建筑材料 第1章材料基本性質(zhì)

1、 1.1 材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)一、材料的密度一、材料的密度1、真密度（也叫密度）、真密度（也叫密度）指材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下，單位體積所具有的指材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量質(zhì)量mV - -材料的真密度（材料的真密度（g/cm3）m材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下固體物質(zhì)的質(zhì)量（材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下固體物質(zhì)的質(zhì)量（g）V材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積（材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3）2、體積密度、體積密度指（整體多孔的）固體材料在自然狀態(tài)指（整體多孔的）固體材料在自然狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量。下，單位體積所具有的質(zhì)量。 -材料的體積密度（材料的體積密度（Kg/m3）m材料在干

2、燥狀態(tài)下的質(zhì)量（材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（Kg）V0材料在自然狀態(tài)下的體積（材料在自然狀態(tài)下的體積（m3）00mV0材料的體積組成材料的體積組成1 2 3VVpVKVBV0圖圖1-1 固體材料內(nèi)的孔隙放大示意圖固體材料內(nèi)的孔隙放大示意圖1. 固體物質(zhì)固體物質(zhì)v；2. 閉口孔隙閉口孔隙 Vb 3. 開口孔隙開口孔隙 VKV0=V+Vv Vv=VK+Vb1 2 3VVpVKVBV03、堆積密度、堆積密度指散粒（粉狀、粒狀與纖維狀）材料在堆積指散粒（粉狀、粒狀與纖維狀）材料在堆積狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量。狀態(tài)下，單位體積所具有的質(zhì)量。 -散粒材料的堆積密度（散粒材料的堆積密度（Kg/m3）M 散粒

3、材料的質(zhì)量（散粒材料的質(zhì)量（Kg）V散粒材料在堆積狀態(tài)下的體積（散粒材料在堆積狀態(tài)下的體積（m3）Vm圖圖1-2 散粒材料的堆積狀態(tài)放大示意散粒材料的堆積狀態(tài)放大示意1 2 3 4V0 VjV VpVK VBV01.顆粒中固體物質(zhì)顆粒中固體物質(zhì) 2.顆粒的閉口孔隙顆粒的閉口孔隙 3.顆粒間的空隙顆粒間的空隙 Va4.顆粒的開口孔隙顆粒的開口孔隙V= V0+Va = V+VV+VabbVVmb 小結(jié)小結(jié) 反思反思 二、密實(shí)度與孔隙率二、密實(shí)度與孔隙率1 1、 密實(shí)度密實(shí)度 材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所填充的程度。材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所填充的程度。 %1000 VVD%1000 P 12 2、 孔隙率孔

4、隙率 是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占自是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占自然狀態(tài)下材料總體積的百分率然狀態(tài)下材料總體積的百分率%10000 VVVP%100)1 (0 3 3、相互關(guān)系：、相互關(guān)系：D+P=1D+P=1三、三、 填充率與空隙率填充率與空隙率1 1、 填充率填充率 散粒材料在容器的堆積體積中，顆粒填散粒材料在容器的堆積體積中，顆粒填充的緊密程度充的緊密程度 針對散粒體而言針對散粒體而言%1000VVVP%1000VVD%1000P 12. 2. 空隙率空隙率 散粒材料在容器的堆積體積中，顆散粒材料在容器的堆積體積中，顆粒間空隙體積占堆積體積的百分率粒間空隙體積占堆積體積的百分率%100)1

5、(0表征散粒體顆粒間緊密程度。表征散粒體顆粒間緊密程度。3、相互關(guān)系：D+P=11.2 1.2 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)一、一、 材料的強(qiáng)度、比強(qiáng)度材料的強(qiáng)度、比強(qiáng)度1. 1. 強(qiáng)度強(qiáng)度材料抵抗外力破壞作用的能力材料抵抗外力破壞作用的能力AFf 根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有抗拉、抗壓、抗剪、抗彎（抗度有抗拉、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度等。折）強(qiáng)度等。2. 2. 比強(qiáng)度比強(qiáng)度單位質(zhì)量的強(qiáng)度。單位質(zhì)量的強(qiáng)度。衡量輕質(zhì)高強(qiáng)的依據(jù)衡量輕質(zhì)高強(qiáng)的依據(jù)f材料受力破壞時(shí)的強(qiáng)度（MPa）F破壞荷載（N）A-破壞時(shí)受力面面積（mm）二、材料的彈性、塑性二、材料的彈性、塑

6、性. . 彈性彈性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后變形即可消失且能完全恢復(fù)到原來取消后變形即可消失且能完全恢復(fù)到原來狀態(tài)的性質(zhì)。狀態(tài)的性質(zhì)。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時(shí)變形）。性變形（或瞬時(shí)變形）。. . 塑性塑性材料受力超過一定限度（彈性范圍）材料受力超過一定限度（彈性范圍）后，外力取消而變形卻不可恢復(fù)的性質(zhì)。后，外力取消而變形卻不可恢復(fù)的性質(zhì)。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。久變形）。三、材料的脆性、韌性三、材料的脆性、韌性1. 1. 脆性脆性外力達(dá)到一定限度后，材料突

7、然破壞外力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞 卻無明顯的塑性變形的性質(zhì)卻無明顯的塑性變形的性質(zhì)2. 2. 韌性韌性在沖擊或震動荷載作用下，材料能吸在沖擊或震動荷載作用下，材料能吸收較大能量，雖產(chǎn)生一定變形卻不致破壞收較大能量，雖產(chǎn)生一定變形卻不致破壞的性能。的性能。脆性材料的另一特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗脆性材料的另一特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折強(qiáng)度低。在工程中使用時(shí)，應(yīng)注意發(fā)揮這類折強(qiáng)度低。在工程中使用時(shí)，應(yīng)注意發(fā)揮這類材料的特性。材料的特性。kaka四、四、 材料的硬度、耐磨性材料的硬度、耐磨性1 1、 硬度硬度材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力2. 2. 耐磨性耐

8、磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。 材料的耐磨性用磨損率表示材料的耐磨性用磨損率表示刻劃法（莫氏硬度）：礦物材料（石材）刻劃法（莫氏硬度）：礦物材料（石材） 壓入法（布氏硬度）：常用材料（混凝土、鋼材、壓入法（布氏硬度）：常用材料（混凝土、鋼材、木材）木材）試驗(yàn)時(shí)用一定形狀的壓頭在靜載荷作用下壓入材料表面，通過測量壓痕的面積或深度來計(jì)算硬度 測定硬度的方法 一、一、 親水性、憎水性親水性、憎水性90時(shí)，時(shí)，表現(xiàn)為親水性表現(xiàn)為親水性1、潤濕角：、潤濕角： 在在材料、水和空氣材料、水和空氣的三向交叉點(diǎn)處沿水的三向交叉點(diǎn)處沿水滴表面做切線，此切線與材料和水接觸滴表

9、面做切線，此切線與材料和水接觸面的夾角面的夾角 ，稱為濕潤邊角。，稱為濕潤邊角。90時(shí)，時(shí)，表現(xiàn)為憎水性表現(xiàn)為憎水性1.3 1.3 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)%100干干濕質(zhì)mmmW2. 2. 吸水性吸水性 材料在水中吸收水分的性質(zhì)。材料在水中吸收水分的性質(zhì)。質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率材料在吸水飽和時(shí)，所吸水分質(zhì)量材料在吸水飽和時(shí)，所吸水分質(zhì)量占材料干燥時(shí)質(zhì)量的百分比，以占材料干燥時(shí)質(zhì)量的百分比，以W W質(zhì)質(zhì)表示。表示。m濕濕材料吸水飽后的質(zhì)量（材料吸水飽后的質(zhì)量（g）M干干材料在干燥狀態(tài)下的材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量質(zhì)量(g)體積吸水率體積吸水率%1001%10000水干濕水體VmmVVW材

10、料在吸水飽和時(shí)，所吸收材料在吸水飽和時(shí)，所吸收水分的體積占材料干燥時(shí)體積水分的體積占材料干燥時(shí)體積的百分率的百分率常溫下取常溫下取 水水 =1.0 g/cm3吸水性與孔隙率、孔隙特征及親水性有關(guān)。吸水性與孔隙率、孔隙特征及親水性有關(guān)。W W體體材料的體積吸水率材料的體積吸水率V V水水材料吸水飽和后的體積材料吸水飽和后的體積（cmcm3 3）V V0 0材料在自然干燥狀態(tài)下的體積（材料在自然干燥狀態(tài)下的體積（cmcm3 3）3. 3. 吸濕性吸濕性材料在材料在潮濕潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。空氣中吸收水分的性質(zhì)。 含水率含水率%100干干含含mmmWm含含材料含水時(shí)的質(zhì)量（材料含水時(shí)的質(zhì)量（ ）

11、m干干材料材料 干燥狀態(tài)干燥狀態(tài) 的質(zhì)量（的質(zhì)量（ ）平衡含水率：當(dāng)空氣中濕度在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕平衡含水率：當(dāng)空氣中濕度在較長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，對應(yīng)此時(shí)材料保持不變和干燥過程處于平衡狀態(tài)，對應(yīng)此時(shí)材料保持不變的含水率。的含水率。4. 4. 耐水性耐水性材料長期在飽和水作用下不被破壞，材料長期在飽和水作用下不被破壞，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。 軟化系數(shù)軟化系數(shù)干飽軟ffKf飽飽 材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）f干干 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）結(jié)論：K

12、軟大于0.85的材料是耐水材料，可用于水下工程6. 6. 抗凍性抗凍性材料在飽和水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍材料在飽和水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不被破壞，強(qiáng)度也不顯著融循環(huán)作用而不被破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。降低的性質(zhì)。5. 5. 抗?jié)B性抗?jié)B性 材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)AthWdK K材料的滲透系數(shù)（cm/h）w透過材料試件的水量（cm3）d試件厚度（cm）A透水面積（cm2）t透水時(shí)間(h)h靜水壓力水頭高差（cm）抗凍符號：抗凍符號：F F100100 F F50501.4 1.4 材料的耐久性與裝飾性材料的耐久性與裝飾性一、耐久性一、耐久性材料在各種自然因素

13、及有材料在各種自然因素及有害介質(zhì)的作用下，能長久保持其使用性能害介質(zhì)的作用下，能長久保持其使用性能的性質(zhì)。破壞作用包含以下幾個(gè)方面：的性質(zhì)。破壞作用包含以下幾個(gè)方面：1 1、物理作用、物理作用2 2、化學(xué)作用、化學(xué)作用3 3、生物作用、生物作用4 4、機(jī)械作用、機(jī)械作用二、裝飾性二、裝飾性裝飾材料在用于建筑物裝飾材料在用于建筑物內(nèi)外墻面、柱面、地面及頂棚等處作為飾面內(nèi)外墻面、柱面、地面及頂棚等處作為飾面材料時(shí)所表現(xiàn)出的一種色彩、質(zhì)感和線型材料時(shí)所表現(xiàn)出的一種色彩、質(zhì)感和線型 小結(jié)小結(jié)含水與否對密度無影響，因密度是對干燥狀態(tài)而含水與否對密度無影響，因密度是對干燥狀態(tài)而言的言的含水對體積密度有影響

14、，須注明含水率含水對體積密度有影響，須注明含水率含水對堆積密度的影響則較復(fù)雜。一般來說是使含水對堆積密度的影響則較復(fù)雜。一般來說是使堆積密度增大。堆積密度增大。【習(xí)題2】某塊狀材料的全干質(zhì)量某塊狀材料的全干質(zhì)量100g100g，自然狀態(tài)體積，自然狀態(tài)體積40cm340cm3，絕對密實(shí)狀態(tài)體積，絕對密實(shí)狀態(tài)體積33cm333cm3。試計(jì)算其密。試計(jì)算其密度、體積密度、孔隙率？度、體積密度、孔隙率？【解】3333100cmgVm/ vkvbv3340V300240100cmgVm/.5 %.%P51740334010000 VVV【習(xí)題1】何謂材料的實(shí)際密度、體積密度、堆積密度？何謂材料的實(shí)際密度、體積密度、堆積密度？如何測定？材料含水后對三者有什么影響？如何測定？材料含水后對三者有什么影響？【解】a. a. 實(shí)際密度實(shí)際密度Vm b. b. 體積密度體積密度00Vm c. c. 堆積密度堆積密度00Vm 絕對密實(shí)狀態(tài)絕對密實(shí)狀態(tài)自然狀態(tài)（包自然狀態(tài)（包 括實(shí)體、開括實(shí)體、開口、閉口孔隙）口、閉口孔隙）自然堆積狀態(tài)（對散粒體而自然堆積狀態(tài)（對散粒體而言）言）【習(xí)題3】某石材在氣干、絕干、水飽和情況下