第01章 建筑材料的基本性质

第1章建筑材料的基本性质教师：叶金娥电话/p>

平顶山工业职业技术学院1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.1.1材料的密度、表观密度与堆积密度材料体积的组成状态如图1-1和图1-2所示。图1-1含孔材料体积组成示意图b—闭孔；k—开孔；V0—自然状态下的总体积1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.1.1材料的密度、表观密度与堆积密度材料体积的组成状态如图1-1和图1-2所示。图1-2散料材料堆积状态体积组成示意图b—孔隙；s—空隙；g—固体物质；V—实体积；Vp—孔隙体积；Vs—颗料间的空隙体积1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.1.1材料的密度、表观密度与堆积密度式中

——材料的密度，g/cm3；

——材料在绝对干燥状态下的质量，g；

——材料在绝对密实状态下的体积，cm3。1．密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为材料的密度。按式(1-1)进行计算：(1-1)密度试验用仪器:李氏瓶1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.1.1材料的密度、表观密度与堆积密度2．表观密度材料在自然状态下单位体积的质量称为材料的表观密度(原称容重，道路工程中称为体积密度)。按式(1-2)进行计算。(1-2)式中

——材料的表观密度，g/cm3或kg/m3；

——材料在自然状态下的质量，g或㎏；

——材料在自然状态下的体积，cm3或m3。1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.1.1材料的密度、表观密度与堆积密度3．堆积密度散粒材料(粉状或粒状材料)在堆积状态下单位体积的质量称为材料的堆积密度。按式(1-3)进行计算。(1-3)式中

——散粒材料的堆积密度，kg/m3；

——散粒材料在堆积状态下的质量，㎏；

——散粒材料在堆积状态下的体积，m3。1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.1.1材料的密度、表观密度与堆积密度表1-1常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率材料名称密度/(gcm-3)表观密度/(kgcm-3)堆积密度/(kgcm-3)孔隙率/%钢材7.8～7.97

8500花岗岩2.7～3.02

500～2

9000.5～3.0石灰岩2.4～2.61

800～2

6001

400～1

700(碎石)砂2.5～2.61

500～1

700黏土2.5～2.71

600～1

800水泥2.8～3.11

200～1

300烧结普通砖2.6～2.71

600～1

90020～40烧结空心砖2.5～2.71

000～1

480红松木1.55～1.60400～60055～751.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.1.2材料的孔隙率与密实度1．孔隙率材料内部孔隙体积占材料自然状态下体积的百分率称为材料的孔隙率。按式(1-4)进行计算。(1-4)材料孔隙率的大小直接反映材料的密实程度，孔隙率小，则密实程度高。1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.1.2材料的孔隙率与密实度2．密实度材料的固体物质体积占自然状态下体积的百分率称为材料的密实度。密实度反映了材料体积内被固体物质所填充的程度。按式(1-5)进行计算。(1-5)密实度与孔隙率之间的关系为1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.1.3材料的空隙率与填充率1．空隙率散粒材料颗粒之间的空隙多少常用空隙率来表示。散粒材料颗粒之间的空隙体积占材料堆积体积的百分率称为材料的空隙率。按式(1-6)进行计算。(1-6)1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.1.3材料的空隙率与填充率2．填充率材料在自然状态下的体积占堆积体积的百分率称为材料的填充率。填充率反映了材料被颗粒填充的程度。按式(1-7)进行计算。(1-7)密实度与空隙率之间的关系为1.1材料的基本物理性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.2.1材料的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1.1材料的基本物理性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.2.1材料的亲水性与憎水性图1-3材料润湿示意图1.1材料的基本物理性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.2.1材料的亲水性与憎水性润湿角

≤90°的材料为亲水性材料>90°的材料不能被水湿润，为憎水性材料当=0°时，表明材料完全被水润湿1.1材料的基本物理性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.2.2材料的吸湿性和吸水性1．吸湿性材料在潮湿空气中吸附水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性大小用含水率来表示。含水率是指材料内部所含水的质量占干燥材料质量的百分率。可按式(1-8)进行计算。(1-8)式中——材料的含水率，%；

——材料在吸湿状态下的质量，g；

——材料在干燥状态下的质量，g。1.1材料的基本物理性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.2.2材料的吸湿性和吸水性2．吸水性材料在水中(通过毛细孔隙)吸收水分的性质称为吸水性。建筑工程材料吸水性的大小一般用质量吸水率来表示。质量吸水率是指材料吸水饱和时，其内部吸收水分的质量占干燥材料质量的百分率。可按式(1-9)进行计算。(1-9)式中

Wm——材料的质量吸水率，%；

mb——材料在吸水饱和状态下的质量，g；

mg——材料在干燥状态下的质量，g。1.1材料的基本物理性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.2.2材料的吸湿性和吸水性2．吸水性体积吸水率是指材料在吸水饱和状态下，所吸收水的体积占材料自然体积的百分率。按式(1-10)进行计算。(1-10)式中

，%；

；

。1.1材料的基本物理性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.2.2材料的吸湿性和吸水性2．吸水性质量吸水率和体积吸水率存在如下关系：=1.1材料的基本物理性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.2.2材料的吸湿性和吸水性3．材料的耐水性材料在长期饱和水的作用下不破坏，同时其强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料耐水性的好坏用软化系数表示。材料在饱和水状态下的抗压强度与材料在干燥状态下的抗压强度的比值称为软化系数。按式(1-11)进行计算。(1-11)式中——材料的软化系数；

——材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa；

——材料在干燥状态下的抗压强度，MPa。1.1材料的基本物理性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.2.2材料的吸湿性和吸水性4．材料的抗冻性材料在吸水饱和状态下能经受多次冻融循环而不破坏，同时强度也不严重降低的性质称为抗冻性。材料的孔隙率和孔隙特征材料的吸水饱和程度材料抵抗冻胀应力的能力，即材料的强度影响材料抗冻性的因素1.1材料的基本物理性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.2.2材料的吸湿性和吸水性5．材料的抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。另外，材料抵抗其他液体渗透的性质也属于抗渗性。材料的抗渗性通常用渗透系数

表示：

值越大，表示材料渗透的水量越多，即抗渗性越差。1.1材料的基本物理性质1.1.3材料的热工性质1.1.3.1材料的导热性5．材料的抗渗性材料传导热量的性质称为导热性。材料导热能力的大小用导热系数来表示。导热系数的物理意义是厚度为1m的材料，当温度改变1K时，在1s时间内通过1m2面积的热量。1.1材料的基本物理性质1.1.3材料的热工性质1.1.3.2材料的热容量与比热热容量是指材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。可用式(1-12)表示。(1-12)式中

——材料吸收或放出的热量，kJ；

——材料的比热，J/(gK)；

——材料的质量，g；

——材料受热或冷却前后的温度差，K。1.1材料的基本物理性质1.1.3材料的热工性质1.1.3.3耐燃性(1)不燃烧类，如普通石材、混凝土、砖、石棉等。(2)难燃烧类，如沥青混凝土、经防火处理的木材等。(3)燃烧类，如木材、沥青等。1.1材料的基本物理性质1.1.3材料的热工性质1.1.3.4耐火性(1)耐火材料，如耐火砖中的硅砖、镁砖、铝砖、铬砖等。(2)难熔材料，如难熔黏土砖、耐火混凝土等。(3)易熔材料，如普通黏土砖等。1.1材料的基本物理性质1.1.3材料的热工性质1.1.3.5材料的热变形性材料在温度变化时的尺寸变化称为热变形性。热变形性的大小用线膨胀系数来表示。在建筑工程中，总体上要求材料的热变形不要太大，但对于像金属、塑料等热膨胀大的材料，因温度和日照都易引起其伸缩，成为构件产生位移的原因，因此在构件结合和组合时都必须予以注意。1.2材料的力学性质1.2.1材料的强度与比强度1.2.1.1材料的强度类型1．材料的抗压、抗拉及抗剪强度材料的抗压、抗拉及抗剪强度按式(1-13)进行计算。(1-13)式中

——材料的强度，MPa；

F

——试件破坏时的最大荷载，N；

——试件受力截面面积，mm2。1.2材料的力学性质1.2.1材料的强度与比强度1.2.1.1材料的强度类型2．材料的抗弯强度材料的抗弯强度与试件的几何形状及荷载施加的情况有关，对于矩形截面和条形试件，当采用二分点试验(在两支点的中间作用一个集中荷载)时，其抗弯极限强度按式(1-14)进行计算。(1-14)1.2材料的力学性质1.2.1材料的强度与比强度1.2.1.1材料的强度类型2．材料的抗弯强度当采用三分点试验(在跨度的三分点上加两个集中荷载)时，其抗弯极限强度按式(1-15)进行计算。(1-15)式中

——材料的抗弯极限强度，MPa；

——试件破坏时的最大荷载，N；

——试件两支点间的距离，mm；

、

——试件截面的宽度和高度，mm。1.2材料的力学性质1.2.1材料的强度与比强度1.2.1.1材料的强度类型表1-2常用材料的强度材料抗压强度抗拉强度抗弯强度花岗石100～2505～810～14普通黏土砖5～201.6～4.0普通混凝土5～601～9松木30～5080～12060～100建筑钢材210～1

500240～1

500MPa1.2材料的力学性质1.2.1材料的强度与比强度1.2.1.2比强度比强度是按单位质量计算的材料强度，其值等于材料的强度与其表观密度的比值，它是衡量材料轻质高强的一个指标。1.2材料的力学性质1.2.2影响材料强度的因素材料的组成、结构和构造试验条件材料的含水情况温度图1-4材料强度与孔隙率的关系曲线1.2材料的力学性质1.2.3材料的弹性与塑性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，变形随即消失并能完全恢复原来形状的性质称为材料的弹性。应力与应变的比值称为材料的弹性模量。按式(1-16)进行计算。(1-16)式中

——材料的应力，MPa；

——材料的应变；

——材料的弹性模量，MPa。1.2材料的力学性质1.2.4材料的脆性与韧性材料受外力作用，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，但破坏时没有明显塑性变形的性质称为材料的脆性。具有这种性质的材料称为脆性材料。砖、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、铸铁等都属于脆性材料。1.2材料的力学性质1.2.4材料的脆性与韧性材料在冲击或振动荷载作用下能吸收较大的能量，产生较大的变形而不致破坏的性质称为材料的韧性或冲击韧性。材料的韧性是用冲击试验来检验的。建筑钢材(软钢)、木材等属于韧性材料。用作路面、桥梁、吊车梁及有抗震要求的结构都要考虑材料的韧性。1.2材料的力学性质1.2.5材料的硬度与