學(xué)習(xí)情境一-二建筑材料基本性質(zhì)分析

學(xué)習(xí)情境一--二建筑材料基本性質(zhì)分析學(xué)習(xí)情境1

2.建筑材料基本性質(zhì)分析建筑材料基本性質(zhì)物理性質(zhì)與水有關(guān)性質(zhì)與熱有關(guān)性質(zhì)與力有關(guān)性質(zhì)材料體積的組成密度、表觀密度、堆積密度密實(shí)度與孔隙率、填充率與空隙率親水性、憎水性吸水性、吸濕性耐水性抗凍性、抗?jié)B性材料導(dǎo)熱性2.熱容量強(qiáng)度材料彈性與塑性材料脆性與韌性硬度與耐磨性2024/3/143圖1—4散粒材料的堆積狀態(tài)示意圖1—顆粒中固體物質(zhì)；2—顆粒的開口孔隙；3—顆粒的閉口孔隙；4—顆粒間的空隙（Vs）

一、物理性質(zhì)1、材料體積組成分析2024/3/1442、密度密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為：

絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積是指不包括孔隙在內(nèi)的體積。2024/3/145李氏瓶2024/3/1463、表觀密度

表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)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。2024/3/1474、堆積密度

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(jì)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。2024/3/148密度、表觀密度、堆積密度對(duì)比

2024/3/149常見建筑材料的密度、表觀密度、堆積密度

2024/3/1410孔隙率

孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。計(jì)算式為：

5、材料孔隙率與密實(shí)度、填充率與空隙率的認(rèn)知

2024/3/1411密實(shí)度

密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度，也就是固體物質(zhì)的體積占總體積的比例。密實(shí)度反映材料的致密程度。計(jì)算式為：孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系為：2024/3/1412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(jì)算式為：

2024/3/1413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(jì)算式為：

空隙率與填充率的關(guān)系為：2024/3/1414例題分析1—1：某塊材料在全干狀態(tài)下稱量，質(zhì)量為150g，在自然狀態(tài)下的體積為50cm3，絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積為40cm3，求其密度、表觀密度、密實(shí)度和孔隙率。2024/3/1415

材料在空氣中與水接觸時(shí)，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(shí)，材料表面就會(huì)被水所潤濕。此時(shí)在材料、水和空氣的三相交點(diǎn)處，沿水滴表面所引切線與材料表面所成夾角θ≤90°，這種材料屬于親水性材料。親水性與憎水性二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)2024/3/1416

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(shí)，潤濕角90°＜θ＜180°，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。

材料潤濕邊角

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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(shí)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(shí)體積）的百分比。質(zhì)量吸水率：吸水性2024/3/1418

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)。2024/3/1419

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(jì)算式為：

吸濕性2024/3/1420材料在長期飽和水作用下不被破壞，其強(qiáng)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(jì)算式為：

耐水性軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在0至1之間。工程中通常將Kr＞0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時(shí)，材料軟化系數(shù)也不得小于0.70。2024/3/1421

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。

抗?jié)B性

材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級(jí)PN來表示。P4、P6、P82024/3/1422

影響材料抗?jié)B性的因素

材料親水性和憎水性---通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料；材料的密實(shí)度---密實(shí)度高的材料其抗?jié)B性也較高；材料的孔隙特征---具有開口孔隙的材料其抗?jié)B性較差。2024/3/1423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(qiáng)度也無顯著降低的性能。材料的抗凍性用抗凍等級(jí)FN表示。N表示材料試件經(jīng)N次凍融循環(huán)試驗(yàn)后，質(zhì)量損失不超過5%，抗壓強(qiáng)度降低不超過25%。N的數(shù)值越大，說明抗凍性愈好?？箖鲂?024/3/1424影響抗凍性的因素（1）材料的密實(shí)度（孔隙率）：密實(shí)度越高則其抗凍性越好。（2）材料的孔隙特征：開口孔隙越多則其抗凍性越差。（3）材料的強(qiáng)度：強(qiáng)度越高則其抗凍性越好。（4）材料的耐水性：耐水性越好則其抗凍性也越好。（5）材料的吸水量大小：吸水量越大則其抗凍性越差。2024/3/1425某砂樣500g,烘干后質(zhì)量為480g,求它的含水率？質(zhì)量為3.4kg，容積為10L的容量筒裝滿絕干石子后的總質(zhì)量為18.4kg。若向筒內(nèi)注入水，待石子吸水飽和后，為注滿此筒共注入水4.27kg。將上述吸水飽和的石子擦干表面后稱得總質(zhì)量為18.6kg（含筒重）。求該石子的吸水率、表觀密度、堆積密度及開口孔隙率。計(jì)算2024/3/1426

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(gè)相對(duì)側(cè)面溫差為1K時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。計(jì)算式為：

導(dǎo)熱性三、材料與熱有關(guān)的性質(zhì)2024/3/1427

材料加熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量，熱容量用Q表示。1kg材料溫度升高或降低1K時(shí)，所吸收或放出的熱量稱為比熱容c。比熱的計(jì)算式為：

熱容量2024/3/1428溫度變形性材料的溫度變形性是指材料隨溫度變化，體積發(fā)生變化的程度。一般材料都符合熱脹冷縮屬性。材料的溫度變形性，常用表現(xiàn)在長度方向上的尺寸變化來表示，即膨脹系數(shù)（線膨脹和線收縮）。按下式計(jì)算：

式中：α——線膨脹系數(shù)，1/K；

L——材料原來的長度，mm；

ΔL——材料的線變形量，mm；t2－t1——材料在溫度升高或降低前后的溫度差，K。2024/3/1429

材料在外力(荷載)作用下抵抗破壞的能力，稱為強(qiáng)度。當(dāng)材料承受外力作用時(shí)，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(diǎn)間的作用力不能再抵抗這種應(yīng)力時(shí)，材料即破壞，此時(shí)的極限應(yīng)力值就是材料的強(qiáng)度。強(qiáng)度四、與力學(xué)有關(guān)的性質(zhì)2024/3/1430

根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有抗拉、抗壓、抗剪和抗彎(抗折)強(qiáng)度。材料受力示意圖(a)拉力；(b)壓力；(c)剪切；(d)彎曲

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材料的強(qiáng)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(qiáng)度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，強(qiáng)度也不相同。比強(qiáng)度是材料強(qiáng)度與表觀密度的比值

2024/3/1432強(qiáng)度計(jì)算公式2024/3/1433

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。彈性與塑性2024/3/1434圖1-10彈簧變形圖1—11鋼筋彎曲2024/3/1435

材料受力破壞時(shí)，無顯著的變形而突然斷裂的性質(zhì)稱為脆性。在常溫、靜荷載下具有脆性的材料稱為脆性材料。在沖擊、振動(dòng)荷載作用下，材料能夠吸收較大的能量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)稱為韌性或沖擊韌性。脆性與韌性2024/3/1436工字鋼

2024/3/1437鋼鐵大橋和萬噸巨輪為何斷裂？？？1938年3月14日，比利時(shí)的哈塞爾特城，溫度低達(dá)零下15℃橫跨在阿爾伯運(yùn)河上的阿爾伯大橋在寒冷中屹立著，顯得格外雄偉、壯觀。突然，從橋下傳來驚天動(dòng)地的金屬斷裂聲，接著，橋身劇烈抖動(dòng)，橋面出現(xiàn)裂縫，橋上的驚恐萬狀，爭先恐后地向橋的兩端奔逃，不到幾分鐘，大橋折成幾段，墜入河中。1954年寒冬，在愛爾蘭寒風(fēng)凜冽的海面上，3萬2千噸級(jí)英國油輪“世界協(xié)和號(hào)”正在航行，水手發(fā)現(xiàn)船體中部出現(xiàn)裂縫，立即向船長報(bào)告，話音未落，忽然一陣巨響，油輪裂成兩段，迅速沉入海底。誰是這兩起事件的罪魁禍?zhǔn)祝?024/3/1438經(jīng)過有關(guān)專家的調(diào)查研究，終于真相大白，罪魁是藏在鋼鐵中的磷元素。鋼鐵中的磷元素含量過高，致使鋼鐵有冷脆性。寒冷的日子里，藏在鋼鐵中的磷使鋼鐵發(fā)脆，造成阿爾伯大橋斷裂“世界協(xié)和號(hào)”油輪解體等嚴(yán)重惡性事故。為了防止類似惡性事故的再次發(fā)生，人們?cè)跓掍摃r(shí)，除減少生鐵中的磷含量外，還加入適量的氧化鈣，使磷變成爐渣除去，以消除鋼鐵的冷脆性。2024/3/1439硬度硬度指材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其他物體刻劃、壓入其表面的能力。材料的硬度與其分子鍵的鍵性有關(guān)，一般共價(jià)鍵、離子鍵及某些金屬鍵結(jié)合的材料硬度較大。硬度大的材料耐磨性較高，但不易加工。在工程中，常利用材料的硬度與強(qiáng)度間關(guān)系，間接測定材料強(qiáng)度。2024/3/1440耐磨性材料受外界物質(zhì)的摩擦作用而造成質(zhì)量和體積損失的現(xiàn)象稱為磨損。材料同時(shí)受到摩擦和沖擊兩種作用而造成的質(zhì)量和體積損耗現(xiàn)象稱為磨耗。材料的硬度較大、韌性較高、構(gòu)造較密實(shí)時(shí)，其抗磨損及磨耗的能力較強(qiáng)。2024/3/1441耐久性

材料的耐久性是指其在長期的使用過程中，能抵抗環(huán)境的破壞作用，并保持原有性質(zhì)不變、不破壞的一項(xiàng)綜合性質(zhì)。由于環(huán)境作用因素復(fù)雜，耐久性也難以用一個(gè)參數(shù)來衡量。工程上通常用材料抵抗使用環(huán)境中主要影響因素的能力來評(píng)價(jià)耐久性，如抗凍性、抗老化和抗腐蝕（碳化）等性質(zhì)。2024/3/1442環(huán)境對(duì)材料的破壞作用，可分為物理作用、化學(xué)作用和生物作用，不同材料受到的環(huán)境作用及程度也不相同。影響材料耐久性的內(nèi)在因素很多，除了材料本身的組成結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等因素外，材料致密程度、表面狀態(tài)和孔隙特征對(duì)耐久性影響很大。工程上常用提高密實(shí)度、改善表面狀態(tài)和孔隙結(jié)構(gòu)的方法來提高耐久性。2024/3/1443在建筑工程中，為提高材料的耐久性，根據(jù)材料本身的特性和受腐蝕的原