建筑材料性能

建筑材料的基本性能材料的物建筑理性能建筑材料的力学性能建筑材料的耐久性

粉笔的密度检测

建筑材料的物理性能密度、表现密度、堆积密度孔隙率、密实率、空隙率、填充率材料与水的关系材料热工性质密度、表现密度、堆积密度在物理学中，把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。符号ρ（读作rōu）。国际主单位为单位为千克/米^3，常用单位还有克/厘米^3。其数学表达式为ρ=m/V。在国际单位制中，质量的主单位是千克，体积的主单位是立方米，于是取1立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为“平均密度”。密度即是单位体积内的物质的质量。通常，我们认为物质是是连续的，没有间隙的。因此密度就等于其质量与其体积之间的比值，也就是材料的密度。但是，在化工等学科中，我们所研究的对象都是小颗粒，这些小颗粒堆积在一起，会由于形状的不规则而产生空隙。此时，用这堆材料的质量除以其外观的体积得到的密度与材料本身的密度是不相同的，这个密度就叫作表现密度。密度、表现密度、堆积密度

堆积密度是把粉尘或者粉料自由填充于某一容器中，在刚填充完成后所测得的单位体积质量。

床料的堆积密度ρb与床料密度ρp之间的关系是ρb=ρp（1-ε）

ε为物料静止时的空隙率，ρb为堆积密度，需要测量，ρp为真实密度，可以查阅文献。

堆积密度：堆积密度是指散粒材料或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。——堆积密度自然堆积体积(含材料间空隙)颗粒材料正好装满容器，测量该容器的容积V

计算式ρ0'=m/V=m/(V0+VP+Vv)孔隙率、密实率、空隙率、填充率孔隙率（Porosity），指散粒状材料堆积体积中,颗粒之间的空隙体积占总体积的比例。孔隙率包括真孔隙率，闭空隙率和先空隙率。

孔隙率（P）指材料内部孔隙体积占其总体积的百分率。表达式P=[(V0-V)/V0]=[1-V/V0]=(1-P0/P)×100%材料孔隙率或密实度大小直接反映材料的密实程度。材料的孔隙率高，则表示密实程度小。孔隙率和密实度的关系D+P=1材料的孔隙率高，则表示密实程度小。计算式P0'=m/V0'=m/(V+VP+Vv)

式中P0'---材料的堆积密度，kg/m3。

VP---颗粒内部孔隙的体积，m3。

Vv---颗粒间空隙的体积，m3。孔隙率、密实率、空隙率、填充率空隙率P’是指散粒材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。填充率是指散粒材料在某堆积体积中，被其颗粒填充的程度，按下式计算：D’=V/V’0×100%材料与水的关系亲水性与憎水性吸水性吸湿性耐水性亲水性与憎水性

材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性。材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性。材料的亲水性与憎水性可用润湿边角θ来说明。θ愈小，表明材料易被水润湿。当θ≤90°时，该材料被称为亲水性材料；当θ＞90°时，称为憎水性材料。材料与水的关系

吸水性：材料在水中吸收水分的能力称为吸水性。吸水性的大小常以吸水率表示。有以下两种表示方法：质量吸水率（Wm）：指材料吸水饱和时，所吸水量占材料绝干质量的百分率。体积吸水率（WV）：

指材料吸水饱和时，所吸水分的体积占绝干材料自然体积的百分率。体积吸水率在数值上等于开口孔隙率。表达式用质量吸水率ωm或体积吸水率ωv表示。表达式分别如下。

ωm=mSw/m×100%=[(msw'-m)/m]×100%ωv=VSw/v0×100%=[(msw‘-m)/v0/ρw]×100%

式中msw---材料吸水饱和时所吸水的质量，g或kg。

ωSw‘---材料吸水饱和时材料的质量，g或kg。

VSw---材料吸水饱和时所吸水的体积，cm3或m3。

ρw---水的密度，g/cm3或kg/m3。质量吸水率和体积吸水率的关系ωv=ρ0×ωm材料与水的关系

材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性常以含水率（W含）表示，含水率等于含水量占材料绝干质量的百分率。含水率随环境温度和空气湿度的变化而改变。当与空气温湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率。用含水率ω'm表示

ω'm=mw/m×100%材料长期在饱和水作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数（K软＝f软／f干）表示。软化系数愈小，表示材料的耐水性愈差。工程上，通常将K软≥0.85的材料称为耐水性材料。

表达式：用软化系数KP表示。

KP=fsw/fd材料热工性质

材料的导热性

材材料传递热量的性质称为导热性，以导热系数表示，即材料热工性质影响材料导热系数的主要因素材料的组成（化学组成、矿物组成）微观结构（晶体、玻璃体、胶体）孔隙结构（连通、封闭、粗大、细小）湿度（λ水＝0.58，远大于空气的0.023(W/m.K)温度(对大部分材料随温度升高而增大)热流方向（主要针对纤维材料）材料热工性质材料的热容量

热容量是指材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质，用比热表示，即材料热工性质耐燃性材料对火焰和高温度抵抗能力称为材料的耐燃性，是影响建筑物防火、建筑结构耐火等级的一项因素。由此出发，可把建筑材料分为三类：

非燃烧材料

难燃材料

可燃材料材料热工性质耐火性材料在长期高温作用下，保持不燃性并能工作的性能称为材料的耐火性。按耐火性高低可将材料分为以下3类：耐火材料难燃材料易燃材料建筑材料的力学性能1、强度、比强度2、弹性、塑性3、脆性、韧性4、硬度、耐磨性强度、比强度材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度。比强度是按单位质量计算的材料强度，其值等于材料强度与其表观密度之比。对于不同强度的材料进行比较，可采用比强度这个指标。比强度是按单位体积质量计算的材料强度，其值等于材料强度与其表观密度之比。比强度是衡量材料轻质高强性能的重要指标。优质的结构材料，必须具有较高的比强度。弹性、塑性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质，称为弹性。材料的这种当外力取消后瞬间内即可完全消失的变形，称为弹性变形。弹性变形属可逆变形，其数值大小与外力成正比，其比例系数E称为材料的弹性模量。材料在弹性变形范围内，弹性模量E为常数，其值等于应力σ与应变ε的比值，即式中:σ——材料的应力（MPa）；

ε——材料的应变；

E——材料的弹性模量（MPa）

弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标。E值愈大，材料愈不易变形，亦即刚度好。弹性模量是结构设计时的重要参数。在外力作用下材料产生变形，如果取消外力，仍保持变形后的形状尺寸，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。塑性变形为不可逆变形，是永久变形。实际上纯弹性变形的材料是没有的，通常一些材料在受力不大时，仅产生弹性变形；受力超过一定极限后，即产生塑性变形。有些材料在受力时，如建筑钢材，当所受外力小于弹性极限时，仅产生弹性变形；而外力大于弹性极限后，则除了弹性变形外，还产生塑性变形。有些材料在受力后，弹性变形和塑性变形同时产生，当外力取消后，弹性变形会恢复，而塑性变形不能消失，如混凝土脆性、韧性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。具有这种性质的材料称脆性材料。脆性材料抵抗冲击荷载或振动荷载作用的能力很差。其抗压强度远大于抗拉强度，可高达数倍甚至数十倍。所以脆性材料不能承受振动和冲击荷载，也不宜用作受拉构件，只适于用作承压构件。建筑材料中大部分无机非金属材料均为脆性材料，如天然岩石、陶瓷、玻璃、普通混凝土等。材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏，这种性质称为韧性。如建筑钢材、木材等属于韧性较好的材料。材料的韧性值用冲击韧性指标αK表示。冲击韧性指标系指用带缺口的试件做冲击破坏试验时，断口处单位面积所吸收的功。其计算公式为式中:αK—材料的冲击韧性指标（J／mm2）；

AK—试件破坏时所消耗的功（J）；

A—试件受力净截面积（mm）。在建筑工程中，对于要求承受冲击荷载和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等所用的材料，均应具有较高的韧性。硬度、耐磨性1.硬度：硬度是材料表面能抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力。不同材料的硬度测定方法不同，通常采用的有刻划法和压入法两种。刻划法常用于测定天然矿物的硬度。矿物硬度分为10级（莫氏硬度），其递增的顺序为：滑石1；石膏2；方解石3；萤石4；磷灰石5；正长石6；石英7；黄玉8；刚玉9；金刚石10。钢材、木材及混凝土等的硬度常用钢球压人法测定（布氏硬度HB）。材料的硬度愈大，则其耐磨性愈好，但不易加工。工程中有时也可用硬度来间接推算材料的强度。2.耐磨性：耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨损率（B）表示，其计算公式为式中:B——材料的磨损率（g／cm2）；m1、m2一分别为材料磨损前、后的质量（g）；A—试件受磨损的面积（cm2）。材料的耐磨性与材料的组成成分、结构、强度、硬度等有关。在建筑工程中，对于用作踏步、台阶、地面、路面等的材料，应具有较高的耐磨性。一般来说，强度较高且密实的材料，其硬度较大，耐磨性较好。三、材料的耐久性①耐久性的定义耐久性是指材料在使用过程中,抵抗各种自然因素及其它有害物质长期作用,能长久保持其原有性质的能力.②耐久性的含义耐久性是衡量材料在长期使用条件下的安全性能的一项综合指标,包括抗冻性,抗风化性,抗老化性,耐化学腐蚀性等.③材料耐久性降低的机理材料在使用过程中,会与周围环境和各种自然因素发生作用.这些作用包括物理,化学和生物的作用.（一）物理作用

一般是指干湿变化,温度变化,冻融循环等.这些作用会使材料发生体积变化或引起内部裂纹的扩展,而使材料逐渐破坏,如混凝土,岩石,外装修材料的热胀冷缩等.（二）化学作用

包括酸,碱,盐等物质的水溶液及有害气体的侵蚀作用.这些侵蚀作用会使材料逐渐变质而破坏,如水泥石的腐蚀,钢筋的锈蚀,混凝土在海水中的腐蚀,石膏在水中的溶解作用等.（三）生物作用是指菌类,昆虫等的侵害作用,包括使材料因虫蛀,腐朽而破坏,如木材的腐蚀等.因而,材料的耐久性实际上是衡量材料在上述多种作用下,能长久保持原有性质而保证安全正常使用的性质.粉笔的密度检测 检测方案1。用天平测粉笔质量，

2。在量筒中装入适量沙子，记下刻度，把粉笔埋入沙子中，观察刻度。两次刻度差即为粉笔体积。

3.用密度公式密度等与质量除以体积球的粉笔密度。仪器