第一章 建筑材料的基本性56課件講解

第一章

建筑材料的基本性質第一節(jié)

材料的基本物理性質(一)密度單位：g/cm3指材料在絕對密實狀態(tài)下,單位體積的質量。一、材料與質量有關的物理性質

在建筑工程材料中，只有鋼材、玻璃及瀝青等極少數材料可以認為不含孔隙。密實體積v：指不包括材料孔隙在內的

固體實體積。開口孔：常溫下水能進入絕大多數材料都含孔隙?？紫斗譃椋洪]口孔：常溫下水不能進入密實體積測定思路：變閉口孔為開口孔。

密實體積測定方法：李氏瓶排液法磨成細粉

對于砂、石等散粒狀材料，在測定其密度時，常采用排液法直接測定其體積，所得體積包括顆粒物質體積和顆粒內部閉口孔體積，并非顆粒絕對密實體積，稱其為散粒材料的視密度，用表示，其值小于材料的密度。請看密度試驗動畫(二)表觀密度材料在自然狀態(tài)下,單位體積的質量。單位：g/cm3或㎏/m3不規(guī)則體積：變開口孔為閉口孔——蠟封法規(guī)則形體積：直接量測（如磚）表觀體積V0：固體體積與全部孔隙體積之和。

測定材料表觀密度時，必須注明其含水狀態(tài)，如絕干（烘干至恒重）、風干（長期在空氣中干燥）、含水（未飽和）、吸水飽和等，相應的表觀密度稱為干表觀密度、氣干表觀密度、濕表觀密度、飽和表觀密度。通常所說的表觀密度是指干表觀密度。(三)堆積密度

粉狀、顆粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下,單位體積的質量。單位：㎏/m3堆積密度分為：堆積體積測定：用容量桶量測堆積體積：包括顆粒體積和顆粒間空隙體積松散堆積密度緊密堆積密度請看堆積密度試驗動畫

1）密實度

是指材料體積內，被固體物質所充實的程度。

(四)密實度與孔隙率2）孔隙率孔隙率是指材料體積內，孔隙體積占總體積的百分率。P+D=1（五）填充率與空隙率

指散粒材料在其堆積體積中，被其顆粒填充的程度。

1）填充率2）空隙率

指散粒材料在其堆積體積中，顆粒之間空隙體積占材料堆積體積的百分率。P’+D’=1二、

材料與水有關的性質思考：水滴在粘土磚表面和塑料表面有什么不同？

材料在與水接觸時，不同材料遇水后和水的互相作用情況是不一樣的，根據材料表面被水潤濕的情況，分為親水性材料和憎水性材料。(一)親水性與憎水性1.親水性材料干磚磚表面滴水后

若材料分子與水分子間相互作用力大于水分子之間作用力時，材料表面就會被水潤濕，此時θ≤90°。(a)親水性材料θ角越小親水性越好

多數建筑材料，如石料、磚、混凝土、木材等都屬于親水性材料。2.憎水性材料塑料塑料表面滴水后(b)憎水性材料

若材料分子與水分子之間相互作用力小于水分子間作用力時，則認為材料不能被水潤濕，此時90°<θ<180°

瀝青、石蠟、塑料等屬于憎水性材料，這類材料能阻止水分滲入材料內部，降低材料吸水性。

憎水性材料經常作為防水、防潮材料或用作親水性材料表面的憎水處理。

(二)吸水性

吸水性是指材料在水中吸收水分的性質，其大小用吸水率表示。質量吸水率：體積吸水率：

材料的吸水率一般用質量吸水率表示。但對于某些輕質多孔材料比如加氣混凝土、軟木等，由于具有很多開口且微小的孔隙，其質量吸水率往往超過100%，此時常用體積吸水率來表示其吸水性。影響吸水性的因素：材料的孔隙率；材料本身的性質，如親水性或憎水性；孔隙構造特征，如孔徑大小、開口與否等。

材料吸水后對材質是不利的。

孔隙率較大且有細小開口連通孔隙的親水材料，吸水率較大。(三)吸濕性

吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質。其大小用含水率表示。影響吸濕性的因素：材料的本身的性質，如親水性或憎水性；孔隙大小及孔隙特征等；周圍空氣的溫度和濕度。平衡含水率：與空氣濕度相平衡時的含水率。

例：有100g濕砂，含水率為10%，請問干砂有多少？答：干砂90g。錯(四)耐水性

材料長期處于飽和水作用下不被破壞，強度也不顯著降低的性質，用軟化系數表示：軟化系數的波動范圍為0～1。通常認為軟化系數大于0.85的材料為耐水材料。

用于嚴重受水侵蝕或潮濕環(huán)境的材料，其軟化系數應不低于0.85；

用于受潮較輕的或次要結構物的材料，軟化系數不宜小于0.7。滲透系數k(五)抗?jié)B性

指材料抵抗水或壓力液體滲透的性質。QAdH

k值越小，材料的抗?jié)B性越好。對于混凝土和砂漿，抗?jié)B性常用抗?jié)B等級PN表示：

N表示試件所能承受的最大水壓的10倍。如：P6指材料能承受0.6MPa的水壓而不透水。影響材料抗?jié)B性的因素：孔隙率、孔隙特征等。地下建筑（地鐵、人防建筑、地下室）、水工結構、防水材料等均要求較高的抗?jié)B性。(六)抗凍性

定義：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性質。凍融破壞的原因

材料孔隙內飽和水→冰，體積膨脹9％，結冰壓力高達100MPa，使孔壁受到相應的拉應力，當超過材料的抗拉強度時，材料開裂；

凍融破壞的原因

裂縫的增加也進一步增加了材料的飽水程度，飽水程度的增加進一步加劇了凍融破壞；反復多次凍融破壞，最終材料崩潰；

嚴寒地區(qū)道路、橋梁、水壩、堤防、海上鉆井平臺、跨海大橋等均需考慮凍融破壞。

衡量指標：抗凍性指標用抗凍等級FN表示。表示經過N次凍融循環(huán)后，質量損失不超過5%，強度損失不超過25%。如：F50表示材料承受50次凍融循環(huán)，質量損失不超過5%，強度損失不超過25%。材料的抗凍性取決于材料的孔隙特征、吸水飽和程度以及抵抗冰脹應力的能力。一般來說，密實的材料、具有閉口孔隙體積且強度較高的材料，有較強的抗凍能力。抗凍性經常作為無機非金屬材料抵抗大氣物理作用的一種耐久性指標。

思考：南方溫暖地區(qū)建筑物，選材是否需要考慮抗凍性？對于溫暖地區(qū)的建筑物，雖無冰凍作用，但為抵抗大氣的作用，確保建筑物耐久，對材料往往也提出一定的抗凍性要求。三、材料的熱工性質當材料兩側存在溫差時，熱量從材料一側傳遞至另一側的性質。其大小用導熱系數（λ）表示。(一)導熱性：

AT2T1Qd表示單位厚度的材料，當兩側溫差為1K時，在單位時間內通過單位面積的熱量。

導熱系數λ的物理意義：

導熱系數愈小，材料的保溫隔熱性能愈好。材料的化學組成與結構材料的表觀密度、孔隙率大小、孔隙特征環(huán)境的溫濕度影響材料導熱系數的因素有：(二)熱容量和比熱容：材料在受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質稱為材料的熱容量。比熱c表示1g材料溫度升高或降低1K時所吸收或放出的熱量，比熱與材料質量的乘積為材料的熱容量值。熱量一定的情況下，熱容量值愈大，溫差愈小。作為墻體、屋面等圍護結構材料，應采用導熱系數小、熱容量值大的材料，這對于維護室內溫度穩(wěn)定，減少熱損失，節(jié)約能源起著重要的作用。(三)材料的溫度變形性

材料的溫度變形性是指材料溫度升高或降低時材料體積變化的特性。

材料線膨脹系數表示在單向尺寸上，單位長度溫度變化1K時材料的線膨脹量或線收縮量。其大小與建筑物溫度變形的產生有著直接的關系，在工程中需選擇合適的材料來滿足工程對溫度變形的要求。第二節(jié)

材料的力學性質一、材料的強度(一)材料強度

強度－－指材料在外力（荷載）作用下抵抗破壞的能力。

根據外力作用方式不同，材料強度有抗壓、抗拉、抗剪、抗折（抗彎）強度等。材料受拉破壞材料受壓破壞材料受彎破壞材料受剪破壞材料的抗彎強度材料的抗壓、抗拉、抗剪強度單位：MPa1MPa=1N/mm2影響材料強度的因素材料的組成及構造為使試驗結果準確，且具有可比性，國家對材料試驗方法、步驟及設備有統(tǒng)一的規(guī)定，在測定材料強度時，必須嚴格按照規(guī)定的試驗方法進行。試驗條件材料的含水狀態(tài)及溫度(二)強度等級

為了掌握材料的力學性質，合理選擇和正確使用材料，常將建筑材料按其強度值，劃分為若干個等級，即強度等級?；炷翉姸鹊燃墸篊30、C35等硅酸鹽水泥強度等級：42.5級、52.5級等強度值與強度等級不能混淆，強度值是表示材料力學性質的指標，強度等級是根據強度值劃分的級別。(三)比強度

比強度是衡量材料輕質高強的一個指標，材料的強度與其表觀密度之比，即：思考：不同的材料如何比較強度？幾種主要材料的比強度值材料表觀密度(kg/m3)強度f

(MPa)比強度（f/ρo）低碳鋼78504200.054燒結普通磚1700100.006松木5001000.200普通混凝土2400400.017二、彈性和塑性

材料在外力作用下產生變形，外力撤掉后變形能完全恢復的性質，稱為彈性。相應的變形稱為彈性變形。σε0

彈性變形大小與其所受外力大小成正比，其比例系數在一定范圍內為一常數，該常數稱為材料的彈性模量。彈性模量是反映材料抵抗變形能力的指標。E越大，表明材料抵抗變形的能力越強。彈性模量是建筑工程結構設計和變形驗算的主要參數之一。材料在外力作用下產生變形，若除去外力后仍保持變形后的形狀和尺寸，并且不產生裂縫的性質稱為塑性。相應的變形稱為塑性變形。

單純的彈性材料是沒有的。有些材料，如混凝土，受力時彈性變形和塑性變形同時存在。通常稱為彈塑性材料。如下圖。三、

脆性和韌性

脆性：當所受外力達到一定程度時，材料無明顯的變形而突然破壞的性質。

脆性材料的破壞是突然的，危害比較大，脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗沖擊或震動荷載的能力很差。僅用于承受靜壓力作用的結構或構件，如柱子、墩座等。

韌性：在沖擊、震動荷載的作用下，能吸收較大能量而不破壞的性質稱為韌性。如低碳鋼、鋼筋混凝土、木材等。

在工程中，對于要求承受沖擊和振動荷載作用的結構，如橋梁、牛腿柱、電梯井、高層建筑等處所用的材料須有較好的韌性。材料脆性、韌性破壞動畫演示四、

硬度和耐磨性

指材料表面的堅硬程度，是抵抗其他物體刻劃、壓入其表面的能力。(一)硬度

刻劃法用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石的順序，分為10個硬度等級。

回彈法用于測定混凝土表面硬度，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。

壓入法指鋼材抵抗較硬物體壓入產生局部變形的能力，亦即鋼材表面抵抗塑性變形的能力。

材料的強度越高，抵抗塑性變形的能力越強，硬度值也就越大。根據硬度值可間接推算材料的強度。電子布氏硬度計壓入法測材料硬度

材料表面抵抗磨損的能力。用磨損率表示。(二)耐磨性（g/cm2)材料的耐磨性與材料的組成、結構及強度、硬度等因素有關。

建筑中用于地面、踏步、臺階、路面等處的材料，應適當考慮硬度和耐磨性。耐磨地坪第三節(jié)

材料的耐久性與環(huán)境協調性

材料的耐久性是指材料在使用期間，受到各種內在的或外來因素的影響，能經久不變質、不破壞，尚能保持原有性能，不影響使用的性質。一、材料的耐久性各種荷載作用。材料所受的破壞作用包括：物理作用：包括干濕變化、溫度變化及凍融循環(huán)、磨損等。

化學作用：包括有害氣體以及酸、堿、鹽等液體對材料產生的破壞作用。

生物作用：包括昆蟲、菌類的作用，使材料蟲蛀、腐朽破壞。

材料的耐久性是材料抵抗上述多種作用的一種綜合性質，它包括抗凍性、抗腐蝕性、抗?jié)B性、抗風化性、耐熱性、耐酸性、耐腐蝕性等各方面的內容