《建筑工程概论》1建筑材料的基本性质

1、第一章 建筑材料的基本性质钢筋、混凝土砂、石、砖本章学习目标通过本章学些掌握建筑材料的特性一、物理性质孔隙率、吸水性、导热性二、力学性质抗压、抗拉、抗剪强度三、材料的耐久性 我们知道的建筑材料有哪些？是什么样的作用？ 结构材料、装饰材料及其他。一些建材起到的作用。水+水泥 起到胶结和硬化的作用砂+石 起到支撑和骨架的作用为什么要学习建材的性质？ 为了正确选择建筑材料和更好地用好建筑材料。 建材在建筑物中承担各种不同的作用，因此对其要求具备不同的性质；同时，建筑物在使用过程中，还经常受到各种环境因素的作用，使材料逐渐遭受破坏。因此，材料在满足建筑物所要求的功能性质的同时，还需具有抵抗这些破坏作用

2、的性质，以保证在所处环境中经久耐用。正确选择建筑材料的重要性对建筑物的功能的影响。对建筑外观的影响。对建筑造价的影响。（特别是装饰材料）一、物理性质1.密度：单位体质的质量。=m/V ，1gcm3=1000kgm32.表观密度0：m/V0自然状态下（包含孔隙）单位体积的质量。包括干表观密度，湿状态下湿表面密度。3.表观堆积密度0：m/V0堆积状态下的表观密度。包括松散堆积密度、压实堆积密度，取决于堆积疏密程度、含水率等。 材料构造与强度关系构造致密的材料强度高；疏松多孔的材料密度低，强度也较低4.密实度D：指材料体积内被固体物质所充实的程度。D=V/V05.孔隙率P：指材料体积内空隙体积占总体

3、积的百分率。反应的是材料疏密程度。P=(V0-V)/V0开口孔隙、闭口孔隙；连通孔、独立孔P+D=1孔隙率和空隙率空隙率是指散粒或粉状材料颗粒之间的空隙体积占其自然堆积体积的百分率。P=(Vo-Vo)/ Vo。 所以，孔隙率和密实度是反映材料本身的致密程度，而孔隙率是反映散粒状颗粒之间互相填充的致密程度。 孔隙率是不考虑材料之间存在空隙的，只有材料内部有孔（空间），而空隙率则是考虑材料之间空隙（空间），值得注意的是，计算孔隙率时Vo和Vo是包含孔隙的体积的。 即 Vo-Vo是空隙体积（材料颗粒与材料颗粒之间存在的空间） Vo-V 是孔隙体积（材料颗粒内部的空间） 材料的密实度和孔隙率密实度和孔

4、隙率反应了材料的致密程度。一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越少，密实度也就越大则： 吸水越少； 强度越高； 抗渗性和抗冻性越好； 但是导热性变差。材料的密度、表观密度与孔隙率孔隙率越高、材料表面密度和强度越小，抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性越差。粗大的开口孔隙水容易透过；极细孔隙，水分容易吸收，但不容易流动开口孔隙有利于吸水性、吸声性、透水性增强。分散不连通孔隙的材料，常有良好的保温隔热性能。外界连通的微孔或气泡的材料，能吸收声波能量，可作为隔音吸声材料。孔隙率在工程中的应用改善孔隙率改变材料性能。轻质混凝土-加大孔隙率，降低密度人行道砖-开口孔隙，连通孔隙，有利于透水、吸水矿棉吸声板-开

5、口孔隙材料与水有关性质1.亲水性与憎水性亲水性-易被水湿润。石料、砖、混凝土、木材等属于亲水性材料憎水性。沥青、石蜡、塑料等属于憎水性材料材料与水有关的性质2.吸水性 用吸水率表示，分质量吸水率、体积吸水率。 吸水性，不仅取决于材料本身的亲水性，还与其孔隙率的大小及孔隙特征有关。一般孔隙率越大，吸水性越强。封闭的孔隙，水分不能进入；粗大开口的孔隙，不易吸满水分；具有很多微小开口孔隙的材料，其吸水能力特别强。3.吸湿性-干燥材料在空气中，吸收空气水分的性质。4.耐水性水分侵入材料内部毛细孔，减弱材料内部的结合力，使强度降低。软化系数大于0.8的材料为耐水材料。水分侵入材料内部毛细孔，减弱材料内部

6、的结合力，使强度降低。5.抗渗性 K越大，抗渗性越差。式中K渗透系数，cm/h；Q透水量， cm3；A透水面积，cm2；d材料厚度，cm；H水头差，cm； t透水时间，h。6.抗冻性抗冻性取决于材料的孔隙特征、吸水饱和程度、抵抗冰胀能力。水在材料内部孔隙结冰导致体积增大，冰胀应力破坏材料组织。因此低温会造成材料出线裂纹、剥落，降低材料轻度、损坏材料的功能。细小的开孔孔隙材料，因此容易受冻破坏粗大的开孔孔隙，水分不容易保留，很难达到吸水饱和程度，因此不容易冻破坏。材料的热工性质1.导热性当材料两侧存在温差，热量从材料的一侧传递至材料的另一侧的性质。孔隙率越大导热系数越小材料的保温隔热性能越好提高

7、孔隙率，提高材料保温性能材料的热工性质2.热容量与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。比热-表示1g材料温度升高或降低1K时所吸收或放出的热量。导热系数大的材料：铜370；钢58；花岗岩2.90。二、材料的力学性质1.材料的强度抗压、抗拉、抗剪和抗弯强度。2.弹性和塑性3.脆性和韧性4.硬度和耐磨性材料的强度1.强度：指材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。强度的类型抗拉强度抗压强度抗弯强度抗剪强度抗扭强度湛江海湾大桥强度的单位计算公式大小：单位面积上作用的力的大小，用应力大小表示强度高低。用表示，单位为MPa单位： 1MPb=1MN/m2 =1N/mm2F=P

8、/A F-材料的强度（MPa）P-材料破坏时的荷载（N） A-材料的截面面积影响材料强度的因素材料的构造。凡是构造越密实、越均匀的材料，其强度越高。孔隙减少了截面面积，同时在孔隙边缘产生应力集中现象，造成强度降低。材料的含水状态及温度。例如填土含水；沥青、钢材温度。水泥的强度等级例如硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六个强度等级（分别代表试件28d的抗压强度标准值的最小值为42.5MPa、52.5MPa、62.5MPa，带R的为早强型等级）。水泥、标准砂和水按13.00.5的比例，制成40mm40mm160mm的标准试件，在标准养护条件下（1d内为2

9、01摄氏度、相对湿度为90%以上的空气中，1d后为201摄氏度的水中）养护至规定的龄期 混凝土的强度等级混凝土的强度等级分为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100共19个等级。150mm的立方体试件 混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/101/20。例如，强度等级为C30的混凝土是指30MPafcu,k混凝土立方体抗压强度标准值 35MPa 水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。 注意：强度不等于硬度；强度等级与强度值的区别砂浆的强度

10、等级砂浆强度等级是以边长为7.07 cm的立方体试块，按标准条件在（202）温度、相对湿度为90%以上的条件下养护至28 d的抗压强度值确定。砌筑砂浆按抗压强度划分为 M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5等六个强度等级。弹性和塑性弹性-材料的外力作用下发生变形，外力撤掉后变形能完全恢复的性质，称为弹性，相应的变形称为弹性变形。塑性-材料在外力作用下产生变形，若除去外力后仍保持变形后的形状和尺寸，并不产生裂缝的性质称为塑性。相应的变形称为塑性变形。材料的弹性变形曲线脆性和韧性脆性-材料在外力达到一定程度时，若突然发生破坏，并无明显的变形，这种性质称为脆性。如石材、烧结普通砖、陶瓷、普通混凝土等材料。破坏突然、危害大，所以仅用于承受静压力作用的构件，如柱子、墩座。韧性-材料在冲击或者动力荷载作用下，能吸收较大能量而不破坏的性质称为韧性，如低碳钢、低合金钢、木材、钢筋混凝土等材料。吊车梁、桥面、路面等有震动要求的构件使用韧性材料。硬度和耐磨性硬度-材料表面的坚硬程度。耐磨性-材料受外界物质摩擦作用而质量体积减少的现象称为磨损。三、材料的耐久性材料的耐久性-指材料在使用期间，受到各种内在或外来因素的作用，能经久不变质、不破坏，能保持原有性能，不影响使用的性质。物理作用破坏：干湿变化、温度变化、冻融循环、磨损等。化学作用破坏：腐蚀生物作用破坏：白蚁、昆虫蛀如何提高材料