土木工程材料笔记.doc

建筑材料的物理性质: 实际密度（真实密度），(True Density)，简称密度。实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。 实际密度（g/cm3）； m 材料的质量（g）； V 材料在绝对密实状态下的体积（cm3 ）；【绝对密实状态下体积的测定】：（1）近于绝对密实的材料（金属、玻璃等）：直接以排水法测定；（2）有孔隙的材料（砖、混凝土、石材）：将材料磨成细粉以排除其内部孔隙，经干燥后用密度瓶（李氏瓶）测定其实际体积，该体积即可视为绝对密实状态下的体积。 表观密度 (Apparent Density)，也称容重 。表观密度是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量。 0材料的表观密度（g/cm3或 kg/m3 ）； m 材料的质量（g或 kg)； V0材料在自然状态下的体积，或称表观体积（cm3或m3 ），包含内部空隙在内的体积（规则几何形状用数学公式计算、松散体积用排液法）密度 堆积密度 堆积密度是指散粒材料在自然堆积状态下单位体积的重量。 0 散粒材料的堆积密度（g/cm3或 kg/m3 ）； m 散粒材料的质量（g或 kg）； v 0，材料在自然状态下的堆积体积（cm3或 m3 ），它包含内部和颗粒之间的空隙； 材料的孔隙率与空隙率、密实度与填充率：密实度（Dense）密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例，说明材料体积内被固体物质所充填的程度，即反映了材料的致密程度。孔隙率（Porosity）孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率，称为材料的孔隙率（P）。 关系:密实度+孔隙率=P+D=1 孔隙按大小分为粗孔和细孔。按特征分为连通孔隙和封闭孔隙，它与材料的吸水性、强度、抗渗性、抗冻性等性质有关。空隙率（P/ ）：堆积体积（V0/）中空隙体积（VS）占的比例。填充率（D/）:堆积体积中，颗粒填充的程度。 材料与水有关的性质:材料的亲水性：材料能被水润湿的性质，就是指材料与水分子之间的亲合力大于水分子之间的内聚力。如砖、混凝土等。润湿边角:材料被水湿润的情况可用润湿边角来表示。润湿边角是指当材料与水接触时，在材料、水、空气三相的交界点，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角。材料的憎水性:就是指材料与水分子之间的亲合力小于水分子之间的内聚力。 【亲水性与憎水性用润湿边角来反映, 角愈小，表明材料愈易被水润湿。】（1）当 90时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而表现出亲水性，这种材料称亲水性材料。（2）当90时，材料表面不吸附水，称此为憎水性材料。（3）当=0时，表明材料完全被水润湿。上述概念也适用于其它液体对固体的润湿情况，相应称为亲液材料和憎液材料。 吸水性(Water Absorption) 吸水性:材料在水中能吸收水分的性质。 材料的吸水性用吸水率表示，有质量吸水率与体积吸水率两种表示方法。（1）质量吸水率是指材料在吸水饱和时，内部所吸水分的质量占材料干燥质量的百分率。 Wm材料的质量吸水率（）； mb材料在吸水饱和状态下的质量（g）； mg材料在干燥状态下的质量（g）；（2）体积吸水率是指材料在吸水饱和时，其内部所吸水分的体积占干燥材料自然体积的百分率。 wv材料的体积吸水率（）；V0干燥材料在自然状态下的体积（cm3）； w水的密度（g/cm3）【工程用建筑材料一般采用质量吸水率】质量吸水率与体积吸水率的【关系】：吸湿性 吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。还湿性是指潮湿材料在干燥的空气中也会放出水分的性质。材料的吸湿性用含水率表示。含水率是指材料内部所含水的质量占材料干燥质量的百分率。【材料的吸湿性随空气的湿度和环境温度的变化而改变。】 Wh材料的含水率（）； ms 材料含水时的质量（）； mg 材料干燥至恒重时的质量（）； 材料的耐水性(Water Resistance)耐水性是指材料长期在水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。材料的耐水性用软化系数表示。 kR 材料的软化系数；fb材料在饱水状态下的抗压强度（MPa）；fg材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）；软化系数【说明】：软化系数KR的大小表明材料在浸水饱和后强度降低的程度。一般来说，材料被水浸湿后，强度均会有所降低。软化系数kR越小，耐水性越差。软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75 。材料的抗渗性(penetration Resistance)抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质，或称不透水性。材料的抗渗性通常用渗透系数表示。渗透系数的物理意义是一定厚度的材料，在一定水压力下，在单位时间内透过单位面积的水量。 Ks材料的渗透系数（cm/h）；Q渗透水量（cm3）；d材料的厚度（cm）；A 渗水面积（cm2）；t渗水时间（h）；H静水压力水头（cm）；渗透系数的【说明】：渗透系数Ks值愈大，表示材料渗透的水量愈多，即抗渗性愈差。材料的抗渗性也可用抗渗等级表示，抗渗等级是以规定的试件、在标准试验方法下所能承受的最大水压力来确定，以符号Pn表示，其中n为该材料所能承受的最大水压力的十倍的MPa数。例如P4等表示材料能承受0.4MPa的水压而不渗水。材料的抗渗性与其孔隙率和孔隙特征有关。混凝土的抗渗等级划分为P4、P6、P8、P10、P12等五个等级。材料的抗冻性（Frost Resistance）抗冻性是指材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质。材料的抗冻性用抗冻等级表示。抗冻等级：以规定的试件，在规定试验条件下，测得其强度降低不超过规定值，并无明显损坏和剥落时所能经受的冻融循环次数。符号用Fn表示，其中n即为最大冻融循环次数。例如混凝土抗冻等级15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。材料的热工性质：导热性是指当材料两面存在温度差时，热量从材料一面通过材料传导至另一面的性质。导热性用导热系数 表示。 导热系数，（）；传导的热量，；材料厚度，；热传导面积，m；2一热传导时间，h；（t2-t1）材料两面温度差，K；【注】：k在物理意义上，导热系数为单位厚度(1m)的材料、两面温度差为1时，在单位时间(1s)内通过单位面积(1)的热量。 影响导热系数的【因素】：（1）无机材料的导热系数大于有机材料；（2）材料的孔隙率愈大,即空气愈多,导热系数愈小同类材料的孔隙率是随体积密度的减小而增大,则导热系数随体积密度的减小而减小；（3）导热系数与孔隙形态特征的关系,认为有微细而封闭孔隙组成的材料,导热系数小,反之大；（4）材料的含水率增加,导热系数也增加；热容量和比热材料的热容量是指材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。热容量系数或比热是指单位质量材料温度升高或降低1所吸收或放出的热量。比热的计算式 C-材料的比热，J/（gK）；Q-材料吸收或放出的热量(热容量)； m-材料质量，g；（t2 - t1）-材料受热或冷却前后的温差，K；【比热】是反映材料的吸热和放热能力的理量。不同材料的比热不同，它对保持建筑物内部温度有很大的意义，比热大的材料，能在热流变动或采暖设备供热不均匀时，缓和室内的温度波动。材料的力学性质：（1）材料的强度是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。 比强度是按单位质量计算的材料强度，其值等于材料强度与其表观密度之比。 说明：对于不同强度的材料进行比较，可采用比强度这个指标。比强度是衡量材料轻质高强性能的重要指标，优质的结构材料，必须具有较高的比强度。（2）弹性：外力变形卸外力变形完全恢复； 塑性：外力变形卸外力变形不完全恢复；（3）脆性：材料在外力作用下至破坏前无明显塑性变形而突然破坏的性质。脆性材料抗动载能力差，但抗压强度高。如砖、混凝土、玻璃等。韧性：在冲击、振动荷载作用下，材料能承受很大变形也不致破坏的性能。如（4）硬度：材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。（5）耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示。G-材料的磨耗率， （g/cm2）； m1 -材料磨损前的质量，（g）； m2-材料磨损后的质量，（g）； A-材料试件的受磨面积 （cm2）；（6）耐久性：是指用于建筑物的材料，在环境的多种因素作用下不变质、不破坏，长久地保持其使用性能的性质。 材料在建筑物使用过程中长期受到周围环境和各种自然因素的破坏作用，一般可分为物理作用、化学作用、机械作用、生物作用等。（1） 物理作用包括干湿变化，温度变化，冻融变化(寒冷地区)等因素引起的，这些作用将使材料发生体积的胀缩，或导致内部裂缝的扩展。时间长久之后即会使材料逐渐破坏。 （2） 化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。（3）