1建筑材料基本性质

第一章建筑材料的基本性质1.1材料的基本物理性质1.2材料与水有关的性质1.3材料的基本力学性质1.4材料的热工性质1.5声学性质1.6光学性质1.7防火性能1.8装饰性能1.9材料的耐久性1.1材料的基本物理性质(physicalproperties)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）(2)表观密度(apparentdensity)(3)堆积密度（散粒体）(bulkdensity)(forparticles)压实密度（compacteddensity）1.1.2材料的密实度与孔隙率(1)密实度(density)(2)孔隙率(porosity)材料的孔结构孔隙率孔径孔的种类材料的力学性能材料的耐久性能材料的变形性能材料的热学性质材料的声学性质材料的质感与颜色1.1.3材料的填充率与空隙率（散粒体）(1)填充率(fillingratio)(2)空隙率(voidsratio,voidcontent,voidvolume)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）(hydrophilicity)(2)憎水性（润湿角θ90°）(hydrophobicity)1.2.2材料的吸水性与吸湿性•(1)吸水性(waterabsorptivity)»吸水率(waterabsorption)•(2)吸湿性(hydroscopicnature)»含水率(moisturecontent)1.2.3材料的耐水性(抗水性)(waterresistance)软化系数(softeningcoefficient)1.2.4材料的抗冻性(frostresistance)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(freezingandthawingcircle)抗冻标号(grade)D15(Dong)→F15(Freeze)1.2.5抗渗性(impermeability)渗透系数(coefficientofpermeability)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1.3.2材料的弹性与塑性1.3.3材料的脆性与韧性影响因素：材料的组成与结构；材料孔隙率，材料温湿度、试件大小、试验条件等影响因素：材料的晶体结构、晶粒大小、温度、试验环境、含水率、受力状态等等1.4材料的热工性质导热性、热膨胀、热容、热震性、蓄热性能等1.5声学性质吸声性能、隔声性能1.6光学性质材料的颜色、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)耐燃性（防失火）(flameresistance)材料根据耐燃性可分为三大类：不燃烧类：材料遇火或高温不起火，不阴燃，不碳化难燃烧类：遇火或高温不燃烧，只有在火源存在时能继续燃烧或阴燃，火焰熄灭后，燃烧停止燃烧类：遇火或高温燃烧，火源移开后，燃烧继续进行。1.7防火性能(2)耐火性（耐高温）（耐热性）(fireresistance)按耐火性高低可将材料分为以下3类：耐火材料：耐火度不低于1580ºC难熔材料：耐火度为1350~1580ºC易熔材料：耐火度低于1350ºC1.8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（包括机械作用）(2)化学作用(3)生物作用1.9耐久性材料抵抗自身和自然环境双重因素长期破坏作用的能力。即保证其经久耐用的能力。1.10材料的组成、结构与构造及其对材料性质的影响材料的组成(1)化学组成(chemical)(2)矿物组成(mineral)(3)相组成(phase)材料的结构和构造(structure&constitution)(1)宏观结构(环境的尺度,grandview)(2)粗观(＞mm的尺度,macro-structure)1)致密结构(densestructure)2)多孔结构(porousstructure)3)纤维结构(fibrousstructure)4)层状结构(layeredstructure,stratifiedstructure)(3)细观结构(亚微观结构)(μm尺度,submicro)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)①原子晶体(atomiccrystal)②离子晶体(ioniccrystal)③分子晶体(molecularcrystal)④金属晶体(metalcrystal)2)玻璃体(glass)3)胶体(gel)(5)构造——材料的搭配组合(constitution)本章小节1.几个重要概念密度、表观密度、堆积密度、孔隙率与密实度、空隙率与填充度、软化系数、吸水率与含水率、亲水性与憎水性、抗冻性、抗渗性、弹性与塑性、脆性与韧性、耐久性2.几个状态绝对密实状态——密度（同时要求材料干燥）；自然状态——表观密度（材料在气干状态）；堆积状态——堆积密度（与含水率也有关系）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?(5)普通粘土砖进行抗压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183kN，干燥状态的破坏荷载为207kN(受压面积为115mm×l20mm)，问此砖是否宜用于建筑物基础?(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、柱子、地面、基础所使用的材料各应具备哪些性质?ENDOFTHISCHAPTER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：ρ——密度，g／cm3；m——材料在干燥状态的质量，g；V——材料的绝对密实体积，cm3。1.1Vm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：ρ0——表观密度，kg／m3；m——材料的质量，kg；V0——材料在自然状态下的外形体积，m3。2.100Vm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／m3；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)，m3。材料的堆积密度3.1'0'0Vm'0'0V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：4.1%100%10000DVVD或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。5.1%100)1(10000VVVVVP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：6.1%100'%100''0'0DVVD或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。7.1%100)1(1''0'0'0'0VVVVVP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%1001mmmWm01%1001mwvWVmmW式中：W——材料质量吸水率，%；m——材料干燥状态下质量，g；m1——材料吸水饱和状态下质量，g。式中：V——材料干燥状态下的体积；ρ0——材料表观密度，g/cm3。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。9.1%100mmmW含含影响因素：环境温湿度、孔结构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：KR——材料的软化系数；fw——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。10.1ffKwR当KR0.85时，称为耐水材料，长期处于水或潮湿环境下的重要结构，必须用KR0.85的建筑材料，次要材料KR不小于0.75。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，cm3；d——试件厚度，cm；A——透水面积，cm2；t——渗水时间，h；H——静水压力水头，cm。11.1AthQdK材料的抗渗等级Pn=10H－1式中：Pn——抗渗等级；H——试件开始渗水时的水压力，MPa。n——一般取偶数S(Shen)→P(Permeate)材料的抗压、抗拉及抗剪强度(compressive,tensileandshearstrength)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；Fmax——破坏时最大荷载，N；A——受力截面面积，mm2。12.1maxAFf材料的抗弯强度(bendingstrength,flexurestrength)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：fm——抗弯强度，MPa；Fmax——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。13.1232maxbhLFfm14.12maxbhLFfm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。(fracturetoughness)