注冊土木(水利水電)基礎考試之建筑材料1

1、*第一章 建筑材料的基本性質1建筑材料的工程性質 力學、變形 破壞特性、耐久性第一章 建筑材料的基本性質建筑材料的狀態(tài)物理性質組成、結構 密度、孔建筑材料的功能物理性質 聲、光、熱學特性；裝飾性*第一章 建筑材料的基本性質2第一節(jié) 材料的狀態(tài)物理性質一、材料的狀態(tài)參數（密度）二、材料的組成三、材料的結構（孔）*第一章 建筑材料的基本性質3堆積密度一、材料的狀態(tài)參數密度表觀密度孔隙率密實度空隙率填充度*第一章 建筑材料的基本性質4定義：材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質量。測定: 將材料磨細，干燥后用李氏瓶測定體積，材料磨得越細越好，測得的體積越接近真實體積。一、材料的狀態(tài)參數密度干燥質量，g絕對

2、密實狀態(tài)下體積，cm3*第一章 建筑材料的基本性質5定義：材料在自然狀態(tài)下單位體積的質量。測定：排開液體置換法/尺量法測量體積 表觀密度一、材料的狀態(tài)參數質量，g自然狀態(tài)下體積，cm3V0=V+Vk+VbV0VVkVb*第一章 建筑材料的基本性質7定義：指散粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質量。測試方法：容量器/尺量法測量體積； 堆積密度一、材料的狀態(tài)參數質量，kg堆積體積，m3空隙V0=V0+VvVvV0V0*第一章 建筑材料的基本性質9密實度D材料體積（自然狀態(tài)）內固體物質的充實程度，稱為材料的密實度D。密實度D反映材料的密實程度，D越大，材料越密實，含有孔隙的材料，密實度均小于1。

3、一、材料的狀態(tài)參數*第一章 建筑材料的基本性質10孔隙率P孔隙率是指材料內部孔隙體積占材料在自然狀態(tài)下體積的百分率。分為總孔隙率（簡稱孔隙率）、開口孔隙率Pk和閉口孔隙率Pb。一、材料的狀態(tài)參數開口孔隙率Pk 材料內部開口孔隙的體積占材料在自然狀態(tài)下體積的百分率。由于水可進入開口孔隙，工程中常將材料在吸水飽和狀態(tài)下所吸水的體積，視為開口孔隙的體積（Vk）。閉口孔隙率Pb 材料內部閉口孔隙的體積（Vb）占材料在自然狀態(tài)下體積的百分率，稱為材料的閉口孔隙率。*第一章 建筑材料的基本性質12空隙率定義：散粒材料在堆積狀態(tài)下顆粒固體物質間空隙體積占堆積體積的百分率，稱為材料的空隙率。公式： 一、材料的

4、狀態(tài)參數*第一章 建筑材料的基本性質13填充率定義：散粒材料在堆積狀態(tài)下顆粒填充的體積占堆積體積的百分率，稱為材料的填充率。公式：一、材料的狀態(tài)參數*第一章 建筑材料的基本性質14二、材料的組成1.化學組成材料的化學成分。無機非金屬材料：氧化物含量的百分數； 金屬材料：化學元素含量； 有機高分子材料：由一種或幾種簡單的低分子化合物重復連接而成。例如聚氯乙稀就是由氯乙稀單體聚合而成，即CH2CHCln。CaO 石灰CaO-SO3 石膏CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3 水泥Na2O-CaO-SiO2 玻璃*第一章 建筑材料的基本性質15二、材料的組成2.基元組成 基元是構件材料最基本單元。

5、無機非金屬材料：礦物（氧化物相互作用）例如：硅酸鹽水泥中含有四種礦物 硅酸三鈣3CaOSiO2 硅酸二鈣2CaOSiO2 鋁酸三鈣3CaOAl2O3 鐵鋁酸四鈣 4CaOAl2O3Fe2O3有機高分子化合物：鏈節(jié)CH2CHCln*第一章 建筑材料的基本性質16三、材料的結構 顯微結構 宏觀結構（孔結構）*第一章 建筑材料的基本性質17三、材料的結構 1 顯微結構 指材料內部微觀質點(原子、分子、離子等)的空間排列方式。研究手段:電子顯微鏡、X射線衍射分析等分辨程度:=10-10m微觀結構決定材料的許多性質：強度、硬度、熔點、導熱性、導電性等。材料的微觀結構，大體上可分為晶體結構、玻璃結構兩大類

6、。*第一章 建筑材料的基本性質18物性區(qū)別近程/遠程有序 近程/遠程無序規(guī)則幾何形狀 無固定外形固定熔點 軟化范圍各項異性 各向同性晶體非晶體物理性質（聲/光/電/力/熱等）*第一章 建筑材料的基本性質19三、材料的結構 1.1 晶體結構 把相同質點(原子、分子、離子等)在空間作周期排列成固定幾何外形的固體稱為晶體。原子晶體原子 共價鍵 高強、高硬、高熔點 金剛石、石英、剛玉離子晶體離子鍵 高強、高硬、高熔點（波動大）分子晶體分子間力 硬度小、熔點低 冰、有機化合物金屬晶體金屬鍵 自由電子 導電、導熱、延展性*第一章 建筑材料的基本性質20三、材料的結構 1.2 非晶體結構（玻璃體）晶態(tài)物體在

7、高溫下熔融變?yōu)橐簯B(tài)，當溫度驟然下降到低于凝固點溫度時，熔體內部質點來不及排列成有序結構而凝固成固體狀態(tài)即成為非晶體結構（玻璃體結構）。玻璃體是化學不穩(wěn)定結構（介穩(wěn)態(tài)）。具有各向同性的性質。玻璃體無固定熔沸點熔點，只有軟化現象。*第一章 建筑材料的基本性質21三、材料的結構 1.3 膠體結構 高度分散的分散體 膠體由于脫水作用或加入電解質，會形成凝膠。 凝膠具有固體性質，在長期應力作用下又具有粘性液體流動性質。 *第一章 建筑材料的基本性質22三、材料的結構 2.宏觀結構 亦稱構造，是指用肉眼或放大鏡能夠分辨材料的組織。分辨率：mm。如材料的孔隙、裂縫以及巖石的解理和木材的紋理等。*第一章 建筑

8、材料的基本性質23三、材料的結構 宏觀結構分類按孔隙尺寸： 致密結構：如金屬、玻璃、致密石材等。 孔隙結構：如水泥制品、石膏制品和磚、瓦等。 多孔結構：如加氣混凝土，泡沫塑料等。按構成形態(tài)： 聚集結構：如水泥混凝土、砂漿、瀝青混凝土、燒土制品、塑料等。 纖維結構：如玻璃纖維、礦棉等。 層狀結構：如膠合板、紙面石膏板等。 散粒結構：如砂、石、水泥、粉煤灰、珍珠巖等。 *第一章 建筑材料的基本性質24三、材料的結構 孔結構 孔結構的主要內容包括：孔隙率、孔徑分布(或稱孔級配)和孔幾何學。 混凝土的孔分類 小于200 無害 （吳中偉） 200-500 少害 500-2000 有害孔徑 大于2000

9、多害材料的孔結構對材料的許多性質有重要的影響，如強度、變形行為、重量、導熱性、吸水性、滲透性以及耐久性等。 從材料宏觀結構角度來看，影響材料性能的因素主要是孔結構。舉例： 組成 微觀 宏觀 性能玻璃磚-泡沫玻璃 同 同 異 異加氣砼-泡沫玻璃 異 異 同 同*第一章 建筑材料的基本性質26孔的利弊有利：減輕自重 保溫 隔熱 隔聲不利：水的通道，腐蝕 應力集中 飽水狀態(tài)下，抗凍性下降*第一章 建筑材料的基本性質27三、材料的結構 分析：孔結構對材料性能的影響隨著材料孔隙率的提高材料的密度強度耐久性導熱性抗?jié)B性 *第一章 建筑材料的基本性質28第二節(jié) 建筑材料的工程性質 一、材料的力學性質 建筑材

10、料的力學性質是選擇材料時首先考慮到的基本性質。這不僅對于受力的結構而言，對于圍護材料和功能材料也同樣適用。*第一章 建筑材料的基本性質29一、材料的力學性質1. 材料的應力應變關系 （本構關系）材料受到外力作用時，內部就產生應力，同時也產和應變，應力和應變的關系可用下圖所示的應力應變曲線來表示。學會通過應力應變曲線來看出材料的力學性質：強度、彈性、塑性、脆性、韌性*第一章 建筑材料的基本性質30一、材料的力學性質1-低碳鋼；2-PC鋼絲、硬石、玻璃等； 3-軟石、木材，硬質脆性塑料等；4-硬質韌性塑料； 5-軟質韌性塑料 *第一章 建筑材料的基本性質31二、力學性能指標 1.材料的強度材料的強

11、度是材料在應力作用下抵抗破壞的能力。在工程上，通常采用破壞試驗法對材料的強度進行實測。將預先制作的試件放置在材料試驗機上，施加外力（荷載）直至破壞，根據試件尺寸和破壞時的荷載值，計算材料的強度。此謂：破型實驗抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度(或抗折強度)及抗剪強度等。*第一章 建筑材料的基本性質32二、力學性能指標抗拉、抗壓、抗剪強度的計算式如下：*第一章 建筑材料的基本性質33二、力學性能指標材料的抗彎強度*第一章 建筑材料的基本性質34三、材料的耐久性 材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經常要受到環(huán)境中許多自然因素的破壞作用。耐久性是在使用條件下，在上述各種因素作用下，于規(guī)定使用

12、期限內不破壞，也不失去原有性能的性質。耐久性是材料的一種綜合性質，諸如抗凍性、抗風化性、抗老化性、耐化學侵蝕性等均屬于耐久性范圍。 物理、化學、機械、生物*第一章 建筑材料的基本性質35（一）材料在水作用下的性質（二）材料的抗凍性（三）化學穩(wěn)定性三、材料的耐久性水*第一章 建筑材料的基本性質361.材料的親水性與憎水性定義：與水接觸時，有些材料能被水潤濕，而有些材料則不能被水潤濕，對這兩種現象來說，前者為親水性，后者為憎水性。分析：材料具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結構。親水性材料與水分子之間的分子親合力，大于水分子本身之間的內聚力；反之，憎水性材料與水分子之間的親合力，小于水分子

13、本身之間的內聚力。*第一章 建筑材料的基本性質37潤濕角 ：沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所形成的夾角。潤濕角90時，材料表現為親水性；潤濕角90時，材料表現為憎水性。*第一章 建筑材料的基本性質38材料能吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。吸水的大小以吸水率來表示。材料的吸水性取決于材料的孔隙率及孔隙特征。質量吸水率m 質量吸水率是指材料在吸水飽和時，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質量百分比。式中： m1材料吸水飽和狀態(tài)下的質量（或kg） m0材料在干燥狀態(tài)下的質量（或kg）。2.材料的吸水性體積吸水率W材料在吸水飽和時，所吸水的體積占材料自然體積的百分率。式中：m1材料吸水飽和狀態(tài)下的質量（

14、或kg） m0材料在干燥狀態(tài)下的質量（或kg）。 V0 材料在自然狀態(tài)下的體積，（cm3 或 m3） w 水的密度,（g/cm3 或 kg/m3） 常溫下取 w =1.0 g/cm3WmWv的關系 P24 式1-20*第一章 建筑材料的基本性質403.材料的吸濕性材料在潮濕空氣中吸收水分的性質。常用含水率W0表示，即吸入水量與干燥材料的質量之比。式中：m2材料含水狀態(tài)下的質量（或kg） m0材料在干燥狀態(tài)下的質量（或kg）一般來說，開口孔隙率較大的親水性材料具有較強的吸濕性。*第一章 建筑材料的基本性質414.材料的耐水性材料長期處于水的作用下而不破壞，其強度也不顯著降低的性質。常用軟化系數表

15、示，即材料在飽和水狀態(tài)和干燥狀態(tài)下的力學指標比值：軟化系數越小，表明材料耐水性越差，軟化系數大于0.85的材料，可以認為是耐水的。 *第一章 建筑材料的基本性質425.材料的抗?jié)B性材料抵抗壓力水滲透的性質稱為抗?jié)B性(或稱不滲水性)，常用滲透系數表示。材料的滲透系數越小，說明材料的抗?jié)B性越強。材料的抗?jié)B性也可用抗?jié)B等級來表示 。抗?jié)B等級是在規(guī)定試驗方法下材料所能抵抗的最大水壓力，用“Pn”表示，如P2，P4，P6，P8等，分別表示可抵抗0.2MPa，0.4MPa，0.6 MPa，0.8 MPa的水壓力而不滲透。*第一章 建筑材料的基本性質436.材料的抗凍性建筑材料抗凍性是指建筑材料抵抗凍融循環(huán)作用的能力，或者說是建筑材料在規(guī)定的凍融循環(huán)制度下保持強度和外觀完整性的能力，也可以說在飽水或潮濕狀態(tài)下，因溫度正負變化建筑材料內部孔隙水結凍膨脹融解松弛，反復循環(huán)產生疲勞應力，造成建筑材料由表及里逐漸剝蝕破壞的程度。*第一章 建筑材料的基本性質446.材料的抗凍性造成材料凍融破壞必須具備三個條件：材料本身孔結構飽水狀態(tài)正負溫變化抗凍性的主要影響因素：材料孔結構水飽和度凍融齡期材料本身強度*第一章 建筑材料的基本性質45抗凍性指標1抗凍標號 以同時滿足強度損失率不超過25%，質量損失率不超過5%的最大循環(huán)次數來表示。 耐久性指標 是指材料經受快速凍融循環(huán)(凍融在2h完