第一章 建筑材料的基本性56课件讲解

第一章

建筑材料的基本性质第一节

材料的基本物理性质(一)密度单位：g/cm3指材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。一、材料与质量有关的物理性质

在建筑工程材料中，只有钢材、玻璃及沥青等极少数材料可以认为不含孔隙。密实体积v：指不包括材料孔隙在内的

固体实体积。开口孔：常温下水能进入绝大多数材料都含孔隙。孔隙分为：闭口孔：常温下水不能进入密实体积测定思路：变闭口孔为开口孔。

密实体积测定方法：李氏瓶排液法磨成细粉

对于砂、石等散粒状材料，在测定其密度时，常采用排液法直接测定其体积，所得体积包括颗粒物质体积和颗粒内部闭口孔体积，并非颗粒绝对密实体积，称其为散粒材料的视密度，用表示，其值小于材料的密度。请看密度试验动画(二)表观密度材料在自然状态下,单位体积的质量。单位：g/cm3或㎏/m3不规则体积：变开口孔为闭口孔——蜡封法规则形体积：直接量测（如砖）表观体积V0：固体体积与全部孔隙体积之和。

测定材料表观密度时，必须注明其含水状态，如绝干（烘干至恒重）、风干（长期在空气中干燥）、含水（未饱和）、吸水饱和等，相应的表观密度称为干表观密度、气干表观密度、湿表观密度、饱和表观密度。通常所说的表观密度是指干表观密度。(三)堆积密度

粉状、颗粒状材料在自然堆积状态下,单位体积的质量。单位：㎏/m3堆积密度分为：堆积体积测定：用容量桶量测堆积体积：包括颗粒体积和颗粒间空隙体积松散堆积密度紧密堆积密度请看堆积密度试验动画

1）密实度

是指材料体积内，被固体物质所充实的程度。

(四)密实度与孔隙率2）孔隙率孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。P+D=1（五）填充率与空隙率

指散粒材料在其堆积体积中，被其颗粒填充的程度。

1）填充率2）空隙率

指散粒材料在其堆积体积中，颗粒之间空隙体积占材料堆积体积的百分率。P’+D’=1二、

材料与水有关的性质思考：水滴在粘土砖表面和塑料表面有什么不同？

材料在与水接触时，不同材料遇水后和水的互相作用情况是不一样的，根据材料表面被水润湿的情况，分为亲水性材料和憎水性材料。(一)亲水性与憎水性1.亲水性材料干砖砖表面滴水后

若材料分子与水分子间相互作用力大于水分子之间作用力时，材料表面就会被水润湿，此时θ≤90°。(a)亲水性材料θ角越小亲水性越好

多数建筑材料，如石料、砖、混凝土、木材等都属于亲水性材料。2.憎水性材料塑料塑料表面滴水后(b)憎水性材料

若材料分子与水分子之间相互作用力小于水分子间作用力时，则认为材料不能被水润湿，此时90°<θ<180°

沥青、石蜡、塑料等属于憎水性材料，这类材料能阻止水分渗入材料内部，降低材料吸水性。

憎水性材料经常作为防水、防潮材料或用作亲水性材料表面的憎水处理。

(二)吸水性

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。质量吸水率：体积吸水率：

材料的吸水率一般用质量吸水率表示。但对于某些轻质多孔材料比如加气混凝土、软木等，由于具有很多开口且微小的孔隙，其质量吸水率往往超过100%，此时常用体积吸水率来表示其吸水性。影响吸水性的因素：材料的孔隙率；材料本身的性质，如亲水性或憎水性；孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等。

材料吸水后对材质是不利的。

孔隙率较大且有细小开口连通孔隙的亲水材料，吸水率较大。(三)吸湿性

吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。其大小用含水率表示。影响吸湿性的因素：材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；孔隙大小及孔隙特征等；周围空气的温度和湿度。平衡含水率：与空气湿度相平衡时的含水率。

例：有100g湿砂，含水率为10%，请问干砂有多少？答：干砂90g。错(四)耐水性

材料长期处于饱和水作用下不被破坏，强度也不显著降低的性质，用软化系数表示：软化系数的波动范围为0～1。通常认为软化系数大于0.85的材料为耐水材料。

用于严重受水侵蚀或潮湿环境的材料，其软化系数应不低于0.85；

用于受潮较轻的或次要结构物的材料，软化系数不宜小于0.7。渗透系数k(五)抗渗性

指材料抵抗水或压力液体渗透的性质。QAdH

k值越小，材料的抗渗性越好。对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级PN表示：

N表示试件所能承受的最大水压的10倍。如：P6指材料能承受0.6MPa的水压而不透水。影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征等。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。(六)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。冻融破坏的原因

材料孔隙内饱和水→冰，体积膨胀9％，结冰压力高达100MPa，使孔壁受到相应的拉应力，当超过材料的抗拉强度时，材料开裂；

冻融破坏的原因

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；反复多次冻融破坏，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。

衡量指标：抗冻性指标用抗冻等级FN表示。表示经过N次冻融循环后，质量损失不超过5%，强度损失不超过25%。如：F50表示材料承受50次冻融循环，质量损失不超过5%，强度损失不超过25%。材料的抗冻性取决于材料的孔隙特征、吸水饱和程度以及抵抗冰胀应力的能力。一般来说，密实的材料、具有闭口孔隙体积且强度较高的材料，有较强的抗冻能力。抗冻性经常作为无机非金属材料抵抗大气物理作用的一种耐久性指标。

思考：南方温暖地区建筑物，选材是否需要考虑抗冻性？对于温暖地区的建筑物，虽无冰冻作用，但为抵抗大气的作用，确保建筑物耐久，对材料往往也提出一定的抗冻性要求。三、材料的热工性质当材料两侧存在温差时，热量从材料一侧传递至另一侧的性质。其大小用导热系数（λ）表示。(一)导热性：

AT2T1Qd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。

导热系数λ的物理意义：

导热系数愈小，材料的保温隔热性能愈好。材料的化学组成与结构材料的表观密度、孔隙率大小、孔隙特征环境的温湿度影响材料导热系数的因素有：(二)热容量和比热容：材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。比热c表示1g材料温度升高或降低1K时所吸收或放出的热量，比热与材料质量的乘积为材料的热容量值。热量一定的情况下，热容量值愈大，温差愈小。作为墙体、屋面等围护结构材料，应采用导热系数小、热容量值大的材料，这对于维护室内温度稳定，减少热损失，节约能源起着重要的作用。(三)材料的温度变形性

材料的温度变形性是指材料温度升高或降低时材料体积变化的特性。

材料线膨胀系数表示在单向尺寸上，单位长度温度变化1K时材料的线膨胀量或线收缩量。其大小与建筑物温度变形的产生有着直接的关系，在工程中需选择合适的材料来满足工程对温度变形的要求。第二节

材料的力学性质一、材料的强度(一)材料强度

强度－－指材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力。

根据外力作用方式不同，材料强度有抗压、抗拉、抗剪、抗折（抗弯）强度等。材料受拉破坏材料受压破坏材料受弯破坏材料受剪破坏材料的抗弯强度材料的抗压、抗拉、抗剪强度单位：MPa1MPa=1N/mm2影响材料强度的因素材料的组成及构造为使试验结果准确，且具有可比性，国家对材料试验方法、步骤及设备有统一的规定，在测定材料强度时，必须严格按照规定的试验方法进行。试验条件材料的含水状态及温度(二)强度等级

为了掌握材料的力学性质，合理选择和正确使用材料，常将建筑材料按其强度值，划分为若干个等级，即强度等级。混凝土强度等级：C30、C35等硅酸盐水泥强度等级：42.5级、52.5级等强度值与强度等级不能混淆，强度值是表示材料力学性质的指标，强度等级是根据强度值划分的级别。(三)比强度

比强度是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：思考：不同的材料如何比较强度？几种主要材料的比强度值材料表观密度(kg/m3)强度f

(MPa)比强度（f/ρo）低碳钢78504200.054烧结普通砖1700100.006松木5001000.200普通混凝土2400400.017二、弹性和塑性

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。相应的变形称为弹性变形。σε0

弹性变形大小与其所受外力大小成正比，其比例系数在一定范围内为一常数，该常数称为材料的弹性模量。弹性模量是反映材料抵抗变形能力的指标。E越大，表明材料抵抗变形的能力越强。弹性模量是建筑工程结构设计和变形验算的主要参数之一。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。相应的变形称为塑性变形。

单纯的弹性材料是没有的。有些材料，如混凝土，受力时弹性变形和塑性变形同时存在。通常称为弹塑性材料。如下图。三、

脆性和韧性

脆性：当所受外力达到一定程度时，材料无明显的变形而突然破坏的性质。

脆性材料的破坏是突然的，危害比较大，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。仅用于承受静压力作用的结构或构件，如柱子、墩座等。

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。如低碳钢、钢筋混凝土、木材等。

在工程中，对于要求承受冲击和振动荷载作用的结构，如桥梁、牛腿柱、电梯井、高层建筑等处所用的材料须有较好的韧性。材料脆性、韧性破坏动画演示四、

硬度和耐磨性

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。(一)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、黄玉、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。

压入法指钢材抵抗较硬物体压入产生局部变形的能力，亦即钢材表面抵抗塑性变形的能力。

材料的强度越高，抵抗塑性变形的能力越强，硬度值也就越大。根据硬度值可间接推算材料的强度。电子布氏硬度计压入法测材料硬度

材料表面抵抗磨损的能力。用磨损率表示。(二)耐磨性（g/cm2)材料的耐磨性与材料的组成、结构及强度、硬度等因素有关。

建筑中用于地面、踏步、台阶、路面等处的材料，应适当考虑硬度和耐磨性。耐磨地坪第三节

材料的耐久性与环境协调性

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，尚能保持原有性能，不影响使用的性质。一、材料的耐久性各种荷载作用。材料所受的破坏作用包括：物理作用：包括干湿变化、温度变化及冻融循环、磨损等。

化学作用：包括有害气体以及酸、碱、盐等液体对材料产生的破坏作用。

生物作用：包括昆虫、菌类的作用，使材料虫蛀、腐朽破坏。

材料的耐久性是材料抵抗上述多种作用的一种综合性质，它包括抗冻性、抗腐蚀性、抗渗性、抗风化性、耐热性、耐酸性、耐腐蚀性等各方面的内容