建筑材料的基本性质 讲稿.ppt

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1、建筑材料的基本性质 第一页，讲稿共四十七页哦 材料的基本性质：指材料处于不同的使用条件和环境时，通常必须考虑的最基本的共有的性质。主要包括：基本物理性质、基本物理性质、基本力学性质、基本力学性质、耐久性等。耐久性等。第二页，讲稿共四十七页哦本章教学目标 第三页，讲稿共四十七页哦本章内容v第一节 材料的基本物理性质v第二节 材料的力学性质v第三节 材料的耐久性第四页，讲稿共四十七页哦第一节第一节 材料的基本物理性质材料的基本物理性质第五页，讲稿共四十七页哦（一）材料的密度、表观密度与堆积密度一、材料与质量有关的基本物理性质1.1.密度密度材料在绝对密实状态下材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。

2、单位体积的质量。定义：定义：表达式表达式：vm 密度，密度，g/cmg/cm3 3;m m材料在干燥状态的质量，材料在干燥状态的质量，g g；V V材料的绝对密实体积，材料的绝对密实体积，cmcm3 3。V=V=材料实体体积材料实体体积 少数密实材料可根据外形尺寸求得体积，再求得密度。多数有孔隙的材料，应把材料 ，后用李氏比重瓶李氏比重瓶测定其体积（排开液体法），液体应不与材料反应.磨成细粉磨成细粉测量：第六页，讲稿共四十七页哦第七页，讲稿共四十七页哦密度试验第八页，讲稿共四十七页哦2.2.表观密度表观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，单位体积的质量。定义：定义：表达式表

3、达式：vom0 表观密度，表观密度，kg/mkg/m3 3;m m材料的质量，材料的质量，kg kg；V V0 0材料在自然状态下的体积材料在自然状态下的体积(表观体积表观体积)，m m3 30测量：外形规则的材料，可直接按外形尺寸计算出体积，按式求得表观密度。外形不规则的，可加工成规则外形后求得体积或采用水中称量法测量（如砂子、石子表观密度的测定）V V0 0=材料实体体积材料实体体积+内部孔隙体积内部孔隙体积第九页，讲稿共四十七页哦3.3.堆积密度堆积密度指粒状或粉状材料(如砂、石、水泥等)，在堆积状态下，单位体积的质量。定义：定义：表达式表达式：vom0测量：将散粒材料装入一定的容器中，

4、则堆积体积为容器的体积，材料的质量为填充在此容器内的材料质量。V V/0 0=材料实体体积材料实体体积+内部孔隙体积内部孔隙体积+材料间空隙体积材料间空隙体积 材料的堆积密度，kg/m3；m材料的质量，kg；V/0材料的自然堆积体积，m3。0第十页，讲稿共四十七页哦（二）密实度与孔隙率图图1-1 1-1 材料孔隙率示意图材料孔隙率示意图 00100%100%VDV第十一页，讲稿共四十七页哦（二）密实度与孔隙率图图1-1 1-1 材料孔隙率示意图材料孔隙率示意图 000100%)100%VVPV(1-1 PD孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，它对材料的物理、力学性质均有影响。第十二页，讲稿共

5、四十七页哦（三）填充率与空隙率 图图1-2 1-2 材料空隙率示意图材料空隙率示意图0000100%100%VDV第十三页，讲稿共四十七页哦（三）填充率与空隙率%100)1(%10000000VVVP 图图1-2 1-2 材料空隙率示意图材料空隙率示意图1PD空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒相互填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。第十四页，讲稿共四十七页哦（一）材料的亲水性与憎水性 二、材料与水有关的性质材料的亲水性与憎水性可用 来说明。润湿角润湿角 9090，亲水性材料(如砖、瓦、砂、石、木材、钢材等)，憎水性材料(如石蜡、沥青、某些油漆、塑料等)第十五页，讲稿

6、共四十七页哦（二）吸水性v定义：材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质，其大小用 表示。%100 干干吸表达式：mmmW吸水率 第十六页，讲稿共四十七页哦影响吸水性的因素影响吸水性的因素：v材料的孔隙率。v材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；v孔隙特征。如孔径大小（粗大孔隙水分不易保留）、开口与否等（闭口孔水分不能渗入）。孔隙率越大，吸水性越强；只有孔隙连通且孔径微小的材料，其吸水率才较大。第十七页，讲稿共四十七页哦（三）吸湿性100%m-干干含含mmWv定义：材料在空气中，吸收空气中水分的性质，称为吸湿性。其大小用 表示。含水率 材料吸湿性作用一般是可逆的，保温材料吸收水分后，导热系数将

7、增大，保温性能降低。第十八页，讲稿共四十七页哦影响吸湿性的因素影响吸湿性的因素：v材料的孔隙率；v材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；v孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等；v周围空气的温度和湿度。第十九页，讲稿共四十七页哦（四）材料的耐水性v定义：指材料长期在水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性，干燥状态下的抗压强度强度吸水饱和状态下的抗压软Kv软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降低越多，其耐水性越差。其衡量指标是 软化系数。第二十页，讲稿共四十七页哦工程对材料软化系数的要求v对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如地下构筑物、基础、水工结构）的材料，其K软0.85；v受潮

8、较轻的材料，其K软0.75；vK软0.85的材料，称为耐水性材料。处于干燥环境的材料可以不考虑软化系数。第二十一页，讲稿共四十七页哦对于防潮、防水材料，如沥青、油毡、瓦等材料，常用渗透系数渗透系数表示其抗渗性。(五)材料的抗渗性QAdH第二十二页，讲稿共四十七页哦抗渗等级抗渗等级v对于混凝土和砂浆，常用抗渗等级表示抗渗性，如P6、P8、P10等 P=10H1 H第三个试件开始渗水时的水压力（MPa）v影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征v地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水工结构、防水材料等均要求较高的抗渗性。孔隙率，孔径，闭口孔，抗渗性孔隙率，孔径，连通孔，抗渗性第二十三页，讲稿共四十七

9、页哦（六）材料的抗冻性v定义：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。v衡量指标：抗冻性指标用抗冻等级（Fn）表示，Fn表示经过n次冻融循环次数后，质量损失不超过5%，强度损失不超过25%。如F50、F100、F200。第二十四页，讲稿共四十七页哦冻融破坏的原因冻融破坏的原因 v材料有孔且孔隙含水；v水冰，体积膨胀9，结冰压力高达100MPa，结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂；v反复多次加剧破坏，最终材料崩溃；第二十五页，讲稿共四十七页哦v严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏。材料的与材料的、和有关。材料抗冻性影响

10、因素材料抗冻性影响因素强度，抗冻性孔隙率，孔径，闭口孔，抗冻性吸水饱和度，抗冻性第二十六页，讲稿共四十七页哦三、材料的热工性质导热性三、材料的热工性质导热性导热性材料传导热量的能力称为导热性。其大小用导热系数（）表示。12QdA TTt12(T-T)AQdt AT2T1Q 式中 导热系数（W/m.K）Q传导的热量（J）A热传导面积（m2）d材料的厚度（m）t热传导时间（s）(T1-T2)材料两侧温差（K）第二十七页，讲稿共四十七页哦导热系数的物理意义：表示单位厚度的材料，当两侧温差为1K时，在单位时间内通过单位面积的热量。v含水情况。材料吸水或受冻后 增大。影响材料导热系数的因素有：，导热性，

11、绝热保温。工程中通常把0.23/(m.k)的材料称为绝热材料。v材料的组成与结构。金属材料无机非金属材料有机材料。v孔隙率及孔隙特征。孔隙率大且为闭口孔的小。第二十八页，讲稿共四十七页哦第二节第二节 材料的力学性质材料的力学性质第二十九页，讲稿共四十七页哦第二节第二节 材料的力学性质材料的力学性质一、材料的强度v强度指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。抗压抗压抗拉抗拉抗弯抗弯抗剪抗剪第三十页，讲稿共四十七页哦223bhFLf弯v材料的抗弯（折）强度 v材料的抗压、抗拉、抗剪强度。抗压抗压抗拉抗拉抗剪抗剪AfF强度单位：Mpa=N/mm21.单点集中荷载2.三分点加荷2bhFLf弯第三十一页，讲稿

12、共四十七页哦2.不同材料，强度差异较大。如砖、石材、砂浆、混凝土等脆性材料，抗压强度高，抗拉及抗弯强度低，主要用于结构的承压部位。钢材的抗拉、抗压强度都很高，适用各种外力的结构。v强度的影响因素强度的影响因素1.同种材料，孔隙率，强度。第三十二页，讲稿共四十七页哦比强度二、材料的比强度比强度：材料的强度与其表观密度的比值0f比 强 度它是评价材料是否轻质高强的指标，比强度越大，材料越轻质而高强。强度高强度高高强高强质量轻质量轻轻质轻质第三十三页，讲稿共四十七页哦（一）弹性与弹性变形 材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，材料能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可完全恢复的变形称为弹性变形或

13、瞬时变形。E 弹性范围内，应力与应变成正比，两者之比称为弹性模量(E)，E越大，材料越不易变形。材料的弹性变形曲线材料的弹性变形曲线第三十四页，讲稿共四十七页哦（二）.塑性与塑性变形材料的塑性变形曲线材料的塑性变形曲线 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和尺寸，并不产生裂缝的性质称为塑性。这种不可恢复的变形称为塑性变形或永久变形。有的材料在低应力表现为弹性变形，高应力为塑性变形（如钢材），有的材料受力后，弹性变形与塑性变形同时产生（如混凝土)。材料的弹塑性变形曲线材料的弹塑性变形曲线第三十五页，讲稿共四十七页哦脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗冲击或震动荷载的能力很差

14、。2.韧性在冲击、震动荷载的作用下，能吸收较大能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质称为韧性。如钢材。1.脆性材料在外力作用下，无明显的塑性变形而突然破坏的性质。有冲击、震动荷载的厂房、铁路、桥梁等所用的材料须有较好的韧性。第三十六页，讲稿共四十七页哦测定方法：刻划法、回弹法、压入法。1.硬度指材料表面的坚硬程度，是抵抗其他物体刻划、压入其表面的能力。陶瓷陶瓷混凝土混凝土金属材料金属材料第三十七页，讲稿共四十七页哦2.耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。用磨损率表示。12mmNA磨损率m1试件磨损前的质量（g）；m2试件磨损后的质量（g）；A试件受磨面积（cm2）。第三十八页，讲稿共四十七页哦第

15、三节第三节 材料的耐久性材料的耐久性第三十九页，讲稿共四十七页哦一、耐久性概念v材料在使用过程中，能抵抗自身和环境的长期破坏作用，保持其原有的性能不变的性质。1.物理作用 主要有 二 材料的三大自然破坏因素干湿变化、温度变化和冻融变化等。这些变化使材料的体积产生膨胀或收缩，导致内部裂缝。材料逐渐破坏。第四十页，讲稿共四十七页哦2.化学作用 酸、碱、盐溶液及有害气体的侵蚀，使材料组成发生质变，引起破坏。3.生物作用 材料受到虫蛀或菌类的腐朽作用而破坏，如木材等有机质材料。有时几种破坏因素共同作用，但又以某一种因素为主。如：砖、石、砼等矿物材料物理和化学作用 建筑金属材料化学作用 木材等有机质材料

16、生物作用第四十一页，讲稿共四十七页哦v三.耐久性指标 耐久性是材料的一项综合性质，材料所处的环境不同，其耐久性评价的主要指标也不同。寒冷环境抗冻性 压力水作用抗渗性 高温环境耐热性，化学介质环境抗化学侵蚀 机械力磨损耐磨性第四十二页，讲稿共四十七页哦 习题习题1.当材料的孔隙率增大时，下表内的其他性质如何变化？孔隙率 密度表观密度强度 吸水率 抗冻性 导热性不变第四十三页，讲稿共四十七页哦2.含水率为5%的砂220kg，干燥后的重量 为多少？v解：m-m100%mw 干含干220-m5%100%m干干解得：m干=209.5kg第四十四页，讲稿共四十七页哦3.某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得

17、的抗压强度分别为174Mpa、178Mpa和165Mpa，该石材能否用于水下工程？（材料的四种含水状态）v解：软化系数 KR=165/178=0.930.85 所以能用于水下工程第四十五页，讲稿共四十七页哦4.某岩石的密度为2.75g/cm3，孔隙率为1.5%，今将岩石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度1560kg/m3，求此岩石的表观密度和碎石的空隙率解得表观密度：302.71/g cm/1560P(1)100%42%2710代入数据：空隙率：/00P(1)100%01.5%=(1)100%2.75代入数据：0P=(1)100%解：孔隙率：第四十六页，讲稿共四十七页哦 材料的四种含水状态：干燥状态：不含水分(绝干)状态。气干状态：孔隙内的含水湿度与大气湿度相平衡。饱和面干状态：表面干燥而内部孔隙含水达到饱和。湿润状态：内部孔隙充满水，且表面还附有一层水。干燥状态气干状态饱和面干状态湿润状态表面水第三题第四十七页，讲稿共四十七页哦