建筑材料的基本性质PPT学习教案

1、会计学1 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质 第一节 材料的物理性质材料的物理性质 1. 1. 材料的密度材料的密度 材料的密度是指材料在绝对密实状态下单 位体积的质量，按下式计算： =m/v 式中：密度, g/cm3 或 kg/m3 m材料的质量，g 或 kg V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3 测试时，材料必须是绝对干燥状态。含 孔材料则必须磨细后采用排开液体的方法来 测定其体积。 第1页/共62页 2. 2. 材料的表观密度材料的表观密度 表观密度（俗称“容重”）是指材料在自 然状态下单位体积的质量。 按下式计算： 0 0V m 第2页/共62页 材料的表观体积是指包括内部孔隙在内

2、的体积 。因为大多数材料的表观体积中包含有内部孔隙 ，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多 少，均可能影响其总质量（有时还影响其表观体 积）。因此，材料的表观密度除了与其微观结构 和组成有关外，还与其内部构成状态及含水状态 有关。 通常表观密度是指材料在干燥状态下的表观密 度，其他含水情况应注明。 第3页/共62页 3. 3. 材料的堆积密度材料的堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下 单位体积的质量。单位体积的质量。 按下式计算：按下式计算： 式中式中0 0， ，材料的堆积密度 材料的堆积密度, , g/cmg/cm3 3 或 或 kg

3、/mkg/m3 3 m m 材料的质量，材料的质量，g g 或或 kgkg V V0 0， ，材料的堆积体积， 材料的堆积体积，cmcm3 3 或 或 m m3 3 0 0 V m 第4页/共62页 粉状或粒状材料的质量是指填充在一定容 器内的材料质量，其堆积体积是指所用容器的 容积而言。因此，材料的堆积体积包含了颗粒 之间的空隙。堆积体积是指材料在气干状态下 的堆积密度，其他含水情况应注明。 在建筑工程中，计算材料用量、构件 的自重，配料计算以及确定堆放空间时 经常要用到材料的密度、表观密度和堆 积密度等数据。注意三个密度之间的区 别。 第5页/共62页 4 . 4 . 材料的密实度材料的密

4、实度 密实度是指材料体积内被固体物质充实的 程度。密实度的计算式如下： 对于绝对密实材料， 因 0 = ，故密 实度D =1 或 100%。对于大多数土木工程材 料， 因 0 ，故密实度D 1 或 D 100%。 密度； 0 0 V V D 第6页/共62页 5. 5. 孔隙率孔隙率 材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积 占材料总体积的百分率。孔隙率P按下式计 算： V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3 密度, g/cm3 或 kg/m3 0 0 0 1 V VV P 第7页/共62页 第8页/共62页 第二节材料与水有关的性质第二节材料与水有关的性质 一. . 材料的亲水性与憎水性材料的亲水

5、性与憎水性 与水接触时，有些材料能被水润湿，而有些 材料则不能被水润湿，对这两种现象来说，前者 为亲水性，后者为憎水性。 材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材 料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子 亲合力，大于水分子本身之间的内聚力；反之， 憎水性材料与水分子之间的亲合力，小于水分子 本身之间的内聚力。 第9页/共62页 工程实际中，材料是亲水性或憎水性，通 常以润湿角的大小划分，润湿角为在材料、水 和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固 体接触面所成的夹角。其中润湿角愈小，表 明材料愈易被水润湿。当材料的润湿角 时，为亲水性材料；当材料的润湿角 时，为憎水性材料。水在亲水性材料表

6、面可以铺展开，且能通过毛细管作用自动将水 吸入材料内部；水在憎水性材料表面不仅不能 铺展开，而且水分不能渗入材料的毛细管中。 见图-1 第10页/共62页 图1 材料润湿示意图 （）亲水性材料；（）憎水性材料 第11页/共62页 二二. 材料的吸水性材料的吸水性 材料与水接触能吸收水分的能力，称为 材料的吸水性。 吸水的大小以吸水率来表示。 吸水率有两种表示方法：质量吸水率和 体积吸水率。 第12页/共62页 质量吸水率质量吸水率 质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水 量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以m 表 示。质量吸水率m 的计算公式为： %100 g gb m m mm W 第13

7、页/共62页 体积吸水率体积吸水率 体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积 占材料自然体积的百分率，以W表示。体积吸水率W的 计算公式为： %100 1 0 W gb v V mm W g 第14页/共62页 W=Wm * 第15页/共62页 材料的吸水性与其孔隙率有关，更与其孔隙特 征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经 过连通孔渗入内部的： A、材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水性 就愈大。 B、闭口空隙，水分不易进入。 C、开口的粗大空隙，水分容易进入但不能存留， 吸水性较小。 第16页/共62页 三三. . 材料的吸湿性材料的吸湿性 材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸 收

8、水分的性质。干燥的材料处在较潮湿的空 气中时，便会吸收空气中的水分；而当较潮 湿的材料处在较干燥的空气中时，便会向空 气中放出水分。前者是材料的吸湿过程，后 者是材料的干燥过程。由此可见，在空气中 ，某一材料的含水多少是随空气的湿度变化 的。 第17页/共62页 吸湿性的大小用含水率来表示，指材料中所 含水的质量占其干质量的百分率，以h表示，其 计算公式为： %100 g gs h m mm W 第18页/共62页 显然，材料的含水率受所处环境中空气湿 度的影响。材料的吸湿作用是可逆的，干燥的 材料可吸收空气中的水分，潮湿的材料可向空 气中释放水分。当空气中湿度在较长时间内稳 定时，材料的吸湿

9、和干燥过程处于平衡状态， 此时材料的含水率保持不变，其含水率叫作材 料的平衡含水率。 吸水性指材料吸收液态水的能力，而吸湿 性指材料吸收气态水的能力。 第19页/共62页 四. . 材料的耐水性材料的耐水性 材料的耐水性是指材料长期在饱和水 的作用下不破坏，强度也不显著降低的性 质。衡量材料耐水性的指标是材料的软化 系数KR： g b R f f K 式中 KR 材料的软化系数 fb 材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa） fg 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa） 第20页/共62页 软化系数反映了材料饱水后强度降低 的程度，是材料吸水后性质变化的重要特 征之一。一般材料吸水后，水分会分散在

10、 材料内微粒的表面，削弱其内部结合力， 强度则有不同程度的降低。当材料内含有 可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入 的水还可能溶解部分物质，造成强度的严 重降低。 第21页/共62页 材料耐水性限制了材料的使用环境， 软化系数小的材料耐水性差，其使用环境 尤其受到限制。软化系数的波动范围在0 至1之间。工程中通常将0.85的材料 称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环 境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次 要的工程部位时，材料软化系数也不得小 于0.75 。 第22页/共62页 五. . 材料的抗渗性材料的抗渗性 抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗 透的性能。土木建筑工程中许多材料常含有 孔隙、

11、孔洞或其它缺陷，当材料两侧的水压 差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙 、孔洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力 水的渗透，不仅会影响工程的使用，而且渗 入的水还会带入能腐蚀材料的介质，或将材 料内的某些成分带出，造成材料的破坏。 第23页/共62页 .1 .1 渗透系数渗透系数 抗渗性用材料的渗透系数可通过下式计算: AtH wd K 式中 K渗透系数, （cm / h）; w渗水量， （cm3 ） A 渗水面积, （cm2 ） H 材料两侧的水压差，（cm）。水头：压力换算成水柱高度的形式 d 试件厚度 （cm） t 渗水时间 （h） 材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。 第24页/

12、共62页 5.2 .2 抗渗等级抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行 透水试验时，材料标准试件在透水前所能 承受的最大水压力，并以字母P及可承受的 水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等 级。 如P4、P6、P8、P10等，表示试件能 承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa 、1.0MPa的水压而不渗透。 第25页/共62页 六、材料的抗冻性六、材料的抗冻性 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能 经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不 显著降低的性能。 材料吸水后，在负温作用条件下，水在 材料毛细孔内冻结成冰，体积膨涨所产生的 冻胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到 局

13、部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破 坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。 第26页/共62页 抗冻性以试件在冻融后的质量损失、 外形变化或强度降低不超过一定限度时 所能经受的冻融循环次数来表示，或称 为抗冻等级。 材料的抗冻等级可分为15、25、 50、100、200等，分别表示此材 料可承受15次、25次、50次、100次、 200次的冻融循环。材料的抗冻性与材料 的强度、孔结构、耐水性和吸水饱和程 度有关。 第27页/共62页 第三节 材料的热工性质材料的热工性质 1. 1. 导热性导热性 当材料两面存在温度差时，热量从材料一面通过材料传导至 另一面的性质，称为材料的导热性。导热性用导

14、热系数 表示。 导热系数的定义和计算式如下所示： )( 12 TTAt Q 在物理意义上，导热系 数为单位厚度(1m)的材料 、两面温度差为1时、 在单位时间(1s)内通过单 位面积(1)的热量。 第28页/共62页 2. 2. 热容量和比热热容量和比热 材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为 材料的热容量。单位质量材料温度升高或降低1所吸收 或放出的热量称为热容量系数或比热。比热的计算式如 下所示： )( 12 TTm Q C 热容量) 第29页/共62页 3 3、材料的热变形性、材料的热变形性 材料的热变形性是指温度升高或降低时材料的长度或体积发生 变化。 除个别材料以外，多数材料

15、在温度升高时体积膨胀，温度下降 时体积收缩。这种变化表现在单向尺寸时，为线膨胀或线收缩，相 应的技术指标为线膨胀系数（）。 材料的线膨胀系数（L/K） L试件的膨胀或收缩值（mm） L试件在升降温前的长度（mm） t温度差（K） 第30页/共62页 第31页/共62页 第四节 材料的力学性质材料的力学性质 1.1.材料的强度材料的强度 材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的 能力。通常情况下，材料内部的应力多由外力（ 或荷载）作用而引起，随着外力增加，应力也随 之增大，直至应力超过材料内部质点所能抵抗的 极限，即强度极限，材料发生破坏。 在工程上，通常采用破坏试验法对材料的强度 进行实测。将预

16、先制作的试件放置在材料试验机 上，施加外力（荷载）直至破坏，根据试件尺寸 和破坏时的荷载值，计算材料的强度。 第32页/共62页 根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、 抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。材料的抗拉 、抗压、抗剪强度的计算式如下： A F f max 第33页/共62页 材料的抗弯强度与受力情况有关，一般试验 方法是将条形试件放在两支点上，中间作用一集 中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式 计算： 2 max 2 3 bh LF f w 第34页/共62页 2. 2. 弹性和塑性弹性和塑性 材料在外力作用下产生变形，当外力取 消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性 。这种

17、完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬 时变形）。 材料在外力作用下产生变形，如果外力 取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并 且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢 复的变形称为塑性变形（或永久变形）。 第35页/共62页 3. 3. 脆性和韧性脆性和韧性 材料受力达到一定程度时，突然发生破坏， 并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性。大 部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材 ，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆 等。脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、 抗折强度低。 。 第36页/共62页 第五节 材料的耐久性材料的耐久性 材料的耐久性是泛指材料在使用条件下 ，受各种内在或外来自然

18、因素及有害介质的 作用，能长久地保持其使用性能的性质。 材料在建筑物之中，除要受到各种外力 的作用之外，还经常要受到环境中许多自然 因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、 化学、机械及生物的作用。 第37页/共62页 物理作用可有干湿变化、温度变化及 冻融变化等。这些作用将使材料发生体积 的胀缩，或导致内部裂缝的扩展。时间长 久之后即会使材料逐渐破坏。在木结构建 筑中，要考虑潮湿的环境对木材的影响。 在寒冷地区，冻融变化对材料会起着显著 的破坏作用。在高温环境下，经常处于高 温状态的建筑物或构筑物，所选用的建筑 材料要具有耐热性能。 第38页/共62页 化学作用包括大气、环境水以及使 用条件下

19、酸、碱、盐等液体或有害气体 对材料的侵蚀作用。 机械作用包括使用荷载的持续作用 ，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损 、磨耗等。 生物作用包括菌类、昆虫等的作用 而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。 第39页/共62页 砖、石料、混凝土等矿物材料，多是由 于物理作用而破坏，也可能同时会受到化学 作用的破坏。金属材料主要是由于化学作用 引起的腐蚀。木材等有机质材料常因生物作 用而破坏。沥青材料、高分子材料在阳光、 空气和热的作用下，会逐渐老化而使材料变 脆或开裂。 第40页/共62页 材料的耐久性指标： 是根据工程所处的环境条件来 决定的。例如处于冻融环境的工程 ，所用材料的耐久性以抗冻性指标 来表示。处于

20、暴露环境的有机材料 ，其耐久性以抗老化能力来表示。 第41页/共62页 第六节 材料的装饰性材料的装饰性 装饰材料指用于建筑物内外墙面、柱面 、地面及顶棚等处的饰面材料，除了装饰作 用外还有保护作用和其他特殊作用。 装饰效果主要取决于装饰材料的色彩、 质感和线性。 第42页/共62页 第43页/共62页 计算题：计算题： 1 1、 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度 为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙 率与空隙率？ 2 2、 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度 分别为174、178、165 MPa，求该石材的软化系数。 3、

21、有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其，其 绝干质量为绝干质量为2550g。砖的尺寸为。砖的尺寸为24011553mm，经，经 干燥并磨成细粉后取干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为，用排水法测得绝对密实体积为 18.62 cm3 。试计算该砖的。试计算该砖的吸水率、密度、表观密度、吸水率、密度、表观密度、 孔隙率。孔隙率。 第44页/共62页 1 1、 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度 为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙 率与空隙率？ 石子的孔隙率P为： %51. 1 6

22、5. 2 61. 2 111 0 00 0 V V V VV P 石子的空隙率P，为： %63.35 61. 2 68. 1 111 0 0 0 0 0 00 V V V VV P 第45页/共62页 2 2、 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度 分别为174、178、165 MPa，求该石材的软化系数。 该石材的软化系数为: 93.0 178 165 g b R f f K 该石材的软化系数为0.93，大于0.85，属于耐水材料 。 软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料 在绝对干燥状态下的抗压强度之比。与材料在气干状态在绝对干燥

23、状态下的抗压强度之比。与材料在气干状态 下的抗压强度无关。下的抗压强度无关。 第46页/共62页 3、 有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其，其 绝干质量为绝干质量为2550g。砖的尺寸为。砖的尺寸为24011553mm，经干，经干 燥并磨成细粉后取燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为，用排水法测得绝对密实体积为 18.62 cm3 。试计算该砖的吸水率、密度、表观密度、孔。试计算该砖的吸水率、密度、表观密度、孔 隙率。隙率。 该砖的吸水率为该砖的吸水率为 该砖的密度为该砖的密度为 表观密度为表观密度为 孔隙率为孔隙率为 %100

24、 2550 25502900 %100 g g b m M MM W 3 /69. 2 62.18 50 cmg V m 3 0 0 /74. 1 3 . 55 .1125 2550 cmg V m %3 .35 69. 2 74. 1 11 0 P 第47页/共62页 1、材料的基本性能有哪些？ 2、材料的物理性能、力学性能各有哪些内容？ 3、材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？如何测 定？ 4、亲水材料和憎水材料有什么区别？用什么参数来判断？ 5、材料的吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性、抗冻性用 什么来表示？ 6、材料的强度有几种？分别如何计算？ 7、材料的弹性和塑性、脆性和韧性的定义是

25、什么？ 8、材料的导热系数和比热如何计算？ 第48页/共62页 1、材料的基本性能有哪些？ 答：材料的基本性质包括物理性质、化学性 质、力学性质、耐久性质、装饰性质等。 第49页/共62页 第50页/共62页 3、材料的密度、表观密度、堆积密 度有何区别？如何测定？ 答：材料的密度是指材料在绝对密实 状态下单位体积的质量，按下式计 算： =m/v 式中：密度, g/cm3 或 kg/m3 m材料的质量，g 或 kg V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3 第51页/共62页 材料的表观密度（俗称“容重”）是指材 料在自然状态下单位体积的质量。 按下式计算： 0 0V m 第52页/共62页 材

26、料的堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状 态下单位体积的质量。 按下式计算： 式中0，材料的堆积密度, g/cm3 或 kg/m3 m 材料的质量，g 或 kg V0，材料的堆积体积，cm3 或 m3 0 0 V m 第53页/共62页 4、亲水材料和憎水材料有什么区 别？用什么参数来判断？ 答：与水接触时，有些材料能被 水润湿，而有些材料则不能被水 润湿，对这两种现象来说，前者 为亲水性，后者为憎水性。材料 是亲水性或憎水性，通常以润湿 角的大小划分，润湿角为在材料、 水和空气的交点处，沿水滴表面 的切线与水和固体接触面所成的 夹角。其中润湿角愈小，表明 材料愈易被水润湿。当材料的润 湿角 时，为亲水性材料； 当材料的润湿角 时，为 憎水性材料。 第54页/共62页 5、材料的吸水性、吸湿性、耐水 性、抗渗性、抗冻性用什么来 表示？ 答：材料与水接触能吸收水分的 能力，称为材料