第二章建筑材料的基本性質(zhì)

學(xué)習(xí)資料性質(zhì)的緣由建筑資料在運(yùn)用過(guò)程中，接受著各種不同的作用，因此要求具有相應(yīng)的不同性質(zhì)。例如1：受力構(gòu)造的資料必需具有良好的力學(xué)性能；2、防水資料必需具有抗?jié)B防水才干；3、墻體資料必需具有隔熱保溫、吸聲隔音性能；4、北方水工建筑物，許多資料必需具有良好的抗?jié)B性和抗凍性；5、資料必需經(jīng)受住風(fēng)吹日曬等，因此必需具有良好的耐久性。因此，學(xué)習(xí)資料的性質(zhì)對(duì)我們了解資料的性能，正確選擇、運(yùn)用、資料有著很好的實(shí)際根底。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)：資料的強(qiáng)度、強(qiáng)度等級(jí)、比強(qiáng)度、彈性和塑性、脆性與韌性；資料與水有關(guān)的性質(zhì)：吸水性和吸濕性；耐水性；抗?jié)B性和抗凍性；資料的熱工性能：比熱、導(dǎo)熱性、熱變形性、耐燃性；資料的耐久性能；資料的組成構(gòu)造、構(gòu)造與資料性質(zhì)的關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：資料的物理、力學(xué)性質(zhì)

第二章建筑資料的根本性質(zhì)教學(xué)目的與要求：

2.1資料組成、構(gòu)造及構(gòu)造對(duì)性質(zhì)的影響2.1.1資料的組成資料的組成包括化學(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)成資料的化學(xué)成分?；瘜W(xué)組成對(duì)資料性質(zhì)的影響：不同化學(xué)組成的資料其性質(zhì)不同；例如：鋼中的含碳量越多，硬度越大，但塑性、韌性越差。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)的影響如以下圖：1.4

〔2礦物組成許多無(wú)機(jī)非金屬資料都是由各種礦物組成的。一樣的化學(xué)成分組成的資料，不同礦物的礦物成分，資料的性質(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資料組成、構(gòu)造及構(gòu)造對(duì)性質(zhì)的影響2.1.2資料的構(gòu)造和構(gòu)造

〔1〕宏觀構(gòu)造〔2〕細(xì)觀構(gòu)造〔3〕微觀構(gòu)造〔1〕宏觀構(gòu)造：用肉眼或放大鏡可以分辨的毫米級(jí)以上的粗大組織；〔2〕細(xì)觀構(gòu)造：用光學(xué)顯微鏡察看到的微米級(jí)的組織構(gòu)造；〔3〕微觀構(gòu)造：用電子顯微鏡、X光射線衍射儀等手段來(lái)研討資料分子、原子級(jí)的微觀組織，稱(chēng)為微觀構(gòu)造；2.2資料的物理性質(zhì)1、密度:指的是資料在絕對(duì)密實(shí)形狀下，單位體積的干質(zhì)量，計(jì)算公式為：上式中，—密度〔g/cm3)m—資料在枯燥形狀下的質(zhì)量〔g〕；v—資料在絕對(duì)密實(shí)形狀下的體積〔cm3);2.2.1密度、表觀密度和堆積密度關(guān)于密度計(jì)算中的體積問(wèn)題留意：資料在致密形狀下的體積指的是不包含資料內(nèi)部孔隙的實(shí)體積對(duì)于致密資料〔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)資料而言，在自然形狀下資料是含有一些孔隙的。有孔隙資料的體積測(cè)定方法：普通采用李氏瓶測(cè)定有孔資料的實(shí)體積？思索題：如何丈量有孔隙資料的密度？關(guān)于密度計(jì)算中的體積問(wèn)題*丈量有孔隙資料密度的方法與步驟：2、表觀密度

指的是資料在自然形狀下，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—資料在枯燥形狀下的質(zhì)量〔kg〕；vo—資料在自然形狀下的體積〔m3);*自然形狀下的體積vo=密實(shí)形狀下的體積v+孔隙體積v孔思索題：比較密度和表觀密度的大??？？思索題：如何測(cè)定資料的表觀密度？取資料樣品烘干烘箱1050C~1100C冷卻到室溫枯燥器稱(chēng)量質(zhì)量m天平一、測(cè)定資料的干質(zhì)量m:二、測(cè)定資料的自然體積Vo-----分兩種情況：〔1〕對(duì)于外形規(guī)那么的資料，如磚、石塊等：用游標(biāo)卡尺可定資料的自然體積；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)于外形不規(guī)那么的資料，如卵石、碎石等，采用排液法確定其自然體積；*排液法測(cè)定不規(guī)那么資料自然體積V石：3堆積密度：指的是顆粒狀或粉狀資料在堆積形狀下，單位體積的質(zhì)量*計(jì)算公式為：—堆積密度〔kg/m3)m—資料在枯燥形狀下的質(zhì)〔kg〕；—資料在堆積形狀下的體積〔m3);？思索題：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(lái)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(lái)測(cè)堆積體積；b〕石子采用10L、20L、30L的容量升來(lái)測(cè)定其堆積體積；〔3〕利用公式計(jì)算堆積密度：2.2.2資料的密實(shí)度和孔隙率一、資料的密實(shí)度和孔隙率：1、資料的密實(shí)度：是指資料體積內(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(lái)表示。2孔隙率：是指資料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百分率，用P表示?？紫犊煞譃殚]口孔和開(kāi)口孔。P=〔V0-V〕/V0*100%=〔1-V/V0〕*100%資料內(nèi)部孔隙表示密實(shí)度和孔隙率反映了資料的致密程度。普通來(lái)說(shuō)，同一種資料，孔隙率越小，銜接孔隙越少,那么：其強(qiáng)度越高；吸水越少；抗?jié)B性和抗凍性越好；但是保溫性差；導(dǎo)熱性越好P9表2.1常用資料的密度、表觀密度、堆積密度和孔隙率2.2.3資料的填充率與空隙率：1、填充率填充率是指散粒資料〔如砂子、石子等〕在堆積體積中，被其顆粒填充的程度。填充率普通用D’來(lái)表示，按下式計(jì)算：

或2.、空隙率空隙率是指散粒資料在堆積體積中，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資料的顆粒之間相互填充的致密程度；思索：空隙率與孔隙率有什么區(qū)別？堆積密度、空隙率目的在工程中的運(yùn)用例如：在砼中，砂石間的空隙需求水泥漿填充。其空隙越大，拌制砼所需的水泥漿量越多，假設(shè)要節(jié)約水泥，減少砼的本錢(qián)，就需求采用空隙率盡能夠小的砂石，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0千克/立方米，空隙率小于47%。課堂練習(xí)：燒結(jié)普通磚的尺寸為240*115*53，其枯燥質(zhì)量為2487g，孔隙率為37%，求其密度和表觀密度？總結(jié)及作業(yè)總結(jié):本節(jié)主要講述表觀密度、堆積密度、孔隙率、空隙率。應(yīng)該注重于資料的表觀密度、堆積密度的測(cè)定，以上四個(gè)目的在工程中詳細(xì)運(yùn)用。作業(yè)：P191、2、3over2.2.4資料與水有關(guān)的性質(zhì)1、資料的親水性和憎水性〔1〕親〔憎〕水性：資料在空氣中與水接觸時(shí)，能被水潮濕的，稱(chēng)為親水性，否那么為憎水性；〔2〕親〔憎〕水性資料：具有親水性的資料稱(chēng)為親水性資料，如木材、磚、混凝土、石等；反之為憎水性資料，如瀝青，石蠟、塑料等；？思索：防水防潮資料應(yīng)優(yōu)先選用哪種資料？2、資料的吸水性和吸濕性〔1〕資料吸濕性及含水率資料的吸濕性是指資料吸收空氣中水分的性質(zhì).用含水率表示含水率是指資料中所含水的質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率，用Wh表示；計(jì)算公式如下：含水率在工程中的運(yùn)用例如:拌制砼所用資料質(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(chēng)量上應(yīng)該思索到砂石的含水情況.己知每拌制1m3混凝土需求干砂606Kg,測(cè)得施工現(xiàn)場(chǎng)的含水率砂為7%,那么現(xiàn)場(chǎng)需求稱(chēng)取多少濕砂?

砂用量：S‘=S〔1+Ws〕=606×(1+7%)=648Kg知識(shí)延伸枯燥的資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)資料中所含水分與空氣濕度到達(dá)相對(duì)平衡時(shí)的含水率釋放水分〔2〕吸水性與吸水率吸水性是指資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。1〕質(zhì)量吸水率：2〕體積吸水率：

資料在吸水飽和形狀下，所吸收水的體積占資料自然體積的百分率。思索：資料的吸水性和吸濕性有什么區(qū)別？3、資料的耐水性耐水性：是指資料長(zhǎng)期在水的作用下，其強(qiáng)度也沒(méi)有顯著下降的性質(zhì)；普通用軟化系數(shù)K表示：

KR>0.85的為耐水資料.4、抗?jié)B性抗?jié)B性：資料抵抗壓力水浸透的性質(zhì)；抗?jié)B性的表示方法有兩種:一、浸透系數(shù)K土普通采用K越大，闡明抗?jié)B性越差。二、抗?jié)B等級(jí)P砼和砂漿普通采用。等級(jí)越高，闡明抗?jié)B性越好。用P6、P8、P10等表示如：P6表示資料的最大滲水壓力為0.6MPa5、抗凍性定義：指資料在含水形狀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。如F10，表示在規(guī)范實(shí)驗(yàn)條件下，資料強(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。緣由：1、結(jié)冰體積膨脹2、溶解由外向內(nèi)進(jìn)展，引起內(nèi)外溫度應(yīng)力差。影響要素：外因和內(nèi)因。留意：質(zhì)量和強(qiáng)度損失都不超越規(guī)范規(guī)定的范圍二、資料的熱工性能：比熱、導(dǎo)熱性；(1)資料的導(dǎo)熱性：是指資料存在溫差時(shí)，熱量能從資料的一面經(jīng)過(guò)資料本身傳到另一面的性質(zhì)，稱(chēng)為導(dǎo)熱性；導(dǎo)熱性普通用導(dǎo)熱系數(shù)表示！(1)導(dǎo)熱系數(shù)越小，資料的隔熱保溫性能越好；〔2〕金屬資料的導(dǎo)熱系數(shù)大于非金屬資料的導(dǎo)熱系數(shù)；〔3〕細(xì)小而封鎖的孔隙，導(dǎo)熱系數(shù)越小；開(kāi)口而粗大、連通的孔隙，導(dǎo)熱系數(shù)越大；(2)資料的熱容量：定義：是指資料受熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱(chēng)為熱容量。表示：比熱C解釋一下，為什么濱海城市冬暖夏涼？〔3〕熱變形性：資料隨溫度的升降而產(chǎn)生熱脹冷縮變形的性質(zhì)，稱(chēng)為資料的熱變形性，亦稱(chēng)為溫度變形；溫度變形普通用熱膨脹系數(shù)表示〔4〕耐燃性資料在空氣中遇火不著火不熄滅的性能，稱(chēng)為耐燃性2.3力學(xué)性質(zhì)：2.3.1資料的強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)1，資料的強(qiáng)度資料的強(qiáng)度是指資料在外力作用下不破壞時(shí)所能接受的最大應(yīng)力；2，資料的強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)的定義：大多數(shù)建筑資料根據(jù)其極限強(qiáng)度的大小，把資料劃分為假設(shè)干不同的等級(jí)，稱(chēng)為資料的強(qiáng)度等級(jí)；資料強(qiáng)度等級(jí)劃分的規(guī)范：a)脆性資料主要根據(jù)其抗壓強(qiáng)度來(lái)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)韌性資料主要根據(jù)其抗拉強(qiáng)度來(lái)劃分強(qiáng)度等級(jí)，如鋼材等；如鋼材分為Q195,215,235,255,275等；3，比強(qiáng)度比強(qiáng)度：是指資料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值；比強(qiáng)度的意義：〔1〕衡量資料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的一項(xiàng)重要目的；〔2〕選用比強(qiáng)度高的資料或者提高資料的比強(qiáng)度，對(duì)大跨度、高高度建筑非常有利；普通混凝土、低碳鋼、松木的比強(qiáng)度分別為0.012，0.053，0.069。2.3.2資料的彈性和塑性1，彈性：是指資料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力后，能完全恢復(fù)原外形的性質(zhì)，稱(chēng)為彈性；2，塑性：是指資料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力后，仍堅(jiān)持變形后的外形和尺寸的性質(zhì)，稱(chēng)為塑性；低碳鋼的σ～ε曲線分段的彈性變形和塑性變形2.3.3資料的脆性和韌性1，脆性：是指資料在外力作用下，直到破壞前無(wú)明顯的塑性變形而發(fā)生忽然破壞的性質(zhì)，稱(chēng)為脆性，如玻璃、混凝土、水泥等；2，韌性：是指資料在沖擊或震動(dòng)荷載的作用下，能吸收較大能量，并產(chǎn)生較大變形而不發(fā)生破壞的性質(zhì)，稱(chēng)為韌性，如鋼材、木材、橡膠等；問(wèn)題：脆性資料和塑性資料的主要區(qū)別是什么？2.3.4資料的硬度和耐磨性1，硬度：是指資料外表抵抗較硬物體壓入或刻劃的才干；2，耐磨性:是指資料抵抗磨損的才干；**普通用磨損率來(lái)表示，計(jì)算公式如下：2.4資料的裝飾性裝飾資料：主要指用于建筑物內(nèi)、外墻面、柱面、地面和頂棚等處的飾面資料；裝飾效果主要取決于以下三個(gè)方面：〔1〕顏色；〔2〕質(zhì)感；〔3〕線形；2.5資料的耐久性耐久性：資料在運(yùn)用過(guò)程中，能抵抗周?chē)鞣N介質(zhì)的侵蝕而不破壞，也不失去其原有性能的性質(zhì)，稱(chēng)為耐久性；本章作業(yè)