建筑材料材料的基本性质

1、建筑材料重难点以及授课方法建筑材料重难点以及授课方法1建筑材料重难点建筑材料重难点 材料是建筑工程的物质基础，是建筑企业施工管理人员的必修内容，建筑材料品种繁多，本课程所涉及到的仅仅是建筑工程中常用材料。其课程的重点内容是为：材料的基本性质、水泥、混凝土及建筑砂浆、墙体材料、建筑钢材及防水材料。难点为混凝土、钢材、防水材料及装饰材料。具体包括：（1）材料的基本物理性质（2）石灰、石膏及制品的性质及应用（3）硅酸盐水泥的技术要求、特点及应用（4）混凝土主要技术性质，混凝土组成材料的选择（5）砌筑砂浆的组成材料、主要技术性质与性能，砌筑砂浆的配合比的选择（6）砌墙砖、墙板及砌块的规格、等级与应用（

2、7）建筑钢材的主要性能建筑材料重难点以及授课方法建筑材料重难点以及授课方法 2各部分的重难点以及授课方法各部分的重难点以及授课方法（1）建筑材料的基本性质）建筑材料的基本性质 考纲要求：考纲要求：掌握材料的基本物理性质 熟悉材料与水有关的性质 熟悉材料的力学性质 了解材料的耐久性 重点内容：重点内容： 材料物理性质及力学性质的基本概念、表示方法和计算公式，如材 料密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、空隙率、吸水性、吸湿性、 耐水性、抗冻性、抗渗性、导热性、材料强度及塑性等。 难点内容：难点内容：材料与水分有关的几项性质、材料的热工性质及材料的 变形等。 授课方法：授课方法：教师应讲清材料物理性质

3、及力学性质中各个基本概念的 含义，使学生不致产生概念混淆，应通过举例着重说明这些概念在实际 工程中有何作用。任务2.1 材料的组成和结构2.1.3 2.1.3 材料的结构状态参数材料的结构状态参数2.1.3.1 2.1.3.1 材料的体积材料的体积 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的结构状体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的结构状态，如图态，如图2-12-1所示，因而表现出不同的体积。所示，因而表现出不同的体积。图图2-1 2-1 材料的结构状态材料的结构状态密实状态；密实状态；(b) (b) 内部有孔隙；内部有孔隙； (c) (c) 内外有孔隙；内外有孔隙；(d) (d)

4、堆积状态堆积状态 1 1闭口孔隙；闭口孔隙；2 2开口孔隙；开口孔隙；3 3空隙空隙任务2.1 材料的组成和结构2.1.3 2.1.3 材料的结构状态参数材料的结构状态参数2.1.3.1 2.1.3.1 材料的体积材料的体积 绝对密实绝对密实体积体积（V）表观体积表观体积（ ）V 自然体积自然体积（ ）0V堆积体积堆积体积（ ）0V材料的材料的体积体积任务2.1 材料的组成和结构2.1.3 2.1.3 材料的结构状态参数材料的结构状态参数2.1.3.2 2.1.3.2 材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度密度。材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体

5、积密度。材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，可按下式计算的质量，可按下式计算mV- -材料的密度，材料的密度，g/cm3g/cm3或或kg/m3kg/m3；m-m-材料的干质量，材料的干质量，g g或或kgkg；V-V-材料在绝对密实状态下的体积，材料在绝对密实状态下的体积，cm3cm3或或m3m3任务2.1 材料的组成和结构2.1.3 2.1.3 材料的结构状态参数材料的结构状态参数2.1.3.2 2.1.3.2 材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度表观密度。表观密度是指材料在自然状态下不含开口孔表观密度。表观密度是指材料在自然状态下

6、不含开口孔隙时单位体积的质量，可按下式计算隙时单位体积的质量，可按下式计算mV - -材料的表观密度，材料的表观密度，g/cm3g/cm3或或kg/m3kg/m3；m-m-材料的干质量，材料的干质量，g g或或kgkg； - -材料的表观体积，材料的表观体积，cm3cm3或或m3m3。V 任务2.1 材料的组成和结构2.1.3 2.1.3 材料的结构状态参数材料的结构状态参数2.1.3.2 2.1.3.2 材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度体积密度。体积密度是指材料在自然状态下单位体积的体积密度。体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量，可按下式

7、计算质量，可按下式计算00mV - -材料的体积密度，材料的体积密度，g/cmg/cm3 3或或kg/mkg/m3 3；m m- -材料的质量，材料的质量，g g或或kgkg； - -材料的自然体积，材料的自然体积，cmcm3 3或或m m3 3。00V任务2.1 材料的组成和结构2.1.3 2.1.3 材料的结构状态参数材料的结构状态参数2.1.3.2 2.1.3.2 材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度堆积密度。堆积密度是指粉状、颗粒状或纤维材料在堆堆积密度。堆积密度是指粉状、颗粒状或纤维材料在堆积状态下单位体积的质量，可按下式计算积状态下单位体

8、积的质量，可按下式计算00mV - -材料的材料的堆积堆积密度，密度，g/cmg/cm3 3或或kg/mkg/m3 3；m m- -材料的质量，材料的质量，g g或或kgkg； - -材料的材料的堆积堆积体积，体积，cmcm3 3或或m m3 3。00V任务2.1 材料的组成和结构2.1.3 2.1.3 材料的结构状态参数材料的结构状态参数2.1.3.3 2.1.3.3 材料的密实度和孔隙率材料的密实度和孔隙率密实度。密实密实度。密实度是指材料体度是指材料体积内被固体物积内被固体物质充实的程度，质充实的程度，用用D D表示。密实表示。密实度的计算式如度的计算式如下下0100%VDV亦可用材料的

9、密度和体积密度计算亦可用材料的密度和体积密度计算000/100%/VmDVm任务2.1 材料的组成和结构2.1.3 2.1.3 材料的结构状态参数材料的结构状态参数2.1.3.3 2.1.3.3 材料的密实度和孔隙率材料的密实度和孔隙率孔隙率。孔隙率是指材料内部孔隙的体孔隙率。孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率，用积占材料总体积的百分率，用P P表示。表示。孔隙率的计算式如下孔隙率的计算式如下0000111100%VVVPDVV 任务2.1 材料的组成和结构2.1.3 2.1.3 材料的结构状态参数材料的结构状态参数2.1.3.3 2.1.3.3 材料的密实度和孔隙率材料的密实度

10、和孔隙率表表1 1-1 -1 常用建筑材料的密度、体积密度、堆积密度和孔隙率常用建筑材料的密度、体积密度、堆积密度和孔隙率任务2.1 材料的组成和结构2.1.3 2.1.3 材料的结构状态参数材料的结构状态参数2.1.3.4 2.1.3.4 材料的填充率和空隙率材料的填充率和空隙率填充率填充率00100%100%VDV 空隙率空隙率001100%1100%VPV任务2.2 材料与水有关的性质2.2.1 2.2.1 材料的亲水性与憎水性材料的亲水性与憎水性材料与水接触时，首先遇到的问题就是材料能否被水所湿材料与水接触时，首先遇到的问题就是材料能否被水所湿润。湿润是水被材料表面吸附的过程，它与材料

11、本身的性润。湿润是水被材料表面吸附的过程，它与材料本身的性质有关。质有关。图图2-2 2-2 材料的湿润示意图材料的湿润示意图(a) (a) 材料的亲水性；材料的亲水性；(b) (b) 材料的憎水性材料的憎水性例1-5 选择题：选择正确的答案填在括号内。 当材料的润湿边角当材料的润湿边角为（为（ ）时，称为憎）时，称为憎水性材料。水性材料。 a. 90a. 90 b. .90b. .90c.c.0 0 解答解答: b: b:9090 评注评注 材料的润湿边角材料的润湿边角9090为亲水性为亲水性材料；材料的润湿边角材料；材料的润湿边角9090时为憎水性时为憎水性材料。材料。任务2.2 材料与水

12、有关的性质2.2.2 2.2.2 材料的吸水性与吸湿性材料的吸水性与吸湿性2.2.2.1 2.2.2.1 吸水性吸水性 211100%wmmWm21001100%wvwVmmWVV质量吸水率质量吸水率体积吸水率体积吸水率质量吸水率，质量吸水率，%体积体积吸水率，吸水率，%m m2 2材料在吸水饱和状态下的质量，材料在吸水饱和状态下的质量，g g；m m1 1材料在绝对干燥状态下的质量，材料在绝对干燥状态下的质量，g g；材料所吸收水分材料所吸收水分的体积，的体积，cmcm3 3水的密度，常温水的密度，常温下可取下可取1g/cm1g/cm3 3任务2.2 材料与水有关的性质2.2.2 2.2.2

13、 材料的吸水性与吸湿性材料的吸水性与吸湿性2.2.2.2 2.2.2.2 吸湿性吸湿性 k1H1100%mmWm材料的含水率，材料的含水率，%；材料吸湿后的质量，材料吸湿后的质量，g材料在绝对干燥状态下的质量，材料在绝对干燥状态下的质量，g g影响材料吸湿性的因素，除材料本身的化学组成、结构、影响材料吸湿性的因素，除材料本身的化学组成、结构、构造及孔隙外，还与环境的温、湿度有关。材料堆放在构造及孔隙外，还与环境的温、湿度有关。材料堆放在工地现场，不断向空气中挥发水分，又同时从空气中吸工地现场，不断向空气中挥发水分，又同时从空气中吸收水分，其稳定的含水率是达到挥发与吸收动态平衡的收水分，其稳定的

14、含水率是达到挥发与吸收动态平衡的一种状态。一种状态。任务2.2 材料与水有关的性质2.2.3 2.2.3 材料的耐水性材料的耐水性材料的耐水性是指材料长期在水的作用下不破坏，强度材料的耐水性是指材料长期在水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。也不显著降低的性质。bRgfKf材料的软化系数材料的软化系数材料饱水状态下的抗压强度，材料饱水状态下的抗压强度，MPaMPa；材料干燥状态下的抗压强度，材料干燥状态下的抗压强度，MPaMPa例1-3 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。 解解 该石材的软化系

15、数为该石材的软化系数为 由于该石材的软化系数为由于该石材的软化系数为0.930.93，大于，大于0.850.85，故该石材可用于水下，故该石材可用于水下工程。工程。 评注评注 软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料在绝软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比。与材料在气干状态下的抗压强度对干燥状态下的抗压强度之比。与材料在气干状态下的抗压强度无关。无关。 93. 0178165gbRffK任务2.2 材料与水有关的性质2.2.4 2.2.4 材料的抗渗性材料的抗渗性材料的抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质。建筑材料的抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质。建

16、筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其他缺陷，当材工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其他缺陷，当材料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔洞或其他缺陷渗透到低压侧。孔隙、孔洞或其他缺陷渗透到低压侧。任务2.2 材料与水有关的性质2.2.4 2.2.4 材料的抗渗性材料的抗渗性2.2.4.1 2.2.4.1 渗透系数渗透系数sAtHWKd材料的渗透系数，材料的渗透系数，cm/h时间时间t内的渗水总量，内的渗水总量，cm3材料垂直于渗水方向的材料垂直于渗水方向的渗水面积，渗水面积，cm2材料两侧的水压差，材料两侧的水压差，cm渗水时间，渗水时

17、间，h材料的厚度，材料的厚度，cm材料材料 的值愈小，则其抗渗能力愈强。工程有部分的值愈小，则其抗渗能力愈强。工程有部分材料的防水能力就是以渗透系数来表示的，如屋面防材料的防水能力就是以渗透系数来表示的，如屋面防水卷材、防水涂料等均采用渗透系数表示。水卷材、防水涂料等均采用渗透系数表示。 sK一般土的渗透系数见表1-3任务2.2 材料与水有关的性质2.2.5 2.2.5 材料的抗冻性材料的抗冻性抗冻性是指材料在抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，吸水饱和状态下，能经受多次冻融循能经受多次冻融循环作用而不破坏、环作用而不破坏、强度也不显著降低强度也不显著降低的性质。的性质。材料的抗冻性用抗冻材料的抗

18、冻性用抗冻等级表示。抗冻等级等级表示。抗冻等级是指材料在标准试验是指材料在标准试验条件下，经过多次冻条件下，经过多次冻融，强度下降不大于融，强度下降不大于25%25%，质量损失不大，质量损失不大于于5%5%，所能经受的最，所能经受的最多冻融循环次数。多冻融循环次数。如抗冻等级为如抗冻等级为F10的材料，表示材料所能经受的冻融循的材料，表示材料所能经受的冻融循环次数最多为环次数最多为10次。次。任务2.3 材料与热有关的性质2.3.1 2.3.1 材料的热容性材料的热容性材料的热容性，是指材料受热时吸收热量或冷却时放出热量材料的热容性，是指材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的能力，它以材料升温或

19、降温时热量的变化来表示，即热容的能力，它以材料升温或降温时热量的变化来表示，即热容量，其计算公式为量，其计算公式为12()QM Ctt材料的热容量，材料的热容量，kJkJ材料的质量，材料的质量，kg材料受热或冷却前后的温差，材料受热或冷却前后的温差，K材料的比热，材料的比热，kJ/(kgK)任务2.3 材料与热有关的性质2.3.1 2.3.1 材料的热容性材料的热容性其中比热其中比热(C)(C)值是真正反映不同材料间热容性差别的参值是真正反映不同材料间热容性差别的参数。可以在实验室条件下检测材料在温度变化时的热数。可以在实验室条件下检测材料在温度变化时的热量释放量，再由下式求出量释放量，再由下

20、式求出12()QCMttC C值的物理意义是质量值的物理意义是质量为为1kg1kg的材料，在温度的材料，在温度每改变每改变1K1K时所吸收或时所吸收或放出热量的大小。放出热量的大小。 任务2.3 材料与热有关的性质2.3.2 2.3.2 材料的导热性材料的导热性材料的导热性，材料的导热性，是指材料两侧有是指材料两侧有温差时，材料将温差时，材料将热量由温度高的热量由温度高的一侧向温度低的一侧向温度低的一侧传递的能力，一侧传递的能力，也就是传导热的也就是传导热的能力。能力。12()QdTTA t材料的导热系数，材料的导热系数，W/(mK)W/(mK)传导的热量，传导的热量，J材料的厚度，材料的厚度

21、，m材料的传热面积材料的传热面积传热时间，传热时间，h材料两侧的温度差，材料两侧的温度差，K任务2.3 材料与热有关的性质2.3.3 2.3.3 材料的热变形性材料的热变形性材料的热变形性，是指材料在温度升高或降低时体积变化材料的热变形性，是指材料在温度升高或降低时体积变化的性质。，材料的单向线膨胀量或线收缩量计算公式为的性质。，材料的单向线膨胀量或线收缩量计算公式为12()LTTL线膨胀量或线收缩量，线膨胀量或线收缩量，mmmm或或cmcm材料升材料升(降降)温前后的温度差，温前后的温度差，K材料在常温下的材料在常温下的平均线膨胀系数，平均线膨胀系数，1/K材料原来的长度，材料原来的长度，m

22、m或或cm任务2.4 材料的力学性质2.4.1 2.4.1 材料的强度材料的强度材料的强度是指材料在外力材料的强度是指材料在外力( (荷载荷载) )作用下，抵抗破坏的能力。作用下，抵抗破坏的能力。剪力剪力压力压力拉力拉力材料所受的外力材料所受的外力弯曲弯曲任务2.4 材料的力学性质2.4.1 2.4.1 材料的强度材料的强度材料的强度是指材料在外力材料的强度是指材料在外力( (荷载荷载) )作用下，抵抗破坏的能力。作用下，抵抗破坏的能力。抗剪强度抗剪强度抗压强度抗压强度抗拉强度抗拉强度材料抵抗这些外材料抵抗这些外力破坏的能力力破坏的能力抗弯强度抗弯强度任务2.4 材料的力学性质2.4.1 2.

23、4.1 材料的强度材料的强度材料的抗压、抗拉、抗剪强度可按下式计算材料的抗压、抗拉、抗剪强度可按下式计算FfA材料的抗压、抗拉、抗剪强度，材料的抗压、抗拉、抗剪强度，MPaMPa材料受压、受拉、受剪破坏时的荷载，材料受压、受拉、受剪破坏时的荷载，N材料的受拉、受压、受剪面积，材料的受拉、受压、受剪面积，mm 2任务2.4 材料的力学性质2.4.1 2.4.1 材料的强度材料的强度材料的抗弯强度材料的抗弯强度( (也称抗也称抗折强度折强度) )与材料受力情况与材料受力情况有关，试验时将试件放在有关，试验时将试件放在两个支点上，若中间作用两个支点上，若中间作用一集中荷载，对矩形截面一集中荷载，对矩

24、形截面试件，抗弯强度可按下式试件，抗弯强度可按下式计算计算f232F Lfb h抗弯强度，抗弯强度，MPaMPa材料试件受材料试件受弯时的破坏弯时的破坏荷载，荷载，N材料试件两材料试件两支点间的距支点间的距离，离，mm材料试件的截面材料试件的截面宽度、高度，宽度、高度，mm强度是材料的主要技术性能之一，强度是材料的主要技术性能之一，不同材料的强度，可按规定的标不同材料的强度，可按规定的标准试验方法确定。材料可根据强准试验方法确定。材料可根据强度值大小划分若干等级。度值大小划分若干等级。任务2.4 材料的力学性质2.4.1 2.4.1 材料的强度材料的强度 比比强度是强度是按单位提及质量计算的材

25、料强度，即按单位提及质量计算的材料强度，即材料的强度与其表观密度之比材料的强度与其表观密度之比，这是衡量材料，这是衡量材料轻质轻质高强高强的一项重要指标。的一项重要指标。比强度越大，则其轻质高强的性能越_？任务2.4 材料的力学性质2.4.2 2.4.2 弹性与塑性弹性与塑性弹性弹性是指材料在外力作用下发生变形，当外力是指材料在外力作用下发生变形，当外力解除后，能完全恢复到变形前形状的性质解除后，能完全恢复到变形前形状的性质，这种变形称为弹性变形或可恢复变形。，这种变形称为弹性变形或可恢复变形。塑性塑性是指材料在外力作用下发生变形，当外力是指材料在外力作用下发生变形，当外力解除后，不能完全恢复

26、原来形状的性质。解除后，不能完全恢复原来形状的性质。任务2.4 材料的力学性质2.4.2 2.4.2 弹性与塑性弹性与塑性图图2-4 2-4 材料的材料的- -变形曲线变形曲线任务2.4 材料的力学性质2.4.3 2.4.3 脆性与韧性脆性与韧性是指材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，是指材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，且破坏时无明显塑性变形的性质。且破坏时无明显塑性变形的性质。脆性脆性材料在冲击或动力荷载作用下，能吸收较大的材料在冲击或动力荷载作用下，能吸收较大的能量产生一定的变形而不破坏的性质能量产生一定的变形而不破坏的性质。韧性韧性任务2.4 材料的力学性质2.4.4 2.4.4

27、 硬度与耐磨性硬度与耐磨性硬度硬度是指材料表面是指材料表面耐较硬物体刻耐较硬物体刻划或压入而产划或压入而产生塑性变形的生塑性变形的能力。能力。莫氏硬度莫氏硬度用测得的划痕的用测得的划痕的深度深度分十级来表示分十级来表示硬度硬度（刻划发）：（刻划发）：滑石滑石(talc)1(talc)1（硬度最小），（硬度最小），石膏石膏(gypsum)2(gypsum)2，方解石方解石(calcite)3(calcite)3，萤石萤石(fluorite)4(fluorite)4，磷灰石磷灰石(apatite)5(apatite)5，正长石正长石(feldspar;orthoclase;periclase)6(

28、feldspar;orthoclase;periclase)6，石英石英(quartz)7(quartz)7，黄玉黄玉(topaz)8(topaz)8，刚玉刚玉(corundum)9(corundum)9，金刚石金刚石(diamond)10(diamond)10。 任务2.4 材料的力学性质2.4.4 2.4.4 硬度与耐磨性硬度与耐磨性耐磨性耐磨性是指材料表面抵是指材料表面抵抗磨损的能力。抗磨损的能力。12mmGA材料的磨耗率，材料的磨耗率，g/cmg/cm2 2材料磨损前的质量，材料磨损前的质量，g材料磨损后的质量，材料磨损后的质量，g材料试件的受磨面材料试件的受磨面积，积，cm2材料的磨

29、耗率材料的磨耗率G G值越低，表明该材料的耐磨性越好。一般硬度值越低，表明该材料的耐磨性越好。一般硬度较高的材料，耐磨性也较好。工程实际中也可通过选择硬度较高的材料，耐磨性也较好。工程实际中也可通过选择硬度合适的材料来满足对耐磨性的要求。合适的材料来满足对耐磨性的要求。任务2.5 材料的耐久性2.5.1 2.5.1 材料的耐久性与使用寿命材料的耐久性与使用寿命材料的耐久性是泛指材料在使用条材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。其使用性能的性质。任务2.5 材料的耐久

30、性2.5.2 2.5.2 材料的耐久性及保证措施材料的耐久性及保证措施用于建用于建( (构构) )筑物的筑物的材料，除要受到各材料，除要受到各种外力的作用之外种外力的作用之外，还经常要受到环，还经常要受到环境中许多自然因素境中许多自然因素的破坏作用。的破坏作用。生物作用生物作用机械作用机械作用化学作用化学作用物理作用物理作用影响材料耐久性的因素影响材料耐久性的因素任务2.5 材料的耐久性2.5.2 2.5.2 材料的耐久性及保证措施材料的耐久性及保证措施提高材料耐久性的措施提高材料耐久性的措施1提高材料本身提高材料本身对外界作用的对外界作用的抵抗能力抵抗能力(如提如提高密实度、改高密实度、改变

31、孔隙构造和变孔隙构造和改变成分等改变成分等)。2选用其他材料选用其他材料对主体材料加对主体材料加以保护以保护(如作如作保护层、刷涂保护层、刷涂料和作饰面料和作饰面等等)。3设法减轻大气设法减轻大气或其他介质对或其他介质对材料的破坏作材料的破坏作用用(如降低湿如降低湿度、排除侵蚀度、排除侵蚀性物质等性物质等)习题三、单项选择题三、单项选择题1 1当材料的润湿角当材料的润湿角( )( )时，称为亲水性材料。时，称为亲水性材料。 A A9090B B9090 C C0 0 D902 2颗粒材料的密度为颗粒材料的密度为 ，表观密度为，表观密度为 ，堆积密度，堆积密度 ，一般，一般情况下存在下列关系情况下存在下列关系( ) ( ) 。 A. B. C. A. B. C.3 3含水率为含水率为5 5的砂的砂220kg220kg，将其干燥后的质量是，将其干燥后的质量是( )( )kgkg。 A A209 B209 B209.52 C209.52 C210210