情景1：建筑材料的基本性质729

建筑材料兰州资源环境职业技术学院水利工程系2013.3.28情景一：工程材料的基本性质任务一：材料的基本物理性质工作任务任务一：材料的基本物理性质学习步骤咨询决策计划实施检查评价

咨询参考资料《建筑材料》中国水利水电出版社；《建筑材料》重庆大学出版社；《实用建筑材料试验手册》赵述智中国建筑工业出版社1.某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面。请问选择何种材料合适？

工程资料

咨询2.某地发生历史上罕见的洪水。洪水退后，许多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的多孔的红砖，见右图。工程资料

咨询3、酸雨腐蚀建筑物现象某大楼的外表，从中可见墙壁发黑，在有的地方可见白色流迹线。工程资料

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1.班级学生自由组合为10个学习小组，各学习小组自行选出组长；

2.组长召集组员利用课外时间认真熟悉《实用建筑材料试验手册》、建筑材料相关规范等相关资料；

3.各小组讨论分析工程案例；并填写实训报告册；

4.对分析过程中的错误及不可行之处加以改正，并完善任务工单。

通过分析工程资料掌握材料基本性质中各项指标的含义及其检测方法。任务内容及要求

咨询相关知识材料与质量有关的性质材料与水有关的性质材料与热有关的性质名称定义表达式单位备注密度表观密度堆积密度一、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

咨询：相关知识1、材料的密度、表观密度与堆积密度一、材料的基本物理性质2、密实度与孔隙率（1）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。

咨询：相关知识（2）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。

咨询：相关知识3、填充率与空隙率(1）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。

咨询：相关知识(4)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。

咨询：相关知识(1)材料的亲水性与憎水性

(a)亲水性材料

(b)憎水性材料4、材料与水有关的性质

咨询：相关知识(2)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。

咨询：相关知识影响吸水性的因素: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。

咨询：相关知识（3）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。

咨询：相关知识影响吸湿性的因素：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。

咨询：相关知识（4）、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。

咨询：相关知识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。

咨询：相关知识（5）、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。衡量指标：①渗透系数k，单位cm/hk越大，材料的抗渗性越差。QAdH②抗渗等级Pn

咨询：相关知识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。

咨询：相关知识（6）、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%。

咨询：相关知识冻融破坏的原因

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。

咨询：相关知识三、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）

咨询：相关知识2、材料与热有关的性质导热系数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：

咨询：相关知识1、材料的强度与强度等级（1）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

咨询：相关知识二、材料的力学性质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（2）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：

咨询：相关知识（3）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。

咨询：相关知识（4）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。

咨询：相关知识（5）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。

咨询：相关知识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）。

咨询：相关知识三、材料的耐久性1、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。2、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

咨询：相关知识

决策

（1）在教师指导下，拟定分析任务的基本思路。包括在建筑实践中，选择、使用、分析和评价材料的依据。（2）分析材料的基本性质和特殊性质。基本性质是指必须考虑的基本的，共有的性质；特殊性质是指材料本身不同于别的材料的性质，是材料具体使用特点的体现。（3）分析工程案例（任务）中的所有信息点，结合课本相关知识，掌握材料基本性质中各项指标的含义及检测方法。

计划1.全班分为10个讨论小组，各组成员配合分析完成任务；

2.在教师指导下，拟定分析工程资料的基本步骤。

3.在教师指导下，制定出任务实施的进度计划。

1.某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面。请问选择何种材料合适？

实施

实施分析：保温层的目的是减少外界温度变化对住户的影响。材料保温性能的主要描述指标为导热系数和热容量，其中导热系数越小越好。观察两种材料的剖面，可见A材料为多孔结构，B材料为密实结构，多孔材料的导热系数较小，适于作保温层材料。2.某地发生历史上罕见的洪水。洪水退后，许多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的多孔的红砖，见右图。原因分析：这些红砖没有烧透，砖内开口孔隙率大，吸水率高。吸水后，红砖强度下降，特别是当有水进入砖内时，未烧透的粘土遇水分散，强度下降更大，不能承受房屋的重量，从而导致房屋倒塌。3、酸雨腐蚀建筑物现象某大楼的外表，从中可见墙壁发黑，在有的地方可见白色流迹线。

实施分析原因：由于吸附了以碳为主的煤烟状悬浮颗粒物使其建筑物表面变黑，而且由于酸雨的冲洗，使石材露出新表面，从而形成流迹线。同时，石灰质碱性岩容易与酸起反应，石材本身被硫酸溶解，出现表面凸凹不平，故出现了建筑物的表面腐蚀。

序号检查内容标准分评价标准1能否按时完成实训任务，提交实训报告；实训报告内容是否完整、准确。30优秀：按时并很好地完成实训任务，提交实训报告；实训报告内容完整，条理清晰，结构逻辑性强，用词准确，能准确运用专业术语；（30分）合格：基本能按时完成实训任务，提交实训报告；报告内容较完整，条理基本清晰，用词基本准确，基本能运用专业术语；（20分）不及格：不能按时完成实训任务，不能按时提交实训报告；报告内容不完整，条理不清晰，不能运用专业术语。（10分）2分析问题思路正确、完整30优秀：熟练完成了工程资料信息的分析准确无误；（30分）合格：较熟练工程资料信息的分析有个别错误；（20