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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
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