第二章建筑材料的基本性質(zhì)/sundae_meng本章教學(xué)目標(biāo)

熟悉：主要技術(shù)性質(zhì)的物理意義、影響因素及對(duì)其它性質(zhì)的影響。

掌握：材料各種基本性質(zhì)的概念、指標(biāo)的計(jì)算。

了解：材料的各性質(zhì)在工程實(shí)踐中的意義。/sundae_meng本章內(nèi)容第二節(jié)材料的基本物理性質(zhì)第三節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)第四節(jié)材料的耐久性第一節(jié)建筑材料概述/sundae_meng第一節(jié)建筑材料概述一、建筑材料的定義建筑材料是指建筑結(jié)構(gòu)物中使用的各種材料的總稱(chēng)，它是一切建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。/sundae_meng二、建筑材料的分類(lèi)按化學(xué)組成分為：無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料及復(fù)合材料。按材料的使用功能：結(jié)構(gòu)材料、墻體材料、裝飾材料及其他功能材料。/sundae_meng分類(lèi)實(shí)例無(wú)機(jī)材料金屬材料黑色金屬生鐵、非合金鋼、低合金剛、合金剛有色金屬鋁、銅及合金非金屬材料天然石材毛石、料石、石板材、碎石、卵石、砂燒土制品燒結(jié)磚、瓦、陶器、瓷器玻璃及熔融制品玻璃、玻璃棉巖棉膠凝材料氣硬性石灰、石膏、菱苦土、水玻璃水硬性、各類(lèi)水泥混凝土類(lèi)砂漿、混凝土、硅酸鹽制品有機(jī)材料植物質(zhì)材料木材、竹板、植物纖維及其制品合成高分子材料塑料、橡膠、膠粘劑、有機(jī)涂料瀝青材料石油瀝青、瀝青制品復(fù)合材料金屬-有機(jī)-復(fù)合鋼筋混凝土、剛纖維混凝土非金屬-有機(jī)-復(fù)合瀝青混凝土、聚合物混凝土、玻纖增強(qiáng)塑料、水泥刨花板金屬與有機(jī)材料復(fù)合PVC鋼板、有機(jī)涂層鋁合金板等建筑材料按化學(xué)成分分類(lèi)/sundae_meng建筑材料按使用功能分類(lèi)分類(lèi)定義實(shí)例建筑結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成基礎(chǔ)、柱、梁、框架、屋架、板等承重系統(tǒng)的材料磚、石材、鋼材、鋼筋混凝土、木材墻體材料構(gòu)成建筑物內(nèi)、外承重墻體及內(nèi)分隔墻體的材料石材、磚、空心磚、加氣混凝土、各種砌塊、混凝土墻板、石膏板及復(fù)合墻板建筑功能材料不作為承受荷載，但具有某種特殊功能的材料保溫隔熱材料（絕熱材料）：膨脹珍珠巖及其制品、膨脹蛭石及其制品、加氣混凝土吸聲材料：……采光材料：……防水材料：……防腐材料：……裝飾材料：……/sundae_meng三、建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)

1.研制和生產(chǎn)高強(qiáng)度材料，以減少承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面和提高建筑物結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗震性能，降低結(jié)構(gòu)的自重。2.發(fā)展輕質(zhì)材料，不僅可以減輕建筑物自重，還能降低運(yùn)輸費(fèi)用和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。3.發(fā)展高效無(wú)機(jī)保溫（隔熱）、吸聲材料，改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，推廣建筑節(jié)能技術(shù)。

/sundae_meng三、建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)4.發(fā)展適應(yīng)于機(jī)械化施工的材料和制品，進(jìn)一步提高施工機(jī)械化程度和加快施工速度。5.大搞綜合利用，充分利用各種廢棄物生產(chǎn)建筑材料，變廢為寶，節(jié)約能源，改善環(huán)境，造福人民。

什么是節(jié)能建筑？發(fā)展節(jié)能環(huán)保建筑材料在我國(guó)的重要意義？/sundae_meng四、建筑材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介GB、GBJ、GB/T（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）JCJ（國(guó)家建材業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）、JGJ（建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）QB（企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）/sundae_meng第二節(jié)材料的基本物理性質(zhì)/sundae_meng名稱(chēng)定義表達(dá)式單位備注密度鋼材和玻璃等表觀密度磚等固體材料堆積密度砂子水泥石子磚等固體材料（一）材料的密度、表觀密度與堆積密度一、材料與質(zhì)量有關(guān)的基本物理性質(zhì)材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下,單位體積的質(zhì)量。材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。g/cm3㎏/m3㎏/m3或g/cm3/sundae_meng問(wèn)題一1.材料的體積密度是指不包括孔隙在內(nèi)的單位體積的質(zhì)量。（是或否）2.同種材料的密度和體積密度，哪一個(gè)更大？4.密度對(duì)建筑材料性質(zhì)有哪些影響？/sundae_meng（二）密實(shí)度與孔隙率密實(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。含有孔隙的固體材料的密實(shí)度均小于1。材料的強(qiáng)度、吸水性、耐久性、導(dǎo)熱性與密實(shí)度有關(guān)。/sundae_meng（二）密實(shí)度與孔隙率孔隙率圖2-1材料孔隙率示意圖

孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百分率。孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系：P+D=1表明：材料的總體積是由該材料的固體物質(zhì)與其所包含的孔隙所組成。/sundae_meng（三）填充率與空隙率填充率

圖2-2材料填充率示意圖填充率是指散粒材料在其堆積體積中，被其顆粒填充的程度。/sundae_meng空隙率

圖2-2材料空隙率示意圖空隙率是指散粒材料在其堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占材料堆積體積的百分率。（三）填充率與空隙率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。/sundae_meng

例題已知某種建筑材料試樣的孔隙率為24%，此試樣在自然狀態(tài)下的體積為40立方厘米，質(zhì)量為85.50克，吸水飽和后的質(zhì)量為89.77克，烘干后的質(zhì)量為82.30克。試求該材料的密度、表觀密度、開(kāi)口孔隙率、閉口孔隙率、含水率。/sundae_meng例題密度=干質(zhì)量/密實(shí)狀態(tài)下的體積=82.30/40×（1-0.24）=2.7克/立方厘米開(kāi)口孔隙率=開(kāi)口孔隙的體積/自然狀態(tài)下的體積=（89.77-82.3）÷1/40=0.187閉口孔隙率=孔隙率-開(kāi)口孔隙率=0.24-0.187=0.053表觀密度=質(zhì)量/表觀體積=85.5/40×（1-0.187）=2.63含水率=水的質(zhì)量/干重=（85.5-82.3）/82.3=0.039/sundae_meng例題密度=干質(zhì)量/密實(shí)狀態(tài)下的體積=82.30/40×（1-0.24）=2.7克/立方厘米開(kāi)口孔隙率=開(kāi)口孔隙的體積/自然狀態(tài)下的體積=（89.77-82.3）÷1/40=0.187閉口孔隙率=孔隙率-開(kāi)口孔隙率=0.24-0.187=0.053表觀密度=干質(zhì)量/表觀體積=82.3/40×（1-0.187）=2.53表觀密度=質(zhì)量/表觀體積=85.5/40×（1-0.187）=2.63含水率=水的質(zhì)量/干重=（85.5-82.3）/82.3=0.039/sundae_meng問(wèn)題二1.什么是孔隙率？2.孔隙率和密實(shí)度分別與建筑材料的哪些性能有關(guān)？3.木材、混凝土、普通的粘土磚，哪一個(gè)孔隙率最小？/sundae_meng（一）材料的親水性與憎水性

(b)憎水性材料二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)一．親水性與憎水性——根據(jù)材料在空氣中與水接觸是是否被水潤(rùn)濕區(qū)分。一般用潤(rùn)濕角表示。θ角越小，則材料能被水所潤(rùn)濕的程度越高。1．θ≤90°的材料是親水材料。如：磚、石、混凝土、木材。2．θ>90°的材料是憎水材料。如：瀝青、石蠟，可作防水材料。

(a)親水性材料/sundae_meng（二）吸水性定義：吸水性是指材料在水中吸收水分的性質(zhì)，其大小用吸水率表示。/sundae_meng影響吸水性的因素影響吸水性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；孔隙構(gòu)造特征，如孔徑大小、開(kāi)口與否等。/sundae_meng（三）吸濕性定義：材料在空氣中，吸收空氣中水分的性質(zhì)，稱(chēng)為吸濕性。其大小用含水率表示。含水率表示了材料在某一時(shí)間的含水狀態(tài)，不是固定值。氣溫越低，相對(duì)濕度越大，含水率越大。當(dāng)材料中的水分與周?chē)諝獾臐穸冗_(dá)到平衡時(shí)的含水率，稱(chēng)為平衡含水率。當(dāng)材料吸水達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的含水率即為吸水率。/sundae_meng影響吸濕性的因素影響吸濕性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；孔隙構(gòu)造特征，如孔徑大小、開(kāi)口與否等；周?chē)諝獾臏囟群蜐穸取?sundae_meng（四）材料的耐水性定義：材料在長(zhǎng)期飽和水作用下，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)，稱(chēng)為耐水性。其衡量指標(biāo)為：軟化系數(shù)越小，說(shuō)明材料吸水飽和后的強(qiáng)度降低越多，其耐水性越差。f飽——材料在水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度。f干——材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度。/sundae_meng材料軟化系數(shù)的要求工程對(duì)材料軟化系數(shù)的要求軟化系數(shù)表明材料浸水后強(qiáng)度降低的程度。范圍值：0~1。軟化系數(shù)越小，材料的耐水性越差。耐水材料是指軟化系數(shù)大于0.85的材料。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；受潮較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，其K軟≥0.75；K軟≥0.80的材料，一般稱(chēng)為耐水的材料。/sundae_meng衡量指標(biāo)：①滲透系數(shù)k，單位cm/hk越大，材料的抗?jié)B性越差。(五)材料的抗?jié)B性定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱(chēng)為抗?jié)B性。QAdH②抗?jié)B等級(jí)Pn/sundae_meng抗?jié)B等級(jí)對(duì)于混凝土和砂漿，抗?jié)B性常用抗?jié)B等級(jí)(S)表示：

S=10H－1

H－試件開(kāi)始滲水時(shí)的水壓力（MPa）

影響材料抗?jié)B性的因素：孔隙率、孔隙特征地下建筑（地鐵、人防建筑、地下室）、水工結(jié)構(gòu)、防水材料等均要求較高的抗?jié)B性。/sundae_meng（六）材料的抗凍性定義：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量指標(biāo)：抗凍性指標(biāo)用抗凍等級(jí)Fn表示，表示經(jīng)過(guò)n次凍融循環(huán)次數(shù)后，質(zhì)量損失不超過(guò)5%，強(qiáng)度損失不超過(guò)25%。材料抗凍性的高低，決定于材料的吸水飽和程度和材料對(duì)結(jié)冰時(shí)體積膨脹所產(chǎn)生的壓力的抵抗能力?？箖鲂宰鳛椴牧夏途眯缘囊粋€(gè)指標(biāo)。/sundae_meng凍融破壞的原因

材料有孔且孔隙含水；水→冰，體積膨脹9％，結(jié)冰壓力高達(dá)100MPa，結(jié)冰壓力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，材料開(kāi)裂；裂縫的增加也進(jìn)一步增加了材料的飽水程度，飽水程度的增加進(jìn)一步加劇了凍融破壞；反復(fù)多次加劇破壞，最終材料崩潰；嚴(yán)寒地區(qū)道路、橋梁、水壩、堤防、海上鉆井平臺(tái)、跨海大橋等均需考慮凍融破壞。/sundae_meng三、材料的熱工性質(zhì)－導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性－材料傳導(dǎo)熱量的能力稱(chēng)為導(dǎo)熱性。其大小用熱導(dǎo)率（λ）表示。

At2t1Q

式中λ－導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.K）

Q－傳導(dǎo)的熱量（J）

A－熱傳導(dǎo)面積（m2）

d－材料的厚度（m）

t－熱傳導(dǎo)時(shí)間（s）

(T2-T1)－材料兩側(cè)溫差（K）

/sundae_meng導(dǎo)熱系數(shù)λ的物理意義：

表示單位厚度的材料，當(dāng)兩側(cè)溫差為1K時(shí)，在單位

時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量。

材料的組成與結(jié)構(gòu)孔隙率及孔隙特征含水情況影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素有：/sundae_meng問(wèn)題三1.舉出幾種憎水建筑材料。2.判斷：材料的吸濕性與周?chē)沫h(huán)境的濕度和溫度有關(guān)，當(dāng)材料周?chē)鷾囟鹊?，相?duì)濕度大時(shí)，材料含水率也越大。3.孔越大，越多，吸水率越大。4.平衡含水率是一定的。/sundae_meng第三節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)/sundae_meng第三節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)一、材料的強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)材料的力學(xué)性質(zhì)是指材料在外力作用下，抵抗破壞和變形的能力。強(qiáng)度－－指材料抵抗破壞的能力。材料的抗彎強(qiáng)度根據(jù)其極限強(qiáng)度的大小，建筑材料劃分為不同的強(qiáng)度等級(jí)。例如：混凝土：C7.5—C60，共12個(gè)等級(jí)。

材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度。單位：MPa

，1MPa=1N/mm2/sundae_meng比強(qiáng)度比強(qiáng)度材料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值（f/ρo），它是評(píng)價(jià)材料是否輕質(zhì)高強(qiáng)的指標(biāo)。

幾種材料的強(qiáng)度比較材料表觀密度(kg/m3)強(qiáng)度f(wàn)

(MPa)比強(qiáng)度（f/ρo）低碳鋼78604150.053松木50034.30.059混凝土2400600.025二、材料的比強(qiáng)度衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)的一個(gè)指標(biāo)，材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比，即：/sundae_meng三、彈性與塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，外力撤掉后變形能完全恢復(fù)的性質(zhì)，稱(chēng)為彈性。σε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(chēng)為塑性。/sundae_meng四、材料的脆性與韌性脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗沖擊或震動(dòng)荷載的能力很差。

2.韌性－在沖擊、震動(dòng)荷載的作用下，能吸收較大能量而不破壞的性質(zhì)稱(chēng)為韌性。如鋼材、木材、纖維等。1.脆性－在外力作用下，當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞而又無(wú)明顯的塑性變形的性質(zhì)。橋梁、牛腿柱、電梯井、高層建筑等處所用的材料須有較好的韌性。/sundae_meng湖南鳳凰縣大橋坍塌14人死亡22人受傷

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