第一章 建筑材料的性质

1、上上 节节 回回 顾顾 一、概述一、概述 （定义、特点、地位、发展）（定义、特点、地位、发展） 二、分类二、分类 三、技术标准三、技术标准 四、课程任务和学习方法四、课程任务和学习方法 第一章 建筑材料的基本性质 本章教学目标本章教学目标 建筑材料的基本性质 一、建材与质量相关的性质 二、建材与水相关的性质 三、材料的变形性质 四、材料的强度 五、材料的耐久性 六、材料与热有关的性质 第一章 建筑材料的基本性质 建材各异，本章简述其共性，个性见后。建材各异，本章简述其共性，个性见后。 第一节第一节 材料的基本物理性质材料的基本物理性质 一、材料与质量有关的性质一、材料与质量有关的性质 （一）材

2、料的密度（一）材料的密度 1.密度：是指材料在绝对密实状态下，单位密度：是指材料在绝对密实状态下，单位 体积的质量。体积的质量。 注意：注意：材料的质量是在材料的质量是在干燥状态干燥状态下下 材料是在材料是在绝对密实状态绝对密实状态下下 一、材料与质量有关的性质一、材料与质量有关的性质 （一）材料的密度（一）材料的密度 2.表观密度表观密度 注意：注意：材料在材料在自然状态下自然状态下的体积和质量，只的体积和质量，只 包含材料内部的孔隙。包含材料内部的孔隙。 3.堆积密度堆积密度 注意：注意：散粒材料在散粒材料在堆积状态下堆积状态下的体积和质量，的体积和质量， 既包含材料内部的孔隙，又包含材料

3、散粒间既包含材料内部的孔隙，又包含材料散粒间 的空隙。的空隙。 名称名称定义定义表达式表达式单位单位备注备注 密度密度 表观密度表观密度 堆积密度堆积密度 0 0 v m v m vo m 0 材料的密度、表观密度与堆积密度小结材料的密度、表观密度与堆积密度小结 材料在绝对密实状态下材料在绝对密实状态下, , 单位体积的质量。单位体积的质量。 材料在自然状态下，单材料在自然状态下，单 位体积的质量。位体积的质量。 材料在堆积状态下，单材料在堆积状态下，单 位体积的质量。位体积的质量。 g/cmg/cm3 3 /m/m3 3 /m/m3 3或或 g/cmg/cm3 3 孔隙率孔隙率 图图1-1

4、1-1 材料孔隙率示意图材料孔隙率示意图 00 0 100%) 100% VV P V (1- 一、材料与质量有关的性质 空隙率空隙率 图图1-2 1-2 材料空隙率示意图材料空隙率示意图 000 00 100%(1) 100%1 VV PD V （一）材料的亲水性与憎水性 亲水性的土壤 憎水性的荷叶 （二）吸水性 %100 干 干吸 质 m mm W 影响吸水性的因素 影响吸水性的因素：影响吸水性的因素： （三）材料的耐水性 定义：材料在长期饱和水作用下，其强度也定义：材料在长期饱和水作用下，其强度也 不显著降低的性质，称为耐水性。其衡量指不显著降低的性质，称为耐水性。其衡量指 标为：标为：

5、 干 饱 软 f f K 软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降 低越多，其耐水性越差。低越多，其耐水性越差。 二、材料与水有关的性质 衡量指标：衡量指标： 渗透系数渗透系数k k，单位，单位cm/hcm/h k k越大，材料的抗渗性越差。越大，材料的抗渗性越差。 抗渗等级抗渗等级PnPn （四）材料的抗渗性 定义：材料抵抗压力水定义：材料抵抗压力水 渗透的性质称为抗渗性。渗透的性质称为抗渗性。 Q A d H 二、材料与水有关的性质 K=Qd/AtH （五）材料的抗冻性 定义：定义：指材料在吸水饱和的状态下经历多指材料在吸水饱和的状态下经历多 次冻融

6、循环，保持其原有性质或不显著降低次冻融循环，保持其原有性质或不显著降低 原有性质的能力。原有性质的能力。 冻融破坏的原因 材料有孔且孔隙含水；材料有孔且孔隙含水； 水水冰，体积膨胀冰，体积膨胀9 9，结冰压力高达，结冰压力高达100MPa100MPa， 结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂；结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂； 反复多次加剧破坏，最终材料崩溃；反复多次加剧破坏，最终材料崩溃； 严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻 井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏。井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏。 冻融破坏的铁路桥混凝土（钢筋保护层剥落） 冻融

7、破坏的水库大坝（开裂和表面剥落）冻融破坏的水库大坝（开裂和表面剥落） 材料与水有关的性质小结 （一）亲水性与憎水性（一）亲水性与憎水性 衡量指标：湿润角衡量指标：湿润角 （二）吸水性（二）吸水性 衡量指标：吸水率衡量指标：吸水率 （三）耐水性（三）耐水性 衡量指标：软化系数衡量指标：软化系数 （四）抗渗性（四）抗渗性 衡量指标：渗透系数衡量指标：渗透系数 第二节 材料的基本力学性质 材料的力学性质：指材料在外力作用下的有材料的力学性质：指材料在外力作用下的有 关变形性质和抵抗破坏的能力。关变形性质和抵抗破坏的能力。 一、材料的变形性质一、材料的变形性质 指材料在荷载作用下发生形体变化的有关性质

8、。指材料在荷载作用下发生形体变化的有关性质。 主要有：主要有： （一）弹性变形与塑性变形（一）弹性变形与塑性变形 （二）脆性与韧性（二）脆性与韧性 （三）徐变（三）徐变 （四）应力松弛（四）应力松弛 （一）弹性与塑性 材料在外力作用下产生变形， 外力撤掉后变形能完全恢复 的性质，称为弹性。 E 脆性材料：混凝土、玻璃、石材脆性材料：混凝土、玻璃、石材 2.2.韧性在冲击、震动荷载的作用下，能韧性在冲击、震动荷载的作用下，能 吸收较大能量而不破坏的性质称为韧性。吸收较大能量而不破坏的性质称为韧性。 如钢材、木材、纤维等。如钢材、木材、纤维等。 1.1.脆性在外力作用下，当外力达到一定脆性在外力作

9、用下，当外力达到一定 限度后，材料突然破坏而又无明显的塑限度后，材料突然破坏而又无明显的塑 性变形的性质性变形的性质。 （三）徐变与应力松弛 1、徐变：固体材料在外力作用下，变、徐变：固体材料在外力作用下，变 形随时间的延长而逐渐增长的现象。形随时间的延长而逐渐增长的现象。 2、应力松弛：材料在荷载作用下，若、应力松弛：材料在荷载作用下，若 所产生的变形因受约束而不能发展时，所产生的变形因受约束而不能发展时， 则其应力将随时间延长而逐渐减小。则其应力将随时间延长而逐渐减小。 二、材料的强度 指材料抵抗外力（荷载）作用引起破坏的能力。指材料抵抗外力（荷载）作用引起破坏的能力。 （一）材料强度的测

10、定（一）材料强度的测定 采用破坏性试验方法，在规定的条件下来进行。采用破坏性试验方法，在规定的条件下来进行。 抗压、抗拉、抗剪强度计算公式不同。抗压、抗拉、抗剪强度计算公式不同。 （二）材料的强度等级（二）材料的强度等级 第三节 材料的耐久性 耐久性：指在使用条件下，抵抗各种内外破耐久性：指在使用条件下，抵抗各种内外破 坏因素的作用下，保持其原有性能而不破坏因素的作用下，保持其原有性能而不破 坏、不变质的能力。坏、不变质的能力。 破坏作用可分为：破坏作用可分为： （1）物理作用）物理作用 （2）化学作用）化学作用 （3）生物及生物化学作用）生物及生物化学作用 第四节 材料与热有关的性质 一、导

11、热性一、导热性 二、比热容二、比热容 一、导热性 导热性材料传导热量的能力称为导热性材料传导热量的能力称为导热性。导热性。 其大小用其大小用导热系数（导热系数（）表示。表示。 12 Qd A TTt 12 (T -T ) A Q d t A t2 t1 Q 式中式中 导热系数（导热系数（W/m.KW/m.K） Q Q传导的热量（传导的热量（J J） A A热传导面积（热传导面积（m m2 2） d d材料的厚度（材料的厚度（m m） t t热传导时间（热传导时间（s s） (T(T2 2-T-T1 1) )材料两侧温差（材料两侧温差（K K） 二、热容量及比热容二、热容量及比热容 热容量热容量

12、是指材料受热时吸收热量或冷却时放出是指材料受热时吸收热量或冷却时放出 热量的性质。热量的性质。 式中：式中：Q 材料的热容量（材料的热容量（J）；）； m 材料的质量（材料的质量（k kg）；）； 材料受热或冷却前后的温度差（材料受热或冷却前后的温度差（k）；）； C 材料的比热容（材料的比热容（J/kg k）。）。 比热容比热容是指是指1kg1kg质量的材料，在温度升高或降低质量的材料，在温度升高或降低 1k1k时所吸收或放出的热量。材料的比热容，对保持时所吸收或放出的热量。材料的比热容，对保持 建筑物内部温度稳定有很大意义。建筑物内部温度稳定有很大意义。 )( 21 ttcmQ 21 tt

13、 第四节 材料的组成、结构和构造 一、材料的组成一、材料的组成 （一）化学组成：指构成材料的化学元（一）化学组成：指构成材料的化学元 素及化合物的种类及数量。素及化合物的种类及数量。 （二）（二） 矿物组成：矿物组成：矿物组成是指构成材矿物组成是指构成材 料的矿物种类和数量。料的矿物种类和数量。 二、材料的结构二、材料的结构 （一）微观结构：是指原子、分子层次的结构。（一）微观结构：是指原子、分子层次的结构。 从微观结构层次上，材料可分为晶体、玻璃体、从微观结构层次上，材料可分为晶体、玻璃体、 胶体。胶体。 1.1.晶体晶体: :质点（离子、原子、分子）在空间上按质点（离子、原子、分子）在空间

14、上按 特定的规则呈周期性排列时所形成的结构称为晶特定的规则呈周期性排列时所形成的结构称为晶 体结构。体结构。 2.2.玻璃体玻璃体: :将熔融物质迅速冷却（急冷），使其将熔融物质迅速冷却（急冷），使其 内部质点来不及作有规则的排列就凝固，这时形内部质点来不及作有规则的排列就凝固，这时形 成的物质结构即为玻璃体，又称为无定形体或非成的物质结构即为玻璃体，又称为无定形体或非 晶体。晶体。 3.3.胶体胶体 物质以极微小的质点（粒径为物质以极微小的质点（粒径为1010 7 7 1010 9 9 m m）分散在介质中所形成的结构称为胶）分散在介质中所形成的结构称为胶 体。体。 由于胶体的质点很微小，其

15、总表面积由于胶体的质点很微小，其总表面积 很大，因而表面能很大，有很强的吸附力，很大，因而表面能很大，有很强的吸附力， 所以胶体具有较强的粘结力。当胶粒产生所以胶体具有较强的粘结力。当胶粒产生 彼此相联，形成空间网络结构，从而使胶彼此相联，形成空间网络结构，从而使胶 体结构的强度增大，变形性能减小，形成体结构的强度增大，变形性能减小，形成 固态或半固体状态，此胶体结构称为凝胶固态或半固体状态，此胶体结构称为凝胶 结构。结构。 原子晶体（金刚石）原子晶体（金刚石） 离子晶体（氯化钠）离子晶体（氯化钠） 分子晶体（干冰）分子晶体（干冰） 分子晶体（石墨）分子晶体（石墨） 金属晶体金属晶体 高纯石英高纯石英 石英玻璃石英玻璃 硅藻土硅藻土 玻璃体（玻璃微珠）玻璃体（玻璃微珠） 再生沥青胶体状态再生沥青胶体状态 胶体结构胶体结构 胶体微粒形成的凝胶胶体微粒形成的凝胶 二、材料的结构二、材料的结构 （二）亚微观结构：是指用光学显微镜所能观（二）亚微观结构：是指用光学显微镜所能观 察到的材料结构。其尺寸范围在察到的材料结构。其尺寸范围在1010 3 3 1mm1mm。 三、材料的构造三、材料的构造 指材料的宏观组织状况。指材料的宏观组织状况。 岩石的层理，木材的纹理，钢铁中的气孔、岩石的层理，木材的纹理，钢铁中的气孔、 裂纹裂纹