材料科学概论市公开课获奖课件

1、第一章 墙体材料基本性质学习目的：（1）掌握墙体材料密度、孔隙率等物理量；（2）掌握墙体材料基本力学性质；（4）掌握墙体材料热性质概念；（5）掌握材料孔隙对材料基本性质影响。第1页第1页第一节 相关物理量密度真密度表观密度堆积密度密实度与孔隙率吸水性与吸湿性第2页第2页一、密度真密度（密度） （g/cm3或Kg/m3） ： 材料在绝对密实状态下单位体积质量。相对密度（比密度）与水之比第3页第3页表观密度（g/cm3或Kg/m3）： 材料在自然状态下单位体积质量，俗称容重。 V0 = V+ V孔体积密度含所有孔视密度（假密度） 仅含闭口孔 一、密度第4页第4页 堆积密度（g/cm3或Kg/m3）

2、： 散粒（包括粉状）材料在自然堆积状态下单位体积质量。下列式计算 =V+ V孔+ V空一、密度第5页第5页 材料孔隙特性 按孔隙尺寸大小：微孔、细孔、大孔。 按孔隙之间是否互相贯穿：孤立孔、连通孔。 按孔隙与外界是否连通：开口孔、闭口孔二. 密实度与孔隙率 第6页第6页二. 密实度与孔隙率 密实度：材料体积内固体材料充实程度孔隙率：材料体积内孔隙体积所占百分比。 第7页第7页材料亲水性与憎水性 为接触角，当90时，亲水性材料（图a）；当90时，憎水性材料（图b） 。三. 吸水性与吸湿性第8页第8页 材料含水状态 干燥状态：含水率等于或靠近于零（图a）；气干状态：含水率与大气湿度相平衡（图b）；

3、饱和面干状态：表面干燥而内部孔隙含水饱和（图c）；湿润状态：内部孔隙含水饱和，表面还附有一层水膜（图d）。 三. 吸水性与吸湿性第9页第9页吸湿性 材料在潮湿空气中吸取水分性质。材料吸湿性用含水率表示. 平衡含水率大小随环境温度、湿度改变而改变。 材料开口微孔越多，吸湿性越强。三. 吸水性与吸湿性第10页第10页吸水性 材料在水中吸取水分性质。用吸水率表示质量吸水率体积吸水率三. 吸水性与吸湿性第11页第11页 材料吸水率大小主要取决于材料孔隙率和孔隙特性。含有细微而连通孔隙且孔隙率大材料吸水率较大； 材料含水后，自重增长，强度减少，保温隔热能力下降，抗冻性能变差。另外材料干湿交替还会引起材料

4、形状、尺寸改变三. 吸水性与吸湿性第12页第12页墙体材料作用承重围护不同部位，其它作用第二节 墙体材料主要性能 第13页第13页一.力学性能 材料力学性能是指材料在外力作用下变形及抵抗破坏性质。 荷载（P）：对材料施加、使材料发生变形力称为外力或荷载； 应力（）：作用在材料外表面或内部单位面积上力， P/A。 应变（）：材料在作用力方向单位长度上发生变形量，L/L0； 缺点造成实际强度远远小于理论强度 第14页第14页强度材料在外力作用下，抵抗破坏能力。极限应力。形式：抗压强度、抗拉强度、抗弯（折）强度、抗剪强度 一.力学性能 第15页第15页 材料抗拉强度、抗压强度和抗剪强度计算 提醒：f

5、(MPa)；Pmax(N)；A(mm2) 第16页第16页抗弯强度计算三点弯曲： 提醒：ff（MPa） ；Pmax （N）；b、h、L（mm）第17页第17页 材料强度影响原因： 主要取决于材料构成和结构,材料孔隙率增长，强度减少。 试验条件对测定强度大小影响： 试件形状、尺寸； 加荷速度； 试件表面情况、含水状态； 环境温度第18页第18页工程实例分析1 现象：人们在测试混凝土等材料强度时可观测到，同一试件，加荷速度过快，所测值偏高。 原因分析：材料强度与测试条件相关，当加荷速度过快时，荷载增长速度不小于材料裂缝扩展速度，测出数值就会偏高。为此，在材料强度测试中，普通都要求其加荷速度范围。第

6、19页第19页 工程实例分析2 现象：某地发生特大洪水，洪水退去后，许多砖房坍毁，其砌筑用砖多为未烧透多孔红砖。 原因分析：这些红砖没有烧透，砖内开口孔隙率大，吸水率高。吸水后，红砖强度下降，尤其是当水进入砖内时，未烧透粘土遇水分散，强度下降更大，不能承受房屋重量，造成房屋坍毁。第20页第20页弹性与塑性 1.弹性与塑性 弹性变形可逆 塑性变形不可逆第21页第21页脆性与韧性 脆性材料变形曲线 韧性材料变形曲线 脆性忽然破坏 韧性有明显塑性变形 第22页第22页 导热系数 材料导热能力大小可用导热系数来表示。用公式表示为： 导热系数单位：（W/m.K） 材料导热系数愈小，表示其保温隔热能力愈好

7、。二.隔热性能 第23页第23页导热系数影响原因（1）物质构成 金属 无机非金属 有机（2）孔隙结构 P， ；孔径， 。（3）湿度 ， （4）温度 ， （5）热流方向 平行 垂直第24页第24页 热阻（绝缘系数） 热阻是墙体保温隔热性能特性值，是衡量其保温隔热性能主要指标。热阻越大，传出墙体相同热量所需时间越长，保温效果越好。 传热系数：二.隔热性能 第25页第25页比热容：衡量材料温度升高时，吸取热量多少，即储热能力大小。导温系数：当材料一侧温度波动时，另一侧各点达到相同温度快慢二.隔热性能 第26页第26页导温系数外界影响原因：温度有利，湿度不定导温系数越大，材料热稳定性越好在不稳定传热条

8、件下（外界温度波动大），衡量墙体绝热能力不但要考虑热阻值还要考虑材料热稳定性，以减少室内温度波动。二.隔热性能 第27页第27页声波传播透射系数 小者为隔声材料反射系数 小者为吸声材料吸声系数三.隔声性能 第28页第28页三.隔声性能吸声系数越大，材料吸声效果越好。隔声透射系数越大，隔声能力越好隔声量（dB） 隔声量越大，材料对空气声隔绝能力越好第29页第29页工程上惯用1254000Hz6个倍频带吸声系数、隔声量来表示材料吸声、隔声能力（对空气声）质量定律：拟定建材制品隔声能力（对空气声）其中：R为（透射损失）隔声量；m为单位面积隔板质量；f为声波频率三.隔声性能第30页第30页隔声办法空气

9、声：采用密实、沉重材料；固体声：采用不连续结构处理，如采用软木等材料做垫层。三.隔声性能第31页第31页材料防火性燃烧性能：材料着火难易程度，火焰传播速度以及燃烧时发热量等；耐火极限：在原则试验条件下建筑物各部结构从受到火作用开始，到失去稳定性、完整性时间；燃烧毒性：材料燃烧时，受热分解产生物质对人体毒害程度燃烧发烟性：在燃烧及受热分解过程中，产生固体悬浮物及液体微粒，这些烟雾造成能见度下降，并能使人窒息四.防火性能第32页第32页材料耐燃性：材料对火焰和高温抵抗能力不燃性材料。如钢铁、砖、石等。难燃材料。如石膏板、石棉板、纤维板。可燃材料。大部分有机材料。易燃材料。如有机玻璃、泡沫塑料。防火

10、机理隔绝可燃物、氧气、火源 四.防火性能第33页第33页五.耐久性能 材料在使用过程中，抵抗各种内在或外部环境原因破坏作用，长期保持其原有性能，不变质，不破坏性质称为耐久性。 物理作用冷热、干湿、冻融循环作用 化学作用酸、碱、盐侵蚀作用，日光中紫外线等作用 机械作用荷载连续作用或交变作用 生物作用菌类、昆虫侵害作用第34页第34页耐水性：材料长期在饱水作用下不破坏，强度也不明显减少性质 KR在01之间。软化系数越小，材料越不耐水。 工程中将KR0.85材料看作是耐水材料。 五.耐久性能 第35页第35页抗渗性：材料抵抗压力水渗入能力 其中： K渗入系数，cm/h；Q透水量，cm3； d试件厚度，cm； A透水面积，cm2； t透水时间，h； H水头高度，cm。K越小，表明材料抗渗性越好。五.耐久性能 第36页第36页抗冻性：材料抵抗多次冻融循环而不破坏能力碳化稳定性（抗碳化稳定性） 碳化系数：试件碳化后强度与碳化前强度之比 五.耐久性能 第37页第37页碱骨