第二章-基本性质-课件

二、材料的结构与性质的关系二、材料的结构与性质的关系-成分相同，结构不同，性质也不同。（一）（一）结构的分类结构的分类微观结构微观结构:反映材料内部质点在三维空间的排列情况。如：C 金刚石石墨 SiO2 石英玛瑙亚微观结构亚微观结构:反映材料内部颗粒的大小、形状及分布。如：CaCO3 大理岩（显晶）石灰岩（隐晶）宏观结构（构造）宏观结构（构造）:反映材料中不同组成材料的分布方式 以及大的孔隙、裂纹的大小、分布等。如：普通塑料泡沫塑料其中其中,孔隙与材料关系孔隙与材料关系最密切最密切,对对性质的性质的影响也最大影响也最大.（二二）孔隙的分类）孔隙的分类1、按孔隙大小划分、按孔隙大小划分 微细孔隙毛细孔隙较粗大孔隙粗大孔隙等。2、按孔隙形状划分、按孔隙形状划分 球形孔隙、片状孔隙、管状孔隙、尖角孔隙等。3、按常压下水能否进入孔隙中、按常压下水能否进入孔隙中 开口孔隙（或连通孔隙）：常压下水可以自由进出。闭口孔隙（或封闭孔隙）：常压下水不能自由进出。结论：二者可以随着水压的改变发生转化。（三三）孔隙对材料性质的影响）孔隙对材料性质的影响1、孔隙含量不同，性质不同。、孔隙含量不同，性质不同。孔隙含量增加：孔隙含量增加：密度、强度、耐磨性、耐腐蚀性、耐水性、抗冻性、抗渗性、耐久性降低；保温性、吸声性、吸水性、吸湿性提高。反之亦然。2、孔隙形状不同，性质不同。、孔隙形状不同，性质不同。开口孔隙多：吸声、吸水、吸湿性好。闭口孔隙多：保温隔热好。3、结论、结论孔隙大小、多少、形态影响材料的性质，通过控制材料的孔隙，可以改善材料的性质，满足不同工程的需要。第二节 材料结构状态的基本参数一、不同结构状态下的密度一、不同结构状态下的密度1、密度、密度:绝对密实状态下单位体积的质量。（无孔、无水）2、表现密度、表现密度:自然状态下单位体积的质量。（有孔、无水）3、堆积密度、堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。（有孔、有空、无水）材料的绝干质量，g 或 kg材料的体积，cm3 或 m3材料的密度，g/cm3 或 kg/m3二、密实度与孔隙率块体材料（一）密实度（一）密实度自然状态，材料体积内固体物质的充实程序密实度（二）孔隙率（二）孔隙率自然状态，材料内部所有孔隙体积占材料总体积的百分率.(或P=1D)三、三、空隙率散粒材料散粒材料在自然堆积状态下，颗粒间空隙的体积占材料总体积的百分率空隙率。第三节 材料的力学性质一、材料的受力变形（一）弹性变形（一）弹性变形材料在外力作用下变形，外力取消后，完全恢复原状。E越大，材料越不易变形。（二）塑性变形（二）塑性变形材料受力变形，外力取消后，保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂纹。（三）徐变（三）徐变恒定荷载下，材料随时间缓慢增长产生不可恢复的变形。二、脆性与韧性1、脆性、脆性受荷载作用，材料在破坏前无明显塑性变形，而发生突发性破坏的性质。2、韧性、韧性在冲击荷载作用下材料吸收能量产生一定变形，而不致被破坏的性质。三、材料的强度 1MPa=103KPa=106Pa 1、概念、概念：在外力作用下，材料抵抗破坏的能力。2、表示、表示：以材料破坏,单位面积上承受的最大应力值表示.式中：f材料的强度（MPa）F破坏荷载（N）A受荷面积（mm2）3、分类、分类 P13表2.34、强度等级（或标号）、强度等级（或标号）材料按强度值的高低划分为若干等级称为标号。如 普通混凝土、砖、石材。5、强度等级的应用、强度等级的应用（1）同一种材料）同一种材料强度越大，抵抗破坏的能力越大，越不易被破坏。（2）不同的材料）不同的材料最好采用比强度：比强度是按单位质量计算的材料强度。衡量材料轻质高强主要指标。表2.4，将松木、低碳钢、混凝土进行比较。四、硬度与耐磨性四、硬度与耐磨性1、硬度、硬度 材料抵抗硬物压入、刻划 的能力。（1）木材、钢材、砼多采用钢球压入法测量 P168图8.6（2）石材用刻划法测定，分十级）石材用刻划法测定，分十级滑石滑石 石膏石膏 方解石方解石 萤石萤石 磷灰石磷灰石 正长石正长石 石英石英 黄玉黄玉 刚玉刚玉 金刚石金刚石 1 2 3 4 5 6 7 8 9 102、耐磨性、耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。以磨损前后单位表面的质量损失来表示。B磨损率，g/cm2；m0 m1材料磨损前后的质量，g；A试件受磨损的面积，cm2；通常，硬度大的材料耐磨性较强，但不易加工。第四节 与水有关性质一、材料的亲水性与憎水性1、现象、现象水滴在不同的地面上，表现不同。润湿角:通过s、l、g三态交点,沿水滴表面做切线的交角.P8图2.32、判断、判断3、应用、应用二、吸水性、吸湿性1、吸水性、吸水性：材料在浸水状态下吸入水分的能力。（1）质量吸水率：）质量吸水率：材料吸水饱和时，吸入水分的质量与干燥时材料质量之比。（2）体积吸水率：材料吸水饱和时，吸入水分的体积与干燥时材料自然体积之比。2、吸湿性、吸湿性：材料自发吸收空气中水分子的能力。（2）用含水率表示：空气中，吸入空气中水分的质量与干燥时材料质量之比。3、材料含水对性质的影响、材料含水对性质的影响材料含水后：隔热保温性能 ；耐腐蚀性；表观密度堆积密度密度；内部组分之间结合力降低，其强度降低。三、耐水性1、含义、含义材料长期在饱和水作用下而不破坏,其强度也不显著降低的性质。2、表示方法、表示方法 K软0.8耐水材料。平板玻璃、密实塑料K软1 花岗岩K软0.99 K软01 砂岩K软0.98 石灰岩K软0.97 红砖K软0.7-0.8 粘土K软03、应用、应用（1）用于水中或潮湿环境的重要工程，要求K软0.85.（2）受潮较轻或次要工程 K软0.75。（3）相同的结构，江南要求K软大些，西北要求K软小些。四、抗渗性1、含义、含义 指材料抵抗压力水或其它有压液体渗透性质。2、表示、表示 用抗渗标号（等级）表示。如砼P4、P6、P8、P10、P12，分别表示可抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2Mpa的压力水，不透水。五、抗冻性1、含义、含义 指材料在吸水饱和状态下，抵抗冻融循环作用，保持原有性质的能力。2、材料受冻破坏原因：水结冰体积增大约9%。3、影响因素（1）材料的吸水饱和程度；（2）材料抵抗水结冰体积膨胀产生的压力。第五节 材料的热性质一、导热性（一）含义（一）含义材料传导热量的能力导热性。导热系数 Q 传热量（J）d 材料的厚度（m）T1-T2 材料两侧温差（K）A 热传导面积（m2）t 传热的时间（s）入越小，隔热保温性越好。入0.175的材料称绝热材料。（二）影响因素（二）影响因素1、材料的组成不同，导热系数不同。2、材料的孔隙率大小和孔隙类型（1）孔隙率大小不同，导热系数不同。（2）孔隙类型不同，导热系数不同。（3）孔隙大小不同，导热系数不同。3、材料含水或含冰时，导热系数增大。水=0.58 w/m.k 冰=2.2w/m.k 空气=0.023w/m.k水和冰的导热系数分别是空气的25倍和95倍，隔热保温差。二、热容量材料对于外界温度变化的敏感性1、几个概念、几个概念1）热容量：材料加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。2）比热（容）：1g材料在温度变化1时，吸收或放出的热量多少。P12表2.23）热容量值比热（容）质量热容量值大，表示材料在吸收或放出较多的热量时，其本身的温度变化不大，室内温度稳定性好，保温好。2、应用、应用 木房子砼房子 海洋性气候内陆气候第六节 声学性质（P124）一、声波作用于材料一、声波作用于材料，分解（示意图）第一部分反射，产生回音；第二部分传给材料，由声能转化为动能、热能；第三部分穿透材料，不隔音。二、吸声性二、吸声性1、含义声波穿透材料和被材料消耗的性质称为吸声性。2、表示 0.2吸声材料材料的吸声系数；E0传递给材料的全部声能；E被材料吸收的声能（第二部分第三部分）。3、不同的材料，受到声能的作用时，吸声的形式不同。孔隙，将声能热能，将声音消耗掉。结论：多孔隙的材料，能将声能较多地消耗掉，故常用的吸声材料为多孔材料。4、应用、应用 在音质要求较高的场所，必须使用吸声材料；噪声大的厂房，为改善劳动条件，也应使用吸声材料。5、施工、施工（1）可以将吸声材料直接安装在内墙或顶棚上；（2）也可采用空间吸声体悬吊在顶棚下面。（3）也可采用穿孔吸声板如铝合金板、胶合板、纤维板、石膏板等，将其周边固定在龙骨上，并在背后设置空气层或充填多孔材料构成。（4）帘幕吸声体。采用通气性好的纺织品，安装在离墙面一定距离处，背后设置空气层。对中、高频吸声效果好。二、隔声性二、隔声性减少穿透材料的声能隔声分：隔绝空气声通过空气传播的声音；隔绝固体声通过撞击、振动空气传播的声音。1、隔绝空气声、隔绝空气声（1）隔声机理）隔声机理隔声服从质量定律，即材料的密度越大，隔声效果越好。（2）工程中采取的措施）工程中采取的措施 采用密度大的材料；轻质材料隔声性较差，可以通过使用密实的材料将轻质材料分割做成夹层结构，达到隔声的目的。2、隔绝固体声、隔绝固体声（1）隔声机理）隔声机理:通过柔性、弹塑性材料的变形减小撞击声。（2）工程中采取的措施）工程中采取的措施 在材料的表面设置弹性面层 如楼板上设木板、放置地毯.第七节材料的耐久性一、含义一、含义材料在使用时，受各种内外因素及有害介质的作用，能长久保持其原有性能的能力耐久性。二、影响因素二、影响因素1、内因、内因（1）组成）组成：材料的组分易溶于水或易与其它成分发生化学反应时，耐久性差。（2）结构）结构：孔隙多尤其是开口孔隙多时,抗渗性、抗冻性、耐水性都降低，其耐久性也差。2、外因、外因物理作用：物理作用：主要包括干湿的变化、温度的变化和冻融等，引起材料的收缩和膨胀，降低耐久性。化学作用：化学作用：含酸、碱、盐等物质的溶液或气体，对材料的侵蚀，降低耐久性。生物作用：生物作用：昆虫、菌类等对材料的蛀蚀、腐蚀，使材料破坏，降低耐久性。3、普通建筑材料的破坏、普通建筑材料的破坏（1）砖、石料、混凝土等无机非金属材料，多受到物理作用而破坏；（2）金属材料则主要由化学、电化学作用引起的锈蚀而破坏；（3）木材等有机材料常因生物作用而破坏；（4）沥青材料、高分子材料在阳光、空气、热的作用下,老化变脆或开裂而破坏。补补 充充 题题1、材料的组成、孔隙对其性质的影响。2、材料含水对性质的影响 3、一块绝干质量为2500g的烧结普通粘土砖，浸水饱和后的质量为2800g，将此砖磨细烘干后取55g，用密度瓶测得其排开水的体积为21.15cm3。求（1）该砖的密度 （2）表观密度（砖的尺寸取其标准规格尺寸）（3）孔隙率 （4）质量吸水率几种典型材料的热性质