建筑材料与检测第一章

建筑材料与检测第一章第1页，共28页，2023年，2月20日，星期一

教学目标

通过本章的学习，掌握材料基本物理性质、力学性质、耐久性质；重点掌握材料质量性质、水工性质、热工性质；掌握材料的强度性质本章内容1.1材料的物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.2材料与水有关的性质1.1.3材料与热有关的性质1.2材料的力学性质1.2.1材料的强度1.2.2材料的弹性与塑性1.2.3材料的脆性与韧性1.3材料的耐久性第2页，共28页，2023年，2月20日，星期一1.1材料的物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.实际密度

指的是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。

计算公式为：

上式中ρ—密度（g/cm3)；m—材料在干燥状态下的质量（g）；v—材料在绝对密实状态下的体积（cm3)

第3页，共28页，2023年，2月20日，星期一材料在致密状态下的体积指的是不包含材料内部孔隙的实体积；对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内部是不含孔隙的，故体积很容易测定；但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下材料是含有一些孔隙的；思考题：如何测量有孔隙材料的密度？第4页，共28页，2023年，2月20日，星期一2.表观密度

指的是材料在自然状态下，单位体积的质量。

计算公式为：

式中ρ0—表观密度（kg/m3)；

m—材料在干燥状态下的质量（kg）；

vo—材料在自然状态下的体积（m3).

自然状态下的体积vo=密实状态下的体积V+孔隙体积V孔思考题：比较密度和表观密度的大小？

第5页，共28页，2023年，2月20日，星期一3.堆积密度

散粒状材料在自然堆积状态下，单位体积的质量。

计算公式为：式中第6页，共28页，2023年，2月20日，星期一？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？采用容量升来测定砂子、石子的堆积体积，方法如下：

a）砂子采用1L、5L的容量升来测堆积体积；

b）石子采用10L、20L、30L的容量升来测定其堆积体积；第7页，共28页，2023年，2月20日，星期一4.材料的密实度与孔隙率

1）密实度

是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例，用D来表示。

第8页，共28页，2023年，2月20日，星期一2）孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占自然状态下总体积的百分率，用P表示。P=（V0-V）/V0×100%=（1-V/V0）×100%第9页，共28页，2023年，2月20日，星期一密实度和孔隙率反映了材料的致密程度。

一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越少，则：

其强度越高；吸水越少；抗渗性和抗冻性越好；第10页，共28页，2023年，2月20日，星期一5.材料的填充率与空隙率

1）填充率

指的是装在某一容器中的散粒材料，其颗粒填充该容器的程度。

填充率一般用D’来表示，按下式计算：

或第11页，共28页，2023年，2月20日，星期一2）空隙率

空隙率是指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率，用P’表示：空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间相互填充的致密程度；第12页，共28页，2023年，2月20日，星期一1.亲水性与憎水性

材料与水接触时，根据材料是否能被水润湿，可将其分为亲水性和憎水性两类。在材料、水、空气三相交点处，沿水滴的表面作切线，切线与水和材料接触面所成的夹角，称为润湿角（用θ表示）1.1.2

材料与水有关的性质第13页，共28页，2023年，2月20日，星期一2.吸水性材料在水中吸收水分达到饱和的性质称为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示，吸水率有两种表示方法：1）质量吸水率

第14页，共28页，2023年，2月20日，星期一2）体积吸水率

指材料在吸水饱和时，所吸收水分的体积占干燥材料总体积的百分率，公式如下：第15页，共28页，2023年，2月20日，星期一3.吸湿性

材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性，大小用含水率来表示。

平衡含水率：当材料中所含水分与空气湿度达到相对平衡时的含水率。第16页，共28页，2023年，2月20日，星期一4.耐水性

材料长期在饱和水作用下不破坏，强度叶不显著降低的性质称为耐水性。用软化系数表示：工程中将K软＞0.80的材料称为耐水性材料。对于经常位于水中或潮湿环境中的重要结构的材料，必须选用K软＞0.85的耐水性材料。第17页，共28页，2023年，2月20日，星期一5.抗渗性

材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性通常采用渗透系数来表示。公式如下：式中K—材料的渗透系数，cm/h;W—透过材料试件的水量，cm3

d--材料试件的厚度，cm

A—透水面积，cm2

t—透水时间，s

H—静水压力水头，cm第18页，共28页，2023年，2月20日，星期一混凝土抗渗性试验：试验步骤：试件到期后取出，擦干表面，用钢丝刷刷净两端面，待表面干燥后，在试件侧面滚涂一层溶化的密封材料（黄油掺滑石粉）装入抗渗仪上进行试验。如在试验中，水从试件周边渗出，说明密封不好，要重新密封。试验时，水压从0.2Mpa开始，每隔8h增加水压0.1Mpa,并随时注意观察试件端面情况，一直加至6个试件中3个试件表面发现渗水，记下此时的水压力，即可停止试验。第19页，共28页，2023年，2月20日，星期一6.抗冻性

材料在饱和水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，且强度也不显著降低，称为抗冻性。用抗冻标号表示。最大冻融循环次数Fn指的是经n次冻融循环后，强度损失不超过25%，质量损失不超过5%的试验次数。

第20页，共28页，2023年，2月20日，星期一1.1.3

材料与热有关的性质1.导热性

当材料两侧存在温差时，热量将从温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧，材料这种传导热量的能力称为导热性。其大小用导热系数来表示：

第21页，共28页，2023年，2月20日，星期一2.热容量

材料容纳热量的能力称为热容量，用比热表示。

比热：是指单位质量的材料，在温度升高或下降1K时，吸收或放出的热量，公式如下：

第22页，共28页，2023年，2月20日，星期一1.2材料的力学性质1.2.1

材料的强度

强度：材料在荷载（外力）作用下抵抗破坏的能力称为材料的强度

第23页，共28页，2023年，2月20日，星期一试验测定的强度值除受材料本身的组成、结构、孔隙率大小等内在因素的影响外，还与试验条件密切相关，如试件形状、尺寸、表面状态、含水率及试验时加荷速度等。因此，必须按规定的标准试验方法测定材料的强度。

比强度：材料的强度与其体积密度之比，是衡量材料是轻质高强的一个主要指标第24页，共28页，2023年，2月20日，星期一1.2.2材料的弹性与塑性弹性

是指材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，能完全恢复原形状的性质，称为弹性；

塑性

是指材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质，称为塑性；

完全弹性材料是没有的，弹性变形和塑性变形同时产生。

第25页，共28页，2023年，2月20日，星期一低碳钢的σ～ε曲线比例极限（σp）弹性极限（σe

）屈服极限（

σs

）抗拉极限（σb

）第26页，共28页，2023年，2月20日，星期一1.2.3材料的脆性与韧性