第一章 建筑材料的基本性質(zhì)42991-課件

密度、表觀密度和堆積密度孔隙率和密實度填充率和空隙率材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料的熱工性質(zhì)第二節(jié)材料的基本物理性質(zhì)

1（一）親水性與憎水性（二）吸水性與吸濕性耐水性抗?jié)B性四、材料與水有關(guān)性質(zhì)2定義在空氣中與水接觸能夠被水潤濕的性質(zhì)（見下圖）。1親水性親水材料具有親水性的材料成為親水材料。例如混凝土、水泥、砂漿均屬于親水性材料。（一）親水性與憎水性材料被水潤濕示意圖3定義

在空氣中與水接觸不能夠被水潤濕的性質(zhì)（見下圖）。憎水材料具有憎水性的材料成為憎水材料。如，瀝青、石蠟、塑料等均屬于憎水性材料。2憎水性憎水性材料示意圖4潤濕邊角θ：材料、空氣和水三相接觸角如下圖。

親水性憎水性

親水性材料：

θ≦90°;

憎水性材料：

90°＜θ＜180°

3評定方法5親水性與憎水性演示圖：6定義材料與水接觸時，其內(nèi)部孔隙會吸收水分，這種性質(zhì)稱為吸水性。指標（吸水率）質(zhì)量吸水率：體積吸水率：二者關(guān)系：1.吸水性（二）吸水性與吸濕性7定義材料吸收空氣中水分的性質(zhì)稱為吸濕性。指標含水率；2吸濕性（二）吸水性與吸濕性8

3影響因素

材料通過內(nèi)部開口或連通的孔隙吸收外部環(huán)境的水開口孔隙越多，材料吸水率越大；開口連通孔徑較小，因毛細管作用而容易吸水。

親水性材料的吸水（濕）性比憎水性材料強親水性孔壁使水自動吸入；憎水性孔壁難以使水吸入。（二）吸水性與吸濕性91.為什么房屋一樓潮濕？如何解決？原因：地下水沿材料毛細管上升，然后在空氣中揮發(fā)。解決問題的原理與辦法阻塞毛細通道，摻加引氣劑對材料中的毛細管壁進行憎水處理。思考題10

2、某施工隊原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為多孔、容量700kg/m3的加氣混凝土砌塊。在抹灰前往墻上澆水，發(fā)覺原使用的普通燒結(jié)粘土磚易吸足水量，但加氣混凝土砌塊表面看來澆水不少，但實則吸水不多，請分析原因。

案例分析解答：加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為“墨水瓶”結(jié)構(gòu)，肚大口小，毛細管作用差，只有少數(shù)孔是水分蒸發(fā)形成的毛細孔。故吸水及導濕均緩慢，材料的吸水性不僅要看孔數(shù)量多少，還需看孔的結(jié)構(gòu)。

11

導熱性熱容量五、材料的熱工性質(zhì)12定義：材料傳導熱量的能力。指標：導熱系數(shù)λ

（一）導熱性式中：

λ——材料的導熱系數(shù)，W/（m·K）；

Q

——傳導的熱量，J；

d——材料的厚度，m；

A

——材料傳熱的面積，m2；

t——傳熱時間，h；（T2-T1）——材料兩側(cè)溫度差，K13常用建筑材料的熱工性質(zhì)指標

材料名稱

導熱系數(shù)W/(m·K)

比熱J/(g·K)鋼

550.46玻璃0.9花崗巖

3.490.92普通混凝土

1.510.88水泥砂漿

0.930.84普通粘土磚

0.810.84粘土空心磚

0.640.92松木

0.17～0.352.51泡沫塑料

0.031.30冰

2.202.05水

0.604.19靜止空氣

0.023

14材料的化學組成不同組成：金屬材料﹥非金屬材料﹥有機材料相同組成：晶體材料﹥微晶體材料﹥非晶體材料孔隙率和孔隙特征

P↑，細小、閉口孔↑（λ固體物質(zhì)＞

λ空氣

），λ

↓，保溫隔熱性↑；P↑，連通孔、粗孔↑（孔隙粗大或貫通，空氣對流作用加強），λ↑，導熱性↑，保溫隔熱性↓

。影響導熱性的因素：15材料的溫度和濕度T↑，將促使分子熱運動加劇，λ↑。材料受潮后（λ水＞λ空氣），λ↑，導熱性↑，保溫隔熱性↓。材料受潮后再受凍(λ冰＞λ水)，λ進一步↑，保溫隔熱性進一步↓棉襖浸水后保暖性變差？影響導熱性的因素：16（二）熱容量定義：材料受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)。表示方法：用比熱容C表示。單位質(zhì)量材料在溫度變化1℃時，材料吸收或放出的熱量。熱容量=C×M意義：熱容量↑，有利于保持室內(nèi)溫度的相對穩(wěn)定。17觀察與討論某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面。請問選擇何種材料？

AB18解答：保溫層的目的是外界溫度變化對住戶的影響，材料保溫性能的主要描述指標為導熱系數(shù)和熱容量，其中導熱系數(shù)越小越好。觀察兩種材料的剖面，可見A材料為多孔結(jié)構(gòu)，B材料為密實結(jié)構(gòu)，多孔材料的導熱系數(shù)較小，適于作保溫層材料。

觀察與討論19強度彈性與塑性脆性與韌性硬度與耐磨性第三節(jié)材料的基本力學性質(zhì)20

強度的定義

強度的分類與計算

與強度有關(guān)的兩個概念

強度的影響因素一、材料的強度21（一）強度的定義

從定性角度:

為材料抵抗外力作用的能力。

定量角度:是指材料發(fā)生破壞的極限應力值。

實驗方法：采用破壞試驗法來測混凝土的強度

22

材料受力示意圖

抗壓強度（圖（a））

抗拉強度（圖（b））

抗剪強度（圖（c））

抗折強度（圖（d））（二）強度的分類與計算（1）強度的分類（d）23

抗壓、抗拉、抗剪強度計算公式：受力截面的面積，mm2材料破壞時的最大荷載，N（2）強度的計算24抗彎強度計算公式：單分點集中加荷：三分點加荷：bh25常見建筑材料的強度/MPa抗拉強度

抗彎強度

5～810～14—

2.6～5.0混凝土10～1001～4

—

松木(順紋)

30～5080～12060～100建筑鋼材240～1500240～1500

—

材料抗壓強度

花崗巖100～250普通粘土磚10～30（三）常用建筑材料的強度26（1）材料的強度等級

對于磚石、混凝土等：按抗壓強度劃分強度等級。對于建筑鋼材等：按抗拉強度劃分牌號。（四）與強度相關(guān)的兩個概念

根據(jù)極限強度的大小，劃分的不同等級或牌號。

如：C30，M10，Q23527定義：指按單位體積質(zhì)量計算的材料強度，即材料的強度與其表觀密度之比（f/ρ0）。意義：比強度↑，輕質(zhì)高強在高層建筑及大跨度結(jié)構(gòu)工程中常采用比強度較高的材料，減輕自重，節(jié)約材料。輕質(zhì)高強是未來材料的發(fā)展方向。（2)比強度28兩種主要材料的比強度

材料表觀密度/(kg/m3)強度/MPa

比強度普通混凝土（抗壓）2400400.017松木（順紋抗拉）50100.200（2）比強度29（1）材料的組成（2)材料的結(jié)構(gòu)、孔隙率與孔隙特征（3)試件的形狀和尺寸（4)加荷速度（5)試件濕度（6)受力面狀態(tài)（五）強度的影響因素30彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力除去后變形隨即消失，完全恢復原來形狀的性質(zhì)。

彈性變形：這種可以完全恢復的變形（或瞬時變形）指標：彈性模量E

意義：

E表示材料抵抗變形的能力；

E值越大，材料越不易變形，即抵抗變形的能力越強，材料的剛度越大。二、材料的彈性和塑性

31塑性

材料在外力作用下，當應力超過一定的限值時產(chǎn)生顯著變形，且不產(chǎn)生裂縫或發(fā)生斷裂，外力取消后，仍保持變形后的形狀和尺寸的性質(zhì)。塑性變形

這種不能恢復的變形（或永久變形）。二、材料的彈性和塑性

32BAε0A0BCB0DCEDFEC上C下鋼材的彈塑性變形曲線圖混凝土的彈塑性變形曲線圖二、材料的彈性和塑性

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脆性：材料在外力作用下突然破壞，無明顯塑性變形。韌性：沖擊、振動荷載下，能吸收較大的能量，產(chǎn)生一定變形不破壞。三、材料的脆性與韌性

脆性材料：石、磚、砼、陶瓷、玻璃、鑄鐵等韌性材料：低碳鋼、木材、玻璃鋼等。341.鑄鐵造橋釀成災禍概況：1876年6月，英國人用鑄鐵在北海的Tay灣上建造了全長3160m，單跨73.5m的跨海大橋，采用梁式架結(jié)構(gòu)，在石材和磚砌筑的基礎(chǔ)上采用鑄鐵管做橋面。結(jié)果不到兩年，在一次臺風襲擊的夜晚，在臺風加上火車沖擊荷載的作用下橋墩脆斷、橋梁倒塌、車毀人亡。案例分析原因分析：主要是鑄鐵的橋墩在沖擊荷載作用下發(fā)生脆斷造成的。

對鋼材與鑄鐵的性能進行了深入的對比：發(fā)現(xiàn)鋼材不僅具有很高的抗壓強度很高的抗拉強度和抗沖擊韌性人們開始用鋼材建造橋梁。352.泰坦尼克號的沉沒概況：1912年，當時世界上最大的客船泰坦尼克號初航，不幸撞上冰山，35m厚度船鋼板在水線處像拉開拉鏈一樣被撕裂，海水排山倒海般涌向船內(nèi)，約3小時后沉沒。原因分析：人們對泰坦尼克號的鋼板進行測試：發(fā)現(xiàn)其抗壓強度比現(xiàn)在鋼材還要高。對鋼板進行沖擊韌性試驗：發(fā)現(xiàn)鋼材斷裂時吸收的沖擊功很低，是韌性差的脆性材料?；瘜W分析表明:改鋼材的含S量高，導致鋼材的脆性增加。案例分析36硬度定義：材料表面能抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的能力。

硬度實驗方法四、材料的硬度與耐磨性

金屬材料：壓入法布氏硬度：單位壓痕面積上所承受的壓力。洛氏硬度：壓頭壓入試件的深度來表示鋼材硬度。無機非金屬材料：刻劃法莫氏硬度37指標：磨耗率計算公式：G——材料的磨耗率（g/cm2）

m1——材料磨損前的質(zhì)量（g）

m2——材料磨損后的質(zhì)量（g）

A——材料試件的受磨面積（cm2）耐磨性定義：是材料表面抵抗磨損的能力。四、材料的硬度與耐磨性

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定義

破壞作用

耐久性指標

提高措施第四節(jié)材料的耐久性39是指材料在使用條件下，抵抗其自身和環(huán)境的長期破壞作用，保持其原有性質(zhì)不破壞、不變質(zhì)的能力。一、耐久性定義40化學作用生物作用干濕交替、溫度變化凍融循環(huán)酸、堿、鹽等物質(zhì)的水溶液或有害氣體的侵蝕。蟲蛀或菌類的腐朽作用而產(chǎn)生的破壞。物理作用二、破壞作用41

耐久性是一個綜合性性能耐久性主要包括：耐水性抗?jié)B性抗凍性抗腐蝕性抗老化性耐磨性耐久性抗?jié)B性耐水性耐磨性抗腐蝕性抗凍性抗老化性三、耐久性指標421.耐水性廣義定義：材料抵抗水破壞作用的能力。狹義定義：材料浸水飽和后不被破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。指標：軟化系數(shù)KR材料吸水飽和時的抗壓強度,MPa材料干燥狀態(tài)的抗壓強度，MPaffKwR=43

用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料，應選用：

軟化系數(shù)＞0.85的材料；用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，則應選用軟化系數(shù)≮0.75的材料耐水性材料選擇：44例題1、某材料的抗壓強度為28.0MPa，在水中吸水飽和后測得其強度為21.3MPa，問該材料能否用于長期與水接觸的環(huán)境中？解：因此，不能用于長期與水接觸的環(huán)境。＜0.8545抗?jié)B等級or滲透系數(shù)定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。指標：2.抗?jié)B性在一定時間t內(nèi)，透過材料試件的水量Q，與試件的滲水面積A及水頭差H成正比，與滲透距離(試件的厚度)d成反比。在標準試驗方法下進行透水試驗，以規(guī)定的試件在透水前所能承受的最大水壓力來確定。46計算公式：A—透水面積cm2；t—透水時間，h；d—試件厚度，cm；H—壓力水頭，cm。Q—透水量cm3；（1）滲透系數(shù)

K的物理意義：一定厚度的材料，在單位時間、單位水壓、單位面積內(nèi)的滲水量。

滲透系數(shù)越小，表明抗?jié)B性能越好。47

定義：指砼或砂漿所能承受的最大水壓力。測試方法：6個試件中4個試件未出現(xiàn)滲水的最大水壓力。表示方法：若最大承水壓力為0.2MPa，表示為P2。（2）抗?jié)B等級混凝土抗?jié)B壓力實驗483.抗凍性抗凍性其強度降低不超過規(guī)定值，無明顯損壞和剝落時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)用符號“Fn”表示，n即為最大凍融循環(huán)次數(shù)，如F25。抗凍等級強度損失率(不超過25％)質(zhì)量損失率(不超過5%)49材料抗凍等級的選擇，足根據(jù)結(jié)構(gòu)物的種類、使用條件、氣候條件等來決定的。燒結(jié)普通磚、陶瓷面磚、輕混凝土等墻體材料，一般要求其