【材料课件】1建筑材料的基本性质

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,建筑材料的基本性质,绪,1.1,材料的物理性质,1.2,材料的力学性质,1.3,材,料,的,耐,久,性,返回,绪,建筑材料在建筑物中，受到如下作用。,一.周围介质作用,如水、蒸气、热、光、腐蚀性气体和液体等的物理和化学作用。,二.荷载作用,上部构件传递或自重的荷载。,因此,材料必须具有抵抗各种作用的能力，即应具备相应的基,本性质,物理性质、化学性质(民用建筑中可忽略)、力学性质等。,返回,1.1 材料的物理性质,1.1.1,密 度,1.1.2,表 观 密 度,1.1.3,体 积 密 度,1.1.4,堆 积 密 度,1.1.5,密实度和孔隙率,1.1.6,亲水性与憎水性,1.1.7,吸湿性与吸水性,1.1.8,耐 水 性,1.1.9,抗 渗 性,1.1.10,抗 冻 性,1.1.11,材料的热工性质,1.1.12,吸 声 性,返回,1.1.1 密 度,块状材料体积情况构成见图1.1。,1.概念,指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。,2.计算式,=m/v,式中,-材料的密度，g/,3,。,m,-材料在干燥状态下的质量，g。,v,-材料在绝对密实状态下的体积，,3,。,3.注意,材料绝对密实状态下的体积指不包括材料内部孔隙体积,而是由物质固体颗粒充实的体积状态。,返回,返回,1.1.2 表 观 密 度,1,.概念,按只包括封闭孔隙体积,而不含开口孔隙体积计,算出的密度值。,2.,计算式,=m/v,式中,-,材料的表观密度，,g/cm,3,。,m,-,材料在干燥状态下的质量，,g。,v,-,材料不含开口孔隙的 体积，,cm,3,。,返回,1.1.3 体 积 密 度,1.,概念,指材料在自然状态下单位体积的质量。,2.,计算式,0,=m/v,0,式中,0,-,材料的体积密度，,kg/m,3,或 g/cm,3,。,m,-,材料在干燥状态下的的质量，,kg 或 g。,v,0,-,材料自然状态下的体积，,cm,3,或 m,3,。,3.,注意,材料自然状态下体积包括材料内部所有封闭孔隙体积和,开口孔隙体积,。,返回,1.1.4,堆 积 密 度,散粒材料体积情况构成见图,1.2。,1.,概念,指散粒材料或粉末状材料在自然堆积状态下，,单位体积的质量,。,2.,计算式,0,=,m/v,0,=,m/(v+V,P,+V,v,),式中,0,-,材料的堆积密度，kg/m,3,。,V,P,-颗粒内部孔隙的体积，m,3,。,V,v,-颗粒间空隙的体积，m,3,。,3.,注意,自然堆积状态下的体积含颗粒内部的孔隙 体,积及颗粒之间的空隙体积,。,返回,1.1.5 密实度和孔隙率,1.,密实度,(1),概念,指材料总体积内，固体物质所占的比例,。,(2),表达式,D=v/v,0,100%=（,0,/）100%,2.,孔隙率,(1),概念,指材料内孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率,。,(2),表达式,P,=(v,0,-v)/v,0,=,1-v/v,0,=(1-,0,/)100%,3.,孔隙率和密实度的关系,D+,P,=1,4.,空隙率,(1),概念,指散粒材料在堆积状态下，空隙体积占堆积体积的比例,。,(2),表达式,P,=v,v,/v,0,=(v,0,-v,0,)/v,0,=(1-,0,/,0,)100%,(3),注意,对致密材料，如天然砂、石，可用表观密度,近似代替,干燥时体积密度,0,。,返回,1.1.6 亲水性与憎水性,当水与材料接触时，将出现图1.3(a)或(b)所示的情况,。,1.原因,原因在于水分子间的内聚合和材料与水分子间的分子亲合力,亲,水性材料与水分子之间的分子亲合力,大于水本身分子间的内聚力,憎水性材料与水分子之间的亲合力,小于水本身分子间的内聚力,。,2.判断,在材料、水和空气三相交点处，沿水滴表面作切线，此切线和,水与材料接触面所成的夹角称为“润湿角”,。,润湿角90时，材料表现为亲水性,。,润湿角90时，材料表现为憎水性,。,3.意义,憎水材料具有较好的防水性、防潮性、抗渗性，常用作防潮防水,材料,也可用于亲水性材料的表面处理。混凝土、砖、石、木材、,钢材等属于亲水性材料；大部分有机材料属于憎水性材料，如沥青,、塑料、石蜡和有机硅等,。,返回,1.1.7 吸湿性与吸水性,1.,吸湿性,(1),概念,指材料在空气中吸收水气的性质,。,(2),表达式,用含水率,m,表示,m,=m,w,/m100%,式中,m,w,-,材料在空气中吸收水分的量,kg。,m,-,材料干燥时的质量,kg,。,(3),注意,材料在与空气湿度相平衡时的含水率称为平衡,含水率,建筑材料在正常状态下,均处于平衡含水率状态。,返回,1.1.7 吸湿性与吸水性,2.,吸 水 性,（1）,概念,指材料在水中吸收水分的性质。,(2),表达式,用质量吸水率,m,或体积吸水率,v,表示。表达式分别如下。,m,=m,sw,/m100%=(m,sw,-m)/m 100%,v,=v,sw,/v,0,100%=(m,sw,-m)/v,0,/,w,100%,式中,m,sw,-,材料吸水饱和时所吸水的质量，,g 或 kg。,sw,-,材料吸水饱和时材料的质量，,g 或 kg。,v,sw,-,材料吸水饱和时所吸水的体积，,cm,3,或 m,3,。,w,-,水的密度，,g/cm,3,或 kg/m,3,。,（3）,质量吸水率和体积吸水率的关系,v,=,0,m,（4）,注意,对多孔吸水材料，其质量吸水率往往超过,100,，此时用体积,吸水率表示；材料受潮后导热性增大，故保温隔热材料需保持干燥状态。,返回,1.1.8,耐 水 性,1.概念,指材料长期在水的作用下，保持其原有性质不变的能力。,2.表达式,用软化系数,K,P,表示。,K,P,=f,sw,/f,d,式中,f,sw,-材料吸水饱和状态下的抗压强度，MPa。,f,d,-材料在干燥状态下的抗压强度，MPa。,3.,意义,工程中将,K,P,0.85 的材料称为耐水材料。经常位于水中或受潮严重的重要结构,K,P,不宜小于0.85；受潮较轻或次要结构所用材料，,K,P,不宜小于0.70。,返回,1.1.9 抗 渗 性,1.概念,指材料抵抗压力水(或其它液体)渗透的性质。,2.表达式,工程上(混凝土、砂浆等)常用抗渗等级来表 示抗渗性。以符号,P,n,表示,其中n 为该材料所能承受,的最大水压(0.1Mpa)如P,2,、P,4,、P,6,、P,8,等分别表示材,料最大能承受0.2、0.4、0.6、0.8 MPa 的水压力而不,渗水。,材料的抗渗性用渗透系数,K(cm/h),来表示。,返回,1.1.10 抗 冻 性,1.概念,指材料吸水饱和状态下，能够经受多次冻融循环而,不破坏，也不严重降低强度的性能。,2.,表达式,用抗冻等级(F,n,),表示。其中n为材料在吸水饱和,状态下,经冻融循环作用,强度损失和质量损失均不超过规,定值时所能承受的冻融循环次数。如F,25,、F,50,、F,100,等。,3.,材料在冻融循环作用下破坏的原因,由于材料内部毛细孔,中,的,水结冰时体积膨胀（约9%）,对材料孔壁产生巨大压力，使,材料内部产生微裂缝，循环往复以致强度下降。,返回,1.1.11 材料的热工性质,1.,导 热 性,(1),概念,指材料传导热量的性质。,(2),表达式,用导热系数表示。,=Q,a,/(T,1,-T,2,)A t,式中,-,导热系数，w/(m,.,k)。,Q,-,传递的热量，J。,a,-,材料的厚度，m。,T,1,-T,2,-,材料两侧的温差，k。,A,-,材料传热面的面积，。,t,-,传热的时间，s 或 h。,(3),意义,通常把0.23 W/(mk)的材料称为绝热,材 料，,在运输、存放、施工及使用过程中，须保持干燥状态。,返回,1.1.11 材料的热工性质,2.,热 容 量,(1)概念,指材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。,(2)表达式,用比热,C,表示,又称比热容或热容量系数,其表达式为：,C=Q/m(T,2,-T,1,),式中,C-,材料的比热容，J/(kg.K)。,Q-,材料吸收（或放出）的热量，J。,m-,材料的质量，kg。,(T,2,-T,1,)-,材料受热（或冷却）前后的温度差，K。,(3)意义,比热,C,与质量,m,乘积称为热容。热容量大,则材料在吸,热或放热时,其自身的温度变化小,即有利于保证室内温度相对稳定为,保证建筑物室内温度稳定性,在设计围护结构(墙体、屋面等）时，应,选择导热系数较小，比热较大的材料。,返回,1.1.12 吸 声 性,1.,概念,声能穿透材料和被材料消耗的性质称为材料的吸声性。,2.,表达式,用吸声系数 表示。,=(E,+E,)/E,O,式中,E,-,穿透材料的声能。,E,-,材料消耗的声能。,E,O,-,入射到材料表面的全部声能 。,吸声系数,越大，材料的吸声性越好。,3.,意义,一般将,125、250、500、1000、2000、4000 Hz,六个,频率的平均吸声系数,0.20,的材料称为吸声材料。,返回,1.2 材料的力学性质,1.2.1,强度的概念,指材料在外力(荷载)作用下，抵抗破坏的能力。,1.2.2,强度的种类,根据受力形式(如图,1.4,所示)分为抗压强度、,抗拉强度、抗弯（折）强度、抗剪强度等四种。,1.2.3,强度的计算,抗压强度、抗拉强度、抗剪强度计算公式如下：,f,=,F,/A,式中,f-,材料的抗压、抗拉、抗剪强度，,Pa 或 MPa。,F,-,试件破坏时的最大荷载，,N。,A,-,试件面积，,m,2,或 mm,2,。,材料的抗弯(折)强度与材料的受力情况、截面形状及支承条,件等有关。对矩形截面,在两端支承,中间作用一集中荷载的情,况(见图,1.4（c）,)，其抗弯（折）强度用下式计算：,f=,3,F,L,/2 b h,2,返回,1.2 材料的力学性质,1.2.4,强 度 等 级,1.,概念,为便于应用，按材料强度值高低划分的若干等级。脆性材料主要抗压强度来划分，如水泥、混凝土、砖等，塑性材料和韧性材料主要以抗拉强度来划分，如钢材等。,2.,强度等级与强度的异同,二者都是描述材料抵抗外力作用时的破坏能力,而前者是按强度大小确定的等级,后者是概念性名词。,1.2.5,比 强 度,1.,概念,是指材料强度与体积密度的比值（,f/,0,）。,2.,意义,比强度是衡量材料轻质高强性能的一项重要指标。选用比强度大的材料对增加建筑高度、减轻结构自重、降低工程造价等具有重大意义,。,返回,1.2 材料的力学性质,1.2.6 变形性能,1.弹性,材料完全能恢复的变形称为弹性变形。具备这种变形特征的材料称为弹性材料。,2.,塑性,材料不能恢复的变形称为塑性变形。具有塑性变称为塑性材料。,一些材料弹性变形和塑性变形同时(或先后)发生，当外力取后，弹性变形恢复，而塑性变形不能消失，混凝土就是这类 塑性材料。,3.,脆性,材料在荷载作用下，没有明显预兆，表现为突发性破坏的性质。,4.,韧性,韧性又称冲击韧性，是材料在冲击、振动荷载作用下,能承受很大变形而不发生突发性破坏的性质。,建筑工程中，对承受冲击荷载和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等均应考虑材料的韧性,。,返回,1.3 材料的耐久性,1.3.1,概念,指材料在长期使用过程中抵抗各种破坏因素的作用,保持其原,有性质的能力。,1.3.2,包括的内容,材料的耐久性是一项综合性能,包括有抗渗性、抗冻性、耐腐性、抗老化性、耐磨性、耐光性等。,1.3.3,影响因素,内部因素是造成材料耐久性下降的根本原因。内部因素包括材料的组成、结构与性质等。外部因素是影响耐久性的主要因素。外部因素有：各种酸、