建筑概论第一章 建筑工程材料_第一讲材料的物理性质

建筑材料河北联合大学轻工学院土木工程部杨 贵 金第一章 材料的性质o 本讲目的要求及重点难点：o 【 目的要求 】 了解建筑材料的分类、掌握建筑材料的基本性质。o 【 重 点 】 建筑材料的基本性质。o 【 难 点 】 建筑材料的基本性质1.1 概论o 1.1.1 建筑工程材料的分类及检验评定标准1、建筑工程材料的分类建筑工程材料： 构成建筑物和构筑物的材料。（ 1）根据工程材料的功能与用途分类：结构材料 装饰材料防水材料 地面材料保温材料 屋面材料吸声材料 等等1.1 概论o 1.1.1 建筑工程材料的分类及检验评定标准1、建筑工程材料的分类（ 2）根据化学成分不同划分无机材料有机材料复合材料具体分类见下表17/6建筑工程材料按化学成分分 类 表 表 0-1无机材料金属材料 黑色金属： 铁 、建筑 钢 材有色金属： 铜 、 铝 、 铝 合金无机非金属材料天然材料：石材、砂、碎石无机 结 合料：石灰、石膏、水泥烧结 制品： 砖 、瓦、玻璃、陶瓷有机材料 植物材料 木材、竹材等沥 青材料 石油 沥 青、煤 沥 青等高聚物材料 塑料、橡胶、有机涂料、胶粘 剂复合材料无机非金属复合材料水泥混凝土、砂 浆 、无机 结 合料 稳 定混合料金属 -无机非金属材料 钢 筋混凝土、 钢纤维 混凝土有机 -无机非金属材料 玻璃 钢 、聚合物混凝土、 沥 青混凝土1.1 概论o 1.1.1 建筑工程材料的分类及检验评定标准2、建筑工程材料的检验评定标准技术标准 是 材料质量评定的依据 。目前我国工程材料技术标准分为四个等级：国家标准 行业标准 地方标准 企业标准17/8国家标准行业标准GB ( 强制标准 )： GB1751999 硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥 GB/T (试行标准，推荐性 ):GB/T 17671 1999 水泥胶砂强度检验方法 (ISO法 )建设部行业： JG 如： JGJ55 2000 水泥混凝土配合比设计规程 交通行业： JT 如： JTG E42 2005 公路工程集料试验规程 建材行业： JC 如： JC/T479 92 建筑生石灰 地方标准（ DB）和企业标准（ QB） 1.1 概论o 1.1.2 建筑工程材料的物理性质1、 材料的密度、毛体积密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、空隙率1.固体（实体） 2.闭口孔隙 3.开口孔隙 （ 1） 密度 ：材料在绝对密实状态下，单位实体体积的干质量。V V0 V0不包含开口和闭口空隙的体积。当材料的组成和微观结构一定时，材料的密度为常数。用李氏瓶法测定（ 2） 表观密度 ：单位体积（实体矿物成分 +封闭孔隙体积）物质颗粒的 干质量。V V0 V0材料内部的闭口孔隙（封闭孔隙）的含量会影响材料的表观密度值用排液置换法测定（ 3） 毛体积密度 ：材料在干燥状态下，单位体积（实体矿物成分 +封闭孔隙体积 +开口孔隙）的 质量。 V V0 V0材料内部的孔隙（开口、闭口）的含量等会影响材料的毛体积密度值表面体积测定或封闭孔隙后的排液置换法 反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。（ 4）堆积密度 ：一般用量筒测定其体积自然状态下 单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质量。一般按自然状态下的湿度计算。V V0 V0（ 5）孔隙率与密实度 (对应概念 ) 块料 孔隙率 密实度 V V0 V0（ 2）空隙率与填充率 散粒状材料 空隙率 填充度 当含水率为 0时，则有V V0 V0教学试验录像 砂试验 细集料的堆积密度振实密度试验.flv教学试验录像 砂试验 细集料表观密度试验 .flv教学试验录像 石试验 公路建筑材料试验 之石料的密度试验.flv教学试验录像 石试验 粗集料表观密度试验 .flv1.3 材料的力学性质 材料的力学性质直指材料在外力作用下有关变形性质和抵抗破坏的能力。1.3.1 强度 (Strength) 材料抵抗外力破坏的能力。1.几种强度（ 1）静力强度：在静荷载作用下，材料达到破坏前所承受的应力极限值，也成为材料强度或极限强度。包括抗压 (Compressive)、抗拉 (Tensile)、抗剪 (Shearing)强度 1.3 材料的力学性质 1.3.1 强度 (Strength) 材料抵抗外力破坏的能力。（ 1）静力强度：抗拉、抗压、抗剪强度（ MPa）F 破坏时的最大荷载， NA 受力截面面积， mm2（ 2）抗弯强度（抗折强度 Bending strength） 单点加荷： 二分点加荷：不同材料，强度等级有不同的划分方法L/2 L/21.3 材料的力学性质 1.3.1 强度 (Strength) 材料抵抗外力破坏的能力。2.影响材料强度试验结果的主要因素：（ 1）试件的形状、尺寸、表面状况（脆性材料）棱柱、圆柱小于立方体；大尺寸 小尺寸；表面粗糙小于表面光滑（ 2）测试时试件的温度和湿度（沥青、木材、砖）通常温度和湿度升高，强度降低（ 3）试验加荷速度和试验装置情况加荷速度快，试验数据高；刚度大的试验设备试验数据高于刚度小的试验设备。教学试验录像 石试验 公路建筑材料试验 之石料单轴抗压强度试验 .flv1.3 材料的力学性质 1.3.1 强度 (Strength) 材料抵抗外力破坏的能力。1.3.2 弹性 (Elasticity)和塑性 (Mould)1.弹性 外力作用产生变形 ,外力取消能 完全恢复 。指标： 弹性模量 意义： E表示材料抵抗变形的指标， E值 越大，材料越不易变形 ，即抵抗变形的能力越强。2.塑性 外力作用产生变形 ,外力取消变形 不能恢复1.3 材料的力学性质 1.3.3 韧性 (Fragility)和脆性 (Tenacity)1.脆性 无明显塑性变形，突然破坏。脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等（宁为玉碎不为瓦全）2.韧性 产生一定变形不破坏 ,能吸收较大的能量。韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。采用 冲击试验 测定。1.3 材料的力学性质 1.3.4 硬度 (Hardness)和耐磨性 (Abradability) 1.硬度 抵抗外物压入或刻划的能力。可采用：摩氏硬度（石料、陶瓷等）；布氏、洛氏硬度（金属材料）。 特点： 硬度高，耐磨性强，但不易加工。2.耐磨性 材料表面抵抗磨损的能力。 （路面材料要求）材料受外界的摩擦作用而造成质量和体积损失的现象成为磨损。 教学试验录像 石试验 石料磨耗试验洛杉矶法 .flv1.3 材料的力学性质 1.4 材料与水有关的性质 亲水性材料： 润湿角 90水分子间内聚力水分子与材料分子间吸引力憎水性材料： 润湿角 90水分子间内聚力水分子与材料分子间吸引力1.亲水性 与憎水性教学试验录像 石试验 矿粉亲水系数试验 .flv质量吸水率 ：材料饱水状态 ,所吸水分质量占干质量的百分率体积吸水率 ：材料饱水状态 ,所吸收水分体积占干体积百分率2. 吸水性 (Absorption)与吸湿性 (Hygroscopicity)（ 1）吸水性 饱水状态（吸水饱） 恒值由于材料的亲水性和开口孔隙的存在。1.4 材料与水有关的性质 （ 2）吸湿性 自然状态 变值含水率：自然状态下材料所含水分质量占其干质量的百分率m1 材料吸水饱和后的质量， gm2 材料吸水后的质量， gm 材料干质量， g V0 材料自然状态下的体积，立方分米2. 吸水性 (Absorption)与吸湿性 (Hygroscopicity)1.4 材料与水有关的性质 3.耐水性 (Water resistance) 材料长期在水的作用下既不破坏强度又不显著下降的性质 指标： 软化系数fb 材料饱水状态抗压强度， MPafg 材料干燥状态抗压强度， MPa 注意： 随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。经常位于水中或潮湿严重的重要结构，其材料的软化系数不于0.850.90；受潮较轻或次要结构，材料软化系数也不宜小于 0.700.851.4 材料与水有关的性质 4.抗渗性 (Water tightness) 抵抗压力水渗透的性质 （ 1）渗透系数（ 2）抗渗等级指石料、砼或砂浆所能 承受的最大水压力。如：最大承水压力为 0.2MPa， 表示为 P2，另有 P4、 P6 、 P8、 P10渗透系数： 透水量：Ks的意义： 抗渗系数越小，表明抗渗性能越好。1.4 材料与水有关的性质 o 抗冻等级：标准尺寸的材料试件，在水饱和状态下，经受标准的冻融作用后，其强度不严重降低、质量部显著损失、想能不明显下降时所能经受的冻融循环次数。 o 记为 F50、 F10