建筑工程材料的分类及性质.doc

建筑工程材料的分类及性质 一、土木建筑工程材料的分类 1.按基本成分分类 有机材料以有机物构成的材料它包括天然有机材料(如木材等)人工合成有机材料(如塑料等) 无机材料以无机物构成的材料它包括金属材料非金属材料(如水泥等) 复合材料有机无机复合材料(如玻璃钢)金属非金属复合材料(如钢纤维混凝土)复合材料得以发展及大量应用其原因在于它能够克服单一材料的弱点发挥复合后材料的综合优点满足了当代土木建筑工程对材料的要求 2.按功能分类 结构材料承受荷载作用的材料如构筑物的基础、柱、梁所用的材料 功能材料如起围护、防水、装饰、保温隔热作用的材料等 3.按用途分类 建筑结构;桥梁结构;水工结构;路面结构;建筑墙体;建筑装饰;建筑防水;建筑保温材料等 二、土木建筑工程材料的物理力学性质 材料的物理状态参数 1.密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量用下式表示: 密度(g/cm?kg/m?)=材料在干燥状态的质量/材料的绝对密实体积 材料的绝对密实体积是指固体物质所占体积不包括孔隙在内密实材料如钢材、玻璃等的体积可根据其外形尺寸求得其它材料多或少含有孔隙测定含孔隙材料绝对密实体积的简单方法是将该材料磨成细粉干燥后用排液法测得的粉末体积即为绝对密实体积由于磨得越细内部孔隙消除得越完全测得的体积也就越精确一般要求细粉的粒径至少小于0.20mm 2.表观密度即体积密度是材料在自然状态下单位体积的质量用下式表示: 表观密度(kg/m3)=材料的重量/材料在自然状态下的外形体积 测定材料自然状态体积的方法较简单若材料外观形状规则可直接度量外形尺寸按几何公式计算若外观形状不规则可用排液法求得为了防止液体由孔隙渗入材料内部而影响测值应在材料表面涂蜡另外材料的表观密度与含水状况有关材料含水时重量要增加体积也会发生不同程度的变化因此一般测定表观密度时以干燥状态为准而对含水状态下测定的表观密度须注明含水情况 3.堆密度也称堆积密度系指粉状或粒状材料在堆积自然状态下材料的堆积体积包括材料内部孔隙和松散材料颗粒之间的空隙在内的体积堆密度是材料在自然堆积状态下单位体积的质量按下式计算: 堆密度(kg/m3)=材料的重量/材料的堆积体积 散粒材料堆积状态下的外观体积既包含了颗粒自然状态下的体积又包含了颗粒之间的空隙体积散粒材料的堆积体积常用其所填充满的容器的标定容积来表示散粒材料的堆积方式是松散的为自然堆积;也可以是捣实的为紧密堆积由紧密堆积测试得到的是紧密堆积密度 4.密实度指材料体积内被固体物质所充实的程度用下式表示: 密实度(%)=表观密度/密度*100% 5.孔(空)隙率指材料体积内孔隙体积所占的比例用下式表示: 孔(空)隙率(%)=1密实度 密实度和孔隙率两者之和为1.两者均反映了材料的密实程度通常用孔隙率来直接反映材料密实程度孔隙率的大小对材料的物理性质和力学性质均有影响而孔隙特征、孔隙构造和大小对材料性能影响较大构造分为封闭孔隙(与外界隔绝)和连通孔隙(与外界连通);按孔隙的尺寸大小分为粗大孔隙、细小孔隙、极细微孔隙孔隙率小并有均匀分布闭合小孔的材料建筑性能好 材料与水有关的性质 1.吸水性与吸湿性 吸湿性材料在潮湿空气中吸收水气的能力称为吸湿性反之为还湿性吸湿性的大小用含水率表示 材料的含水率wc=材料吸收空气中的水气后的质量(g)材料烘干到恒重时的质量(g)/材料烘干到恒重时的质量(g) 当气温低、相对湿度大时材料的含水率也大材料的含水率与外界湿度一致时的含水率称为平衡含水率平衡含水率并不是不变的随环境中的温度和湿度的变化而改变当材料的吸水达到饱和状态时的含水率即为材料的吸水率 吸水性材料与水接触吸收水分的能力称为吸水性吸水性的大小用吸水率表示吸水率分质量吸水率和体积吸水率 质量吸水率wa=材料吸水饱和后的质量(g)材料烘干到恒重时的质量(g)/材料烘干到恒重时的质量(g) 体积吸水率wa体=材料吸水饱和后的质量(g)材料烘干到恒重时的质量(g)/干燥材料在自然状态下的体积/w 材料吸水率的大小与材料的孔隙率和孔隙特征有关具有细微而连通孔隙的材料吸水率大具有封闭孔隙的材料吸水率小当材料有粗大的孔隙时水分不易存留这时吸水率也小轻质材料如海绵、塑料泡沫等可吸收水分的质量远大于干燥材料的质量这种情况下吸水率一般要用体积吸水率表示 2.耐水性材料长期在饱和水作用下不破坏其强度也不显著降低的性质称为耐水性有孔材料的耐水性用软化系数表示按下式计算材料的软化系数KR: KR=材料在水饱和状态下的抗压强度fb/材料在干燥状态下的抗压强度fg 材料的软化系数在01之间波动因为材料吸水水分渗入后材料内部颗料间的结合力减弱软化了材料中的不耐水成分致使材料强度降低所以材料处于同一条件时一般而言吸水后的强度比干燥状态下的强度低软化系数越小材料吸水饱和后强度降低越多耐水性越差对重要工程及长期浸泡或潮湿环境下的材料要求软化系数不低于0.850.90通常把软化系数大于0.85的材料称为耐水材料 3.抗冻性与抗渗性 抗冻性用“抗冻等级”表示“抗冻等级”表示材料经过规定的冻融次数其质量损失、强度降低均不低于规定值如混凝土抗冻等级D15号是指所能承受的最大冻融次数是15次(在15的温度冻结后再在20的水中融化为一次冻融循环)这时强度损失率不超过25%质量损失不超过5% 抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质用渗透系数K表示 、材料的力学性质 1.强度与比强度 .强度是指在外力(荷载)作用下材料抵抗破坏的能力材料在建筑物中所承受的主要有压、拉、剪、弯、扭因此材料抵抗外力破坏的强度也分为抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗扭这些都是在静力试验下测得的又称静力强度. .比强度是按单位质量计算的材料的强度其值等于材料强度对其表观密度的比值是衡量材料轻质高强性能的重要指标如普通混凝土C30的比强度(0.0125)低于级钢的比强度(0.043)说明这两种材料相比混凝土显出质量大而强度低的弱点应向轻质高强方向改进配制技术 2.弹性与塑性 弹性是指外力作用下材料产生变形外力取消后变形消失材料能完全恢复原来形状的性质这种变形属可逆变形称为弹性变形变形数值的大小与外力成正比在弹性范围内符合虎克定律材料的弹性模量E是衡量材料在弹性范围内抵抗变形能力的指标 .塑性是指外力