建筑材料的基本性質(zhì)1

第一章建筑資料的根本性質(zhì)§1-1資料的物理性質(zhì)§1-2資料的力學(xué)性質(zhì)§1-3資料的耐久性§1-1資料的物理性質(zhì)資料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)一、密度ρ=mvM—資料在枯燥形狀下的質(zhì)量,kg；V—資料在絕對(duì)密實(shí)形狀下的體積,m3；資料在絕對(duì)密實(shí)形狀下單位體積的質(zhì)量，用ρ表示。資料在絕對(duì)密實(shí)形狀下的體積是指構(gòu)成資料的固體物質(zhì)本身的體積，或稱(chēng)實(shí)體積。建筑資料在建筑物中要起各種不同的作用，因此，要求建筑資料應(yīng)具有相應(yīng)的不同性質(zhì)。單位：kg/m3，g/cm3voV孔vV閉V開(kāi)含孔資料體積組成表示圖在建筑資料中，除金屬、玻璃等少數(shù)資料外，都含有一些孔隙。為了測(cè)得含孔資料的密度，應(yīng)把資料磨成細(xì)粉，除去孔隙，經(jīng)枯燥后用李氏瓶測(cè)定其實(shí)體積。資料磨得越細(xì)，所測(cè)得的體積越接近絕對(duì)體積。二、表觀密度ρo=mvoM——資料的質(zhì)量，kg;Vo——資料在自然形狀下的體積，m3。資料在自然形狀下單位體積的質(zhì)量，用符號(hào)ρo表示。資料在自然形狀下的體積，是指構(gòu)成資料的固體物質(zhì)的體積與全部孔隙體積之和?？捎脦缀喂交蚺潘ㄇ蟮?。表觀密度在計(jì)算砂、石在混凝土中的實(shí)踐體積時(shí)有實(shí)意圖義。voV孔vV閉V開(kāi)單位：kg/m3表觀體積是指包括內(nèi)部封鎖孔隙在內(nèi)的體積。其封鎖孔隙的多少，孔隙中能否含有水及含水的多少，均能夠影響其總質(zhì)量或體積。因此，資料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成形狀及含水形狀有關(guān)。工程中砂石資料，直接用排水法測(cè)定其表觀體積散粒資料體積組成表示圖VVOVO′V孔12341—固體物質(zhì)2—開(kāi)口孔隙3—閉口孔隙4—顆粒間空隙顆?？障扼w積三、堆積密度V0′＝V0＋V空在土木工程中，進(jìn)展配料計(jì)算、確定資料堆放空間及運(yùn)輸量、資料用量及構(gòu)件自重等經(jīng)常要用到的資料的密度、體積密度和堆積密度的數(shù)值，見(jiàn)表1-1。粉狀或顆粒狀松散資料在堆積形狀下，單位體積的質(zhì)量稱(chēng)為堆積密度。用符號(hào)表示。kg/m3m——資料在枯燥形狀下的質(zhì)量——資料的堆積體積。比較：那么：VVOVO′V孔顆粒空隙體積材料名稱(chēng)密度g/cm3

表觀密度g/cm3

堆積密度kg/m3

鋼材

7.85————松木1.550.40~0.80——水泥2.80~3.20——900~1300砂2.662.651450~1650碎石(石灰石)2.60~2.802.601400~1700普通混凝土2.601.95~2.50——普通粘土磚2.601.6~1.90——表1-1常用資料的密度、表觀密度和堆積密度知堆積密度為1500Kg/m3的砂子，共有50m3，合多少?lài)?？假設(shè)有該砂500t，合多少立方米？普通粘土磚的表觀密度為1800Kg/m3，某工程共需磚5萬(wàn)塊，用載分量5噸的汽車(chē)分兩批運(yùn)完，每批需汽車(chē)多少輛？每輛車(chē)應(yīng)裝多少磚？〔每m3按684塊磚計(jì)〕有直徑為20mm、長(zhǎng)14m的鋼筋一捆15根，試計(jì)算其總質(zhì)量為多少Kg？混凝土試塊尺寸為200mm×200mm×200mm，質(zhì)量為19.2Kg,試求此混凝土的表觀密度？運(yùn)用資料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度，用D表示。voV孔vV閉V開(kāi)返回D=VVo×100%D=ρoρ×100%當(dāng)資料處于枯燥形狀時(shí)四、資料的密實(shí)度與孔隙率1.密實(shí)度對(duì)于絕對(duì)密實(shí)資料，因ρ0=ρ，故密實(shí)度D=1或100%。對(duì)于大多數(shù)土木工程資料，因ρ0＜ρ，故密實(shí)度D＜1或D＜100%。P＝V孔vo×100%P＝Vo－Vvo〔〕×100%=〔1－〕ρoρ×100%PvoV孔vV閉V開(kāi)2.孔隙率資料體積內(nèi)孔隙體積所占的比例，用P表示。所以有：D＋P＝1四、資料的密實(shí)度與孔隙率建筑資料的許多工程性質(zhì)如強(qiáng)度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍性、導(dǎo)熱性、吸聲性等都與資料的致密程度有關(guān)。這些性質(zhì)除取決于孔隙率的大小外，還與孔隙的構(gòu)造特征親密相關(guān)?？紫短卣髦饕缚紫兜姆N類(lèi)〔開(kāi)口孔與閉口孔〕、孔徑的大小及孔的分布等。3.資料的空隙率與填充率〔1〕空隙率：指散粒資料在其堆積體積中,顆粒之間的空隙體積所占的比例?？障堵拾聪率接?jì)算：

空隙率的大小反映了散粒資料的顆粒相互填充的致密程度，可作為控制砼骨料級(jí)配與計(jì)算砂率的根據(jù)?？紫堵逝c空隙率的區(qū)別比較項(xiàng)目孔隙率空隙率適用場(chǎng)合個(gè)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(jì)算計(jì)算公式粉狀或顆粒狀松散資料在堆積體積內(nèi)，被顆粒資料所填充的程度，用D`表示?！?〕填充率D`D`=ρ`oρ0×100%VVOVO′V孔1.邊長(zhǎng)為50mm的正立方體石材試件，枯燥形狀下的質(zhì)量為0.32kg，假設(shè)其密度為2630kg/m3,求其孔隙率P是多少？密實(shí)度D是多少？2.某質(zhì)量為6.6kg，容積為10L的容器，裝滿(mǎn)枯燥的卵石總質(zhì)量為21.6kg，實(shí)測(cè)卵石的空隙率為42%，試求卵石的表觀密度？知卵石的表觀密度為2.6g/cm3,把它裝入一個(gè)2m3的車(chē)廂里，裝平常共用3500Kg。求該卵石此時(shí)的空隙率為多少？假設(shè)用堆積密度為1500Kg/m3的砂子，填入上述車(chē)內(nèi)卵石的全部空隙，共需求砂子多少公斤？運(yùn)用〔一〕資料的親水性與憎水性

2.親水資料與憎水資料的判別：用潤(rùn)濕角判別θ≤90o親水資料θθ90o≤θ≤180o憎水資料資料與水有關(guān)的性質(zhì)1.潤(rùn)濕角θ由于水與固體外表之間的作用情況不同，資料與水接觸時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種不同的景象。假設(shè)資料遇水后其外表能降低，那么水在資料外表易于擴(kuò)展。這種資料與水的親合性稱(chēng)為親水性。外表與水親合才干較強(qiáng)的資料稱(chēng)為親水性資料。固、氣、液三態(tài)交點(diǎn)處，沿水滴外表的切線(xiàn)與水和固體接觸面所成的夾角。親水性資料：潤(rùn)濕角θ≤90°憎水性資料：潤(rùn)濕角θ＞90°工程資料中，各種無(wú)機(jī)膠凝混凝土、石料、磚瓦等均為親水性資料，它們?yōu)闃O性分子所組成，與極性分子水之間有良好的親合性。大部分有機(jī)資料如：瀝青、油漆、塑料和石蠟等為憎水性資料，這是由于極性分子的水與這些非極性分子組成的資料相互排斥的緣故。憎水性資料常用作為防潮、防水及防腐資料，也可以對(duì)親水性資料進(jìn)展外表處置，用以降低吸水性。

3.工程運(yùn)用體積吸水率：資料吸水飽和時(shí)，所吸收水分體積占干體積的百分率。〔二〕吸水性

定義：資料在水中吸收水分的性質(zhì)。用吸水率表示。W質(zhì)=m濕－m干m干×100%W體=m飽－m干Vo.×100%1ρw質(zhì)量吸水率：資料吸水飽合時(shí)，所吸水分質(zhì)量占干質(zhì)量的百分率。資料吸水率的大小不僅取決于資料對(duì)水的親憎性還取決于資料的孔隙率及孔隙特征。密實(shí)資料及具有閉口孔的資料是不吸水的；具有粗大孔的資料因其水分不易存留，其吸水率也常小于其開(kāi)口孔隙率；而那些孔隙率較大，且具有細(xì)小開(kāi)口連通孔的親水性資料往往具有較大的吸水才干。資料含水后，不但可使資料的質(zhì)量、導(dǎo)熱性添加，而且會(huì)使強(qiáng)度降低，保溫性能下降，抗凍性能變差，有時(shí)還會(huì)發(fā)生明顯的體積膨脹。可見(jiàn)資料中含水對(duì)其性能是不利的。

定義：資料在潮濕的空氣中吸收水分的性質(zhì)。W含=m含－m干m干×100%含水率：資料所含水分質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率?！踩澄鼭裥?/p>

當(dāng)空氣中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，資料的吸濕和枯燥過(guò)程處于平衡形狀，此時(shí)資料的含水率堅(jiān)持不變，其含水率稱(chēng)為平衡含水率。吸水率與含水率的區(qū)別比較項(xiàng)目吸水率含水率適用場(chǎng)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1：知工地進(jìn)有含水率為5%的濕砂500t，問(wèn)實(shí)為干砂多少t？假設(shè)工地需求干砂500t，問(wèn)應(yīng)進(jìn)含水率為5%的濕砂多少t？解：①W含=m含－m干m干×100%=500－m干m干×100%=5%，那么m干==476t5001+5%②W含=m含－m干m干×100%=m濕－500500×100%=5%，那么m濕==525t(1+5%)500運(yùn)用例22.知普通砼實(shí)驗(yàn)室配合比1∶2.5∶4.25∶0.55，1m3砼濕重2460Kg，中砂含水率5%，碎石含水率1.5%。〔1〕求1m3砼實(shí)驗(yàn)室各種資料用量。〔2〕求1m3砼施工配合比。那么：砂子量：2.5×300=750kg石子量：4.25×300=1275kg水量：0.55×300=165kg解：〔1〕由分量法知：ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ｍcp1+2.5+4.25+0.55＝2460Kg∴水泥量＝2460／8.3＝300Kg〔2〕水泥量不變，加砂、加石、減水。水泥量300kg砂子量：〔1+5%〕×750＝788kg石子量：〔1+1.5%〕×1275＝1294kg水量：165－5%×750－1.5%×1275＝108kg那么施工配合比為1∶2.63∶4.31∶0.36例3〔2〕每m3的混凝土中各資料用量為：水泥：310kg；砂：2.43×310＝753kg石子：4.23×310＝1311kg水：0.41×310＝127kg3.知混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比為1∶2.34∶4.15∶0.59，每方混凝土中水泥用量為310kg，中砂含水率4%，卵石含水率2%，求500m3混凝土中水泥、砂子、石子的用量各為多少?lài)?？答：?〕施工配合比為：1∶(1+4%)2.34∶(1+2%)×4.15＝1∶2.43∶4.23水灰比為：0.59－2.34×4%－4.15×2%W/C＝0.41〔3〕500m3混凝土中各資料用量為：水泥：155(t)砂376.5(t)石655.5(t)水63.5(t)資料長(zhǎng)期處于飽和水的作用下不破壞，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。用軟化系數(shù)K軟表示：軟化系數(shù)K軟＝資料在水飽和形狀下的抗壓強(qiáng)度資料在干形狀下的抗壓強(qiáng)度中選擇受水作用的構(gòu)造物的資料時(shí)，K軟是一項(xiàng)重要目的。經(jīng)常位于水中或受潮嚴(yán)重的重要構(gòu)造物的資料，KR不宜小于0.85～0.9；受潮較輕或次要構(gòu)造物的資料，KR不宜小于0.7～0.85?！菜摹衬退粤粢猓弘S含水量添加，減弱其內(nèi)部結(jié)合力，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。K軟＞0.85的資料稱(chēng)為耐水性資料。1.定義：資料抵抗壓力水浸透的性質(zhì)。用浸透系數(shù)或抗?jié)B等級(jí)表示〔五〕抗?jié)B性資料的浸透系數(shù)越小，闡明資料的抗?jié)B性越強(qiáng)。資料的浸透系數(shù):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(shí)間〔h〕?！?〕浸透系數(shù)影響資料抗?jié)B性的要素：①通常憎水性資料其抗?jié)B性?xún)?yōu)于親水性資料；②密實(shí)度高的資料其抗?jié)B性也較高；③具有開(kāi)口孔隙的資料其抗?jié)B性較差。提高混凝土抗?jié)B性的措施：是增大混凝土的密實(shí)度、改動(dòng)混凝土中的孔隙構(gòu)造，減小連通孔隙。資料的抗?jié)B等級(jí)是指用規(guī)范方法進(jìn)展透水實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(lái)表示抗?jié)B等級(jí)?！?〕抗?jié)B等級(jí)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?？?jié)B等級(jí)越高抗?jié)B性越好。資料在吸水飽和形狀下抵抗多次凍融循環(huán)而不破壞，同時(shí)強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。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，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力呵斥資料的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)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(chēng)為凍融破壞?！擦晨箖鲂詫?shí)驗(yàn)時(shí)將試件制備成直徑和高均為50ｍｍ的圓柱體或邊長(zhǎng)為50mm的立方體試件，放人烘箱〔105℃±5℃〕烘至恒重，冷卻后稱(chēng)其質(zhì)量，按吸水率實(shí)驗(yàn)方法讓試件吸水飽和，然后取出擦去外表水分，置于冰箱〔-15℃〕凍結(jié)４ｈ，然后取出放人25℃±5℃的水中融解４ｈ，如此為一次凍融循環(huán)?？箖鲂砸栽嚰趦鋈诤筚|(zhì)量損失和強(qiáng)度損失不超越一定限制時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)表示，稱(chēng)為抗凍等級(jí)。抗凍等級(jí)----指資料當(dāng)質(zhì)量損失小于5%，強(qiáng)度損失小于25%時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)。資料抗凍性的大小主要與資料的孔隙率、孔隙特征、資料吸水飽和的程度、資料本身的強(qiáng)度以及凍結(jié)條件等有關(guān)。所以抗凍性被作為調(diào)查資料耐久性的一個(gè)綜合目的。例如：抗凍等級(jí)用Fn〔Dn〕表示，n表示最大凍融循環(huán)次數(shù)，如：F25、F50、F100、F200等分別表示此資料可接受25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。凍融破壞的大壩壩面運(yùn)用20年的高速公路橋梁資料與溫度有關(guān)的性質(zhì)〔熱工性質(zhì)〕資料兩側(cè)有溫差時(shí)熱量由高溫側(cè)向低溫側(cè)傳送的性質(zhì)。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)λ表示。