材料——基本性质(建筑材料)

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,第一章 建筑材料的基本性质,1.1 材料的基本物理性质(,physical properties),1.1.1,材料的密度、表观密度与堆积密度,(1),密度,(,density),近似密度（视密度）(,apparent density),(2),表观密度,(,apparent density,),(3),堆积密度,（散粒体）(,bulk density)(for particles),压实密度（,compacted density）,1.1.2 材料的密实度与孔隙率,(1),密实度,(,density),(2),孔隙率,(,porosity),1.1.3 材料的填充率与空隙率,（散粒体）,(1),填充率,(,filling ratio),(2),空隙率,(,voids ratio,void content,void volume),表1.1 常用材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率,1.2 材料与水有关的性质,1.2.1 材料的亲水性与憎水性,(1)亲水性（,被水润湿,）(,hydrophilic nature),(2),憎水性,（润湿角,90）(,hydrophobic nature,),1.2.2,材料的吸水性与吸湿性,(1)吸水性(,water,absorptivity,),吸水率,(,water absorption),(2),吸湿性(,hydroscopic nature),含,水率,(,moisture content),1.2.3 材料的耐水性(抗水性)(,water resistance),软化系数,(,softening coe,fficient,),1.2.4,材料的抗冻性与抗渗性,(1)抗冻性(,frost resistance),水结冰时体积约增大9，从而对孔隙产生压力而使孔壁开裂。,冻融循环(,freezing and thawing circle),抗冻标号(,grade),D,15(Dong),F,15(Freeze),(2),抗渗性(,impermeability),渗透系数,(,coe,fficient of permeability,),抗渗等级,（,抗渗标号,）,S,(,Shen,),P,(Permeate),1.3 材料的基本力学性质,1.3.1 材料的强度(,strength),(1),材料的抗压、抗拉及抗剪强度,(2),材料的抗弯强度,表1.2 常用材料的强度/,MPa,1.3.2,材料的弹性与塑性,1.3.3,材料的脆性与韧性,1.4 材料的热工、声学、光学性质及材料的耐久性,1.4.1 材料的热工性质,(1)材料的导热性,导热系数,影响材料导热系数的主要因素,物质构成,微观结构,孔隙构造,湿度,温度,热流方向,(2)材料的热容量(,heat capacity),比热容,(3)耐燃性,（防失火）(,flame resistance),材料根据耐燃性可分为三大类：,1)不燃烧类,2)难燃烧类,3)燃烧类,(4)耐火性,（耐高温）（耐热性）(,fire resistance),按耐火性高低可将材料分为以下3类：,1)耐火材料,2)难熔材料,3)易熔材料,1.4.2 材料的声学性质,(1)吸声性(,sound absorption),吸声系数,(,sound-absorption coefficient),(2),隔声性,（与吸声不同）(,sound insulation),1.4.3 材料的光学性质(,optical properties),材料的,颜色、,光泽,、,透明度、表面组织、形状尺寸，建筑物采光、立体造型、明暗对比等,1.4.4 材料的耐久性(,durability),作用于材料的自然因素和有害介质可概括为以下几个方面：,(1)物理作用,(2)化学作用,(3)生物作用,1.5 材料的装饰性,1.色彩,2.光泽,3.透明性,4.表面质感,5.形状尺寸,1.6 材料的组成、结构与构造及其对材料性质的影响,1.6.1 材料的组成,(1)化学组成(,chemical),(2),矿物组成(,mineral),(3),相组成(,phase),1.6.2 材料的结构和构造(,structure&constitution),(1),宏观结构(环境的尺度,grand view),(2),粗观(,mm,的尺度,macro-structure),1),致密结构(,dense structure),2),多孔结构(,porous structure),3),纤维结构(,fibrous structure),4),层状结构(,layered structure,stratified structure),(3),细观结构(亚微观结构)(,m,尺度,sub micro),金属材料的金相组织,木材的木纤维,混凝土内的微裂缝等,(4)微观结构(原子、分子尺度,micro-structure),1),晶体(,crystal),原子晶体(,atomic crystal),离子晶体(,ionic crystal),分子晶体(,molecular crystal),金属晶体(,metal crystal),2),玻璃体(,glass),3),胶体(,gel),(5),构造,材料的搭配组合(,constitution,),思考题,(1)当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、抗冻性及导热性是下降、上升还是不变?,(2)材料的密度、近似密度、表观密度、堆积密度有何差别?,(3)材料的孔隙率和空隙率的含义如何?如何测定?了解它们有何意义?,(4)亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的?举例说明怎样改变材料的亲水性与憎水性?,(5)普通粘土砖进行抗压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183,kN,，,干燥状态的破坏荷载为207,kN,(,受压面积为115,mml20mm)，,问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位?,(6)塑性材料和脆性材料在外力作用下，其变形性能有何区别?,(7)材料的耐久性应包括哪些内容?,(8)建筑物的屋面、外墙、基础所使用的材料各应具备哪些性质?,END OF,THIS CHAPTER,附 录,材料的密度,材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。按下式计算：,式中：,密度，,g,cm,3,；,m,材料在干燥状态的质量，,g,；,V,材料的绝对密实体积，,cm,3,。,材料的表观密度,材料在自然状态下，单位体积的质量。按下式计算：,式中：,0,表观密度，,kg,m,3,；,m,材料的质量，,kg,；,V,0,材料在自然状态下的外形体积，,m,3,。,材料为散粒或粉状，如砂、石子、水泥等，在堆积状态下，单位体积的质量。按下式计算：,式中：材料的堆积密度，,kg,m,3,；,m,材料的质量，,kg,；,材料的自然,(,松散,),堆积体积,(,包括材料颗粒体积和颗粒之间空隙的体积,),，,m,3,。,材料的堆积密度,材料的密实度,材料体积内被固体物质充实的程度。按下式计算：,材料的孔隙率,材料体积内，孔隙体积所占的比例。按下式计算：,即：,D,P=1,或密实度孔隙率,=1,。,材料的填充率,散粒材料堆积体积中，颗粒填充的程度。按下式计算：,材料的空隙率,散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。用下式计算：,即：,D,P=1,或填充率空隙率,=1,。,材料的吸水率（质量、体积）,材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质，用吸水率表示，即,式中：,W,材料质量吸水率，,%,；,m,材料干燥状态下质量，,g,；,m,1,材料吸水饱和状态下质量，,g,。,材料的含水率,材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力，用含水率表示，即,式中：,W,含,材料质量吸水率，,%,；,m,含,材料含水时的质量，,g,；,m,材料干燥状态下的质量，,g,。,材料的软化系数,材料抵抗水破坏作用的性质称为耐水性，用软化系数表示，即,式中：,K,P,材料的软化系数；,f,w,材料在吸水饱和状态下的强度，,MPa,；,f,材料在干燥状态下的强度，,MPa,。,材料的渗透系数,材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性，用渗透系数表示，即,式中：,K,渗透系数，,cm,h,；,Q,透水量，,cm,3,；,d,试件厚度，,cm,；,A,透水面积，,cm,2,；,t,渗水时间，,h,；,H,静水压力水头，,cm,。,材料的,抗渗等级,P=10H,1,式中：,P,抗渗等级；,H,试件开始渗水时的水压力，,MPa,。,S,(,Shen,),P,(Permeate),材料的抗压、抗拉及抗剪强度,(,compressive,tensile and shear strength),材料的抗压、抗拉及抗剪强度按下式计算：,式中：,f,材料的强度，,MPa,；,F,max,破坏时最大荷载，,N,；,A,受力截面面积，,mm,2,。,材料的抗弯强度,(,bending strength),1)二分法,。,将条形试件放在两支点上，中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则抗弯强度按下式计算：,2)三分法,。,在跨度的三分点上作用两个相等的集中荷载，则抗弯强度按下式计算：,式中：,f,m,抗弯强度，,MPa,；,F,max,弯曲破坏时最大荷载，,N,；,b,、,h,试件横截面的宽及高，,mm,；,L,两支点间的距离，,mm,。,材料的弹性与塑性、脆性与韧性,弹性：,材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，变形能完全消失的性质。(,elasticity),塑性：,材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，仍保持变形后的形状，并不产生裂缝的性质。(,plasticity),脆性：,材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，而破坏时无明显的塑性变形的性质。(,brittleness,fragility),韧性：,材料在冲击、震动荷载作用下，能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。(,fracture toughness),材料的导热系数(,coefficient of thermal conduction),材料传导热量的性质称为导热性，以导热系数表示，即,式中：,导热系数，,W,(m,K),；,Q,总传热量，,J,；,a,材料厚度，,m,；,A,热传导面积，,m,2,；,t,热传导时间，,h,；,T,2,T,1,材料两面温度差，,K,。,可将本式与,材料的渗透系数定义式,比较理解和记忆,材料的比热容(,specific heat capacity),材料受热,(,或冷却,),时吸收,(,或放出,),热量的性质称为材料的热容量，用比热容表示，即,式中：,C,材料比热容，,J/(g,K),Q,材料吸收或放出的热量，,J,；,m,材料的质量，,g,；,T,2,T,1,材料受热或冷却前后温差，,K,。,材料的吸声系数(,acoustical coefficient),声能穿透材料和被材料消耗的性质称为材料的吸声性，评定材料的吸声性能好坏的主要指标称为吸声系数,(,),，,即,式中：,E,a,穿透材料的声能；,E,材料消耗的声能；,E,0,入射到材料表面的全部声能。,