建筑材料 2基本性质

建筑材料建筑材料 2 2基本性质基本性质 章章章第一章建筑材料的基本性质 1 1材料的基本物理性质 physic al roertiesp p 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 apparent density 3 堆积密度 散粒体 bulk density for particles 压实密度 pacted density 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材料的力学性能材料的耐 久性能孔隙率孔径孔的种类孔径孔的种类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变形性能材料的热学 性质材料的声学性质 1 1 3材料的填充率与空隙率 散粒体 1 填充率 filling ratio 2 空隙率 voids ratio void content void volume 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 hydrophilic nature 2 憎水性 润湿角 90 hydrophobic nature 1 2 2材料的吸水性与吸湿性 1 吸水性 water absorptivity 吸水率 water absorption 2 吸湿性 hydroscopic nature 含水率 moisture content 1 2 3材料的耐水性 抗水性 water resistance 软化系数 softening coefficient 1 2 4材料的抗冻性与抗渗性 1 抗冻性 frost resistance 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 freezing andthawing circle 抗冻标号 grade D15 Dong F15 Freeze 2 抗渗性 impermeability 渗透系数 coefficient ofpermeability 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组成与结构 材料 孔隙率 材料温湿度 试件大小 试验条件等 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晶体结构 晶粒大小 温度 试验环境 含水率 受力状态等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 声学 光学性质及材料的耐久性 1 4 1材料的热工性质 1材料的导热性 导热系数 影响材料导热系数的主要因素 物质构成金属材料 无机非金属材 料 有机材料 微观结构晶体 非晶体 孔隙构造 温湿度 热 流方向 2 耐燃性 防失火 flame resistance 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 不碳化类遇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 4 耐火性 耐高温 耐热性 fire resistance 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1580 C10 难熔材料耐火度为1350 1580 C易熔材料耐火度低于1350 C1 4 2材 料的声学性质 1 吸声性 sound absorption 吸声系数 sound absorption coefficient 2 隔声性 与吸声不同 sound insulation 1 4 3材料的光学性质 optical properties 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 4 4材料的耐久性 durability 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 5材料的装饰性 1 色彩 2 光泽3 3 透明性 4 表面质 感 5 形状尺寸 1 6材料的组成 结构与构造及其对材料性质的影响 11 6 1材料的组成 1 化学组成 chemical 2 矿物组成 mineral 3 相组成 phase 1 6 2材料的结构和构造 structure constitution 1 宏观结构 环境的尺度 grand view 2 粗观 mm的尺度 macro structure 1 致密结构 dense structure 2 多孔结构 porous structure 3 纤维结构 fibrous structure 4 层状结构 layered structure stratified structure 3 细观结构 亚微观结构 m尺度 sub micro 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 原子晶体 atomic crystal 离子晶体 ionic crystal 分子晶体 molecular crystal 金属晶体 metal crystal 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 导热性 弹性与塑性 脆性与韧性 耐久性几个重要概念密度 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 导热性 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 3 几个公式 4 三种孔结构 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 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 举例说明怎样改变材料 的亲水性与憎水性举例说明怎样改变材料的亲水性与憎水性 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 宜用于建筑物中常与水接触的部位 问此砖是否宜用于建筑物中常 与水接触的部位 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 基础所使用的材料各应具备哪些性质 END OFTHISCHAPTER材料的密度材料在绝对密实状态下 单位体积的质量 按下式计算材料在绝对密实状态下 单位体积的质量 按下式计算 1 1m 式中 密度 g cm33 m m 材料在干燥状态的质量 g V材料在干燥状态的质量 g V 材料的绝对密实体积 cm33 V 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 2 10m 式中 0 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 00V 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 按下式计算材料的堆积密度 m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 积包括材料颗粒体积和颗粒之间空隙的体积 m3 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 V 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 5 1 100 1 100 VVVV VP即D P 1或密实度 孔隙率 1 00 V V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 0 V或 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 7 1 100 1 1 0 0 V V VP即D P 1或填充率 空隙率 1 0 0 VV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 mm mWm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g01 1001 mwvWVm mW量 g 式中V 材料干燥状态下的体积 材料干燥状态下的体积 00 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 9 1 100 m mW含含式中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 100mW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 10 1fKwR 式中 K R 材料的软化系数 f w 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 1fKR当K R 0 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K R 0 85的建筑材料 次要材料的建筑材料 次要材料K R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 11 1QdK 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 Ath抗材料的抗渗等级P n 10H 1式中P n 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 pr essive tensile andshear strength 材料的抗压 抗拉及抗剪强度按下式计算F式中f 材料的强度 MPa F max 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 bending strength flexure strength 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 13 1232maxbhL Ffm 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f m 抗弯强度 MPa F max 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 14 12maxbhL Ffm 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 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 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 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 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 fracture toughness 材料的导热系数 coefficient ofthermal conduction 材料传导热量的性质称为导热性 以导热系数表示 即 15 112T TAtQa 式中 导热系数 W m K Q 总传热量 J a 材料厚度 m A 热传导面积 m2 t 热传导时间 h T2 T1 材料两面温度差 K 可将本式与材料的渗透系数定义式比较理解和记