第2讲 材料的基本性质[讲课适用]

1、按组成物质和 化学成分分类 无机材料 金属材料非金属材料 有机材料复合材料 金属与 非金属复合 无机与有机复 合材料复合 建筑建筑材料的分类材料的分类 钢、铁石、水泥钢筋混凝土轻质金属夹芯板 木材、石油、塑料 铝、铜 1优选课堂 按材料来源 天然材料人造材料 按实用功能 结构材料功能材料 建筑建筑材料的分类材料的分类 石、木、土塑料、玻璃梁、板、柱防水、保温 2优选课堂 （一）我国一）我国的的建筑建筑材料材料技术标准：技术标准： （1）国家标准 强制性标准（代号GB），推荐性标准（代号GB/T），它表示也 可以执行其他标准，是非强制性的。 （2）行业标准 建筑工程行业标准（代号JG），建筑材料

2、行业标准（代号JC） （3）地方标准（代号DB）和企业标准（代号QB） 建筑建筑材料材料的技术标准的技术标准 3优选课堂 （二）国际标准及其他国家标准：（二）国际标准及其他国家标准： （1）团体标准和公司标准。指国际上有影响的团体和公司的标准 如美国材料与实验协会标准（ASTM）等。 （2）区域性标准。如德国工业标准(DIN)等。 （3）国际标准化组织标准（代号ISO）。 例： 国家标准（强制性）混凝土结构设计规范GB 50010-2010 建筑行业标准（推荐性）建筑石灰JC/T479-92 GB强制性国家标准代号 50010标准发布顺序号 2010 标准发布年代 其他标准只是前面的代号变，表

3、示方式均与例子中表示 一样。 建筑建筑材料材料的技术标准的技术标准 4优选课堂 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质 1-1 材料的基本物理性质 1-2 材料的力学性质 1-3 材料与水有关的性质 1-4 材料的耐久性（） 1-5 材料的热工性质（） 1-6 材料的装饰性质（） 1-7 材料的组成、结构和构造（） 5优选课堂 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质 1-1 材料的基本物理性质 1-2 材料的力学性质 1-3 材料与水有关的性质 1-4 材料的耐久性（） 1-5 材料的热工性质（） 1-6 材料的装饰性质（） 1-7 材料的组成、结构和构造（） 6优选课堂 材料的基本物理性质 密

4、度 表 观 密 度 堆 积 密 度 密 度 度 空 隙 率 孔 隙 率 7优选课堂 1-1 材料材料的物理的物理状态参数状态参数 1. 密度： m-材料在干燥状态下的质量 V-材料在绝对密实状态下的体积 密度的测定：密度的测定： 1）测质量：烘干（烘箱）称量（天平）； 2）测体积： （a）外观规则的材料，直接用游标卡尺测量尺寸求体积，如钢材、 玻璃等; （b）外观不规则的坚硬颗粒，如砂、石等，将其磨成细粉后，可由 排水法测得。 V m 一、材料的密度、表观密度及堆积密度： 绝对密实状态体积：不含有内部孔隙 磨细排液法 钢材玻璃 8优选课堂 表观密度的测定：表观密度的测定： 质量测定用天平 体积

5、测定：外观形状是否规则 2.表观密度： 注意：1. V0 =V+V闭孔 2. 表观密度一般注明含水状态 0 0 m V 0 V -材料的质量 -材料在自然状态下的体积 m 1-1 材料材料的物理的物理状态参数状态参数 一、材料的密度、表观密度及堆积密度： 自然状态体积：包含有内部孔隙 封蜡排液法 直接测量法形状规则 形状不规则 9优选课堂 3.堆积密度： -材料的质量 -材料在堆积状态下的体积 0 0 m V 0 V m 堆积堆积密度密度的的测定测定： 一、材料的密度、表观密度及堆积密度： 1-1 材料材料的物理的物理状态参数状态参数 堆积状态体积：包含有内部孔隙，以及颗粒之间的空隙 砂石 常

6、用其所填充满的容器的标定容积来表示。 10优选课堂 1. 密实度： 材料体积内固体物质所填充的程度。常用符号D表示 1-1 材料材料的物理的物理状态参数状态参数 二、二、材料的材料的密实度、孔隙率、空隙率密实度、孔隙率、空隙率： 00 0 100%100% 100% Vm D Vm 11优选课堂 2. 孔隙率： 材料中孔隙体积与自然状态下的体积之比的百分数。常用符号P表示。 0 00 0 100%(1) 100% (1) 100% VVV P VV 1-1 材料材料的物理的物理状态参数状态参数 二、二、材料的材料的密实度、孔隙率、空隙率密实度、孔隙率、空隙率： 密实度孔隙率 12优选课堂 1-

7、1 材料材料的物理的物理状态参数状态参数 二、二、材料的材料的密实度、孔隙率、空隙率密实度、孔隙率、空隙率： 3. 空隙率： 散粒材料在堆积状态下，其颗粒之间的空隙体积与堆积体积之比的 百分数。常用符号P0 0 0 00 0 100%(1) 100% (1) 100% VVV P VV 13优选课堂 （1）孔隙特征 （2）孔隙状态： 按照尺寸大小，分为微孔、细孔和大孔三种 按照孔隙之间是否相互贯通，分为孤立孔、连通孔两种 按照孔隙与外界是否连通，分为开口孔、封闭孔两种 1-1 材料材料的物理的物理状态参数状态参数 二、二、材料材料的孔隙特征的孔隙特征： 14优选课堂 已知某种建筑材料试样的孔隙

8、率为24%，此试样在自然状态下的体积 为40cm3，质量为85.50g，吸水饱和后的质量为89.77g，烘干后的质量为 82.30g。试求该材料的密度、表观密度、开口孔隙率、闭口孔隙率。 1-1 材料材料的物理的物理状态参数状态参数 例题：例题： 已知 条件 00 0 3 0 0 0 P=100%1100% 40cm = 82.30g VV V V m V m V m 孔隙率: 自然状态体积: 密度： 表观密度： 质量： 1（） (2) (3) (4) (5) 15优选课堂 0 0 43= V V 除以，得解： 5（ ） 3 0 0 40 (1P)=40 (1-24%)=30.4cmVV 联立

9、式(1)、(2)、(5)，得 3 3 0 0 w 1 0 21 82.30 =2.7g cm 30.4 82.30 (2)=2.06g cm 40 89.7782.3 (3)P0.187 40 (4)PP-P0.240.1870.053 m V m V m V (1) 密度 表观密度 开口孔孔隙率 闭口孔孔隙率 16优选课堂 质量为3.4kg，容积为10L的容量筒，装满绝干的石子后的总质 量为18.4kg。若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，为注满此筒共 注入水4.27kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为 18.6kg（含筒重）。求该石子的表观密度、堆积密度、开口孔孔隙 率、吸水率。

10、 1-1 材料材料的物理的物理状态参数状态参数 练习练习： 17优选课堂 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质 1-1 材料的基本物理性质 1-2 材料的力学性质 1-3 材料与水有关的性质 1-4 材料的耐久性（） 1-5 材料的热工性质（） 1-6 材料的装饰性质（） 1-7 材料的组成、结构和构造（） 18优选课堂 材料的力学性质 弹 性 塑 性 强 度 比 强 度 脆 性 韧 性 硬 度 耐 磨 性 (1)(2)(3)(4) 19优选课堂 1-2 材料的力学性质材料的力学性质 一、强度一、强度、强度等级和、强度等级和比强度比强度 1、强度：在外力作用下不破坏时能 承受的最大应力称为强度

11、。 根据外力作用方式的不同，材料材料 的强度的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯 强度（或抗折强度）及抗剪强度等形 式。 P P P PP P P 2/P 2/P () 抗压 () 抗拉 () 抗弯 () 抗剪 强 度 20优选课堂 2、强度等级: 大多数建筑材料根据其极限强度的大小，划分成若干不同等级， 即强度等级。 将建筑材料划分若干标号，对掌握材料性质，合理选用材料，正 确进行设计和控制工程质量都是非常重要的。 塑性和韧性材料一般按照材料的抗拉极限强度进行分级，如钢材 分为Q235，Q255，Q275等； 脆性材料一般按照材料的极限抗压强度进行分级的，混凝土强度 等级：C15、C20、C25

12、、C30、C35、C40。 1-2 材料的力学性质材料的力学性质 21优选课堂 3、比强度： 材料强度与其表观密度之比。是衡量材料是否轻质、高强的指标。 钢材、木材和混凝土的强度比较 材料表观密度 (kg/m3)抗压强度 (MPa)比强度 低碳钢78604150.053 松木50034.3(顺纹)0.069 普通混凝土240029.40.012 f f 1-2 材料的力学性质材料的力学性质 比 强 度 木材是轻质高强的高效能材料，而普通混凝土为质量大而强度较 低的材料，所以努力促进普通混凝土这一当代最重要的结构材料向轻 质、高强方向发展，是一项十分重要的工作。 22优选课堂 二、二、材料的变形

13、性质：材料的变形性质： 1、弹性变形和塑性变形 1)1)弹性变形：弹性变形：材料在外力作用下产生变 形，当外力取消后，能够完全恢复原来 形状的性质称为弹性。这种完全恢复的 变形称为弹性变形(或瞬时变形)。 例：低碳钢拉伸实验 2)2)塑性变形：塑性变形：在外力作用下材料产生变 形，如果取消外力，仍保持变形后的形 状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为 塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变 形(或永久变形)。 1-2 材料的力学性质材料的力学性质 弹性与塑性 23优选课堂 2、 1）脆性：当外力达到一定限度 后，材料突然破坏，而破坏时并无 明显的塑性变形的性质。 2）韧性（冲击韧性）：在冲击 、震动荷

14、载作用下，材料能够吸收 较大的能量，同时也能产生一定的 变形而不致破坏的性质。 脆性材料的抗压强度比 其抗拉强度往往要高很多倍 。它主要用于承受压力，例 如石、铸铁等 在建筑工程中，对于要 求承受冲击荷载和有抗震要 求的结构，如吊车梁、桥梁 、路面等所用的材料，均应 具有较高的韧性。 1-2 材料的力学性质材料的力学性质 脆性与韧性 脆性材料主要承受压力 24优选课堂 1-2 材料的力学性质材料的力学性质 3、材料的硬度和耐磨性： 1、硬度：材料抵抗其他物体压入或刻划的能力。 测定法：金属材料等的硬度常用压入法测定，如布氏硬度法， 是以单位压痕面积上所受的压力来表示。 矿物常用刻划法测定。 2

15、5优选课堂 2、耐磨性： 材料表面抵抗磨损的能力。 常用耐磨率表示（道路路面、工业地面、踏步、台阶等受 磨损的部位，选择材料需考虑其耐磨性）。 A mm M 10 M 0 m 耐磨率g/cm2， 磨前质量g 1 m 磨后质量g， A 试件受磨面积cm2， 一般硬度越大耐磨性越好， 工程上也常用硬度来换算出 材料的耐磨性 1-2 材料的力学性质材料的力学性质 26优选课堂 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质 1-1 材料的基本物理性质 1-2 材料的力学性质 1-3 材料与水有关的性质 1-4 材料的耐久性（） 1-5 材料的热工性质（） 1-6 材料的装饰性质（） 1-7 材料的组成、结构和

16、构造（） 27优选课堂 1-3 材料与水有关的性质材料与水有关的性质 一、材料的亲水性与憎水性： 材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与 憎水两种不同的性质。用润湿角判断。 润湿角： 90o 180o 憎水材料 90o 亲水材料 亲水材料砖木混凝土 憎水材料沥青石蜡塑料 28优选课堂 二、材料的吸水性与吸湿性： 1、吸水性：材料在水中吸收水分的性质。 （1）质量）质量吸水率吸水率: （2）体积）体积吸水率吸水率: 各种材料的吸水率相 差很大，如花岗等致密岩 石的吸水率（质量吸水率 ）仅为0.5%0.7，普通 混凝土为23，粘土 砖为820。而木材 或其他轻质材料的吸水率 则常

17、大于100。 m1吸水饱和后质量吸水饱和后质量 m干燥状态下质量干燥状态下质量 V0干燥时自然体积干燥时自然体积 干燥时体积密度干燥时体积密度 1 100% m mm W m 0 0 100% b W Vm mm WW V 0 1-3 材料与水有关的性质材料与水有关的性质 29优选课堂 2、吸湿性：材料在空气中吸收水的性质。材料的吸湿性 用含水率表示。 含水率含水率 吸湿作用一般是可 逆的，也就是说材料既 可吸收空气中的水分， 又可向空气中释放水分 。潮湿材料在干燥的空 气中会放出水分，此称 还湿性。 %100 g gs h m mm W h W含水率，% ms吸湿状态下的质量 mg干燥状态下

18、质量 1-3 材料与水有关的性质材料与水有关的性质 二、材料的吸水性与吸湿性： 30优选课堂 平衡含水率：平衡含水率： 材料中所含水分与空气湿度达到平衡时的含水率。 干干 燥燥 的的 材材 料料 吸收空气中吸收空气中的的 水分水分 潮潮 湿湿 的的 材材 料料 平衡含水率平衡含水率 释放水分释放水分 1-3 材料与水有关的性质材料与水有关的性质 31优选课堂 1-3 材料与水有关的性质材料与水有关的性质 32优选课堂 三、耐水性： 材料长期处于水的作用下不破坏，其强度也不严重降低的性质。 材料的耐水性用软化系数表示。 软化系数软化系数: 材料在吸水饱和状态下的抗压强度 fg材料在干燥状态下的抗

19、压强度 （软化系数 0.85 的材料，认为是耐水的材料。） g b R f f K b f 1-3 材料与水有关的性质材料与水有关的性质 33优选课堂 四、抗渗性： 材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。 抗渗性的高低与材料的孔隙率及孔隙特征有关，绝对密实或具有 封闭孔隙的材料，是不透水的。 抗渗系数越小、抗渗等级越高抗渗性越好。对地下建筑、水工建筑 物、压力管等，要求材料具有一定的抗渗性。 AtH Qd K 抗渗系数抗渗系数: 1-3 材料与水有关的性质材料与水有关的性质 34优选课堂 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质 1-1 材料的基本物理性质 1-2 材料的力学性质 1-3 材料与水有

20、关的性质 1-4 材料的耐久性（） 1-5 材料的热工性质（） 1-6 材料的装饰性质（） 1-7 材料的组成、结构和构造（） 35优选课堂 一、耐久性的概念： 材料在使用过程中，能长期抵抗各种环境因素作用而不破坏，且能 保持原有性质的性能。 材料在使用过程中会受到各种外力的作用，还受到环境中各种自然 因素的破坏作用如物理作用、化学作用、生物作用。 1-4 材料的耐久性材料的耐久性 耐久性 抗冻性 抗渗性 抗风化性 抗碳化性 抗化学腐蚀性 36优选课堂 1-4 材料的耐久性材料的耐久性 37优选课堂 例：图为某大楼的外表面，从中可以看见墙壁发黑，在有些地 方可见白色流迹线，还有凸凹不平的现象，试分析其原因 1-4