第1章建材的基本性质1-22011详解.ppt

2011 02 1 第1章建筑材料的基本性质P4 概述一 学习目的与内容二 本章的学习要求三 本章的重点与难点 2011 02 2 一 学习目的与内容 1 学习目的了解建筑材料基本性质 以便能按要求正确选用材料 2 学习内容将具有共同性和比较重要的材料性质作为基本性质进行重点讲述 其它性质将在有关章节中介绍 2011 02 3 二 本章的学习要求 了解建筑物及其周围环境对材料的基本要求 熟练掌握材料的物理性质 力学性质 与水有关的性质和耐久性 了解材料热学性质的一般概念 了解材料的组成 结构和构造 了解材料性质与其组成 结构 构造的关系 2011 02 4 三 本章的重点与难点 1 重点 材料的物理性质 力学性质 与水有关的性质和耐久性 2 难点 基本物理性质相互之间的关系 材料组成 结构 构造对材料性质的影响 2011 02 5 1 1材料的组成 结构及构造 1 1 1材料的组成1 1 2材料的结构1 1 3材料的构造 2011 02 6 1 1 1材料的组成 材料的组成是指材料的化学组成 矿物组成和相组成 一 化学组成1 定义 是指组成材料的化学元素及化合物的种类和数量 2 作用 直接影响材料的化学性质 也是决定材料物理力学性质的重要因素 3 表示方法 金属材料 以化学元素含量百分数表示 矿物质材料 以元素的氧化物含量表示 有机高分子材料 以构成高分子材料的单体表示 2011 02 7 例2 某水泥的化学成分 如下 例1 某钢板的化学成分 如下 2011 02 8 二 矿物组成 1 矿物 是指材料中具有特定化学成分 特定结构和特定物理力学性能的物质或单质 矿物是构成岩石和各类无机非金属材料的基本单元 如 花岗岩的矿物组成主要是石英和长石 石灰岩的矿物组成为方解石 硅酸盐水泥的主要矿物组成是硅酸钙 铝酸钙等 2 矿物组成 是指构成材料的矿物种类和数量 它直接影响无机非金属材料的性质 2011 02 9 三 相组成 1 材料中具有相同物理 化学性质的均匀部分称为相 2 凡由两相或两相以上物质组成的材料称为复合材料 建筑材料大多数是多相固体 可以看作复合材料 如混凝土 2011 02 10 1 1 2材料的结构 材料的结构是指材料的微观组织状况 或指材料的内部组织情况 通常可分为二个层次 1 1 2 1微观结构1 1 2 2显微 细观 结构1 1 2 3微粉 超微颗粒及胶体 2011 02 11 1 1 2 1微观结构 微观结构是原子 分子层次的结构 可用电子显微镜或X射线衍射仪来分析研究该层次的结构特征 其尺寸范围在10 6 10 10m 级1 10 1nm纳米nm 10 9m 材料的许多物理性质如强度 硬度 熔点 导热 导电性等都是由微观结构所决定的 材料在微观结构可分为晶体和非晶体 玻璃体 及胶体 2011 02 12 1 晶体 1 1晶体是由离子 原子或分子等质点在空间按一定方式重复排列而成的固体 1 2特征 具有固定的几何外形 各向异性 在一定的压力下具有固定的熔点 受到外力作用时可产生弹性变形 NaCl晶体中Na Cl 离子有规则排列 方解石 石英 菱锰矿 2011 02 13 1 3晶体的分类 按组成晶体的质点及化学键的不同 晶体可分为 原子晶体 如石英 离子晶体 如CaCl2分子晶体 如有机化合物金属晶体 如钢铁材料2 非晶体 玻璃体 玻璃体结构上是近程有序 远程无序 其有序范围只是有序单位尺寸的几倍距离 玻璃体的特点是无一定的几何外形 无熔点而只有软化现象 各向同性 化学性质不稳定 2011 02 14 钠硅玻璃结构 2011 02 15 粉煤灰中的玻璃微珠 2011 02 16 1 1 2 2显微 细观 结构 显微结构是指用光学显微镜所能观察到的材料结构 其尺寸范围在10 3 10 6m 微米级 如 金属材料的金相组织 木材的木纤维 导管 髓线等组织 材料显微特征 数量 分布和界面性质对材料性能有重要影响 2011 02 17 1 1 2 3微粉 超微颗粒及胶体 1 微粉2 超微颗粒3 胶体 2011 02 18 1 微粉 微粉是指粒径为0 0001 0 1 10 7 10 4m 间的各种矿物或金属粉末 通常属散粒的显微层次 将块状物体破碎成微粉 其比表面积随粒径减小而增大 可加快颗粒溶解及表面化学反应速度 也可消除块块物体的裂纹 内部孔隙等构造缺陷 同时还是进行材料密度测量的重要手段 2 超微颗粒 纳米微粒 是指粒径在10 6 10 4mm 10 9 10 7m 间的各种微粒 金属或非金属 晶体或非晶体等 一般称之为纳米微粒 由它可构成各种纳米材料 2011 02 19 3 胶体 胶体是指超微颗粒 粒径为10 9 10 7m的纳米颗粒 在介质中形成的分散体系 2 溶胶 当胶体的物理力学性质取决于介质时 溶胶具有可流动的性质 3 凝胶 当胶粒数量较多或在物理化学作用下 胶粒相互吸附凝聚而形成网状结构 此时 胶体反映出胶粒的物理力学性质 2011 02 20 溶胶凝胶 2011 02 21 触变性 如水泥浆体 搅拌 静置 搅拌溶胶 凝胶 溶胶这种互变的性质称为触变性 2011 02 22 1 1 3材料的构造 教材P8 材料的构造是指材料的宏观组织状况 宏观结构 宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织 其尺寸在10 3m级 毫米级 以上 材料的宏观结构可按其特征分为 致密结构 钢材 玻璃等 多孔结构 泡沫塑料 加气混凝土等 纤维结构 竹材 纤维板等 层状结构 胶合板等 2011 02 23 一 孔隙的构造特征 1 孔的数量 孔隙率2 孔的特征 1 开口孔隙 闭口孔隙孔 外界 连通 2 连通孔隙 不连通孔隙孔 孔 连通开放性孔隙 封闭性孔隙3 孔径孔隙本身又按其孔径尺寸大小分为 1 粗大孔隙D 1 0 2 毛细孔隙D 0 01 1 0 3 微小孔隙D 0 01 2011 02 24 孔隙的构造特征示意材料中的孔隙 可分为与外界连通的开口孔和与外界隔绝的闭口孔 闭口孔 开口孔 2011 02 25 1 2材料的密度 表观密度和孔隙率P8材料的四种含水状态 教材P82图5 12 2011 02 26 材料的四种含水状态与含水率 1 干燥状态 材料中所有的孔隙中无水 2 气干状态 材料中部分的孔隙中含水 其含水量用平衡含水率来表示 其大小与环境有关 3 饱和面干状态 材料中所有的孔隙中充满水 其含水量用吸水率来表示 其大小与孔隙率有关 吸水率的大小可以反映材料的致密程度 4 湿润状态 除材料中所有的孔隙中充满水之外 其表面还含有表面水 其含水量用表面含水率来表示 其大小与湿润程度有关 表面含水率可为负值 2011 02 27 1 2 1密度 密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量 材料的密度可按下式计算 式中 密度 g cm3 m 材料的质量 g 干燥状态 V 材料在绝对密实状态下的体积 cm3 每种材料的密度是固定不变的 2011 02 28 1 2 2表观密度 表观密度 俗称容重 是指材料在自然状态下 包含孔隙 单位体积的质量 材料的表观密度可按下式计算 式中 表观密度 g cm3 kg m3 m 材料的质量 g kg V0 材料在自然状态下的体积 cm3 m3 材料的表观密度通常是指在气干状态下的表观密度 2011 02 29 1 2 3孔隙率 孔隙率是指材料中孔隙体积与总体积的百分比 材料的孔隙率可按下式计算 VpV0V孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度 密实度 压实度 D P 1 2011 02 30 几种常用材料的密度 表观密度及孔隙率P9 2011 02 31 1 2 4散粒材料的视密度 堆积表观密度及空隙率P10 1 视密度 散粒材料密度试验常采用排液置换法测定颗粒的体积 测得的体积包含颗粒内部的闭口孔体积 此时计算得密度则为视密度 石料 水 闭口孔 开口孔 2011 02 32 2 堆积表观密度 散粒材料在堆积状态下 单位体积的质量称为堆积表观密度 堆积密度可按下式计算 根据散粒材料堆放的紧密程度 堆积密度可分为疏松堆积密度 振实堆积密度和紧密堆积密度三种 2011 02 33 3 空隙率 散粒材料堆积体积中 颗粒