建筑材料第一章龚爱民

第一章建筑材料的基本性质§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§1.4材料的组成、结构及构造Page1一、密度、表观密度、孔隙率二、材料与水有关的性质§1.1材料的基本物理性质Page2一、密度、表观密度、孔隙率2.表观密度•是指材料在自然状态下单位体积的质量。00VmPage31.密度•指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。Vm一、密度、表观密度、孔隙率4.堆积密度•是指散粒体材料在堆积状态下单位体积的质量。Page43.视密度•指散粒体材料在包含闭口孔隙在内时单位体积的质量。Vm00Vm颗粒材料空隙一、密度、表观密度、孔隙率对比分析Page5比较项目实际密度表观密度视密度堆积密度材料状态绝对密实自然状态包含闭口孔隙堆积状态材料体积VV0V'V0'计算公式应用判断材料性质用量及体积计算Vm00VmVm00Vm一、密度、表观密度、孔隙率5.孔隙率•孔隙率：是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。•孔隙率反映材料的结构致密程度。Page6％）（％1001100000VVVP一、密度、表观密度、孔隙率6.空隙率•空隙率：是指散粒材料在其堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。•空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。•空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据。Page7％）（％）（％100110011000000VVVVVP一、密度、表观密度、孔隙率孔隙率与空隙率的区别Page8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％）（10010P二、材料与水有关的性质1.亲水性与憎水性•与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性；材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性。•亲水性材料与水分子之间的分子作用力，大于水分子相互之间的内聚力。•憎水性材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之间的内聚力。θθ(a)亲水性材料(b)憎水性材料Page9二、材料与水有关的性质2.吸水性与吸湿性•材料浸入水中吸收水的能力称为材料的吸水性；材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。•材料含水的多少用含水率来表示。材料吸水达到饱和时的含水率称为“吸水率”。Page10二、材料与水有关的性质①质量吸水率•质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以Wm表示。②体积吸水率•体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WV表示。WmWgbvWVmmW00%1001Page11%100ggbmmmmW二、材料与水有关的性质影响材料吸水性的因素•材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。•材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。Page12二、材料与水有关的性质材料的含水状态(a)干燥状态(b)气干状态(c)饱和面干状态(d)湿润状态Page13三、材料与热有关的性质1.材料的导热性•材料传递热量的性质称为导热性。即当材料两侧存在温度差时，热量从温度高的一侧向温度低的一侧传导。•常用导热系数表示材料的导热性。Page14AtTTQ)(21三、材料与热有关的性质2.材料的热容量与比热•材料具有受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。当材料温度升高（或降低）1K时，所吸收（或放出）的热量，称为该材料的热容量。•1kg材料的热容量，称为该材料的比热。Page15)(12ttGQC三、材料与热有关的性质几种材料的导热系数及比热Page15材料导热系数[W/(m·K)]比热[102J/(kg·K)]材料导热系数[W/(m·K)]比热[102J/(kg·K)]钢584.6松木顺纹0.3525花岗岩2.80~3.498.5横纹0.17普通混凝土1.50~1.868.8泡沫塑料0.03~0.0413~17普通粘土砖0.42~0.468.4石膏板0.19~0.249~11泡沫混凝土0.12~0.2011.0水0.5542普通玻璃0.70~0.808.4密闭空气0.2610一、材料的变形性质二、材料的强度三、材料的硬度与耐磨性§1.2材料的力学性质Page16一、材料的变形性质㈠弹性变形和塑性变形1.弹性变形•材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形(或瞬时变形)。2.塑性变形•材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形(或永久变形)。Page17一、材料的变形性质㈡脆性和韧性•材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性。大部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。•脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。Page18二、材料的强度•材料的强度：是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。•根据外力作用方式的不同，材料强度有、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。FFFFFFlFl/2bh抗压抗拉抗剪抗弯Page19二、材料的强度•抗压强度、抗拉强度、抗剪强度计算：•抗弯强度计算：AFfmax2maxbhLFfwPage202max23bhLFfw←二、材料的强度→Page22←二、材料的强度→Page23二、材料的强度影响材料强度测定值的因素•①试验加荷速度及表面接触状态；•②试件形状、尺寸、表面状况；•③试验时的温度和湿度。Page23§1.3材料的耐久性Page24一、耐水性二、抗渗性三、抗冻性四、耐候性•材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。•材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用。Page25一、耐水性•材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。•材料耐水性的指标用软化系数K软表示：•软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。•工程中通常将K软＞0.85的材料称为耐水性材料。gbffK软Page26二、抗渗性•抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。用渗透系数或抗渗等级表示。㈠渗透系数•材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。AtHQdKPage27二、抗渗性㈡抗渗等级•材料的抗渗等级是指用标准方法进行抗渗性试验时，材料的标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母W及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如W4、W6、W8、W10…等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而不渗透。Page28二、抗渗性㈢影响材料抗渗性的因素•材料亲水性和憎水性——通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料；•材料的密实度——密实度高的材料其抗渗性也较高；•材料的孔隙特征——具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。Page29三、抗冻性•抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。•抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损失不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为抗冻等级。•材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。Page30三、抗冻性影响抗冻性的因素•①材料的密实度(孔隙率):密实度越高则抗冻性越好。•②材料的孔隙特征：开口孔隙越多则其抗冻性越差。•③材料的强度：强度越高则其抗冻性越好。•④材料的耐水性：耐水性越好则其抗冻性也越好。•⑤材料的吸水量大小：吸水量越大则其抗冻性越差。Page31四、耐候性•暴露于大气中的材料，经常受阳光、风、雨、露、温度变化和腐蚀气体（如二氧化硫、二氧化碳、臭氧）等因素的侵蚀。材料对这些自然侵蚀的耐受能力称为耐候性。Page32一、材料的组成二、材料的结构三、材料的构造§1.4材料的组成、结构及构造Page33一、材料的组成Page341.化学组成•化学组成决定着材料的化学性质，影响其物理性质和力学性质。•无机非金属建筑材料的化学组成以各种氧化物含量来表示。•金属材料以元素含量来表示。2.矿物组成•矿物组成是无机非金属材料中化合物存在的基本形式。•材料中的元素和化合物以特定的矿物形式存在并决定着材料的许多重要性质。二、材料的结构㈠微观结构1.晶体结构2.非晶体结构3.胶体结构•胶体：是指粒径为10-6~10-4mm的颗粒在介质中形成的分散体系。•根据性质及所处状态的不同，分为溶胶和凝胶两种。•胶体结构的触变性：在一定时间范围内，溶胶与凝胶之间相互转变的性质。㈡亚微观结构•用光学显微镜观察到的材料内部结构。Page35三、材料的构造•是指材料的宏观组织状况。•材料的性质与材料的构造（如木材的纹理、岩石的层理等）密切相关。•多孔材料的各项性质，既与材料的孔隙率大小有关，还和材料的构造特征（开口孔隙和闭口孔隙；粗大孔隙D＞1mm、细小孔隙0.01mm＜D＜1mm和极细孔隙D＜0.01mm）有关。Page36