任務(wù)1--2建筑材料基本性質(zhì)分析

1、孔隙的分類1.按大小分類 微細(xì)孔隙（對(duì)于無(wú)機(jī)非金屬材料而言，20nm的為無(wú)害孔隙），毛細(xì)孔隙、較粗大孔隙，大孔2.按形狀分類 球形、片狀（裂紋）、管狀、尖角狀3.按常壓進(jìn)水與否分類 開口孔隙：對(duì)性能影響較大 閉口孔隙：水壓較高時(shí)，水分也可進(jìn)入孔隙對(duì)材料性質(zhì)的影響（孔隙增多）（1）材料的體積密度減小（2）材料受力的有效面積減小、強(qiáng)度降低。（3）導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量減?。?）透氣性、透水性、吸聲性、吸濕性、吸水性變大（5）對(duì)抗凍性、抗?jié)B性要視孔隙的大小和形態(tài)而定，有一些孔隙能提高抗凍性、抗?jié)B性。不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)，材料的體積可以采用不同的參數(shù)表示：絕對(duì)密實(shí)體積：V表觀體積:V（ V+閉口孔隙體積V閉）自然體

2、積：V0（ V +開口孔隙體積V開）堆積體積： V0 （V0+空隙體積V空）不同狀態(tài)下的各種密度密度表觀密度體積密度堆積密度1 1、密度、密度 密度是指材料在密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。量。 計(jì)算式為：計(jì)算式為： 實(shí)際密度實(shí)際密度g/cmg/cm3 3或或kg/mkg/m3 3m-m-材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，g g或或kgkgV-V-材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，cmcm3 3或或m m3 3 絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積是指不包括孔隙在內(nèi)的絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積是指不包括孔隙在內(nèi)的體積。體積。 mV李氏瓶李氏瓶2、表觀密度、表觀密度(

3、視密度）視密度） 表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為：質(zhì)量。計(jì)算式為： 材料的表觀密度，材料的表觀密度，g/cm3,或者或者kg/m3 V材料的表觀體積，材料的表觀體積，V=V+V閉閉 材料的表觀體積是指包含閉口孔隙的體積。材料的表觀體積是指包含閉口孔隙的體積。m一般是指材料烘干狀態(tài)下的質(zhì)量。一般是指材料烘干狀態(tài)下的質(zhì)量。Vm3.體積密度體積密度材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，公式：V0=v+v開材料的自然體積（m3) 材料的質(zhì)量可以是任意狀態(tài)下的，但是必須說(shuō)明含水情況，通常所指的體積密度是材料在氣干狀態(tài)下的，稱為氣干體積密度，簡(jiǎn)稱體積密

4、度。材料在絕干狀態(tài)時(shí)，則稱為絕干體積密度。00Vm4、堆積密度、堆積密度 堆積密度是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆堆積密度是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為：積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為： 砂子、石子等散粒材料的堆積體積，是在特砂子、石子等散粒材料的堆積體積，是在特定條件下所填充的容量筒的容積。材料的堆積定條件下所填充的容量筒的容積。材料的堆積體積包含了顆粒之間或纖維之間的孔隙。體積包含了顆粒之間或纖維之間的孔隙。00mVVm 孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。計(jì)算式為：占的比例。計(jì)算式為： 00001(1) 100%V

5、VVPVV 5 5、 密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度，也就是固體物質(zhì)的體積占總實(shí)的程度，也就是固體物質(zhì)的體積占總體積的比例。密實(shí)度反映材料的體積的比例。密實(shí)度反映材料的致密程致密程度度。計(jì)算式為：。計(jì)算式為： 000100%100%mVDmV1PD 填充率是指散粒材料在某種堆積體積填充率是指散粒材料在某種堆積體積內(nèi)被其顆粒填充的程度。內(nèi)被其顆粒填充的程度。其計(jì)算式為：其計(jì)算式為： %100*%100*d0000dVVD 空隙率是指散粒材料在某種堆積體積內(nèi)，顆空隙率是指散粒材料在某種堆積體積內(nèi)，顆粒之間的空隙體積所占的比例。計(jì)算式為：粒之間的空隙體積

6、所占的比例。計(jì)算式為： 都是指干燥狀態(tài)下。對(duì)于致密材料，如普都是指干燥狀態(tài)下。對(duì)于致密材料，如普通砂、石，可用視密度近似代替絕干體積密度通砂、石，可用視密度近似代替絕干體積密度 空隙率與填充率的關(guān)系為：空隙率與填充率的關(guān)系為： 在配制混凝土?xí)r，宜選隙率小的砂、石。在配制混凝土?xí)r，宜選隙率小的砂、石。 1PD%100*)1 (%100*%100*0d00000dVVVVVP空d0d0d0 材料在空氣中與水接觸時(shí)，根據(jù)材料表面被材料在空氣中與水接觸時(shí)，根據(jù)材料表面被水潤(rùn)濕的情況，分親水性材料和憎水性材料兩水潤(rùn)濕的情況，分親水性材料和憎水性材料兩類。類。當(dāng)當(dāng)材料分子與水分子間的相互作用力材料分子與水

7、分子間的相互作用力大于大于水水分子間分子間的作用力時(shí)，材料表面就會(huì)被水所潤(rùn)濕的作用力時(shí)，材料表面就會(huì)被水所潤(rùn)濕。此時(shí)在材料、水和空氣的三相交點(diǎn)處，沿水。此時(shí)在材料、水和空氣的三相交點(diǎn)處，沿水滴表面所引切線與材料表面所成夾角滴表面所引切線與材料表面所成夾角90，這種材料屬于親水性材料。這種材料屬于親水性材料。 如果材料分子與水分子間的相互作用力小于如果材料分子與水分子間的相互作用力小于水本身分子間的作用力，則表示材料不能被水水本身分子間的作用力，則表示材料不能被水潤(rùn)濕。此時(shí)，潤(rùn)濕角潤(rùn)濕。此時(shí)，潤(rùn)濕角90180，這種材，這種材料稱為憎水性材料。料稱為憎水性材料。 大多數(shù)建筑材料，如石材、磚瓦、陶器

8、、混大多數(shù)建筑材料，如石材、磚瓦、陶器、混凝土、木材等都屬于親水性材料，而瀝青、石凝土、木材等都屬于親水性材料，而瀝青、石蠟和某些高分子材料屬于憎水性材料。蠟和某些高分子材料屬于憎水性材料。 材料潤(rùn)濕邊角材料潤(rùn)濕邊角 吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)。吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)。吸水性的大小用吸水率表示。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率為材料在水中吸水達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，吸水率為材料在水中吸水達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，浸水浸水吸入水的質(zhì)量（或體積）占材料絕干狀態(tài)吸入水的質(zhì)量（或體積）占材料絕干狀態(tài)的質(zhì)量（或干燥時(shí)體積）的百分比。的質(zhì)量（或干燥時(shí)體積）的百分比。質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率： %100m

9、ggbmmmW體積吸水率體積吸水率：材料吸水率的大小與材料的孔隙率和孔隙材料吸水率的大小與材料的孔隙率和孔隙構(gòu)造特征有關(guān)。構(gòu)造特征有關(guān)。 %100*1*m0wggbVvmW材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分的性質(zhì)稱為吸濕性。吸濕性的大小用含的性質(zhì)稱為吸濕性。吸濕性的大小用含水率表示。水率表示。含水率含水率為材料所含水的質(zhì)量占材料干為材料所含水的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分比。計(jì)算式為：燥質(zhì)量的百分比。計(jì)算式為： -W =100%mmm含干含干影響材料吸濕性的因素影響材料吸濕性的因素，除材料本身(化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、孔隙)，還與環(huán)境的溫度、濕度有關(guān)。材料的吸濕性隨空氣

10、的濕度和環(huán)境溫度的變化而改變，當(dāng)空氣濕度較大且溫度較低時(shí)，材料的含水率就大，反之則小。材料中所含水分與空氣的濕度相平衡時(shí)的含水率，稱為平衡含水率。具有微小開口孔隙的材料，吸濕性特別強(qiáng)。如木材及某些絕熱材料，在潮濕空氣中能吸收很多水分，這是由于這類材料的內(nèi)表面積大，吸附水的能力強(qiáng)所致。 材料的吸水性和吸濕性均會(huì)對(duì)材料的性能產(chǎn)生不利影響。材料吸水后會(huì)導(dǎo)致其自重增大、絕熱性降低、強(qiáng)度和耐久性將產(chǎn)生不同程度的下降。材料吸濕和還濕還會(huì)引起其體積變形，影響使用。在混凝土的施工配合比設(shè)計(jì)中要考慮砂、石料含水率的影響。材料在長(zhǎng)期飽和水作用下不被破壞，材料在長(zhǎng)期飽和水作用下不被破壞，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為

11、耐水性其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示。計(jì)算式為：計(jì)算式為： 軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在0至至1之間。工程中通常將之間。工程中通常將Kr0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時(shí)，材料軟要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時(shí)，材料軟化系數(shù)也不得小于化系數(shù)也不得小于0.75 。gbpffK Kp軟化系數(shù)，其取值在01之間； fb材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度(MPa)； fg 材料在絕對(duì)干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度(MPa

12、)?？?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗抗?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性質(zhì)。材料的抗?jié)B性可用滲透水滲透的性質(zhì)。材料的抗?jié)B性可用滲透系數(shù)表示。系數(shù)表示。(公式了解即可）公式了解即可） 材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級(jí)材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級(jí)Pn來(lái)表來(lái)表示。示。sQdKAtH材料親水性和憎水性材料親水性和憎水性-通常憎水性材料其抗?jié)B性通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料；優(yōu)于親水性材料；材料的密實(shí)度材料的密實(shí)度-密實(shí)度高的材料其抗?jié)B性也較高密實(shí)度高的材料其抗?jié)B性也較高；材料的孔隙特征材料的孔隙特征-具有開口孔隙的材料其抗?jié)B性具有開口孔隙的材料其抗?jié)B性較差，但是閉口孔能夠阻塞滲水通道，反而提高

13、較差，但是閉口孔能夠阻塞滲水通道，反而提高材料的抗?jié)B性。材料的抗?jié)B性。抗?jié)B性與耐久性的關(guān)系抗?jié)B性與耐久性的關(guān)系一般而言，材料的抗?jié)B性越高，水及各種腐蝕液一般而言，材料的抗?jié)B性越高，水及各種腐蝕液體或氣體不易進(jìn)入材料的內(nèi)部，則材料的耐久越體或氣體不易進(jìn)入材料的內(nèi)部，則材料的耐久越高。地下建筑物要求具有一定的抗?jié)B性，防水性高。地下建筑物要求具有一定的抗?jié)B性，防水性材料要求具有很好的抗?jié)B性。材料要求具有很好的抗?jié)B性?？箖鲂允侵覆牧显谖柡蜖顟B(tài)下，抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用能經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用(凍融循環(huán)凍融循環(huán))而而不被破壞，強(qiáng)度也無(wú)顯著降低的性能。不被破壞，強(qiáng)度也

14、無(wú)顯著降低的性能。 材料的抗凍性用抗凍等級(jí)材料的抗凍性用抗凍等級(jí)Fn表示。表示。n表表示材料試件經(jīng)示材料試件經(jīng)n次凍融循環(huán)試驗(yàn)后，質(zhì)量次凍融循環(huán)試驗(yàn)后，質(zhì)量損失不超過(guò)損失不超過(guò)5%，抗壓強(qiáng)度降低不超過(guò)，抗壓強(qiáng)度降低不超過(guò)25%。n的數(shù)值越大，說(shuō)明抗凍性愈好。的數(shù)值越大，說(shuō)明抗凍性愈好。 材料抗凍等級(jí)的選擇，是根據(jù)建筑物的種類、材料的使用條件和部位、當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件等因素決定的。例如燒結(jié)普通磚、陶瓷面磚、輕混凝土等墻體材料，一般要求抗凍等級(jí)為F15或F25，用于橋梁和道路的混凝土應(yīng)為F50、F100或F200，而水工混凝土的抗凍等級(jí)要求可高達(dá)F500。影響抗凍性的因素影響抗凍性的因素（1）材料的密

15、實(shí)度（孔隙率）：密實(shí)度越高則其抗）材料的密實(shí)度（孔隙率）：密實(shí)度越高則其抗凍性越好。凍性越好。 （2）材料的孔隙特征：開口孔隙越多則其抗凍性越）材料的孔隙特征：開口孔隙越多則其抗凍性越差。不是所有的孔隙的進(jìn)水，主要是開口孔隙。差。不是所有的孔隙的進(jìn)水，主要是開口孔隙。 （3）材料的強(qiáng)度：強(qiáng)度越高則其抗凍性越好。）材料的強(qiáng)度：強(qiáng)度越高則其抗凍性越好。 （4）材料的耐水性：耐水性越好則其抗凍性也越好）材料的耐水性：耐水性越好則其抗凍性也越好。 （5）材料的吸水量大小（材料的充水程度）：吸水）材料的吸水量大?。ú牧系某渌潭龋何吭酱髣t其抗凍性越差量越大則其抗凍性越差。 如果孔隙不充滿水的話如果

16、孔隙不充滿水的話，即遠(yuǎn)未達(dá)到飽和，具有足夠的空間，則即使受，即遠(yuǎn)未達(dá)到飽和，具有足夠的空間，則即使受凍也不致產(chǎn)生很大的凍脹應(yīng)力。凍也不致產(chǎn)生很大的凍脹應(yīng)力。為提高材料的抗凍性，常有意引入部分封閉的孔隙，引入的閉口孔隙中的水結(jié)冰時(shí)，所產(chǎn)生的壓力可將開口孔隙中的尚未結(jié)冰的水?dāng)D入到無(wú)水的封閉孔隙中，由于毛細(xì)作用，細(xì)微孔隙中水的冰點(diǎn)低于0攝氏度，即這些閉口孔隙可以起到卸壓的作用。材料傳導(dǎo)熱量的性能稱為導(dǎo)熱性。材材料傳導(dǎo)熱量的性能稱為導(dǎo)熱性。材料的導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)表示。料的導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)表示。導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是指，單位厚度導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是指，單位厚度1m的材料，當(dāng)兩個(gè)相對(duì)側(cè)面溫差為的材料，當(dāng)兩個(gè)

17、相對(duì)側(cè)面溫差為1K時(shí)時(shí)，在單位時(shí)間，在單位時(shí)間1s內(nèi)通過(guò)單位面積內(nèi)通過(guò)單位面積1m2的熱的熱量。計(jì)算式為：量。計(jì)算式為：)(d12TTAtQ式中： 導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK) T1T2 材料兩側(cè)溫差(K)； d材料厚度(m)； A材料導(dǎo)熱面積(m2) t 導(dǎo)熱時(shí)間(s)。表12 常用建筑材料的熱工性能指標(biāo)影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素主要有： (1)材料的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)：一般金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)要大于非金屬材料，無(wú)機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于有機(jī)材料，晶體結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于玻璃體或膠體結(jié)構(gòu)的材料。 (2)孔隙狀況：因空氣的僅0.024W(mK)，且材料的熱傳導(dǎo)方式主要是對(duì)流，故材料的孔隙率越高、閉口孔隙越多、

18、孔隙直徑越小，則導(dǎo)熱系數(shù)越小。 (3)環(huán)境的溫濕度：因空氣、水、冰的導(dǎo)熱系數(shù)依次加大(表12)，故保溫材料在受潮、受涼后，導(dǎo)熱系數(shù)可加大近100倍。因此，保溫材料使用過(guò)程中一定要注意防潮防凍。材料加熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性材料加熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量，熱容量用質(zhì)，稱為熱容量，熱容量用Q表示。表示。 即即 1kg材料溫度升高或降低材料溫度升高或降低1K時(shí)，所吸收或時(shí)，所吸收或放出的熱量，稱為比熱容放出的熱量，稱為比熱容c。比熱的計(jì)算式為：。比熱的計(jì)算式為： )(m12TTQC式中 Q 材料吸收(或放出)的熱量(J)； m 材料的質(zhì)量(g)； T2T1 材料受熱(或

19、冷卻)前后的溫度差(K)； C 材料的比熱容(JgK)。材料的熱容量大，有利于保持室內(nèi)溫度相對(duì)穩(wěn)定。材料的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量是設(shè)計(jì)建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)（墻體。屋面）的重要參數(shù)，應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)小，熱容量較大的建筑材料，以使建筑物保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性。材料的溫度變形性是指材料隨溫度變化，體積發(fā)材料的溫度變形性是指材料隨溫度變化，體積發(fā)生變化的程度。一般材料都符合熱脹冷縮屬性。生變化的程度。一般材料都符合熱脹冷縮屬性。材料的溫度變形性，常用表現(xiàn)在長(zhǎng)度方向上的尺材料的溫度變形性，常用表現(xiàn)在長(zhǎng)度方向上的尺寸變化來(lái)表示，即膨脹系數(shù)（線膨脹和線收縮）寸變化來(lái)表示，即膨脹系數(shù)（線膨脹和線收縮）。按下式計(jì)算：。按下式計(jì)

20、算： 式中：式中：線膨脹系數(shù)，線膨脹系數(shù)，1/K ； L材料原來(lái)的長(zhǎng)度，材料原來(lái)的長(zhǎng)度，mm ； L材料的線變形量，材料的線變形量，mm ； t2t1材料在溫度升高或降低前后的溫度差材料在溫度升高或降低前后的溫度差，K 。 材料在外力材料在外力(荷載荷載)作用下抵抗破壞的能力，作用下抵抗破壞的能力，稱為強(qiáng)度。稱為強(qiáng)度。當(dāng)材料承受外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)材料承受外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生應(yīng)力。隨著外力逐漸增加，應(yīng)力也相應(yīng)增大。直至隨著外力逐漸增加，應(yīng)力也相應(yīng)增大。直至材材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的作用力料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的作用力不能再抵抗這種應(yīng)力時(shí)不能再抵抗這種應(yīng)力時(shí)，材料即破壞，此時(shí)的，材料即破壞，此時(shí)的極限

21、應(yīng)力值極限應(yīng)力值就是材料的就是材料的強(qiáng)度。常用強(qiáng)度。常用“f ”表示，強(qiáng)度為表示，強(qiáng)度為MPa描述材料的力學(xué)性質(zhì)時(shí)，要常用到與受力和變形相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)概念：應(yīng)力和應(yīng)變。應(yīng)力是作用于材料單位面積上的力，通常以“”表示。應(yīng)變是材料在外力作用下，所發(fā)生的相對(duì)變形值，通常以“” 表示，對(duì)于拉、壓變形，L/L(L為試件受力方向上的變形值，L為試件原長(zhǎng))。 根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有抗抗拉拉、抗壓抗壓、抗剪抗剪和和抗彎抗彎(抗折抗折)強(qiáng)度。強(qiáng)度。材料受力示意圖材料受力示意圖 (a)拉力；拉力；(b)壓力；壓力；(c)剪切；剪切；(d)彎曲彎曲 表1-3 常用建筑材料

22、的強(qiáng)度值(MPa) 材料的強(qiáng)度主要取決于它的組成和結(jié)構(gòu)。材料的強(qiáng)度主要取決于它的組成和結(jié)構(gòu)。一般說(shuō)材料孔隙率越大，強(qiáng)度越低，另外測(cè)試一般說(shuō)材料孔隙率越大，強(qiáng)度越低，另外測(cè)試的條件也影響強(qiáng)度。比如試件的形狀、試件的的條件也影響強(qiáng)度。比如試件的形狀、試件的尺寸、加荷速度、表面粗糙程度、含水程度、尺寸、加荷速度、表面粗糙程度、含水程度、溫度不同，強(qiáng)度也不相同。溫度不同，強(qiáng)度也不相同。強(qiáng)度等級(jí)、牌號(hào)：材料常按其強(qiáng)度值得大小劃分強(qiáng)度等級(jí)、牌號(hào)：材料常按其強(qiáng)度值得大小劃分為若干個(gè)等級(jí)或牌號(hào)，脆性材料主要以抗壓強(qiáng)為若干個(gè)等級(jí)或牌號(hào)，脆性材料主要以抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分，塑性材料和韌性材料主要以抗拉強(qiáng)度來(lái)劃分，塑性材

23、料和韌性材料主要以抗拉強(qiáng)度來(lái)劃分。度來(lái)劃分。如燒結(jié)普通磚按抗壓強(qiáng)度分為5個(gè)強(qiáng)度等級(jí)；硅酸鹽水泥按抗壓和抗折強(qiáng)度分為6個(gè)強(qiáng)度等級(jí)；普通混凝土按其抗壓強(qiáng)度分為12個(gè)強(qiáng)度等級(jí)；碳素結(jié)構(gòu)鋼按其抗拉強(qiáng)度分為5個(gè)牌號(hào)等等。比強(qiáng)度比強(qiáng)度是材料強(qiáng)度與表觀密度的比值，是計(jì)算單位是材料強(qiáng)度與表觀密度的比值，是計(jì)算單位質(zhì)量能提供的材料強(qiáng)度。質(zhì)量能提供的材料強(qiáng)度。 由表中數(shù)據(jù)可見，從比強(qiáng)度來(lái)看，鋼材比混凝土強(qiáng)，而松木又比鋼材強(qiáng)。就三者比較而言，混凝土是質(zhì)量大而強(qiáng)度低的材料。 鋼材、木材和混凝土的強(qiáng)度比較材料表觀密度0(kg/m3)抗壓強(qiáng)度f(wàn)c(MPa)比強(qiáng)度f(wàn)c/0低碳鋼松木普通混凝土7860500240041534

24、.3（順紋）29.40.0530.0690.012材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后變形隨即消失，這種性質(zhì)稱為彈外力后變形隨即消失，這種性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后仍保持變形后的形狀和尺寸的性外力后仍保持變形后的形狀和尺寸的性質(zhì)稱為塑性。不能恢復(fù)的變形稱為塑性質(zhì)稱為塑性。不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。變形。 材料受力破壞時(shí)，材料受力破壞時(shí)，無(wú)顯著的變形無(wú)顯著的變形而突然斷而突然斷裂的性質(zhì)稱為脆性。在常溫、靜荷載下具有脆裂的性質(zhì)稱為脆性。在常

25、溫、靜荷載下具有脆性的材料稱為脆性材料。性的材料稱為脆性材料。特點(diǎn)：特點(diǎn)：抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，可高達(dá)數(shù)，可高達(dá)數(shù)倍甚至數(shù)十倍，倍甚至數(shù)十倍，塑性變形小塑性變形小，破壞時(shí)的極限應(yīng)，破壞時(shí)的極限應(yīng)變值極小。與韌性材料相比，脆性材料不能承變值極小。與韌性材料相比，脆性材料不能承受振動(dòng)和沖擊荷載，也不宜用于受拉構(gòu)件，只受振動(dòng)和沖擊荷載，也不宜用于受拉構(gòu)件，只適用于作承壓構(gòu)件。建筑材料中大部分無(wú)機(jī)非適用于作承壓構(gòu)件。建筑材料中大部分無(wú)機(jī)非金屬材料均為脆性材料，如磚、石材、陶瓷、金屬材料均為脆性材料，如磚、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、鑄鐵等都是脆性材料。玻璃、混凝土、鑄鐵等都是脆性

26、材料。 在沖擊、振動(dòng)荷載作用下，材料能夠吸收較大的能量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)稱為韌性或沖擊韌性。 特點(diǎn)：塑性變形大，拉壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度相近。適合沖擊、振動(dòng)、受拉荷載。 在建筑工程中，對(duì)于要求承受沖擊荷載和有抗震要求的結(jié)構(gòu)，如吊車梁、橋粱、路面等所用的材料，均應(yīng)具有較高的韌性。鋼鐵大橋和萬(wàn)噸巨輪為何斷裂？鋼鐵大橋和萬(wàn)噸巨輪為何斷裂？1938年年3月月14日，比利時(shí)的哈塞爾特城，溫度低達(dá)日，比利時(shí)的哈塞爾特城，溫度低達(dá)零下零下15橫跨在阿爾伯運(yùn)河上的阿爾伯大橋在寒橫跨在阿爾伯運(yùn)河上的阿爾伯大橋在寒冷中屹立著，顯得格外雄偉、壯觀。突然，從橋冷中屹立著，顯得格外雄偉、壯觀。突然，從橋

27、下傳來(lái)驚天動(dòng)地的金屬斷裂聲，接著，橋身劇烈下傳來(lái)驚天動(dòng)地的金屬斷裂聲，接著，橋身劇烈抖動(dòng)，橋面出現(xiàn)裂縫，橋上的人驚恐萬(wàn)狀，爭(zhēng)先抖動(dòng)，橋面出現(xiàn)裂縫，橋上的人驚恐萬(wàn)狀，爭(zhēng)先恐后地向橋的兩端奔逃，不到幾分鐘，大橋折成恐后地向橋的兩端奔逃，不到幾分鐘，大橋折成幾段，墜入河中。幾段，墜入河中。1954年寒冬，在愛爾蘭寒風(fēng)凜冽的海面上，年寒冬，在愛爾蘭寒風(fēng)凜冽的海面上，3萬(wàn)萬(wàn)2千噸級(jí)英國(guó)油輪千噸級(jí)英國(guó)油輪“世界協(xié)和號(hào)世界協(xié)和號(hào)”正在航行，水手正在航行，水手發(fā)現(xiàn)船體中部出現(xiàn)裂縫，立即向船長(zhǎng)報(bào)告，話音發(fā)現(xiàn)船體中部出現(xiàn)裂縫，立即向船長(zhǎng)報(bào)告，話音未落，忽然一陣巨響，油輪裂成兩段，迅速沉入未落，忽然一陣巨響，油輪裂

28、成兩段，迅速沉入海底。海底。誰(shuí)是這兩起事件的罪魁禍?zhǔn)?？誰(shuí)是這兩起事件的罪魁禍?zhǔn)?？?jīng)過(guò)有關(guān)專家的調(diào)查研究，終于真相大白，罪魁經(jīng)過(guò)有關(guān)專家的調(diào)查研究，終于真相大白，罪魁是藏在鋼鐵中的磷元素。是藏在鋼鐵中的磷元素。鋼鐵中的磷元素含量過(guò)高，致使鋼鐵有冷脆性。鋼鐵中的磷元素含量過(guò)高，致使鋼鐵有冷脆性。寒冷的日子里，藏在鋼鐵中的磷使鋼鐵發(fā)脆，造寒冷的日子里，藏在鋼鐵中的磷使鋼鐵發(fā)脆，造成阿爾伯大橋斷裂成阿爾伯大橋斷裂“世界協(xié)和號(hào)世界協(xié)和號(hào)”油輪解體等嚴(yán)油輪解體等嚴(yán)重惡性事故。重惡性事故。為了防止類似惡性事故的再次發(fā)生，人們?cè)跓掍摓榱朔乐诡愃茞盒允鹿实脑俅伟l(fā)生，人們?cè)跓掍摃r(shí)，除減少生鐵中的磷含量外，還加入適

29、量的氧時(shí)，除減少生鐵中的磷含量外，還加入適量的氧化鈣，使磷變成爐渣除去，以消除鋼鐵的冷脆性化鈣，使磷變成爐渣除去，以消除鋼鐵的冷脆性。指材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其他指材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其他物體刻劃、壓入其表面的能力。采用鋼球物體刻劃、壓入其表面的能力。采用鋼球或鋼鐵（圓錐或角鐵）壓入法來(lái)測(cè)定?；蜾撹F（圓錐或角鐵）壓入法來(lái)測(cè)定。金屬金屬壓入法壓入法，無(wú)機(jī)非金屬，無(wú)機(jī)非金屬刻畫法刻畫法材料的硬度與其分子鍵的鍵性有關(guān)，一般共價(jià)鍵材料的硬度與其分子鍵的鍵性有關(guān)，一般共價(jià)鍵、離子鍵及某些金屬鍵結(jié)合的材料硬度較大。硬、離子鍵及某些金屬鍵結(jié)合的材料硬度較大。硬度大的材料耐磨性較高，但不易加工。在工

30、程中度大的材料耐磨性較高，但不易加工。在工程中，常利用材料的硬度與強(qiáng)度間關(guān)系，間接測(cè)定材，常利用材料的硬度與強(qiáng)度間關(guān)系，間接測(cè)定材料強(qiáng)度。料強(qiáng)度。 由于環(huán)境作用因素復(fù)雜，耐久性也難由于環(huán)境作用因素復(fù)雜，耐久性也難以用一個(gè)參數(shù)來(lái)衡量。工程上通常用材以用一個(gè)參數(shù)來(lái)衡量。工程上通常用材料抵抗使用環(huán)境中主要影響因素的能力料抵抗使用環(huán)境中主要影響因素的能力來(lái)評(píng)價(jià)耐久性，如來(lái)評(píng)價(jià)耐久性，如（碳化）等性質(zhì)。（碳化）等性質(zhì)。 環(huán)境對(duì)材料的破壞作用，可分為環(huán)境對(duì)材料的破壞作用，可分為，不同材料受到的，不同材料受到的環(huán)境作用及程度也不相同。環(huán)境作用及程度也不相同。 影響材料耐久性的內(nèi)在因素很多，除了材影響材料耐久

31、性的內(nèi)在因素很多，除了材料本身的組成結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等因素外，材料料本身的組成結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等因素外，材料致密程度、表面狀態(tài)和孔隙特征對(duì)耐久性致密程度、表面狀態(tài)和孔隙特征對(duì)耐久性影響很大。影響很大。 工程上常用提高密實(shí)度、改善表面狀態(tài)和工程上常用提高密實(shí)度、改善表面狀態(tài)和孔隙結(jié)構(gòu)的方法來(lái)提高耐久性?？紫督Y(jié)構(gòu)的方法來(lái)提高耐久性。第一章一、填空題1材料的吸濕性是指材料在_的性質(zhì)。2材料的抗凍性以材料在吸水飽和狀態(tài)下所能抵抗的_來(lái)表示。3水可以在材料表面展開，即材料表面可以被水浸潤(rùn)，這種性質(zhì)稱為_。4材料地表觀密度是指材料在_狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。二、單項(xiàng)選擇題1孔隙率增大，材料的_降低。A、密度 B、體積密

32、度 C、憎水性 D、耐熱性 2材料在水中吸收水分的性質(zhì)稱為_。A、吸水性 B、吸濕性 C、耐水性 D、滲透性3含水率為10%的濕砂220g，其中水的質(zhì)量為_。A、19.8g B、22g C、20g D、20.2g4材料的孔隙率增大時(shí)，其性質(zhì)保持不變的是_。A、表觀密度 B、堆積密度 C、密度 D、強(qiáng)度三、多項(xiàng)選擇題1下列性質(zhì)屬于力學(xué)性質(zhì)的有_。A、強(qiáng)度 B、硬度 C、彈性 D、脆性2下列材料中，屬于復(fù)合材料的是_。A、鋼筋混凝土 B、瀝青混凝土 C、建筑石油瀝青 D、建筑塑料四、是非判斷題1某些材料雖然在受力初期表現(xiàn)為彈性，達(dá)到一定程度后表現(xiàn)出塑性特征，這類材料稱為塑性材料。2材料吸水飽和狀態(tài)

33、時(shí)水占的體積可視為開口孔隙體積。3在空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為材料的吸水性。4材料的軟化系數(shù)愈大，材料的耐水性愈好。5材料的滲透系數(shù)愈大，其抗?jié)B性能愈好。五、問(wèn)答題1生產(chǎn)材料時(shí)，在組成一定的情況下，可采取什么措施來(lái)提高材料的強(qiáng)度和耐久性？六、計(jì)算題1某巖石在氣干、絕干、水飽和狀態(tài)下測(cè)得的抗壓強(qiáng)度分別為172 MPa、178 MPa、168 MPa。該巖石可否用于水下工程。2收到含水率5%的砂子500t，實(shí)為干砂多少噸？若需干砂500t，應(yīng)進(jìn)含水率5%的砂子多少噸？填空題1空氣中吸收水分2凍融循環(huán)次數(shù)3親水性4自然單項(xiàng)選擇題1、B 2、A 3、A 4、C多項(xiàng)選擇題1ABCD 2AB五、是非判斷題答案：1錯(cuò) 2對(duì) 3錯(cuò) 4對(duì) 5錯(cuò)六、問(wèn)答題1答案：主要有以下兩個(gè)措施：（1）降低材料內(nèi)部的孔隙率，特別是開口孔隙率。降低材料內(nèi)部裂紋的數(shù)量和長(zhǎng)度；使材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)均質(zhì)化。（2）對(duì)多相復(fù)合材料