1、.,1,建筑材料的基本性質(zhì),.,2,建筑材料的基本性質(zhì),定義：材料的基本性質(zhì)，是指材料處于不同的使用條件和使用環(huán)境時(shí)，通常必須考慮的最基本的、共有的性質(zhì)。,材料是構(gòu)成土木工程建筑物的物質(zhì)基礎(chǔ)。直接關(guān)系建筑物的安全性、功能性以及使用壽命和經(jīng)濟(jì)成本。,材料的基本性質(zhì),.,3,建筑材料的基本性質(zhì),(1)物理性質(zhì)包括表示材料物理狀態(tài)特征及與各種物理過(guò)程有關(guān)的性質(zhì)。,(2)力學(xué)性質(zhì)指材料在力作用下,有關(guān)抵抗破壞和變形的能力的性質(zhì)。,(3)耐久性指材料在使用過(guò)程中能長(zhǎng)久保持其原有性質(zhì)的能力。,.,4,建筑材料的基本性質(zhì),第一節(jié)材料的物理性質(zhì),主要內(nèi)容,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料與熱有關(guān)

2、的性質(zhì),材料的聲學(xué)性能,材料的光學(xué)性能,.,5,建筑材料的基本性質(zhì),一、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),根據(jù)材料所處狀態(tài)的不同，材料的密度可以分為密度，表觀密度和堆積密度。,（一）密度,材料的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，按下式計(jì)算：,式中：密度,g/cm3或kg/m3m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g或kgV材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，cm3或m3測(cè)試時(shí)，材料必須是絕對(duì)干燥狀態(tài)。含孔材料則必須磨細(xì)后采用排開(kāi)液體的方法來(lái)測(cè)定其體積。,.,6,第一章建筑材料的基本性質(zhì),.,7,建筑材料的基本性質(zhì),（二）表觀密度（或體積密度）,表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：,式中0材料的表

3、觀密度,g/cm3或kg/m3m在自然狀態(tài)下材料的質(zhì)量，g或kgV0在自然狀態(tài)下材料的體積，cm3或m3,.,8,建筑材料的基本性質(zhì),在自然狀態(tài)下，材料內(nèi)部的孔隙有兩種，即開(kāi)口孔和閉口孔。,常將包括所有孔隙在內(nèi)時(shí)的密度稱為表觀密度。,而將只包括閉口孔在內(nèi)時(shí)的密度稱為視密度。,視密度：適用范圍及測(cè)定方法：已經(jīng)是粒狀的材料，如：砂、石子、水泥等,不再磨細(xì)，直接用排水法測(cè)定其體積。,.,9,建筑材料的基本性質(zhì),磚截面,開(kāi)孔陶瓷,.,10,建筑材料的基本性質(zhì),大多數(shù)材料的體積中包含有內(nèi)部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量，因此，材料的表觀密度除了與其微觀結(jié)構(gòu)和組成有關(guān)

4、外，還與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)。,.,11,建筑材料的基本性質(zhì),（三）堆積密度,堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。,式中0，材料的堆積密度,g/cm3或kg/m3m材料的質(zhì)量，g或kgV0，材料的堆積體積，cm3或m3,.,12,建筑材料的基本性質(zhì),散粒狀堆積材料的堆積體積包括兩個(gè)內(nèi)容，一是材料顆粒內(nèi)部的孔隙，二是顆粒與顆粒之間的空隙。,在工程中，計(jì)算材料用量、構(gòu)件的自重，配料計(jì)算以及確定堆放空間時(shí)經(jīng)常要用到材料的密度、表觀密度和堆積密度等數(shù)據(jù)。,.,13,建筑材料的基本性質(zhì),（四）密實(shí)度與孔隙率,1、密實(shí)度,定義：材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度。用D來(lái)表示。,對(duì)

5、于絕對(duì)密實(shí)材料，因0=，故密實(shí)度D=1或100%。對(duì)于大多數(shù)土木工程材料，因0，故密實(shí)度D1或D100%。密度；0材料的表觀密度,.,14,建筑材料的基本性質(zhì),2、孔隙率,材料的孔隙率是指材料孔隙的體積占材料總體積的百分率。孔隙率P。按下式計(jì)算：,V材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3或m3V0材料的表觀體積，cm3或m30材料的表觀密度,g/cm3或kg/m3密度,g/cm3或kg/m3,顯然，D+P=1。,.,15,建筑材料的基本性質(zhì),孔隙率反映了材料內(nèi)部孔隙的多少，直接影響材料的多種性質(zhì)。孔隙率越大，則材料的表觀密度、強(qiáng)度越小，耐磨性、抗凍性、抗?jié)B性、耐腐蝕性、耐久性越差，而吸水性、吸聲性、保溫性

6、、吸水性與吸濕性越強(qiáng)。,.,16,建筑材料的基本性質(zhì),硅藻土是一種環(huán)保新材料，孔隙率高，是活性炭的幾千倍，同時(shí)它還是一種純天然納米孔徑結(jié)構(gòu)新型材料之一，具有超強(qiáng)的吸附性。,.,17,建筑材料的基本性質(zhì),（五）填充率和空隙率,二者表示互相填充的疏松致密的程度。,1、填充率,定義：散粒狀材料在堆積體積內(nèi)被顆粒所填充的程度，用D/表示。,.,18,第一章建筑材料的基本性質(zhì),2、空隙率,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所占的比例?？障堵蔖，按下式計(jì)算：,.,19,第一章建筑材料的基本性質(zhì),（六）壓實(shí)度,定義：指散粒狀材料被壓實(shí)的程度。即散粒狀材料經(jīng)壓實(shí)后的干堆積密度/值與該材料經(jīng)充

7、分壓實(shí)后的干堆積密度/m值的比率百分?jǐn)?shù)。用Ky表示。,.,20,建筑材料的基本性質(zhì),二、材料與水有關(guān)的性質(zhì),1.材料的親水性與憎水性,與水接觸時(shí)，有些材料能被水潤(rùn)濕，而有些材料則不能被水潤(rùn)濕，對(duì)這兩種現(xiàn)象來(lái)說(shuō)，前者為親水性，后者為憎水性。表面與水親和力較強(qiáng)的材料稱為親水性材料。反之稱為憎水性材料。,工程實(shí)際中，材料是親水性或憎水性，通常以潤(rùn)濕角的大小劃分，潤(rùn)濕角為在材料、水和空氣的交點(diǎn)處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角。其中潤(rùn)濕角愈小，表明材料愈易被水潤(rùn)濕。,.,21,建筑材料的基本性質(zhì),a、親水性材料90親水性=0完全潤(rùn)濕,圖11材料潤(rùn)濕示意圖,b、憎水性材料90憎水性=180完

8、全不潤(rùn)濕,.,22,建筑材料的基本性質(zhì),2.吸濕性與吸水性,定義：材料在潮濕空氣中吸收水分的能力。以含水率表示，即含水率是指材料內(nèi)部所含水質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。,干燥的材料處在較潮濕的空氣中時(shí)，便會(huì)吸收空氣中的水分；而當(dāng)較潮濕的材料處在較干燥的空氣中時(shí)，便會(huì)向空氣中放出水分。前者是材料的吸濕過(guò)程，后者是材料的干燥過(guò)程。由此可見(jiàn)，在空氣中，某一材料的含水多少是隨空氣的濕度變化的。,.,23,建筑材料的基本性質(zhì),含水率以表示，其計(jì)算公式為：,式中mk材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（或kg）m1材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（或kg）。,顯然，材料的含水率受所處環(huán)境中空氣濕度的影響。當(dāng)空氣中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定

9、時(shí)，材料的吸濕和干燥過(guò)程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，其含水率叫作材料的平衡含水率。,.,24,建筑材料的基本性質(zhì),2.材料的吸水性,定義：材料在水中吸收水分達(dá)到飽和的能力。用吸水率表示。,2.1質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比，并以w表示。質(zhì)量吸水率w的計(jì)算公式為：,式中m2材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（或kg）m1材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（或kg）。,.,25,建筑材料的基本性質(zhì),2.2體積吸水率體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水的體積占材料自然體積的百分率，并以W表示。體積吸水率W的計(jì)算公式為：,式中m2材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（或

10、kg）m1材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（或kg）。V0材料在自然狀態(tài)下的體積，（cm3或m3）w水的密度,（g/cm3或kg/m3），常溫下取w=1.0g/cm3,.,26,第一章建筑材料的基本性質(zhì),材料的吸水率與其孔隙率有關(guān)，更與其孔特征有關(guān)。因?yàn)樗质峭ㄟ^(guò)材料的開(kāi)口孔吸入并經(jīng)過(guò)連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。,注：對(duì)于質(zhì)量吸水率大于100%的材料（如木材等），通常采用體積吸水率；而對(duì)于其他材料，經(jīng)常采用質(zhì)量吸水率。,.,27,建筑材料的基本性質(zhì),（三）耐水性,材料的耐水性是指材料長(zhǎng)期在飽和水的作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量材料耐水性的指標(biāo)是材料的軟化

11、系數(shù)K：,式中K材料的軟化系數(shù)f1材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)（MPa）。f材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）,.,28,建筑材料的基本性質(zhì),軟化系數(shù)反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度，材料耐水性限制了材料的使用環(huán)境，軟化系數(shù)小的材料耐水性差，其使用環(huán)境尤其受到限制。軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在0至1之間。工程中通常將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0.75。,.,29,建筑材料的基本性質(zhì),（四）抗?jié)B性,定義：材料抵抗壓力水或其他液體滲透的性質(zhì)。以滲透系數(shù)k表示。這種壓力水的滲透，不僅會(huì)影響工程的使用，而且滲入的水

12、還會(huì)帶入能腐蝕材料的介質(zhì)，或?qū)⒉牧蟽?nèi)的某些成分帶出，造成材料的破壞。,材料的抗?jié)B等級(jí)是指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，材料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來(lái)表示抗?jié)B等級(jí)。如P4、P6、P8、P10等，表示試件能承受逐步增高至(或最大到)0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa的水壓而不滲透。,.,30,建筑材料的基本性質(zhì),（五）抗凍性,材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。,抗凍性是

13、指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性能。,.,31,建筑材料的基本性質(zhì),抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失、外形變化或強(qiáng)度降低不超過(guò)一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)表示，或稱為抗凍等級(jí)。,材料的抗凍等級(jí)可分為15、25、50、100、200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。材料的抗凍性與材料的強(qiáng)度、孔結(jié)構(gòu)、耐水性和吸水飽和程度有關(guān)。,.,32,建筑材料的基本性質(zhì),三、材料與熱有關(guān)的性質(zhì),（1）導(dǎo)熱性,用導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)表示。導(dǎo)熱系數(shù)的定義和計(jì)算式如下所示：,傳導(dǎo)熱量,式中：導(dǎo)熱系數(shù)，（）；傳導(dǎo)的熱量，材料厚度，；熱傳導(dǎo)

14、面積，m2一熱傳導(dǎo)時(shí)間，h；（t2-t1）材料兩面溫度差，K,.,33,建筑材料的基本性質(zhì),在物理意義上，導(dǎo)熱系數(shù)為單位厚度(1m)的材料、兩面溫度差為1時(shí)、在單位時(shí)間(1s)內(nèi)通過(guò)單位面積(1)的熱量。,顯然，導(dǎo)熱系數(shù)越小，材料的隔熱性能越好,材料的導(dǎo)熱系數(shù)決定于：(1)材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造；(2)孔隙率與孔隙特征、含水狀況導(dǎo)熱時(shí)的溫度。,.,34,建筑材料的基本性質(zhì),（2）熱容量與比熱,定義：材料在受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)稱為材料的熱容量。熱容量的大小用比熱來(lái)表示。單位質(zhì)量材料溫度升高或降低1所吸收或放出的熱量稱為熱容量系數(shù)或比熱。比熱的計(jì)算式如下所示：,式中：C-材料的

15、比熱，J/（gK）Q-材料吸收或放出的熱量(熱容量)m-材料質(zhì)量，g（t2-t1）-材料受熱或冷卻前后的溫差，K,.,35,建筑材料的基本性質(zhì),（三）耐燃性和耐火性,耐燃性：是材料抵抗燃燒的性質(zhì)。它是影響建筑物防火和耐火等級(jí)的主要因素。,建筑內(nèi)部裝修防火設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)建筑材料燃燒性質(zhì)不同可分為四類：（1）非燃燒材料（A級(jí)）如鋼筋、玻璃、混凝土，石材等。（2）難燃材料（B1級(jí)）如瀝青混凝土等。（3）可燃材料（B2級(jí)）如木材，瀝青等。（4）易燃材料（B3級(jí)）如油漆、纖維織物等。,.,36,建筑材料的基本性質(zhì),耐火性：材料在火焰或高溫作用下，保持其不破壞、性能不明顯下降的能力。用耐受時(shí)間來(lái)表示。（也可

16、以用用耐火度表示）。根據(jù)耐火度的不同，可分為三類：（1）耐火材料，耐火度1580（2）難熔材料，耐火度13501580（3）易熔材料，耐火度1350,注：耐燃的材料不一定耐火，耐火的一般都耐燃。,.,37,建筑材料的基本性質(zhì),四、材料的聲學(xué)性能,（1）吸聲性,即聲能穿透材料和被材料消耗的性質(zhì)。用吸音系數(shù)表示。吸聲系數(shù)在01之間，平均吸聲系數(shù)0.2的材料就為吸聲材料。,作用：抑制噪聲和減弱聲波的反射作用。常用于音樂(lè)廳、演播室、大會(huì)堂等內(nèi)部裝飾上。,.,38,建筑材料的基本性質(zhì),（2）隔聲性,即材料阻止聲波的傳播，是控制環(huán)境中噪聲的重要措施。用隔聲量表示。隔聲量越大，隔聲性能就越好。,.,39,建

17、筑材料的基本性質(zhì),五、材料的光學(xué)性能,（1）透光率光透過(guò)透明材料時(shí)，透過(guò)材料的光能與入射光能之比即為透光率或透光系數(shù)。,（2）光澤度即為材料表面反射光線能力的強(qiáng)弱程度。與材料的顏色和表面光滑程度有關(guān)。,.,40,建筑材料的基本性質(zhì),第二節(jié)材料的力學(xué)性能,力學(xué)性能是指材料在外力作用下，抵抗破壞和變形方面的性質(zhì)。,一、材料的強(qiáng)度、強(qiáng)度等級(jí)及比強(qiáng)度,（一）強(qiáng)度抵抗破壞,在工程上，通常采用破壞試驗(yàn)法對(duì)材料的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)測(cè)。將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度。,.,41,建筑材料的基本性質(zhì),試驗(yàn)機(jī)主要用于金屬、非金屬材料之拉伸、壓縮、

18、彎曲和剪切等力學(xué)性能試驗(yàn)，本機(jī)配有計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、電子引伸計(jì)、光電編碼器及通用試驗(yàn)軟件，可以準(zhǔn)確測(cè)定金屬材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度、延伸率、彈性模量等力學(xué)性能。試驗(yàn)力300kN，試驗(yàn)力示值相對(duì)誤差1%，拉伸空間為550mm，壓縮空間為380mm,砌體原位壓力試驗(yàn)機(jī),.,42,建筑材料的基本性質(zhì),根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有抗拉、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度等。,1、抗拉（壓、剪）強(qiáng)度,承受的力：拉力、壓力或剪力,材料的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度的公式為：,Fmax-材料破壞時(shí)的最大荷載，N,.,43,建筑材料的基本性質(zhì),2、抗彎（折）強(qiáng)度,材料的抗彎強(qiáng)度與受力情況有關(guān)，一般驗(yàn)

19、方法是將條形試件放在兩支點(diǎn)上，中間作用一集中荷載，對(duì)矩形截面試件，則其抗彎強(qiáng)度用下式計(jì)算：,式中fw-材料的抗彎強(qiáng)度，MPaFmax-材料受彎破壞時(shí)的最大荷載，NA-試件受力面積，mm2L-兩支點(diǎn)的間距，mmb、h-試件橫截面的寬及高，mm,.,44,建筑材料的基本性質(zhì),影響材料強(qiáng)度的主要因素：,(1)材料的組成與結(jié)構(gòu);,(2)試件尺寸的大小;,(3)試驗(yàn)環(huán)境與方法。,.,45,建筑材料的基本性質(zhì),（二）強(qiáng)度等級(jí),為便于合理使用材料，對(duì)于以強(qiáng)度為主要指標(biāo)的材料，通常按材料強(qiáng)度值的高低劃分為成若干等級(jí)，稱為材料的強(qiáng)度等級(jí)或標(biāo)號(hào)。,脆性材料主要以抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分，塑性材料和韌性材料主要以抗拉強(qiáng)度來(lái)劃

20、分。,.,46,建筑材料的基本性質(zhì),（三）比強(qiáng)度,定義：?jiǎn)挝惑w積質(zhì)量計(jì)算的材料強(qiáng)度。即材料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值（f/0），是衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)特性的技術(shù)指標(biāo)。,比強(qiáng)度越大，材料的輕質(zhì)高強(qiáng)性能就越好。,在高層建筑及大跨度結(jié)構(gòu)工程中，常采用比強(qiáng)度較高的材料。,.,47,建筑材料的基本性質(zhì),二、材料的彈性和塑性變形,1、彈性,材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來(lái)形狀的性質(zhì)稱為彈性。,2、塑性,材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能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。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。,.,48,建筑材料的基本性質(zhì),三、材料的韌

21、性和脆性,1、韌性,定義：材料在振動(dòng)和沖擊荷載作用下，能吸收較大的能量，產(chǎn)生一定的變形，而不致破壞的性能。如：木材、建筑鋼材、瀝青混合料等。力學(xué)特點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度接近或高于抗壓強(qiáng)度。,.,49,建筑材料的基本性質(zhì),2、脆性,定義：材料在外力作用下，直至斷裂前只發(fā)生彈性變形，無(wú)明顯塑性變形而發(fā)生突然破壞的性質(zhì)如：天然石材、磚、玻璃、普通混凝土。力學(xué)特點(diǎn)：抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于抗拉強(qiáng)度，不宜承受振動(dòng)和沖擊荷載。因此，常用于承受靜壓力作用的建筑部位，如基礎(chǔ)、柱子等。,.,50,建筑材料的基本性質(zhì),四、材料的硬度和耐磨性,1、硬度,定義：指材料表面抵抗其他硬物壓入或刻劃的能力,（1）脆性較大的天然礦物硬度用莫氏硬度表示。,莫氏硬度：用系列標(biāo)準(zhǔn)硬度的礦物對(duì)材料進(jìn)行劃擦，根據(jù)劃痕確定硬度等級(jí)。,（2）韌性材料的硬度等級(jí)用壓入法測(cè)定，主要有布氏硬度法、洛氏硬度法,.,51,建筑材料的基本性質(zhì),布氏硬度法：是以淬火鋼珠壓入材料表面產(chǎn)生的球形凹痕單位面積上所受的壓力來(lái)表示。,洛氏硬度法：是用金剛石圓錐或淬火的鋼球制成壓頭壓入材料表面，以壓痕的深度來(lái)表示。,.,52,建筑材料的基本性質(zhì),2、耐磨性,定義：材料表面抵抗磨損的能力。常以磨損率衡量。,磨損率越大，材料的耐磨性越差。,耐磨性與材料的組成結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、材