建筑材料-第二章

2.1材料的物理性质2.1.1材料的密度、表观密度与堆积密度•1、密度定义：材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。Vmcontent2．表观密度定义：材料在自然状态下单位体积的质量，按下式计算分：干表观密度和湿表观密度测量方法：规则形状，可根据实际测量不规则形状，用蜡封排液法content3、堆积密度堆积密度是散粒材料(粉状、颗粒状）在堆积状态下单位体积的质量。材料的堆积体积包括所有颗粒的体积以及颗粒之间的空隙体积，2.1.2材料的密实度与孔隙率1.密实度定义：密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度。2.孔隙率定义：孔隙率是材料内孔隙体积占总体积的百分比。P=(V0–V)/V0×100%=（1-ρ/ρ0）100%≤1D+P=1%100%10000VVD2.1.3材料的填充率与孔隙率1.材料的填充率定义：是指粉状或颗粒状材料在其堆积体积内，被其颗粒填充的程度。空隙率定义：空隙率是材料在松散状态下，颗粒空隙体积占松散体积的百分比。1''PD%100%1000'0'0VVD%1001%1001%1000'0'0000'0'VVVVVP1''PDcontent2.2材料与水有关的性质1、亲水性与憎水性亲水性——材料在空气中与水接触时，容易被水润湿的性质，称材料的亲水性。憎水性——材料不易被水润湿的性质，称为憎水性。θ为润湿角θ≤90°亲水性材料θ＞90°憎水性材料content2、吸水性定义：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。指标：吸水率表示。质量吸水率体积吸水率3、吸湿性定义：吸湿性是材料在空气中吸收水分的性质。指标：含水率，等于材料吸入水分质量占干燥时质量的百分率。%100-mmmW含含材料的吸湿性主要取决于材料的组成和构造。一般，总表面积较大的粉状或颗粒状材料及开口贯通孔隙率较大的亲水性材料具有较强的吸湿性。4、耐水性定义：材料长期在饱和水的作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性可用软化系数K软表示。f饱——材料在吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）。f干——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。软化系数的范围在0—1之间。潮湿环境中的重要建筑物或部位，选软化系数大于0.85的材料。受潮较轻或次要的建筑物，软化系数k=0.7-0.85。通常认为软化系数大于0.85的材料是耐水材料。干饱软ffK5、抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性用渗透系数K来表示。AtHWdK式中K—渗透系数，mL/cm2·sW—透水量，mL；t—透水时间，s；A—透水面积，cm2；H—静水压力水头，cm;d—试件厚度，cm.材料的渗透系数越大，表示其抗渗性越差。对于混凝土和砂浆材料，其抗渗性常用抗渗等级表示，即式中S—抗渗等级pH—试件开始渗水时的水压力，MPa。110HpScontent5、抗冻性材料在吸水饱和状态下，经多次冻融循环而不破坏，强度不显著降低且质量也不显著减小的性质称为抗冻性。通常将经过水饱和的材料试件在-150C的温度冻结后，再在200C的水中融化，这样的一个过程称为一次冻融循环。材料的抗冻性用抗冻强度等级D表示。如D25表示材料能抵抗冻融循环25次。如果经过规定次数的反复冻融循环后，质量损失不大于5％，强度降低不超过25％时，通常认为材料是抗冻的。2.3材料的力学性质2.3.1理论强度固体材料的强度主要取决于结构质点间的相互作用力。从理论上讲材料受外力作用而引起的破坏的原因，主要是由于拉力造成质点间结合键断裂脆裂，或由于剪力造成质点见的滑移而破坏。各种建材都具有较高的理论强度，其理论强度远远大于材料的实际强度。2.3.2强度和比强度1、强度材料在外力(荷载)作用下，抵抗破坏的能力，称为强度。材料主要有抗拉、抗压、抗剪、抗弯四种强度。强度可表示为f抗弯强度fm2、比强度比强度=材料的强度/表观密度可以对不同的材料进行对比。2.3.3材料的变形性质1.材料的弹性与塑性弹性：在外力作用下产生变形，当外力消失时，材料的变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质。塑性：不能消失的变形。弹性变形与塑性变形在弹性变形范围内，弹性模量E为常数，其值等于应力与应变的比值，即E式中E—材料的弹性模量，MPa；—材料的应力，MPa；—材料的应变。E越大，材料越不容易变形。2.材料的脆性和韧性脆性：外力达到一定限度后，突然破坏无明显塑性变形的性质。脆性材料的抗压强度比抗拉强度打的多，常用来做承压构件。韧性：在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大能量，产生一定的变形而不致被破坏的性能。3.材料的硬度和耐磨性•硬度材料抵抗较硬物体压入或刻划的能力，称为材料的硬度，有莫氏硬度（矿物硬度分为10级）布氏硬度HB（用钢球压入法测定）耐磨性材料抵抗磨损的能力称为材料的耐磨性。用磨损率表示：p=(m1-m2)/A2.4材料的热工性质2.4.1、导热性材料传导热量的性质称为导热性。材料导热性用导热系数λ表示。2.4.2、热容量定义：材料在加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质，称为热容。质量为1g材料温度升高lK所需的热量或温度降低1K时放出的热量，称为材料的比热容。2.4.3、耐燃性材料对火焰和高温的抵抗能力称为材料的耐燃性。据此，可把建筑材料分为三类：1、非燃烧材料2、难燃材料3、可燃材料2.5、材料的耐久性与环境协调性2.5.1材料的耐久性材料的耐久性是材料在长期的使用的过程中，能保持其原有性能不变、并不被破坏的性质。1.物理作用物理作用包括环境温度、湿度的交替变化，即冷热、干湿、冻融等循环作用。材料在经受这些作用后，将发生膨胀、收缩或产生内应力，长期的反复作用，将使材料渐遭破坏。2.化学作用化学作用包括大气和环境水中的酸、碱、盐等溶液或其他有害物质对材料的侵蚀作用以及日光、紫外线等对材料的作用。3.生物作用生物作用包括菌类、昆虫等的侵害作用，导致材料发生腐朽、虫蛀等而破坏。2.5.2影响材料耐久性的因素影响材料耐久性的主要因素可归纳为内在因素和外在因素：内在因素是造成材料耐久性下降的根本原因：材料的化学成分或组成性质、结构和构造性质。外在因素主要包括:机械作用、物理作用、化学作用、生物作用及大气作用等。机械作用包括荷载的持续作用，交变荷载对材料引起的疲劳、冲击、磨损、磨耗等。耐久性是材料的一项综合性质，各种材料耐久性的具体内容，因其组成和结构不同而异。例如钢材易受氧化而锈蚀；无机非金属材料常因氧化、风化、炭化、溶蚀、冻融、热应力、干湿交替作用等而破坏；有机材料多因腐烂、虫蛀、老化而变质等。例1有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为240×115×53mm，经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为18.62cm3。试计算该砖的吸水率、密度、表观密度、孔隙率。例2某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？