1、1 建筑材料的基本性質(zhì),熟悉和掌握材料的基本性質(zhì)，對(duì)于正確選擇和合理使用材料至關(guān)重要。本章主要介紹了材料的基本物理、力學(xué)性質(zhì)及耐久性。物理性質(zhì)包括材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)、與水有關(guān)的性質(zhì)、熱工性質(zhì)，力學(xué)性質(zhì)包括強(qiáng)度、彈性與塑性、脆性與韌性。,本章提要,本 章 內(nèi) 容,1.1 材料的物理性質(zhì) 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì) 1.3 材料的耐久性,圖1.1材料的體積示意圖 1-固體物質(zhì)2-閉口孔隙3-開口孔隙4-顆粒間隙,3,4,0,0,1.1 材料的物理性質(zhì),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。材料的質(zhì)量是指干燥至恒重的質(zhì)量。,1 材料與質(zhì)量

2、有關(guān)的性質(zhì),1) 密度,表觀密度是指材料單位表觀單位體積的干質(zhì)量。計(jì)算式為： 材料的表觀體積是指包含閉口孔隙的體積。質(zhì)量是指烘干后的質(zhì)量。,2) 表觀密度（視密度）,體積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： 材料在自然狀態(tài)下的體積是指包含閉口孔隙和開口孔隙的體積。一般是指材料在自然狀態(tài)下測(cè)定的容重；在試件烘干后測(cè)定的容重稱為干容重；在含水狀態(tài)下測(cè)定的容重，必須注明含水情況。,3) 體積密度（容重）,堆積密度是指散粒狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為： 材料的堆積體積包含所有孔隙體積和顆粒之間的間隙體積。堆積密度反映材料堆積的緊密程度及材料可能的堆放空間。有干堆積密度及濕堆

3、積密度之分。 常用建筑材料的有關(guān)數(shù)據(jù)見表1.1。,4) 堆積密度,表1.1 常用建筑材料的物理參數(shù),(1) 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：,5) 材料的密實(shí)度與孔隙率,(2) 孔隙率 孔隙率是指材料中的孔隙體積占材料自然狀態(tài)下總體積的百分率。計(jì)算式為： 孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系為：,(1) 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：,6) 材料的填充率與空隙率,(2) 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(開口孔隙與間隙之和）所占的比例。計(jì)算式為

4、： 空隙率與填充率的關(guān)系為：,材料在空氣中與水接觸時(shí)，根據(jù)材料表面被水潤(rùn)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(rùn)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的夾角90圖1.2(a)，這種材料屬于親水性材料。,2 材料與水有關(guān)的性質(zhì),1) 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(rùn)濕。此時(shí)，潤(rùn)濕角90180圖1.2(b)，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

5、屬于憎水性材料。,圖1.2 材料潤(rùn)濕邊角,撐著油紙傘， 獨(dú)自彷徨在悠長(zhǎng)， 悠長(zhǎng)又寂寥的雨巷， 我希望逢著一個(gè)丁香一樣地 結(jié)著愁怨的姑娘。,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,2) 吸水性,材料吸水飽和,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)。見下頁(yè)圖。,指干燥材料在包含閉口孔隙條件下的體積,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：,3) 吸濕性

6、,材料的含水率隨空氣溫度和濕度的變化而變化。當(dāng)材料中的濕度與空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)的含水率稱為平衡含水率。,材料在長(zhǎng)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，在01之間，越大表示材料的耐水性越好。軟化系數(shù)大于0.85的材料可看做是耐水材料。 計(jì)算式為：,4) 耐水性,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:一定時(shí)間內(nèi)，在一定水壓作用下，單位厚度的材料，單位截面積上的透水量。K越小的材料表示其抗?jié)B性越好。,5) 抗?jié)B性,K滲透系數(shù)，cm/h； Q透水量，cm3； d試件厚度，cm； A透水面積，cm2； t 透水時(shí)間，

7、h； H水頭高度，cm。,圖1.3滲透圖,材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級(jí)Pn來表示。 例如：某防水混凝土的抗?jié)B等級(jí)為P6，表示該混凝土試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后，按照規(guī)定的試驗(yàn)方法在0.6MPa壓力水的作用下無滲透現(xiàn)象。,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，說明抗凍性能愈好。 材料的抗凍性與材料的密實(shí)度、強(qiáng)度、孔隙構(gòu)造特征、耐水性以及吸水飽和程度有關(guān)。,6) 抗凍性,材料傳導(dǎo)熱量的性能稱為導(dǎo)熱性。材料的導(dǎo)

8、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： 材料的導(dǎo)熱系數(shù)與材料的成分、構(gòu)造等因素有關(guān)，越小表示其絕熱性能越好。,3 材料的熱工性質(zhì)（了解）,1) 導(dǎo)熱性,各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)差別很大： 銀429、鋼55 普通混凝土 28、粘土磚0.64、 石膏制品0.200.28 松木0.170.35 水0.58 密閉空氣0.023,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。 比熱表示：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。,2) 熱容量,水的比熱4.2kJ/(kgK) 砂石

9、比熱0.92kJ/(kgK) 當(dāng)烈日當(dāng)空時(shí)，水還是保持像早上那時(shí)候的水溫，因?yàn)樗郎匦枰罅繜崃浚搅送砩?，水還是熱的，因?yàn)獒尫艧崃柯?。所以水有調(diào)節(jié)氣溫的作用，使得溫差不至于太大。 內(nèi)陸溫差大，沿海地區(qū)溫差小。,炎熱的沙漠晝夜溫差大,1.2 材料的力學(xué)性質(zhì),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。 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)度等(圖1.4)。,1 強(qiáng)度,在試驗(yàn)室采用破壞試驗(yàn)法測(cè)試材

10、料的強(qiáng)度。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法，將制作好的試件安放在材料試驗(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。 材料的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度的計(jì)算式為：,材料的抗彎強(qiáng)度與試件受力情況、截面形狀以及支承條件有關(guān)。通常是將矩形截面的條形試件放在兩個(gè)支點(diǎn)上，中間作用一集中荷載。 材料的抗彎強(qiáng)度的計(jì)算式為：,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。,圖1.4 材料受力示意圖,(a)拉力；(b)壓力；(c)剪切；(d)彎曲,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。

11、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。 有的材料在受力時(shí)彈性變形和塑性變形同時(shí)產(chǎn)生，如圖1.5所示。,2 彈性與塑性,圖1.5 材料的彈塑性變形曲線 ob-塑性變形ba-彈性變形,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。材料的韌性是用沖擊試驗(yàn)來測(cè)試的，以試件破壞時(shí)單位面積所消耗的功表示。,3 脆性與韌性,耐久性是指材料在各種環(huán)境因素作用下，在長(zhǎng)期使用過程中保持其性能穩(wěn)定的性質(zhì)。 環(huán)境因素是多種多樣的，有