建筑工程材料性质

建筑工程材料性质第一页，共三十三页，2022年，8月28日1.

材料的物理性质1.1

几种密度

1、密度：材料在绝对密实状态下，单位体积的干质量。

测定方法：1）少数密实材料

2）多数有孔隙的材料(磨细、干燥，用李氏瓶测定其绝对密实体积）(g/cm3)第二页，共三十三页，2022年，8月28日1)在李氏瓶中注入与试样不起反应的液体至突颈下部，记下刻度，将李氏瓶放在盛水的容器中，在试验过程中保持水温(20±0.5)℃，恒温30min。2)用天平称取试样60g，用小勺和漏斗小心地将试样徐徐送入李氏瓶中；要防止在李氏瓶喉部发生堵塞，直至液面上升至20ml为止，再称剩下的试样，计算出装入瓶内的试样质量m(单位：g)。3)轻轻摇动李氏瓶使液体中的气泡排出，记下液面刻度，根据前后两次液面读数，计算出液面上升的体积，即为瓶内试样的绝对体积V(单位：cm3)。第三页，共三十三页，2022年，8月28日2、表观密度（又称视密度）单位体积（实体+闭口孔隙体积）材料的干质量。体积测定方法：1）排液置换法（含闭口孔隙）2）水中称重法(kg/m3

或g/cm3

）第四页，共三十三页，2022年，8月28日体积测试方法:

对于规则形状材料的体积，可用量具测得；对于不规则形状材料的体积，可采用封蜡排液法测得3、毛体积密度：材料在自然状态下单位体积（实体+闭口孔隙+开口孔隙）的干质量。

(kg/m3或g/cm3）第五页，共三十三页，2022年，8月28日

——反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。有干堆积密度和湿堆积密度之分。4、堆积密度：散粒状材料单位堆积体积（实体+开口孔隙+闭口孔隙+空隙体积）物质颗粒的质量。(Kg/m3)第六页，共三十三页，2022年，8月28日应用：密度：计算材料的用量、构件自重；表观密度：计算材料的配料，砼、砂浆配合比的计算。堆积密度：确定材料堆积空间、运输量及确定运输工具。第七页，共三十三页，2022年，8月28日几种密度的比较比较项目密度表观密度毛体积密度堆积密度材料状态绝对密实近似绝对密实状态自然状态堆积状态材料体积V

V0计算公式应用判断材料性质用量计算、体积计算第八页，共三十三页，2022年，8月28日多选题：下列几种不同的密度定义中，质量为干质量的是（）A、密度B、表观密度C、体积密度D、毛体积密度E、干堆积密度F、湿堆积密度ABDE第九页，共三十三页，2022年，8月28日

1、孔隙率与密实度(相对概念)—单块材料孔隙率

密实度

二者的关系：P+D＝1，二者从不同的方面反映材料的同一性质，即材料的致密程度。思考：孔隙率会影响材料的哪些性能？1.2孔隙率和空隙率孔隙率是指材料中孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率。第十页，共三十三页，2022年，8月28日2、空隙率与填充率—散粒状材料

空隙率：是指散粒状材料在自然堆积状态下，颗粒固体物质间空隙体积占堆积体积的百分率.

开口孔隙＋空隙在计算砼中集料的空隙率时，由于砼拌合物中的水泥浆能进入石子或砂子的开口内，开口体积也算空隙体积的一部分，因此在砼配合比设计时应按石、砂的表观密度计算。第十一页，共三十三页，2022年，8月28日填充率：是指散粒状材料在自然堆积状态下，其中的颗粒体积占自然堆积状态下的体积的百分率第十二页，共三十三页，2022年，8月28日孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之间作

用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式第十三页，共三十三页，2022年，8月28日

练习题：1.一块普通烧结砖，其尺寸符合标准尺寸（240mm×115mm×53mm）,烘干恒定质量为2500克，吸水饱和质量为2900克，再将该砖磨细，过筛烘干后取50克，用李氏瓶测得其体积为18.5cm3.试求该砖的密度、毛体积密度、密实度、质量吸水率。第十四页，共三十三页，2022年，8月28日

2、材料与水有关的性质

2.1亲水性与憎水性

亲水性材料：润湿角θ≤90°水分子间内聚力＜材料分子间吸引力憎水性材料：润湿角θ＞90°水分子间内聚力＞材料分子间吸引力第十五页，共三十三页，2022年，8月28日材料润湿示意图

（ａ）亲水性材料；（ｂ）憎水性材料第十六页，共三十三页，2022年，8月28日材料的吸水性:

材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。

吸水性的大小以吸水率来表示。（1）

含水率

材料中所含水的质量与干燥状态时材料的质量之比，称为材料的含水量。以ｗ

表示。材料含水率ｗ的计算公式为：

式中：

m＇——材料在吸湿状态下的质量（g或kg）；

W——材料含水率。

2.2

吸水性

第十七页，共三十三页，2022年，8月28日

吸水性的大小以吸水率来表示。（2）

质量吸水率——

质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分数，并以ｗm

表示。质量吸水率ｗm

的计算公式为：

式中：

mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）；

mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。

吸水饱和状态第十八页，共三十三页，2022年，8月28日（3）

体积吸水率

体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水分的体积占干燥材料体积的百分数，并以WV表示。体积吸水率WV的计算公式为：

式中: mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）；

mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。

Vg’——干燥材料体积，（cm3

或m3）；

ρw——水的密度,（g/cm3

或kg/m3），

常温下取

ρ

w=1.0g/cm3。第十九页，共三十三页，2022年，8月28日（3）影响材料吸水性的因素材料的吸水率的大小主要取决于具有细微而连通且孔隙率大的材料吸水率较大；具有粗大孔隙的材料，虽然水分容易渗入，但水分不易在孔中存留，故吸水率不高。材料吸水后的特征：自重增加，强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显的体积膨胀。孔隙率孔隙特征第二十页，共三十三页，2022年，8月28日

2.

3材料的吸湿性

材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率Ｗ表示，其计算公式为：

式中：m1——材料含水状态下的质量（g或kg）

m——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。材料含水率受环境影响，随空气的温度和湿度的变化而变化。

当材料的湿度与空气中湿度达到平衡状态时的含水率称为平衡含水率。第二十一页，共三十三页，2022年，8月28日吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水分在空气中吸收水分表示方法吸收水分的质量比或体积比吸收水分的质量比吸收水量达到饱和与空气中水分平衡通常小于吸水率第二十二页，共三十三页，2022年，8月28日2.4耐水性—材料长期在水的作用下既不破坏，强度又不显著下降的性质表示指标：软化系数f1-----材料饱水状态抗压强度，MPaf0-----材料干燥状态抗压强度，MPa

注意：随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。Kp>0.80，称为耐水材料

受水侵泡或长期处于潮湿环境中的重要建筑物或构筑物选择Kp>0.80的材料。第二十三页，共三十三页，2022年，8月28日

3材料的力学性质3.1

材料的强度

1、材料的强度

材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。抗压抗拉抗剪抗弯第二十四页，共三十三页，2022年，8月28日抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：

式中：f——材料强度，

MPa；

Fmax——材料破坏时的最大荷载，N；

A——试件受力面积，mm2。抗弯强度的计算：

中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：

式中：fw——材料的抗弯强度，

MPa；Fmax——材料受弯破坏时的最大荷载，N；A——试件受力面积，mm2；L、b、

h——两支点的间距，试件横截面的宽及高，

mm。-材料的强度第二十五页，共三十三页，2022年，8月28日注意：对于以力学性质为主要性能指标的材料，通常按其强度值的大小划分成若干等级或标号。脆性材料（混凝土、水泥等）主要以抗压强度来划分等级或标号.塑性材料（钢材等）以抗拉强度来划分。

强度值和强度等级或标号不能混淆，前者是表示材料力学性质的指标，后者是根据强度值划分的级别。第二十六页，共三十三页，2022年，8月28日

比强度

——指材料强度与其表观密度之比。意义：反映材料轻质高强的指标。值越大，材料越轻质高强第二十七页，共三十三页，2022年，8月28日3.2弹性和塑性1.弹性——外力作用产生变形,外力取消能完全恢复。指标：弹性模量

意义：E表示材料抵抗变形的指标，E值越大，材料越不易变形，即抵抗变形的能力越强。2.塑性——外力作用产生变形,外力取消变形不能恢复第二十八页，共三十三页，2022年，8月28日

3.3韧性和脆性1.脆性——无明显塑性变形，突然破坏。脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等2.韧性——产生一定变形不破坏,能吸收较大的能量。韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。采用冲击试验测定。第二十九页，共三十三页，2022年，8月28日

3.4硬度和耐磨性

1.硬度——抵抗外物压入或刻划的能力。

通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为10个硬度等级。回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度。

第三十页，共三十三页，2022年，8月28日2、耐磨性－－－是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：

式中：

G——材料的磨耗率，

（g/cm2）；

m1——材料磨损前的质量，（g）；

m2——材料磨损后的质量，（g）；

A——材料试件的受磨面积

（cm2）。第三十一页，共三十三页，2022年，8月28日4耐久性与环境协调性

4.1耐久性——泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破