第一章_建筑材料的基本性质

第一章建筑材料的基本性质材料的体积构成：体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。封闭孔隙（体积为Vb）开口孔隙（体积为Vk）固体物质（体积为V）材料在自然状态下总体积：V0＝V+Vp孔隙体积：Vp＝Vb+VkVp——孔隙体积第一节材料的物理性质一、材料的密度、表观密度与堆积密度：（一）密度：1、定义：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。2、计算式：ρ=m/v3、用李氏瓶测得其实体积。材料磨得愈细，测得的密度值愈精确。（二）表观密度：1、定义：材料在自然状态下单位体积的质量。2、计算式：ρ₀=m/v₀3、表观密度的大小与其含水情况有关，应注明含水率。（三）堆积密度：1、定义：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。2、计算式：ρ0′=m/v0′3、以捣实体积计算时，则称紧密堆积密度。（四）ρ、ρ0、ρ0′之间的关系：如图m一定时，v0′＞v0＞v，则ρ0′＜ρ0＜ρ1、无论环境状态如何，ρ不变。2、ρ0、ρ0′会随环境状态的不同而改变。3、ρ0与ρ越接近，材料越密实，强度越高。二、材料的孔隙率与空隙率：（一）孔隙率：1、孔隙率P0=材料内部孔隙体积×100﹪材料总体积=（1-ρ0/ρ）×100﹪2、孔隙率直接反映材料的密实程度，孔隙率小，则密实程度高。孔隙构造开口孔3、孔隙特征闭口孔孔径：微孔、细孔、大孔4、一般P0小，并有均匀分布闭合小孔的材料建筑性能好。（二）空隙率：1、空隙率P0′=颗粒间空隙体积×100﹪堆积体积=（1-ρ0′/ρ0）×100﹪2、空隙率反映了散粒材料的颗粒之间相互填充的密实程度。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三、材料与水有关的性质：（一）亲水性与憎水性：外观：润湿边角θ≤90°润湿边角θ＞90°定义：能被水润湿的性质不能被水润湿的性质例如：钢材、砼、木材沥青、石蜡原因：水分子内聚力＜水水分子内聚力＞水与材料间的分子亲合力与材料间的分子亲合力适用：要作憎水处理一般用作防水材料（二）吸水性与吸湿性：1、吸水性：⑴定义：材料在水中吸收水分的性质。用吸水率表示。⑵两种吸水率：A、质量吸水率Wm＝吸水量×100﹪材料干质量＝mb-mg×100﹪mgB、体积吸水率Wv=吸水体积×100﹪干燥自然体积＝mb-mg×1×100﹪v0ρwC、两者的关系：Wv=Wm×ρ0⑶影响吸水率的因素：P0和孔隙特征a、微细连通孔，P0越大则W越大b、闭口孔或粗大开口孔，W越小2、吸湿性：⑴定义：材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率表示。⑵含水率Wh=含水量×100﹪=ms-mg×100﹪材料干质量mg⑶影响含水率的因素：气温，相对湿度，则Wh。吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水分在空气中吸收水分表示方法吸收水分的质量比或体积比吸收水分的质量比吸收水量达到饱和与空气中水分平衡通常小于吸水率吸水吸湿后对材料的不利影响：自重、体积变形、强度、耐久性、绝热保温性、抗冻性。（三）耐水性：1、定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏且强度不显著降低的性质。2、用软化系数表示：KR=fb/fg3、KR值越小，则耐水性越差。0≤KR≤1，KR＞0.85的材料为耐水材料。4、影响KR的因素：溶解度越大，P0越大，则KR越小。（四）抗渗性：1、定义：材料抵抗压力水渗透的性质。2、防渗、防水材料的抗渗性，用渗透系数表示：KS越小，抗渗性越好。3、砂浆、砼的抗渗性用抗渗等级Pn表示：Pn越大，抗渗性越好。4、影响抗渗性的因素：⑴P0和孔隙特征：P0越小，封闭孔，则抗渗性更好。⑵亲、憎水性：憎水，抗渗性更好。（五）抗冻性1、抗冻性：材料在吸水饱和状态下，经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也无显著降低的性质。2、用抗冻等级Fn表示。其中n为最大冻融循环次数。3、冬季室外温度低于-15℃地区，要求测材料的抗冻性。四、材料的热工性质：（一）导热性：1、导热性：材料两侧存在温差时，热量从温高侧传向温低侧的能力。2、用导热系数λ表示。λ越小，表示其绝热性能越好，导热性越差。λ＜0.23W/（m·k）的材料为绝热材料3、影响λ的因素：Wh、ρ0、P0、孔隙特征、材料的结构和组成。⑴细微而封闭孔材料λ＜粗大或连通孔材料λ。⑵受潮或结冻，λ大大提高。⑶无机材料λ＞有机材料λ，结晶体材料λ＞非结晶体材料λ。（二）热容量与比热：1、热容量：材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的性质。2、比热：3、应选用Q较大且λ较小的材料，保持室内温度稳定性。第二节、材料的力学性质材料的力学性质：材料在外力作用下的变形和抵抗破坏的性质。一、材料的强度及强度等级：（一）强度：1、强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力。2、强度种类：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度。3、材料的抗压、抗拉和抗剪的计算公式：4、抗弯强度公式：⑴两支点间作用一集中荷载：⑵两支点间三分点处作用两个相等集中荷载：ftm=PL/bh²5、影响强度的因素：⑴强度与P0成反比。⑵ρ0大，则强度大；细晶粒材料强度高。⑶含水分材料干燥时，强度低。⑷温度越高，强度越低。（二）等级、牌号：材料按其强度值的大小划分为若干个强度等级，主要作用是保证工程施工质量。（三）比强度：1、比强度：按单位体积质量计算的材料强度指标，其值等于材料强度与其表观密度之比。2、比强度是衡量材料轻质高强性能的重要指标。比强度高的材料为优质。（Ｐ14表1-4）二、弹性与塑性：（一）弹性：1、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后变形即可消失并能完全恢复到原始形状的性质。2、弹性变形是暂时的，是可逆变形，其数值大小与外力成正比。3、弹性模量E=应力/应变=σ/ε，是衡量材料抵抗变形能力的一个指标。E愈大，材料愈不易变形。（二）塑性：1、塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，不能恢复变形且不产生裂缝的性质。2、塑性变形是永久的，是不可逆变形。3、无完全弹性材料，开始表现为弹性，超过一定限度后出现塑性。也有同时产生弹、塑性材料。图中ab为可恢复的弹性变形bo为不可恢复的塑性变形弹塑性材料的变形曲线三、脆性与韧性：（一）脆性：1、脆性：外力作用于材料达到一定限度后，材料无明显的塑性变形而发生突然破坏的性质。2、其抗压强度远大于其抗拉强度，只适合用作承压构件。（二）韧性：1、韧性：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量，同时产生较大变形而不突然破坏的性质。2、要求承受冲击荷载和有抗震要求的结构应具有较高的韧性。四、硬度与耐磨性：（一）硬度：1、硬度：材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。2、材料的硬度愈大，则其耐磨性愈好，强度愈大。（二）耐磨性：1、耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。2、耐磨性与材料的组成成分、结构、强度、硬度等因素有关。第四节材料的组成、结构及其对材料的影响一、组成：化学组成：基本元素、化合物矿物组成：元素或化合物以特定形式存在宏观结构：密实构造、多孔构造、纤维构造、层状构造、粒状构造、纹二、结构：理构造晶体弹塑性微观结构：玻璃体脆性胶体粘结力