建筑材料第一章材料的基本性質(zhì)好

建筑材料第一章材料的基本性質(zhì)好第一頁，共四十頁，2022年，8月28日一、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)材料的體積構(gòu)成

體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。第二頁，共四十頁，2022年，8月28日（一）材料的密度

1.實際密度指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算：

式中：ρ——實際密度，g/cm3或kg/m3；m——材料的質(zhì)量，g或kg；V——材料的絕對密實體積，cm3或m3。第三頁，共四十頁，2022年，8月28日2.表觀密度

材料單位表觀體積的質(zhì)量。按下式計算：式中：ρ0——體積密度，g/cm3或kg/m3； m——材料的質(zhì)量，g或kg；

Ｖ0——材料的自然體積，cm3或m3。第四頁，共四十頁，2022年，8月28日3.堆積密度

堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計算：

式中：ρ′0——材料的堆積密度,g/cm3或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

V

′0——材料的堆積體積，cm3或m3。第五頁，共四十頁，2022年，8月28日

砂堆積體積的測定將容量筒內(nèi)材料刮平，容量筒的容積即為材料堆積體積第六頁，共四十頁，2022年，8月28日（二）材料的密實度

密實度是指材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。密實度的計算式如下：式中：ρ——密度；ρ0——材料的表觀密度。 對于絕對密實材料，因ρ0=ρ，故密實度D=1或100%。對于大多數(shù)土木工程材料，因ρ0＜ρ，故密實度D＜1或D＜100%。第七頁，共四十頁，2022年，8月28日

材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率?？紫堵蔖按下式計算：式中：V——材料的絕對密實體積，cm3或m3；V0——材料的表觀體積，cm3或m3；ρ0——材料的表觀密度,g/cm3或kg/m3；ρ——密度,g/cm3或kg/m3。

（三）孔隙率第八頁，共四十頁，2022年，8月28日（四）空隙率

空隙率是指散粒材料在其堆積體積中,顆粒之間的空隙體積所占的比例?？障堵蔖′按下式計算：

式中：ρ0——材料的體積密度；ρ0′——材料的堆積密度?？障堵实拇笮》从沉松⒘２牧系念w粒互相填充的致密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算砂率的依據(jù)。第九頁，共四十頁，2022年，8月28日

孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項目孔隙率空隙率適用場合個體材料內(nèi)部堆積材料之間作用可判斷材料性質(zhì)可進行材料用量計算計算公式第十頁，共四十頁，2022年，8月28日

1.材料的親水性與憎水性

與水接觸時，材料表面能被水潤濕的性質(zhì)稱為親水性；材料表面不能被水潤濕的性質(zhì)稱為憎水性。

具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。親水性材料與水分子之間的分子作用力，大于水分子相互之間的內(nèi)聚力；憎水性材料與水分子之間的作用力，小于水分子相互之間的內(nèi)聚力。（ａ）親水性材料（ｂ）憎水性材料二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日2.材料的吸水性

材料在水中吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。吸水性的大小以吸水率來表示。式中：W——材料的重量吸水率(%);m1——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；m——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日

影響材料吸水性的因素:

材料的吸水率與其孔隙率有關(guān)，更與其空隙特征有關(guān)。因為水分是通過材料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日

3.材料的吸濕性材料在空氣中吸收水分，所吸收水分隨空氣中濕度的大小而變化。當(dāng)空氣中濕度在較長時間內(nèi)穩(wěn)定時，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時材料的含水率保持不變，其含水率稱為平衡含水率。第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日

吸水率與含水率的區(qū)別比較項目吸水率含水率適用場合在水中吸收水分在空氣中吸收水分表示方法吸收水分的質(zhì)量比或體積比吸收水分的質(zhì)量比吸收水量達到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日

4.材料的耐水性

材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。材料耐水性的指標(biāo)用軟化系數(shù)

KR表示：式中：KR——材料的軟化系數(shù)；

fb——材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度（MPa）；

fg——材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度（MPa）。第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日軟化系數(shù)反映了材料飽水后強度降低的程度，是材料吸水后性質(zhì)變化的重要特征之一。一般材料吸水后，水分會分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，強度則有不同程度的降低。當(dāng)材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強度的嚴(yán)重降低。軟化系數(shù)的波動范圍在0至1之間。工程中通常將KR＞0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時，材料軟化系數(shù)也不得小于0.75。第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日

5.抗凍性抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨脹所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞?？箖鲂砸栽嚰趦鋈诤蟮馁|(zhì)量損失和強度損失不超過一定限度時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，或稱為抗凍等級。材料的抗凍等級可分為F15、F25、F50、F100、F200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。

第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日影響抗凍性的因素：1.材料的密實度（孔隙率）：密實度越高則其抗凍性越好。2.材料的孔隙特征：開口孔隙越多則其抗凍性越差。3.材料的強度：強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。5.材料的吸水量大?。何吭酱髣t其抗凍性越差。第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日

6.材料的抗?jié)B性

抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級表示。（1）滲透系數(shù)材料的滲透系數(shù)K可通過下式計算:式中：K——滲透系數(shù),（cm/h）Q——滲水量（cm3）；F——滲水面積（cm2）H——材料兩側(cè)的水壓差，（cm）；

d——試件厚度（cm）；t——滲水時間（h）。

材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越強。第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日

（2）抗?jié)B等級

材料的抗?jié)B等級是指用標(biāo)準(zhǔn)方法進行透水測試時，材料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B等級。如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。（3）影響材料抗?jié)B性的因素材料親水性和憎水性：通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料；材料的密實度：密實度高的材料其抗?jié)B性也較高；材料的孔隙特征：具有開口孔隙的材料其抗?jié)B性較差。第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日

1.導(dǎo)熱性當(dāng)材料兩面存在溫度差時，熱量提高建筑材料傳遞的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)λ表示：式中：λ——導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）；

Q——傳導(dǎo)的熱量，J；

d——材料厚度，m；

F——熱傳導(dǎo)面積，m2；

Z——熱傳導(dǎo)時間，h；

（t2－t1）——材料兩面溫度差，K。物理意義：單位厚度（1m）的材料、兩面溫度差為1K時、在單位時間（1s）內(nèi)通過單位面積（1m2）的熱量。三、材料的熱工性質(zhì)第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日2.熱容量和比熱材料在受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)稱為材料的熱容量。用熱容量系數(shù)或比熱表示。比熱的計算式如下所示：式中：C——材料的比熱，J/（g·K）；

Q——材料吸收或放出的熱量(熱容量)；m——材料質(zhì)量，g；（t2－t1）——材料受熱或冷卻前后的溫差，K。第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日

3.熱阻和傳熱系數(shù)

熱阻是材料層（墻體或其它圍護結(jié)構(gòu)）抵抗熱流通過的能力，熱阻的定義及計算式為：

Ｒ＝ｄ/λ式中：R——材料層熱阻，（m2·K）/W；d——材料層厚度，m；

λ——材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）。熱阻的倒數(shù)１／Ｒ稱為材料層（墻體或其它圍護結(jié)構(gòu)）的傳熱系數(shù)。傳熱系數(shù)是指材料兩面溫度差為1Ｋ時，在單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量。第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日

4.材料的溫度變形性

材料的溫度變形是指溫度升高或降低時材料的體積變化。用線膨脹系數(shù)α表示。

ΔL=（t2－t1）·α·L式中：ΔL——線膨脹或線收縮量，mm或cm；

（t2－t1）——材料前后的溫度差，K；

α——材料在常溫下的平均線膨脹系數(shù)，1/K；

L——材料原來的長度，mm或m。材料的線膨脹系數(shù)與材料的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)，常選擇合適的材料來滿足工程對溫度變形的要求。第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日1.材料的強度材料的強度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度有、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強度等。抗壓抗拉抗剪抗彎四、材料的力學(xué)性質(zhì)第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度的計算：式中：f——材料強度，MPa；

Fmax——材料破壞時的最大荷載，N；A——試件受力面積，mm2。抗彎強度的計算：中間作用一集中荷載，對矩形截面試件，則其抗彎強度用下式計算：式中：fw——材料的抗彎強度，MPa；Fmax——材料受彎破壞時的最大荷載，N；A——試件受力面積，mm2；L、b、h——兩支點的間距，試件橫截面的寬及高，mm。-第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日2.彈性和塑性（1）彈性

材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時變形）。（2）塑性

材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日3.脆性和韌性材料受力達到一定程度時，突然發(fā)生破壞，并無明顯的變形，材料的這種性質(zhì)稱為脆性。大部分無機非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒結(jié)普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂漿等。脆性材料的另一特點是抗壓強度高而抗拉、抗折強度低。在工程中使用時，應(yīng)注意發(fā)揮這類材料的特性。材料在沖擊、震動荷載作用下，能發(fā)生較大變形而不發(fā)生突然破壞的性質(zhì)稱為韌性。木材、建筑鋼材、瀝青、橡膠等均屬于韌性材料。第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日4.硬度和耐磨性（1）硬度材料的硬度是材料表面的堅硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力。通常用刻劃法，回彈法和壓入法測定材料的硬度?？虅澐ㄓ糜谔烊坏V物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，分為10個硬度等級?；貜椃ㄓ糜跍y定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強度；也用于測定陶瓷、磚。砂漿、塑料、橡膠、金屬等的表面硬度并間接推算其強度。第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日（2)耐磨性

耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，計算公式如下：式中：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）。建筑中，地面、樓梯踏步、人行道路等處需考慮材料的硬度和耐磨性。第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日材料的耐久性是泛指材料在使用條件下，受各種內(nèi)在或外來自然因素及有害介質(zhì)的作用，能長久地保持其使用性能的性質(zhì)。材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經(jīng)常要受到環(huán)境中許多自然因素的破壞作用。這些破壞作用包括物理、化學(xué)、機械及生物的作用。第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日物理作用可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等?；瘜W(xué)作用包括大氣、環(huán)境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用。機械作用包括使用荷載的持續(xù)作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。生物作用包括菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、蛀蝕而破壞。第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日

1.材料的聲學(xué)性質(zhì)

聲波入射到建筑材料表面時會產(chǎn)生三種現(xiàn)象：反射/投射/吸收2、材料的吸聲性能材料吸收聲波的能力，吸聲性能好壞主要與材料的孔隙率及孔隙構(gòu)造有關(guān)。開口孔隙率越大吸聲效果越好，閉口孔較多，即使孔隙率較大吸聲效果也較差。

四、材料的聲學(xué)性與裝飾性第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日

3、材料的隔聲性能分為隔絕空氣聲（通過反射）和隔絕固體聲（通過吸聲）。隔聲效果取決于材料單位面積質(zhì)量，質(zhì)量越大，越不易振動，則隔聲效果好。

第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日4、材料的裝飾性：材料對覆蓋建筑物外觀美化的效果。主要體現(xiàn)在色彩、質(zhì)感、尺寸、形狀、紋理等方面（1）材料的顏色、光澤、透明性顏色是材料對白光選擇性吸收的結(jié)果。光澤是材料表面方向性反射光線的性質(zhì)。透明性是光線透過材料的性質(zhì)。分為透明體、半透明體、不透明體。（2）花紋圖案、形狀、尺寸（3）質(zhì)感：是材料表面組織結(jié)構(gòu)、花紋圖案、顏色、光澤、透明性等給人的一種綜合感覺。（4）耐沾污性、易潔性與耐擦性材料