外力取消后，仍能堅持變形后的外形和尺寸，并且不產(chǎn)生裂痕的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為