1、第二章 建筑材料的基本性質(zhì),本章內(nèi)容,第一節(jié) 材料的物理性質(zhì) 第二節(jié) 材料與水有關(guān)的性質(zhì) 第二節(jié) 材料的力學性質(zhì) 第四節(jié) 材料的熱工性質(zhì) 第五節(jié) 材料的耐久性,第一節(jié) 材料的物理性質(zhì),固體物質(zhì),閉口孔隙,開口孔隙,材料體積組成示意圖,一、材料的密度、表觀密度和堆積密度,定義 指材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。 公式 式中： 密度，g/cm m材料在干燥狀態(tài)下(105+5 烘干至恒重）的質(zhì)量，g v材料在絕對密實狀態(tài)下的體積，cm 測試方法 將巖石粉碎磨細，干燥后用李氏瓶測定體積，材料磨得越細越好，測得的體積越接近真實體積。,密度,定義 指材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。 公式 式中：0

2、表觀密度，g/cm或Kg/m m材料的質(zhì)量，g或Kg v0材料自然狀態(tài)下的體積，cm或m 測試方法 對于規(guī)則形狀的材料，可用量具測得其體積；對于不規(guī)則形狀的材料，可采用靜水稱量法和封蠟法測定。,表觀密度,定義 粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。 公式 式中：o堆積密度，Kg/m m 材料的質(zhì)量，Kg vo材料的堆積體積，m 測試方法 將干燥的散粒材料試樣裝入規(guī)定尺寸的容器來測定的。不同的裝料方式，顆粒排列的松緊程度不同，材料的堆積密度又可分為自然堆積密度、緊密堆積密度。,堆積密度,常用建筑材料的密度、表觀密度、堆積密度,密實度,定義 材料體積中固體物質(zhì)充實的程度。 公式 密實度反映

3、材料的密實程度，D越大，材料越密實，含有孔隙的材料，密實度均小于1。,二、材料的密實度和孔隙率,孔隙率,定義 材料體積中孔隙體積所占的比例。 公式 孔隙率與密實度的關(guān)系：P+D=1 材料的密實度和孔隙率是從不同方面反映材料的密實程度，通常采用孔隙率表示。,孔隙特征 孔隙構(gòu)造 連通的孔： 彼此連通且與外界相通 封閉的孔： 相互獨立且與外界隔絕 孔隙大小 微孔、細孔、大孔,填充率,定義 散粒材料在某種堆積體積內(nèi)被其顆粒填充的程度。 公式,三、材料的填充率和空隙率,定義 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。 公式 空隙率與填充率的關(guān)系：P+D=1 空隙率的大小反映了散粒材料顆粒間

4、相互填充的致密程度?？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞壟渑c計算含砂量的依據(jù)。,空隙率,材料在空氣中與水接觸時，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，材料表面就會被水所潤濕。此時在材料、水和空氣的三相交點處，沿水滴表面所引切線與材料表面所成夾角90，這種材料屬于親水性材料。,第二節(jié) 材料與水有關(guān)的性質(zhì),親水性與憎水性,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，潤濕角90180，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、

5、石蠟和某些高分子材料屬于憎水性材料。,材料潤濕邊角,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（或干燥時體積）的百分比。 質(zhì)量吸水率：,吸水性,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)。,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。計算式為：,吸濕性,材料在長期飽和水作用下不被破壞，其強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。 計算式為：,耐水性,抗?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗水滲

6、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Pn來表示。,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，強度也無顯著降低的性能。 材料的抗凍性用抗凍等級Fn表示。n表示材料試件經(jīng)n次凍融循環(huán)試驗后，質(zhì)量損失不超過5%，抗壓強度降低不超過25%。n的數(shù)值越大，說明抗凍性愈好。,抗凍性,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，當兩個相對側(cè)面溫差為1K時，在單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量。,第三節(jié) 材料的熱工性質(zhì),導(dǎo)熱性,式中：材料的導(dǎo)熱系數(shù)(W/(mK)。 Q傳導(dǎo)的熱量(J

7、)。 d材料的厚度(m)。 A材料傳熱的面積(m2)。 z傳熱時間(s)。 t1t2材料兩側(cè)的溫度差(K)。 材料的導(dǎo)熱系數(shù)越小，其熱傳導(dǎo)能力越差，絕熱性能越好。工程上把0.175W/(mK)的材料稱為絕熱材料。,材料加熱時吸收熱量、冷卻時放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量。熱容量用比熱表示，1g材料溫度升高或降低1K時，所吸收或放出的熱量稱為比熱。比熱的計算式為： 式中：Q材料的熱容量(J)。 C材料的比熱容，J/(gK)。 m材料的質(zhì)量(g)。 t1t2材料受熱或冷卻前后的溫差(K)。,熱容量,比熱容與材料質(zhì)量的積，稱為材料的熱容量值，即材料溫度上升1K須吸收的熱量或溫度降低1K所放出的熱量。 材

8、料比熱容對保持室內(nèi)溫度穩(wěn)定作用很大，比熱容大的材料能在熱流變化、采暖、空調(diào)不均衡時，緩和室內(nèi)溫度的波動；屋面材料也宜選用比熱容大的材料。常用材料的熱性質(zhì)見下表。,常用材料的熱性質(zhì)指標,材料在溫度變化時產(chǎn)生的體積變化。一般材料在溫度升高時體積膨脹，溫度下降時體積收縮。 溫度變形在單向尺寸上的變化稱為線膨脹或線收縮，材料的熱變形性常用線膨脹系數(shù)來衡量，其計算式如下：,熱變形性,式中：線膨脹系數(shù)(1/K)。 L材料的變形量(mm)。 t2t1材料在升、降溫前后的溫度差(K)。 L材料原來的長度(mm)。 材料的線膨脹系數(shù)一般都較小，但由于土木工程結(jié)構(gòu)的尺寸較大，溫度變形引起的結(jié)構(gòu)體積變化仍是關(guān)系其安

9、全與穩(wěn)定的重要因素。工程上常用預(yù)留伸縮縫的辦法來解決溫度變形問題。,第四節(jié) 材料的力學性質(zhì),材料在外力(荷載)作用下抵抗破壞的能力，稱為強度。 當材料承受外力作用時，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)點間的作用力不能再抵抗這種應(yīng)力時，材料即破壞，此時的極限應(yīng)力值就是材料的強度。,強度,根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度有抗拉、抗壓、抗剪和抗彎(抗折)強度。,材料受力示意圖,(a)拉力；(b)壓力；(c)剪切；(d)彎曲,材料的抗拉、抗壓和抗剪強度的計算式為：,式中：f材料的抗壓、抗拉、抗剪強度，MPa F材料承受的最大荷載， A材料的受力面積，mm2,式中：f材料的

10、抗彎(折)強度，MPa F材料承受的最大荷載， L兩支點之間的距離，mm b材料受力截面的寬度，mm h材料受力截面的高度，mm,材料的抗彎強度的計算式為：,材料的強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，強度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，強度也不相同。,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,材料的彈性和塑性變形曲線,材料受力破壞時，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、振動荷載作用下，材料能夠吸收較大的能量，同時也能產(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,第五節(jié) 材料的耐久性,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