建筑材料的基本性质

建筑材料的基本性质内容：1.1引言1.2基本状态参数(与质量有关的性质)1.3材料的基本力学性质1.4材料与水有关的性质1.5材料的热工性质1.6材料的耐久性1.2材料基本状态参数

(与质量有关的性质)内容：1.2.1材料的密度、表观密度和堆积密度1.2.2材料的孔隙和空隙1..2.1基本状态参数(与质量有关的性质)1、实际密度（密度）－材料在绝对密实状态下单位体积的质量。单位g/cm3或kg/m3。公式：式中ρ－实际密度（g/cm3）m－材料的质量（g）V－材料在绝对密实状态下的体积（cm3）实际密度的测量绝对密实状态下的体积－是指不包括材料内部孔隙在内的体积。实际密度的测量：1）对近于绝对密实的材料：金属、玻璃等

量测几何体积－称重－代入公式2）对有孔隙的材料：砖、混凝土、石材

磨成细粉－李氏比重瓶法测试

2、表观密度（容重）－材料在自然状态下单位体积的质量。单位g/cm3或kg/m3。公式：式中ρo－表观密度（g/cm3）m－材料的质量（g）Vo－材料在自然状态下的体积（cm3）表观密度的测量自然状态下的体积－是指包含材料内部孔隙在内的体积。材料内部孔隙含有水分时，其质量和体积均发生变化。注明含水情况表观密度的测量：1）对形状规则的材料：砖、混凝土、石材烘干－量测几何体积－称重－代入公式2）对形状不规则的材料：烘干－蜡封－浮力天平3、堆积密度（松散容重）－散粒状材料在自然堆积状态下单位体积的质量。单位g/cm3或kg/m3。公式：式中ρ/o－堆积密度（g/cm3）m－材料的质量（g）V/o－材料的堆积体积（cm3）堆积密度的测量堆积体积－是指包含颗粒内部孔隙和颗粒之间的空隙在内的体积。堆积密度的测量：1）容器法：散粒材料装入容器－量测体积－称净重－代入公式2）自然堆积法：堆积成一定形状－量测几何体积－称重－代入公式1.2.2孔隙和空隙1、密实度－指材料体积内被固体物质所充实的程度。反映材料的致密程度。公式影响材料的：强度吸水性耐久性导热性2、孔隙率－指材料体积内，孔隙体积与总体积之比。直接反映材料的致密程度。公式孔隙率与密实度的关系P+D=1孔结构－孔隙率＋孔径尺寸＋开口形状影响材料的：强度、吸水性、耐久性、导热性3、、填填充充率率－指指散粒粒材材料料在某某容容器器的的堆堆积积体体积积中中，，被被其其颗颗粒粒填填充充的的程程度度。。反反映映散散粒粒材材料料堆堆积积的的致致密密程程度度。。公式式4、、空空隙隙率率－－散粒粒材材料料在某某容容器器的的堆堆积积体体积积中中，，颗颗粒粒之之间间的的空空隙隙体体积积占占总总体体积积的的比比率率。。公式式空隙隙率率与与填填充充率率的的关关系系P/+D/=11.3.1材材料料的的弹弹性性与与塑塑性性弹性性－－材材料料在在外外力力的的作作用用下下产产生生变变形形，，当当外外力力取取消消后后，，材材料料变变形形即即可可消消失失并并能能完完全全恢恢复复原原来来形形状状的的性性质质。。弹性性模模量量E=σσ/εε塑性性－－材材料料在在外外力力的的作作用用下下产产生生变变形形，，当当外外力力取取消消后后，，仍仍保保持持变变形形后后的的形形状状和和尺尺寸寸，，并并且且不不产产生生裂裂缝缝的的性性质质。。实际际的的材材料料并并不不存存在在理理想想的的弹弹性性变变形形和和塑塑性性变变形形。。低碳碳钢钢的的σσ～～εε曲曲线线分段段的的弹弹性性变变形形和和塑塑性性变变形形混凝凝土土的的σσ～～εε曲曲线线同时时进进行行的的弹弹性性变变形形和和塑塑性性变变形形1.3.2材材料料的的脆脆性性与与韧韧性性脆性性－－在在外外力力作作用用下下，，当当外外力力达达到到一一定定限限度度后后，，材材料料突突然然破破坏坏而而又又无无明明显显的的塑塑性性变变形形的的性性质质。。脆性性材材料料（（如如混混凝凝土土、、玻玻璃璃、、石石材材））抵抵抗抗冲冲击击或或震震动动荷荷载载的的能能力力很很差差。。韧性性－－在在冲冲击击、、震震动动荷荷载载的的作作用用下下，，材材料料承承受受很很大大的的变变形形也也不不致致破破坏坏的的性性能能称称为为韧韧性性。。如如钢钢材材、、木木材材、、纤纤维维等等。。桥梁梁、、牛牛腿腿柱柱、、电电梯梯井井、、高高层层建建筑筑等等徐变变材料料在在长长期期不不变变荷荷载载载载作作用用下下，，变变形形随随着时时间间的的延延长长而而逐逐渐渐增增长长的的现现象象称称为为徐徐变变。。1.3.3.材材料料的的硬硬度度与与耐耐磨磨性性硬度度－－是是材材料料表表面面能能抵抵抗抗其其它它较较硬硬物物体体压压入入或或刻刻划划的的能能力力。。莫氏氏硬硬度度（（10级级））1－－滑滑石石2－－石石膏膏3－－方方解解石石4－－萤萤石石5－－磷磷石石灰灰6－－正正长长石石7－－石石英英8－－黄黄玉玉9－－刚刚玉玉10－－金金刚刚石石肖氏氏硬硬度度布布氏氏硬硬度度（（HB））耐磨磨性性耐磨磨性性－－材材料料表表面面抵抵抗抗磨磨损损的的能能力力。。常常用用磨磨损损率率（（B））表表示示。。公式式式中中m1、m2－试试件件被被磨磨损损前前后后的的质质量量（（g））A－－试试件件受受磨磨损损的的面面积积（（cm2）道路路、、地地面面、、踏踏步步、、水水库库泄泄洪洪道道、、缢缢流流面面等等1.4材材料料与与水水有有关关的的性性质质1.4.1亲亲水水性性与与憎憎水水性性材料料在在空空气气中中与与水水接接触触时时，，根根据据其其是是否否能能被被水水润润湿湿，，将将材材料料分分为为亲亲水水性性和和憎憎水水性性两两大大类类。。常常用用润润湿湿角角θθ表表示示。。亲水水性性材材料料θθ≤≤90°°憎水水性性材材料料θθ＞＞90°°润湿湿角角θθ润湿湿角角示示意意图图1.4.2、吸水水性性1.4.2、、吸水水性性－材材料料在在浸浸水水情情况况下下吸吸入入水水分分的的能能力力。。用用吸吸水水率率表表示示。。公式式式中中W质－材材料料的的质质量量吸吸水水率率（（％％））m湿－材材料料吸吸水水饱饱和和后后的的质质量量（（g））m干－材材料料烘烘干干到到恒恒重重的的质质量量（（g））影响响吸吸水水率率大大小小的的因因素素：a)材材料料的的本本性性－－亲亲水水性性或或憎憎水水性性材材料料b)材材料料的的孔孔结结构构－－孔孔径径大大小小、、开开口口与与否否、、孔孔隙隙率率大大小小等等吸水水性性对对材材料料的的影影响响：：a)导导热热性性增增大大、、热热阻阻降降低低－－对对围围护护结结构构材材料料不不利利b)强强度度降降低低、、体体积积膨膨胀胀与水水有有关关的的性性质质吸湿湿性性－材材料料在在空空气气中中吸吸收收空空气气中中水水分分的的性性质质。。用用含含水水率率表表示示。。公式式式中中W含－材材料料的的质质量量含含水水率率（（％％））m湿－材材料料含含水水时时的的质质量量（（g））m干－材材料料烘烘干干到到恒恒重重的的质质量量（（g））影响响含含水水率率大大小小的的因因素素：：a)材材料料的的本本性性－－亲亲水水性性或或憎憎水水性性材材料料b)环环境境温温度度、、湿湿度度－－气气温温越越低低、、相相对对湿湿度度越越大大，，材材料料的的含含水水率率越越高高吸水性对对材料的的影响：：导热性增增大、热热阻降低低－对围围护结构构材料不不利体积膨胀胀－对木木结构和和木制品品不利湿胀干缩缩与周周围环境境平衡的的平衡含含水率1.4.3耐水性1.4.4耐水性－材料长长期在饱饱水作用用下不破破坏，其其强度也也不显著著降低的的性质。。用软化化系数表表示。公式式中K软－材料的的软化系系数（K软＝0～1）f饱－材料在在饱水状状态下的的抗压强强度（MPa））f干－材料在在干燥状状态下的的抗压强强度（MPa））材料软化化系数的的要求软化系数数越小，，说明材材料吸水水饱和后后的强度度降低越越多，其其耐水性性越差。。对经常处处于水中中或受潮潮严重的的重要结结构物（（如地下下构筑物物、基础础、水工工结构））的材料料，其K软≥0.85；受潮较轻轻的或次次要结构构物的材材料，其其K软≥0.75；K软≥0.80的材材料，一一般称为为耐水的的材料。。例1某石材在在气干、、绝干、、水饱和和情况下下测得的的抗压强强度分别别为174、178、、165MPa，求求该石材材的软化化系数，，并判断断该石材材可否用用于水下下工程。。解该石材的的软化系系数为:由于该石石材的软软化系数数为0.93，，大于0.85，故该该石材可可用于水水下工程程。1.4.4抗抗渗渗性5、抗渗性－材料抵抵抗有压压介质（（水、油油、气））渗透的的性质称称抗渗性性。用渗渗透系数数K表示示。依达西定定律式中K－－材料的的渗透系系数（ml/cm2.s）W－透过过材料试试件的水水量（ml）t－透水水时间（（s）A－透水水面积（（cm2）H－净水水压力（（cm））d－试件件的厚度度（cm）抗渗等级级渗透系数数越大，，材料的的抗渗性性越差。。对于混凝凝土和砂砂浆，抗抗渗性常常用抗渗渗等级(S)表表示：S=10H－1H－试件件开始渗渗水时的的水压力力（MPa）影响材料料抗渗性性的因素素：孔隙隙率、孔孔隙特征征地下建筑筑（地铁铁、人防防建筑、、地下室室）、水水工结构构、防水水材料等等均要求求较高的的抗渗性性。1.4.5抗抗冻性性抗冻性－材料在在吸水饱饱和的状状态下，，能经受受多次冻冻结和融融化作用用而不破破坏，同同时也不不严重降降低强度度的性质质称为抗抗冻性。。用抗冻冻标号D表示。。冻融破坏坏的原因因材料有孔孔且孔隙隙含水水→冰体体积膨胀胀9％，，结冰压压力高达达100MPa结冰压力力超过材材料的抗抗拉强度度时，材材料开裂裂裂缝的增增加也进进一步增增加了材材料的饱饱水程度度饱水程度度的增加加进一步步加剧了了冻融破破坏反复多次次－进一一步加剧剧－最终终材料崩崩溃严寒地区区道路、、桥梁、、水坝、、堤防、、海上钻钻井平台台、跨海海大桥等等均需考考虑冻融融破坏冻融破坏坏的桥梁梁海上钻井井平台大贝尔特特海峡工工程（Denmark丹麦麦））HighwayBridgeinServiceof20Years使用20年的高高速公路路桥梁热工性质质1.5.1热热容量量－材料加加热时吸吸收热量量，冷却却时放出出热量的的性质，，称为热热容量。。大小用用比热容容（比热热）表示示公式Q=cm(T2－T1)式中Q－－材料吸吸收或放放出的热热量（J）c－材料料的比热热(J/g.K)m－材料料的质量量（g））(T2－T1)－材料料受热或冷冷却前后的的温差（K)比热的建筑筑物理意义义材料的比比热对保持持建筑物内内部温度稳稳定有很大大关系，比比热大的材材料，能在在热流变动动或采暖设设备供热不不匀时，缓缓和室内温温度的波动动。常见材料的的比热（单单位J/g.K））钢材c=0.48空空气气c=1.00木材c=2.72水水c=4.181.5材材料的热热工性质1.5.2导热热性－材料传导导热量的能能力称为导导热性。其其大小用热热导率（λλ）表示。。公式式中λ－－热导率（（W/m.K）热热阻R=1/λQ－传导的的热量（J）A－热传导导面积（m2）δ－材料的的厚度（m）t－热传导导时间（s）(T2-T1)－材料两两侧温差（（K）热工性质材料的热导导率越小，，绝热性能能越好。影响热导率率的因素：：材料内部的的孔隙构造造－密闭的的空气使λ降材料的含水水情况－含含水、结冰冰使λ增常见热导率率参数：泡沫塑料λ＝0.035水水λλ＝0.58大理石λλ＝3.5冰冰λλ＝＝2.2钢材λλ＝58空空气气λ＝0.023混凝土λλ＝1.51