建筑材料的物理性质课件

第一章建筑材料的基本性质第一章建筑材料的基本性质1本章教学目标

熟悉：主要技术性质的物理意义、影响因素及对其它性质的影响。

掌握：材料各种基本性质的概念、指标的计算。

了解：材料的各性质在工程实践中的意义。本章教学目标熟悉：主要技术性质的物理意义、影响因素及掌握：材2本章内容第一节材料的基本物理性质第二节材料的力学性质第三节材料的耐久性本章内容第一节材料的基本物理性质第二节材料的力学性质3建筑材料的分类按化学组成分为：无机材料、有机材料及复合材料。按材料的使用功能：结构材料、墙体材料、装饰材料及其他功能材料。建筑材料的分类按化学组成分为：无机材料、有机材料及复合材料。4第一节材料的基本物理性质第一节材料的基本物理性质5名称定义表达式单位备注密度表观密度堆积密度（一）材料的密度、表观密度与堆积密度一、材料与质量有关的基本物理性质材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。材料在自然状态下，单位体积的质量。材料在堆积状态下，单位体积的质量。g/cm3㎏/m3㎏/m3或g/cm3名称定义表达式单位备注密度表观密度堆积密度（一）材料的密度、6请看密度试验动画请看密度试验动画7请看堆积密度试验动画请看堆积密度试验动画8（二）密实度与孔隙率密实度图1-1材料孔隙率示意图

密实度是指材料体积内，被固体物质所充实的程度。（二）密实度与孔隙率密实度图1-1材料孔隙率示意图9（二）密实度与孔隙率孔隙率图1-1材料孔隙率示意图

孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。（二）密实度与孔隙率孔隙率图1-1材料孔隙率示意图10（三）填充率与空隙率填充率

图1-2材料空隙率示意图填充率是指散粒材料在其堆积体积中，被其颗粒填充的程度。（三）填充率与空隙率填充率图1-2材料空隙率示意图填充11空隙率

图1-2材料空隙率示意图空隙率是指散粒材料在其堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占材料堆积体积的百分率。（三）填充率与空隙率空隙率图1-2材料空隙率示意图空隙率是指散粒材料在（三12（一）材料的亲水性与憎水性

(a)亲水性材料

(b)憎水性材料二、材料与水有关的性质（一）材料的亲水性与憎水性(a)亲水性材料(b)憎水13请看亲水性与憎水性动画演示请看亲水性与憎水性动画演示14（二）吸水性定义：吸水性是指材料在水中吸收水分的性质，其大小用吸水率表示。（二）吸水性定义：吸水性是指材料在水中吸收水分的性质，其大小15影响吸水性的因素影响吸水性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等。影响吸水性的因素影响吸水性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的16（三）吸湿性定义：材料在空气中，吸收空气中水分的性质，称为吸湿性。其大小用含水率表示。（三）吸湿性定义：材料在空气中，吸收空气中水分的性质，称为吸17影响吸湿性的因素影响吸湿性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等；周围空气的温度和湿度。影响吸湿性的因素影响吸湿性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的18（四）材料的耐水性定义：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。其衡量指标为：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。（四）材料的耐水性定义：材料在长期饱和水作用下，其强度也不显19材料软化系数的要求工程对材料软化系数的要求对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如地下构筑物、基础、水工结构）的材料，其K软≥0.85；受潮较轻的或次要结构物的材料，其K软≥0.75；K软≥0.80的材料，一般称为耐水的材料。材料软化系数的要求工程对材料软化系数的要求对经常处于水中或受20衡量指标：①渗透系数k，单位cm/hk越大，材料的抗渗性越差。(五)材料的抗渗性定义：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。QAdH②抗渗等级Pn衡量指标：(五)材料的抗渗性定义：材料抵抗压力水渗透的性质称21抗渗等级对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级(S)表示：S=10H－1

H－试件开始渗水时的水压力（MPa）

影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水工结构、防水材料等均要求较高的抗渗性。抗渗等级对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级(S)表示：影22（六）材料的抗冻性定义：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。衡量指标：抗冻性指标用抗冻等级Fn表示，表示经过n次冻融循环次数后，质量损失不超过5%，强度损失不超过25%。（六）材料的抗冻性定义：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融23冻融破坏的原因

材料有孔且孔隙含水；水→冰，体积膨胀9％，结冰压力高达100MPa，结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂；裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度，饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏；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、海上钻井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏。冻融破坏的原因材料有孔且孔隙含水；24三、材料的热工性质－导热性导热性－材料传导热量的能力称为导热性。其大小用热导率（λ）表示。

At2t1Q式中λ－导热系数（W/m.K）Q－传导的热量（J）A－热传导面积（m2）d－材料的厚度（m）t－热传导时间（s）(T2-T1)－材料两侧温差（K）

三、材料的热工性质－导热性导热性－材料传导热量的能力称为导热25导热系数λ的物理意义：

表示单位厚度的材料，当两侧温差为1K时，在单位

时间内通过单位面积的热量。

材料的组成与结构孔隙率及孔隙特征含水情况影响材料导热系数的因素有：导热系数λ的物理意义：

表示单位厚度的材料，当两侧温差为1K26第二节材料的力学性质第二节材料的力学性质27第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受拉破坏动画演示第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受28第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受压破坏动画演示第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受29第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受弯破坏动画演示第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受30第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受剪破坏动画演示第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受31第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级强度－－指材料抵抗破坏的能力。材料的抗弯强度

材料的抗压、抗拉、抗剪强度。单位：MPa，1MPa=1N/mm2第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级强度－－指32比强度比强度材料的强度与其表观密度的比值（f/ρo），它是评价材料是否轻质高强的指标。

几种材料的强度比较材料表观密度(kg/m3)强度f

(MPa)比强度（f/ρo）低碳钢78604150.053松木50034.30.059混凝土2400600.025二、材料的比强度衡量材料轻质高强的一个指标，材料的强度与其表观密度之比，即：比强度比强度材料的强度与其表观密度的比值（f/ρo），材33三、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。σε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，并且不产生裂缝的性质称为塑性。三、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34四、材料的脆性与韧性脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗冲击或震动荷载的能力很差。

2.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。如钢材、木材、纤维等。1.脆性－在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质。桥梁、牛腿柱、电梯井、高层建筑等处所用的材料须有较好的韧性。四、材料的脆性与韧性脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗冲击35请看材料脆性、韧性破坏动画演示请看材料脆性、韧性破坏动画演示36五、硬度和耐磨性测定方法：刻划法、回弹法、压入法。

1.硬度－指材料表面的坚硬程度，是抵抗其他物体刻划、压入其表面的能力。五、硬度和耐磨性测定方法：刻划法、回弹法、压入法。1.硬度37五、硬度和耐磨性请看压入法测材料硬度动画演示五、硬度和耐磨性请看压入法测材料硬度动画演示38五、硬度和耐磨性2.耐磨性－材料表面抵抗磨损的能力。用磨损率表示。m1－－试件磨损前的质量（g）；m2－－试件磨损后的质量（g）；A－－试件受磨面积（cm2）。五、硬度和耐磨性2.耐磨性－材料表面抵抗磨损的能力。用磨损率39第三节材料的耐久性第三节材料的耐久性40第三节材料的耐久性一、概念材料的耐久性是指材料在使用期间，受到各种内在的或外来因素的影响，能经久不变质不破坏，能保持原有性能不影响使用的性质。这是一个综合性指标。二、提高耐久性的措施减轻介质对材料的破坏作用提高材料密实度对材料进行憎水或防腐处理在材料表面设置保护层第三节材料的耐久性一、概念二、提高耐久性的措施41第一章建筑材料的基本性质第一章建筑材料的基本性质42本章教学目标

熟悉：主要技术性质的物理意义、影响因素及对其它性质的影响。

掌握：材料各种基本性质的概念、指标的计算。

了解：材料的各性质在工程实践中的意义。本章教学目标熟悉：主要技术性质的物理意义、影响因素及掌握：材43本章内容第一节材料的基本物理性质第二节材料的力学性质第三节材料的耐久性本章内容第一节材料的基本物理性质第二节材料的力学性质44建筑材料的分类按化学组成分为：无机材料、有机材料及复合材料。按材料的使用功能：结构材料、墙体材料、装饰材料及其他功能材料。建筑材料的分类按化学组成分为：无机材料、有机材料及复合材料。45第一节材料的基本物理性质第一节材料的基本物理性质46名称定义表达式单位备注密度表观密度堆积密度（一）材料的密度、表观密度与堆积密度一、材料与质量有关的基本物理性质材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。材料在自然状态下，单位体积的质量。材料在堆积状态下，单位体积的质量。g/cm3㎏/m3㎏/m3或g/cm3名称定义表达式单位备注密度表观密度堆积密度（一）材料的密度、47请看密度试验动画请看密度试验动画48请看堆积密度试验动画请看堆积密度试验动画49（二）密实度与孔隙率密实度图1-1材料孔隙率示意图

密实度是指材料体积内，被固体物质所充实的程度。（二）密实度与孔隙率密实度图1-1材料孔隙率示意图50（二）密实度与孔隙率孔隙率图1-1材料孔隙率示意图

孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。（二）密实度与孔隙率孔隙率图1-1材料孔隙率示意图51（三）填充率与空隙率填充率

图1-2材料空隙率示意图填充率是指散粒材料在其堆积体积中，被其颗粒填充的程度。（三）填充率与空隙率填充率图1-2材料空隙率示意图填充52空隙率

图1-2材料空隙率示意图空隙率是指散粒材料在其堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占材料堆积体积的百分率。（三）填充率与空隙率空隙率图1-2材料空隙率示意图空隙率是指散粒材料在（三53（一）材料的亲水性与憎水性

(a)亲水性材料

(b)憎水性材料二、材料与水有关的性质（一）材料的亲水性与憎水性(a)亲水性材料(b)憎水54请看亲水性与憎水性动画演示请看亲水性与憎水性动画演示55（二）吸水性定义：吸水性是指材料在水中吸收水分的性质，其大小用吸水率表示。（二）吸水性定义：吸水性是指材料在水中吸收水分的性质，其大小56影响吸水性的因素影响吸水性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等。影响吸水性的因素影响吸水性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的57（三）吸湿性定义：材料在空气中，吸收空气中水分的性质，称为吸湿性。其大小用含水率表示。（三）吸湿性定义：材料在空气中，吸收空气中水分的性质，称为吸58影响吸湿性的因素影响吸湿性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等；周围空气的温度和湿度。影响吸湿性的因素影响吸湿性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的59（四）材料的耐水性定义：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。其衡量指标为：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。（四）材料的耐水性定义：材料在长期饱和水作用下，其强度也不显60材料软化系数的要求工程对材料软化系数的要求对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如地下构筑物、基础、水工结构）的材料，其K软≥0.85；受潮较轻的或次要结构物的材料，其K软≥0.75；K软≥0.80的材料，一般称为耐水的材料。材料软化系数的要求工程对材料软化系数的要求对经常处于水中或受61衡量指标：①渗透系数k，单位cm/hk越大，材料的抗渗性越差。(五)材料的抗渗性定义：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。QAdH②抗渗等级Pn衡量指标：(五)材料的抗渗性定义：材料抵抗压力水渗透的性质称62抗渗等级对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级(S)表示：S=10H－1

H－试件开始渗水时的水压力（MPa）

影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水工结构、防水材料等均要求较高的抗渗性。抗渗等级对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级(S)表示：影63（六）材料的抗冻性定义：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。衡量指标：抗冻性指标用抗冻等级Fn表示，表示经过n次冻融循环次数后，质量损失不超过5%，强度损失不超过25%。（六）材料的抗冻性定义：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融64冻融破坏的原因

材料有孔且孔隙含水；水→冰，体积膨胀9％，结冰压力高达100MPa，结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂；裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度，饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏；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、海上钻井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏。冻融破坏的原因材料有孔且孔隙含水；65三、材料的热工性质－导热性导热性－材料传导热量的能力称为导热性。其大小用热导率（λ）表示。

At2t1Q式中λ－导热系数（W/m.K）Q－传导的热量（J）A－热传导面积（m2）d－材料的厚度（m）t－热传导时间（s）(T2-T1)－材料两侧温差（K）

三、材料的热工性质－导热性导热性－材料传导热量的能力称为导热66导热系数λ的物理意义：

表示单位厚度的材料，当两侧温差为1K时，在单位

时间内通过单位面积的热量。

材料的组成与结构孔隙率及孔隙特征含水情况影响材料导热系数的因素有：导热系数λ的物理意义：

表示单位厚度的材料，当两侧温差为1K67第二节材料的力学性质第二节材料的力学性质68第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受拉破坏动画演示第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受69第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受压破坏动画演示第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受70第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受弯破坏动画演示第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受71第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受剪破坏动画演示第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级请看材料受72第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级强度－－指材料抵抗破坏的能力。材料的抗弯强度

材料的抗压、抗拉、抗剪强度。单位：MPa，1MPa=1N/mm2第二节材料的力学性质一、材料的强度与强度等级强度－－指73比强度比强度材料的强度与其表观密度的比值（f/ρo），它是评价材料是否轻质高强的指标。

几种材料的强度比较材料表观密度(kg/m3)强度f

(MPa)比强度（f/ρo）低碳钢78604150.053松木50034.30.059混凝土2400600.025二、材料的比强度衡量材料轻质高强的一个指标，材料的强度与其表观密度之比，即：比强度比强度材料的强度与其表观密度