《建筑装饰材料》第一章建筑材料的基本性质

宿迁职业技术学院施工教研室杨云第一章建筑装饰材料的基本性质本章内容一、材料与质量有关基本物理性质二、材料与水有关的性质三、材料的热工性质

四、材料的声学性质五、材料的光学性质六、材料的力学性质七、材料的耐久性八、材料的装饰性

填充率孔隙率密实度堆积密度表观密度密度物理性质一、材料与质量有关的基本物理性

第一章建筑装饰材料的性质空隙率材料的体积构成体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。

密度计算公式ρ=m/v材料在绝对密实状态下的体积材料的密度

材料的质量绝对密实体积

干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以Ｖ表示。一般将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得到其体积。

表观密度计算公式ρo=m/vo材料的表观密度

材料的质量材料在自然状态下的体积材料的自然体积

材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分）。一般以V0

表示。形状规则的材料可根据其尺寸计算其体积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然后用排开液体的方法得到其体积。

堆积密度计算公式ρo′=m/vo′材料的堆积密度材料在堆积状态下的体积材料的质量材料的堆积体积粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。一般以表示。（一）材料的密度、表观密度与堆积密度名称定义表达式单位备注密度表观密度堆积密度材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。g/cm3材料在自然状态下，单位体积的质量。㎏/m3或g/cm3材料在堆积状态下，单位体积的质量。㎏/m3（二）密实度与孔隙率密实度密实度是指材料体积内，被固体物质所充实的程度。图1-1材料孔隙率示意图

孔隙率孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。图1-1材料孔隙率示意图

（三）填填充率与与空隙率率填充率填充率是是指散粒粒材料在其堆积积体积中中，被其颗粒填填充的程程度。。材料空隙隙率示意意图空隙率空隙率是是指散粒粒材料在在其堆积体体积中，，颗粒之之间的空隙隙体积占占材料堆堆积体积的的百分率率。材料空隙隙率示意意图思考：孔孔隙率和和空隙率率的区别别？孔隙率与与空隙率率的区别别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之间作用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式二、材料料与水有有关的性性质亲水性与憎水性吸水性吸湿性耐水性抗渗性1.材料的亲亲水性与与憎水性性与水接触触时，材材料表面面能被水水润湿的的性质称称为亲水水性；材材料表面面不能被被水润湿湿的性质质称为憎憎水性。。具具有亲水水性或憎憎水性的的根本原原因在于于材料的的分子结结构。亲亲水性材材料与水水分子之之间的分分子作用用力，大大于水分分子相互互之间的的内聚力力；憎水水性材料料与水分分子之间间的作用用力，小小于水分分子相互互之间的的内聚力力。（ａ）亲亲水性材材料（（ｂ））憎水性性材料2.材料的吸吸水性材料在水中吸收水分分的能力力，称为为材料的的吸水性性。吸吸水性的的大小以以吸水率率来表示示。（1）质量量吸水率率（例：：砂石）质量吸水水率是指指材料在在吸水饱饱和时，，所吸水水量占材材料在干干燥状态态下的质质量百分分比，并并以ｗm表示。质质量吸水水率ｗm的计算公公式为：：式中：mb——材料吸水水饱和状状态下的的质量（（g或kg）；mg——材料在干干燥状态态下的质质量（g或kg）。（2）体积积吸水率率（例：：泡沫）体积吸水水率是指指材料在在吸水饱饱和时，，所吸水水的体积积占材料料自然体体积的百百分率，，并以WV表示。体体积吸水水率WV的计算公公式为：：式中:mb——材料吸吸水饱饱和状状态下下的质质量（（g或kg）；mg——材料在在干燥燥状态态下的的质量量（g或kg）。V0——材料在在自然然状态态下的的体积积，（（cm3或m3）；ρw——水的密密度,（g/cm3或kg/m3），常常温温下取取ρw=1.0g/cm3。（3）影响响材料料吸水水性的的因素素材料的的吸水水率与与其孔隙率率有关，，更与与其孔孔特征征有关关。因因为水水分是是通过过材料料的开开口孔孔吸入入并经经过连连通孔孔渗入入内部部的。。材料内内与外外界连连通的的细微微孔隙隙愈多多，其其吸水水率就就愈大大。3.材料的的吸湿湿性材料的的吸湿湿性是是指材材料在潮湿湿空气气中吸收水水分的的性质质。用用含水水率Ｗh表示，，其计计算公公式为为：式中：：ms——材料吸吸湿状状态下下的质质量（（g或kg）mg——材料在在干燥燥状态态下的的质量量（g或kg）。当空气气中湿湿度在在较长长时间间内稳稳定时时，材材料的的吸湿湿和干干燥过过程处处于平平衡状状态，，此时时材料料的含含水率率保持持不变变，其其含水水率称称为平衡含含水率率。思考：：吸水水率和和吸湿湿率的的区别别？吸水率率与含含水率率的区区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水分在空气中吸收水分表示方法吸收水分的质量比或体积比吸收水分的质量比吸收水量达到饱和与空气中水分平衡通常小于吸水率4.材料的的耐水水性材料的的耐水水性是是指材材料长长期在在饱和和水的的作用用下不不破坏坏，强强度也也不显显著降降低的的性质质。材材料耐耐水性性的指指标用用软化化系数数KR表示：：式中：：KR——材料的的软化化系数数；fb——材料吸吸水饱饱和状状态下下的抗抗压强强度（（MPa）；fg——材料在在干燥燥状态态下的的抗压压强度度（MPa）。软化系系数反反映了了材料料饱水水后强强度降降低的的程度度，是材材料吸吸水后后性质质变化化的重重要特特征之之一。。一般材材料吸吸水后后，水水分会会分散散在材材料内内微粒粒的表表面，，削弱弱其内内部结结合力力，强强度则则有不不同程程度的的降低低。当当材料料内含含有可可溶性性物质质时（（如石石膏、、石灰灰等）），吸吸入的的水还还可能能溶解解部分分物质质，造造成强强度的的严重重降低低。软化化系系数数的的波波动动范范围围在在0至1之间间。工工程程中中通通常常将将KR＞0.85的材材料料称称为为耐耐水水性性材材料料，，可可以以用用于于水水中中或或潮潮湿湿环环境境中中的的重重要要工工程程。。用用于于一一般般受受潮潮较较轻轻或或次次要要的的工工程程部部位位时时，，材材料料软软化化系系数数也也不不得得小小于于0.75。5.抗冻冻性性抗冻冻性性是是指指材材料料在在吸吸水水饱饱和和状状态态下下，，能能经经受受反复复冻冻融融循环环作作用用而而不不破破坏坏，，强强度度也也不不显显著著降降低低的的性性能能。。材料料吸吸水水后后，，在在负负温温作作用用条条件件下下，，水水在在材材料料毛毛细细孔孔内内冻冻结结成成冰，体体积积膨胀胀所所产产生生的的冻冻胀胀压压力力造造成成材材料料的的内内应应力力，，会会使使材材料料遭遭到到局局部部破破坏坏。随随着着冻冻融融循循环环的的反反复复，，材材料料的的破破坏坏作作用用逐逐步步加加剧剧，，这这种种破破坏坏称称为为冻冻融融破破坏坏。。冻融融破破坏坏的的原原因因材料料有有孔孔且且孔孔隙隙含含水水；；水→→冰冰，，体体积积膨膨胀胀9％，，结结冰冰压压力力高高达达100MPa，结冰冰压压力力超超过过材材料料的的抗抗拉拉强强度度时时，，材材料料开开裂裂；；裂缝缝的的增增加加也也进进一一步步增增加加了了材材料料的的饱饱水水程程度度，，饱水水程程度度的的增增加加进进一一步步加加剧剧了了冻冻融融破破坏坏；；反复复多多次次加加剧剧破破坏坏，，最最终终材材料料崩崩溃溃；；严寒寒地地区区道道路路、、桥桥梁梁、、水水坝坝、、堤堤防防、、海海上上钻钻井井平平台台、、跨跨海海大大桥桥等等均均需需考考虑虑冻冻融融破破坏坏。。抗冻冻性性以以试试件件在在冻冻融融后后的的质质量量损损失失和和强强度度损损失失不不超超过过一一定定限限度度时时所所能能经经受受的的冻冻融融循循环环次次数数来来表表示示，，或或称称为为抗抗冻冻等等级级。。材料料的的抗抗冻冻等等级级可可分分为为F15、F25、F50、F100、F200等，，分分别别表表示示此此材材料料可可承承受受15次、、25次、、50次、、100次、、200次的的冻冻融融循循环环。。影响响抗抗冻冻性性的的因因素素1.材料料的的密密实实度度（（孔孔隙隙率率））密密实实度度越越高高则则其其抗抗冻冻性性越越好好。。2.材料料的的孔孔隙隙特特征征开开口口孔孔隙隙越越多多则则其其抗抗冻冻性性越越差差。。3.材料料的的强强度度强强度度越越高高则则其其抗抗冻冻性性越越好好。。4.材料料的的耐耐水水性性耐耐水水性性越越好好则则其其抗抗冻冻性性也也越越好好。。5.材料料的的吸吸水水量量大大小小吸吸水水量量越越大大则则其其抗抗冻冻性性越越差差。。6.材料料的的抗抗渗渗性性抗渗渗性性是是材材料料在压压力力水水作作用用下下抵抵抗抗水水渗渗透透的性性能能。。用用渗渗透透系系数数或或抗抗渗渗等等级级表表示示。。（1）渗透系系数材料的渗渗透系数数K可通过下下式计算算:式中：K——渗透系数数,（cm/h）;Q——渗水量，，（cm3）；A——渗水面积积,（cm2）；H——材料两侧侧的水压压差，（（cm）；d——试件厚度度（cm）；t——渗水时间间（h）。材料的渗渗透系数数越小，，说明材材料的抗抗渗性越越强。（2）抗渗渗等级材料的抗抗渗等级级是指用用标准方方法进行行透水试试验时，，材料标标准试件件在透水水前所能能承受的的最大水水压力，，并以字字母P及可承受受的水压压力（以以0.1MPa为单位））来表示示抗渗等等级。如如P4、P6、P8、P10……等，表示示试件能能承受逐逐步增高高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa……的水压而而不渗透透。（3）影响材材料抗渗渗性的因因素材料亲水水性和憎憎水性通通常憎水水性材料料其抗渗渗性优于于亲水性性材料；；材料的密密实度密密实度度高的材材料其抗抗渗性也也较高；；材料的孔孔隙特征征具具有开开口孔隙隙的材料料其抗渗渗性较差差。三、材材料的的热工性质质热工性质导热性热容量温度的变形性耐燃性耐火性1.导热性当材料两两面存在在温度差差时，热热量提高高建筑材材料传递递的性质质，称为为材料的的导热性性。导热热性用导导热系数数λ表示：式中：λ——导热系数数，W/（m·K）；Q——传导的热热量，J；d——材料厚度度，m；F——热传导面面积，m2；Z——热传导时时间，h；

（t2－t1）——材料两面面温度差差，K。物理意义义：单位位厚度（（1m）的材料料、两面面温度差差为1K时、在单单位时间间（1s）内通过过单位面面积（1m2）的热量量。2.热容量和和比热材料在受受热时吸吸收热量量，冷却却时放出出热量的的性质称称为材料料的热容容量。用用热容量量系数或或比热表表示。比比热的计计算式如如下所示示：式中：C——材料的比比热，J/（g·K）；Q——材料吸收收或放出出的热量量(热容量)；m——材料质量量，g；（t2－t1）——材料受热热或冷却却前后的的温差，，K。3.材料的温温度变形形性材料的温温度变形形是指温温度升高高或降低低时材料料的体积积变化。。用线膨膨胀系数数α表示。ΔL=（t2－t1）·α·L式中：ΔL——线膨胀或线线收缩量，，mm或cm；

（t2－t1）——材料前后的的温度差，，K；α——材料在常温温下的平均均线膨胀系系数，1/K；L——材料原来的的长度，mm或m。材料的线膨膨胀系数与与材料的组组成和结构构有关，常常选择合适适的材料来来满足工程程对温度变变形的要求求。例如：钢筋筋混凝土的的结合。4.材料的燃烧烧性能近年来，我我国发生的的重大伤亡亡性火灾，，几乎都与与建筑装修修和建筑装装饰材料有有关。因此，在选选择建筑装装饰材料时时，对材料料的燃烧性性能应给予予足够的重重视。（1）建筑装饰饰材料燃烧烧所产生的的破坏和危危害①燃烧作用用在在建筑物物发生火灾灾时，燃烧烧可将金属属结构红软软、熔化，，可将水泥泥混凝土脱脱水粉化及及爆裂脱落落，可将可可燃材料烧烧成灰烬，，可使建筑筑物开裂破破坏、坠落落坍塌、装装修报废等等，同时燃燃烧产生的的高温作用用对人也有有巨大的危危害。②发烟作用用材材料燃烧烧时，尤其其是有机材材料燃烧时时，会产生生大量的浓浓烟。浓烟烟会使人迷迷失方向，，且造成心心理恐惧，，妨碍及时时逃逸和救救援。③毒害作用用部部分建筑筑装饰材料料，尤其是是有机材料料，燃烧时时会产生剧剧毒气体，，这种气体体可在几秒秒至几十秒秒内，使人人窒息而死死亡。（2）建筑材料料的燃烧性性能分级建筑材料按按其燃烧性性能分为四四个等级，，见表1-2。表1-2建筑材料的的燃烧性能能分级等级燃烧性能燃烧特征A不燃性在空气中受到火烧或高温作用时不起火、不燃烧、不碳化的材料，如金属材料及无机矿物材料等B1难燃性在空气中受到火烧或高温作用时难起火、难燃烧、难碳化，当离开火源后燃烧或微燃立即停止的材料，如沥青混凝土、水泥刨花板等B2可燃性在空气中受到火烧或高温作用时立即起火或微燃，且离开火源后仍能继续燃烧或微燃的材料，如木材、部分塑料制品等B3易燃性在空气中受到火烧或高温作用时立即起火，并迅速燃烧，且离开火源后仍能继续燃烧的材料，如部分未经阻燃处理的塑料、纤维织物等在选用建筑筑装饰材料料时，应优优先考虑采采用不燃或难燃燃的材料。对对有机建筑筑装饰材料料，应考虑虑其阻燃性性及其阻燃燃剂的种类类和特性。。如果必须须采用可燃燃型的建筑筑材料，应应采取相应应的消防措措施。思考钢结构构建筑为什什么着火？？5.材料的耐火火性材料的耐火火性是指材材料抵抗高温或或火的作用，保保持其原有有性质的能能力。金属材料、、玻璃等虽虽属于不燃燃性材料，，但在高温温或火的作作用下在短短时间内就就会变形、、熔融，因因而不属于于耐火材料料。建筑材料料或构件件的耐火火性常用用耐火极极限来表表示。耐耐火极限限是指按按规定方方法，从从材料受受到火的的作用起起，直到到材料失失去支持持能力或或完整性性被破坏坏或失去去隔火作作用的时时间，以以h（小时））或min（分钟））计。表几种种典型材材料的热热工性质质指标材料导热系数(W/（m·K）)比热容(J/（g·K）)钢材580.48铜材3700.38花岗岩3.490.92混凝土1.510.84烧结普通砖0.80.88松木0.17~0.362.72泡沫塑料0.031.30冰2.202.05水0.64.19密闭空气0.0231.00声音是靠靠振动的声声波来传播的的，当声声波到达达材料表表面时出出产生三三种现象象：反射、透透射、吸吸收。反射容易易使建筑筑物室内内产生噪噪音或杂杂音，影影响室内内音响效效果；透透射容易易对相邻邻空间产产生噪音音干扰，，影响室室内环境境的安静静。通常当当建筑筑物室室内的的声音音大于于50dB，就应应该考考虑采采取措措施；；声音音大于于120dB，将危危害人人体健健康。。因此此，在在建筑筑装饰饰工程程中，，应特特别注注意材材料的的声学学性能能，以以便于于给人人们提提供一一个安安全、、舒适适的工工作和和生活活环境境。（1）材料料的吸吸声性性吸声性性是指指材料料吸收收声波波的能能力。。吸声声性的的大小小用吸吸声系系数表表示。。四、材材料的的声学学性质当声波波传播播到材材料表表面时时，一一部分分被反反射，，另一一部分分穿透透材料料，其其余的的部分分则传传递给给材料料，在在材料料的孔孔隙中中引起起空气气分子子与孔孔壁的的摩擦擦和粘粘滞阻阻力，，使相相当一一部分分的声声能转转化为为热能能而被被材料料吸收收掉。。当声声波遇遇到材材料表表面时时，被被材料吸吸收的的声能能E与全部入入射声声能E0之比，，称为为材料料的吸吸声系系数。。用公公式表表示如如下：：材料的的吸声声系数数越大大，吸吸声效效果越越好。。材料的的吸声声性能能除与与声波波的入入射方方向有有关外外，还还与声声波的的频率率有关关。同同一种种材料料，对对于不不同频频率的的吸声声系数数不同同，通通常取取125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz等六个个频率率的吸吸声系系数来来表示示材料料吸声声的频频率特特征。。凡6个频率率的平平均吸吸声系系数大大于0.2的材料料，称称为吸吸声材材料。（2）材料料的隔隔声性性声波在在建筑筑结构构中的的传播播主要要通过过空气气和固固体来来实现现，因因而隔隔声可可分为为隔绝空空气声声（通通过空空气传传播的的声音音）和隔绝固固体声声（通通过固固体的的撞击击或振振动传传播的的声音音）两两种。隔绝空空气声声，主主要服服从声声学中中的“质量定定律”，即材材料的的表观观密度度越大大，质质量越越大，，隔声声性能能越好好。因因此，，应选选用密密度大大的材材料作作为隔隔空气气声材材料，，如混凝凝土、、实心心砖、、钢板板等。。如采采用轻轻质材材料或或薄壁壁材料料，则则需辅辅以多多孔吸吸声材材料或或采用用夹层层结构构，如如夹层层玻璃璃就是是一种种很好好的隔隔空气气声材材料。。弹性材材料，，如地地毯、、木板板、橡橡胶片片等具具有较较高的的隔固固体声声能力力。当光线线照射射在材材料表表面上上时，，一部部分被被反射，一部部分被被吸收，一部部分透过。根据据能量量守恒恒定律律，这这三部部分光光通量量之和和等于于入射射光通通量，，通常常将这这三部部分光光通量量分别别与入入射光光通量量的比比值称称为光光的反反射比比、吸吸收比比和透透射比比。材料对对光波波产生生的这这些效效应，，在建建筑装装饰中中会带带来不不同的的装饰饰效果果。（1）光的的反射射当光线线照射射在光光滑的的材料料表面面时，，会产产生镜镜面发发射，，使材材料具具有较较强的的光泽泽；当当光线线照射射在粗粗糙的的材料料表面面时，，使反反射光光线呈呈现无无序传传播，，会产产生漫漫反射射，使使材料料表现现出较较弱的的光泽泽。在装饰饰工程程中往往往采采用光光泽较较强的的材料料，使使建筑筑外观观显得得光亮亮和绚绚丽多多彩，，使室室内显显得宽宽敞明明亮。。五、材材料的的光学学性质例如：：瓷砖砖（2））光的的透射射光的透透射又又称为为折射，光线线在透透过材材料的的前后后，在在材料料表面面处会会产生生传播播方向向的转转折。。材料料的透透射比比越大大，表表明材材料的的透光光性越越好。。如2mm厚的普普通平平板玻玻璃的的透射射比可可达到到88%。。当材料表表面光滑滑且两表表面为平平行面时时，光线线束透过过材料只只产生整整体转折折，不会会产生各各部分光光线间的的相对位位移（见见图1-1a）。此时，材材料一侧侧景物所所散发的的光线在在到达另另一侧时时不会产产生畸变变，使景景象完整整地透过过材料，，这种现现象称之之为透视视。大多多数建筑筑玻璃属属于透视视玻璃。。当透光光性材料料内部不不均匀、、表面不不光滑或或两表面面不平行行时，入入射光束束在透过过材料后后就会产产生相对对位移（（见图1-1b），使材料一一侧景物物的光线线到达另另一侧后后不能正正确地反反映出原原景象，，这种现现象称为为透光不不透视。。在装饰工工程中根根据使用用功能的的不同要要求也经经常采用用透光不不透视材材料，如如磨砂玻玻璃、压压花玻璃璃等。（3）光光的吸收收光线在透透过材料料的过程程中，材材料能够够有选择择地吸收收部分波波长的能能量，这这种现象象称为光光的吸收收。材料料对光吸吸收的性性能在建建筑装饰饰等方面面具有广广阔的应应用前景景。例如如：吸热玻璃璃就是通过过添加某某些特殊殊氧化物物，使其其选择吸吸收阳光光中携带带热量最最多的红红外线，，并将这这些热量量向外散散发，可可保持室室内既有有良好的的采光性性能，又又不会产产生大量量热量；；有些特殊殊玻璃还会通过过吸收大大量光能能，将其其转变为为电能、、化学能能等；太阳能热热水器就是利用用吸热涂涂料等材材料的吸吸热效果果来使水水温升高高的。六、材料料的力学性质质耐久性耐磨性硬度韧性脆性塑性弹性强度力学性质1.材料的强强度材料的强强度是材材料在应应力作用用下抵抗破坏坏的能力力。根据外力力作用方方式的不不同，材材料强度度有抗压压、抗剪剪、抗弯弯（抗折折）强度度等。抗压抗拉抗剪抗弯抗压强度度、抗拉拉强度、、抗剪强强度的计计算：式中：f——材料强度度，MPa；Fmax——材料破坏坏时的最最大荷载载，N；A——试件受力力面积，，mm2。抗弯强度度的计算算：中间作用用一集中中荷载，，对矩形形截面试试件，则则其抗弯弯强度用用下式计计算：式中：fw——材料的抗抗弯强度度MPa；Fmax———材料受弯弯破坏时时的最大大荷载，，N；A——试件受力面积积，mm2；L、b、h——两支点的间距距，试件横截截面的宽及高高，mm。-2.弹性和和塑性性（1）弹性性（气气球））材料在在外力力作用用下产产生变变形，，当外外力取取消后后能够够完全全恢复原原来形形状的性质质称为为弹性性。这这种完完全恢恢复的的变形形称为为弹性性变形形（或或瞬时时变形形）。。（2）塑性性（麻麻团））材料在在外力力作用用下产产生变变形，，如果外外力取取消后后，仍仍能保保持变变形后后的形形状和和尺寸寸，并并且不不产生生裂缝缝的性性质称称为塑塑性。这种种不能能恢复复的变变形称称为塑塑性变变形（（或永永久变变形））。3.脆性和和韧性性材料受受力达达到一一定程程度时时，突然发发生破破坏，，并无无明显显的变变形，材料料的这这种性性质称称为脆脆性。。大部部分无无机非非金属属材料料均属属脆性性材料料，如如天然然石材材，烧烧结普普通砖砖、陶陶瓷、、玻璃璃、普普通混混凝土土、砂砂浆等等。脆脆性材材料的的另一一特点点是抗抗压强强度高高而抗抗拉