建筑材料的物理性质

襄樊职业技术学院工程造价教研室第一章材料的基本性质学习建筑材料性质的原因建筑材料在使用过程中，承受着各种不同的作用，因而要求具有相应的不同性质。例如1：受力结构的材料必需具有良好的力学性能；2、防水材料必须具有抗渗防水能力；3、墙体材料必须具有隔热保温、吸声隔音性能；4、北方水工建筑物，许多材料必须具有良好的抗渗性和抗冻性；5、材料必须经受住风吹日晒等，因此必须具有良好的耐久性。因此，学习材料的性质对我们了解材料的性能，正确选择、使用、材料有着很好的理论基础。o物理性质：密度、表观密度、堆积密度；孔隙率和空隙率;o力学性质：材料的强度、强度等级、比强度、弹性和塑性、脆性与韧性；o材料与水有关的性质：亲水性与憎水性；吸水性和吸湿性；耐水性；抗渗性和抗冻性；o材料的热工性能：比热、导热性、热变形性、耐燃性；o材料的耐久性能。教学重点、难点：材料的物理、力学性质第二章建筑材料的基本性质教学目的与要求：教学内容：一、材料的结构二、材料的物理性质三、材料的力学性质四、材料的装饰性五、材料的耐久性一、材料的结构1、材料的孔隙思考：空隙与孔隙有什么区别？材料的孔隙：材料实体内部被空气所占据的空间（一个）材料的空隙：材料（一般指散粒材料）实体之间被材料所占据的空间（一堆）2、材料孔隙形成的原因（1）水的占据作用——混凝土（2）火山作用——火山渣（3）外加剂作用——加气混凝土（4）焙烧的作用——烧结砖3、孔隙的衡量指标（1）孔隙率（2）空隙连通性（3）空隙直径（1）孔隙率孔隙在材料体积中所占的比例。一般，孔隙率越大，密度越小，强度越低，保温隔热性越好，隔声吸声能力越强。（2）空隙连通性连通孔：彼此连通且与外界相通封闭孔：相互独立且与外界隔绝1.固体（实体）2.闭口孔隙3.开口孔隙（3）孔隙直径粗大孔毛细孔极细微孔孔隙状况对建筑材料的各种基本性质具有重要的影响。影响材料的：强度抗渗性和抗冻性吸水性耐久性导热性2、材料的宏观结构是指用放大镜或直接用肉眼即可分辨的结构层次。（1）按孔隙尺寸进行分类致密状构造：没有或基本没有孔隙。性能：密度大，导热性较高典型材料：钢材、铝合金、玻璃、沥青、密实塑料、花岗岩、瓷器等多孔状构造：具有较多的孔隙、孔隙较大性能：轻质、保温隔热性好、隔声吸声性能好典型材料：加气混凝土、泡沫塑料、各种烧结膨胀材料等水泥刨花复合保温板泡沫加气混凝土砌块的多孔构造微孔状构造：具有众多直径微小的孔隙性能：密度小、导热性较差、隔声吸声性能良好、吸声性良好、抗渗性差典型材料：石膏制品、烧结砖、瓦等（2）按构成形态进行分类聚集结构：填充性的集料被胶凝材料胶结在一起而形成的性质：集料和胶结材料的性质以及结合的程度典型材料：水泥混凝土、砂浆、沥青混凝土、塑料等混凝土：聚集结构颗粒状材料：固体颗粒的聚集体性质：颗粒本身的性质、颗粒间的接触程度、黏结性质典型材料：石子、砂和蛭石纤维状构造：某一断面方向上表现为平行纤维间的相互黏结所构成的结构性质：保温隔热性典型材料：木材、竹材、矿棉、玻璃纤维层状构造：以不同薄层间的相互黏结而构成的结构性能：综合各种材料的性能典型材料：胶合板、铝塑复合板、复合木地板、夹层玻璃三合板层状结构二、材料的物理性质二、材料的物理性质（二）材料与质量有关的性质材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度密度实际密度表观密度体积密度堆积密度根据材料所处的体积状况不同密度：物质单位体积的质量一、材料的物理性质vm1、密度:指的是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。单位g/cm3或kg/m3。计算公式为：上式中，—密度（g/cm3或或kg/m3)m—材料在干燥状态下的质量（g或kg）；v—材料在绝对密实状态下的体积（cm3或m3);关于密度计算中的体积问题注意：材料在致密状态下的体积指的是不包含材料内部孔隙的固体物质本身的体积，亦称实体积。对于致密材料（如钢材、玻璃、沥青等）而言，内部是不含孔隙的，故体积很容易测定；但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下材料是含有一些孔隙的。26常见近似无孔隙材料钢、玻璃常见有孔隙材料未烧透的红砖水泥混凝土含孔材料的体积测定方法：一般采用李氏瓶测定有孔材料的实体积测定有孔隙材料的密度时，应把材料磨成细粉（粒径小于0.2mm），以排除其内部孔隙，经干燥至恒重后，再用密度瓶（李氏瓶）测定其绝对密实体积，材料磨得越细，测得的密度值越准确。？思考题：如何测量有孔隙材料的密度？（观看密度测定视频）关于密度计算中的体积问题李氏瓶*测量有孔隙材料密度的方法与步骤：2、表观密度指的是材料在近似绝对密实状态下，单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）的质量；表观密度的计算公式为：上式中，—表观密度（kg/m3)m—材料在干燥状态下的质量（kg）—材料在近似绝对密实状态的体积（m3)*表观体积=密实状态下的体积v+闭口孔隙体积v闭孔思考题：比较密度和表观密度的大小？''Vm''V'V？思考题：如何测定材料的表观密度？取材料样品烘干烘箱1050C~1100C冷却到室温干燥器称量质量m天平（1）测定材料的干质量m:''Vm(2)测定材料的表观体积-----分两种情况：（1）对于形状规则的材料，如烧结砖、砌块等：用尺量测得材料的自然体积；a)对于四面体，测定长、宽、高；b)对于圆柱体，测定其直径和高；（2）对于形状不规则的材料，如卵石、碎石等，采用排水法确定其自然体积，但材料表面应预先涂上蜡，以防水分渗入材料内部而使测值不准。'V表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。因此，材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。工程中砂石材料，直接用排水法测定其表观体积注意：工程上常用的砂、石材料，其颗粒内部空隙极少，用排水法测出的颗粒体积与其实体体积基本相同，所以，砂、石的表观密度可近似地视作其密度，常称视密度。3、体积密度材料在自然状态下，单位体积的质量。材料在自然状态下单位体积（包括材料实体及其开口孔隙、闭口孔隙）的重量称为材料的体积密度（原称容重，道路工程中亦称为毛体积密度）。体积密度公式：3cm00Vm03/cmgm0V——体积密度()——材料的重量()——材料在自然状态下的体积()g体积密度测定：材料在自然状态下的体积是指包含材料内部开口孔隙和闭口孔隙的体积。对于外形规则的材料，其表观密度测定很简便，只要测得材料的重量和体积（可用量具量测），即可算得。不规则材料的体积要采用排水法求得，材料表面应预先涂上蜡，以防止水分渗入材料内部而使所测结果不准。4、堆积密度：指的是颗粒状、粉状材料或纤维状材料在堆积状态下，单位体积（开口+闭口+实体+间隙）的质量。*计算公式为：'0'0Vm—堆积密度（kg/m3)m—材料在干燥状态下的质（kg）；—材料在堆积状态下的体积（m3);'0'0V39材料的堆积密度反映散粒构造材料堆积的紧密程度及材料可能的堆放空间！堆积体积绝对体积内部开闭孔体积颗粒间空隙体积堆积密度测定：散粒材料在自然堆积状态下的体积，是指既含颗粒内部的孔隙，又含颗粒之间空隙在内的总体积。散粒材料的体积可用已标定容积的容器测得。砂子、石子的堆积密度即用此法求得。若以捣实体积计算时，则称紧密堆积密度。由于大多数材料或多或少含有一些孔隙，故一般材料的表观密度总是小于密度。几种密度的比较比较项目实际密度表观密度体积密度堆积密度材料状态绝对密实近似绝对密实状态自然状态堆积状态材料体积VV0计算公式应用判断材料性质用量计算、体积计算''00Vm''VmVm00VmV0V？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？（1）首先采用前述方法测定其干质量m;（2）然后采用容量升来测定砂子、石子的堆积体积，方法如下：a）砂子采用1L、5L的容量升来测堆积体积；b）石子采用10L、20L、30L的容量升来测定其堆积体积；（3）利用公式计算堆积密度：'0'0Vm（三）材料的密实度和孔隙率1、材料的密实度和孔隙率：——单块材料（1）材料的密实度：是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是材料内部固体物质体积占材料总体积的比例，用D来表示。%100VVD0%100VVD0或%100)m()m(0%1000注意：含有孔隙的材料，密实度均小于1。(2)孔隙率：是指材料体积内，孔隙体积占材料总体积的百分率，用P表示。孔隙可分为闭口孔和开口孔。P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100%%100)1(01DP材料内部孔隙示意式中：V——材料的绝对密实体积，cm3或m3；V0——材料的表观体积，cm3或m3；ρ0——材料的表观密度,g/cm3或kg/m3；ρ——密度,g/cm3或kg/m3。密实度和孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，通常用孔隙率表示，孔隙率小，则密实度高。影响材料的：强度抗渗性和抗冻性吸水性耐久性导热性密实结构材料内部基本上无孔隙，结构致密，密实度高，孔隙率小。特点是：1、材料受力的有效面积大，强度和硬度较高；2、吸水性小；3、抗渗性和抗冻性较好；4、耐磨性较好；5、绝热性差。如钢材、天然石材、玻璃等。有孔隙结构的材料内部基本上有孔隙，孔隙率高。特点是：1、强度较低；2、抗渗性和抗冻性较差；3、吸水性较大；4、绝热性较好。如加气混凝土、石膏制品、烧结普通砖等。加气混凝土砌块的多孔构造工程应用：1、保温隔热的建筑物或部位，要求其所用材料的孔隙率要较大；2、高强或不透水的建筑物或部位，要求所用材料的孔隙率应很小。2、材料的填充率与空隙率：——散粒状材料1、填充率填充率是指散粒材料（如砂子、石子等）在堆积体积中，被其颗粒实体体积填充的程度。填充率一般用D’来表示，按下式计算：%100'00'VVD或%1000'0'D材料填充率示意图2、空隙率空隙率是指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率，用P’表示：%100'00'0'vvvp%10010'0空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间相互填充的致密程度。思考：空隙率与孔隙率有什么区别？D’+P’=1孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之间作用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式％）（10010P％）（100100P空隙率性质指标在工程中的应用：砂子、石子等，因其致密，强度高，适合做承重的混凝土骨料。颗粒状构造的材料颗粒间存在大量的空隙，其空隙率主要取决于颗粒级配。用作混凝土骨料时，要求紧密堆积。对于混凝土的粗细骨料，空隙率越小，说明其颗粒大小搭配的越合理，用其配置的混凝土越密实，水泥越节约。在砼中，砂石间的空隙需要水泥浆填充。其空隙越大，拌制砼所需的水泥浆量越多，如果要节约水泥，减少砼的成本，就需要采用空隙率尽可能小的砂石在配制混凝土时，砂、石的空隙率是作为控制混凝土中骨料级配与计算混凝土含砂率时的重要依据。课堂练习：烧结普通砖的尺寸为240*115*53，其干燥质量为2487g，孔隙率为37%，求其密度和表观密度？总结及作业总结:本节主要讲述表观密度、堆积密度、孔隙率、空隙率。应该注重于材料的表观密度、堆积密度的测定，以上四个指标在工程中具体应用。作业：P191、2、3over