建筑材料课件三

第二章

建筑材料的基本性质

土木工程材料的基本性质，是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、共有的性质。因为土木建筑材料所处建（构）筑物的部位不同、使用环境不同、人们对材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性质也就有所不同。

第一节材料的物理性质1.材料的密度

材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算：

ρ=m/v式中：ρ—密度,g/cm3或kg/m3

m—材料的质量，g或kg

V—材料的绝对密实体积，cm3或m3

测试时，材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必须磨细后采用排开液体的方法来测定其体积。2.材料的表观密度

表观密度（俗称“容重”）是指材料在自然状态下单位体积的质量。

按下式计算：

式中 ρ0—材料的表观密度,g/cm3

或kg/m3

m—材料的质量，g或kg

V0—材料的表观体积，cm3或m3材料的表观体积是指包括内部孔隙在内的体积。因为大多数材料的表观体积中包含有内部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量（有时还影响其表观体积）。因此，材料的表观密度除了与其微观结构和组成有关外，还与其内部构成状态及含水状态有关

3.材料的堆积密度

堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。

按下式计算：

式中 ρ0，—材料的堆积密度,g/cm3或kg/m3

m—材料的质量，g或kg

V0，—材料的堆积体积，cm3或m3

粉状或粒状材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。

在土木建筑工程中，计算材料用量、构件的自重，配料计算以及确定堆放空间时经常要用到材料的密度、表观密度和堆积密度等数据。4.材料的密实度

密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度的计算式如下：

对于绝对密实材料，因ρ0=ρ，故密实度D=1或100%。对于大多数土木工程材料，因ρ0〈

ρ，故密实度D‹1或D

‹

100%。

ρ—密度；ρ0—材料的表观密度5.孔隙率

材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率P按下式计算：V—材料的绝对密实体积，cm3或m3V0—材料的表观体积，cm3或m3ρ0—材料的表观密度,g/cm3

或kg/m3ρ—密度,g/cm3或kg/m3

6.空隙率

空隙率是指散粒材料在其堆集体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率P，按下式计算：

ρ0—材料的表观密度;ρ0，—材料的堆积密度空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。

第二节材料与水有关的性质一.材料的亲水性与憎水性

与水接触时，有些材料能被水润湿，而有些材料则不能被水润湿，对这两种现象来说，前者为亲水性，后者为憎水性。

材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子亲合力，大于水分子本身之间的内聚力；反之，憎水性材料与水分子之间的亲合力，小于水分子本身之间的内聚力。

工程实际中，材料是亲水性或憎水性，通常以润湿角的大小划分，润湿角为在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。其中润湿角θ愈小，表明材料愈易被水润湿。当材料的润湿角θ＜９０˚时，为亲水性材料；当材料的润湿角θ＞９０˚时，为憎水性材料。水在亲水性材料表面可以铺展开，且能通过毛细管作用自动将水吸入材料内部；水在憎水性材料表面不仅不能铺展开，而且水分不能渗入材料的毛细管中，见图２-1图２－1材料润湿示意图

（ａ）亲水性材料；（ｂ）憎水性材料二.材料牵的吸悉水性材料冬能吸挠收水泛分的光能力夺，称孩为材乌料的迁吸水塌性。洲吸水剑的大呼小以简吸水格率来哑表示沸。质量僵吸水问率质量站吸水恢率是酱指材沿料在破吸水梦饱和驻时，软所吸晚水量筛占材炮料在桑干燥勺状态版下的肚质量鼓百分奴比，危并以辣ｗm表示熟。质羽量吸泄水率油ｗm的计西算公咱式为浊：式中mb——材料匠吸水咏饱和花状态娱下的镰质量樱（ｇ揪或kg森）扮mg——材料筑在干抗燥状藏态下犹的质熔量（省ｇ或kg维）。体积畏吸水约率体积默吸水记率是引指材虎料在子吸水疑饱和叮时，犁所吸竟水的菠体积债占材钟料自饥然体睡积的隔百分亮率，考并以WＶ表示徐。体绢积吸再水率WＶ的计输算公圆式为：式中mb—随—材料石吸水寄饱和课状态迷下的撞质量平（ｇ军或kg逆）瞧mg——材料劳在干妇燥状卵态下划的质静量（魂ｇ或kg居）。屈V0—材料乱在自隙然状粘态下蚂的体长积，滩（cm3或m3）台ρw—水的粮密度哭,（g/称cm3或kg将/m3），常温捡下取ρw=1包.0钳g眉/c号m3材料士的吸泡水率渴与其自孔隙沸率有贺关，怖更与星其孔允特征采有关笛。因歌为水抽分是距通过赌材料赖的开晚口孔谋吸入奔并经叉过连跨通孔蚕渗入笛内部卫的。过材料韵内与分外界鄙连通节的细蔑微孔坝隙愈犁多，袄其吸晋水率走就愈除大。三.寻材干料的裳吸湿五性材料窜的吸经湿性捕是指因材料忠在潮倍湿空次气中觉吸收伙水分钳的性亚质。拔干燥举的材擦料处歼在较隙潮湿待的空拔气中恰时，哪便会扛吸收敌空气晃中的筑水分萍；而笼当较饲潮湿躲的材比料处惕在较莫干燥来的空糊气中物时，概便会吸向空倚气中榆放出湿水分所。前添者是罚材料店的吸掌湿过奏程，脸后者连是材歇料的割干燥显过程时。由毯此可只见，趋在空泳气中杠，某港一材谋料的南含水竞多少劳是随快空气狭的湿泼度变历化的舅。材料杏在任危一条并件下臭含水沟的多卸少称需为材犬料的挠含水走率，艺并以由Ｗh表示信，其衡计算切公式楚为：式中ms—昏—材料炭吸湿攀状态扑下的握质量叔（ｇ谊或kg州）既mg——材料竖在干翁燥状熟态下隆的质根量（均ｇ或kg摆）。显然焦，材拴料的查含水侧率受期所处淋环境辫中空棕气湿抛度的殖影响爬。当喝空气叔中湿狭度在筝较长慕时间介内稳因定时匀，材终料的统吸湿损和干郑燥过锯程处梯于平垦衡状服态，菜此时谣材料菠的含微水率尚保持流不变却，其峰含水车率叫俱作材悦料的跟平衡荣含水竞率。四.既材料肥的耐义水性材料根的耐卖水性激是指株材料架长期舟在饱素和水躬的作亲用下班不破僻坏，允强度凑也不搞显著臭降低瞒的性祖质。蛙衡量呜材料炊耐水倒性的鬼指标拾是材差料的饮软化映系数KR：式中KR叼——材料肯的软展化系闻数fb—材料禽吸水昨饱和伯状态划下的葛抗压迁强度毛（MP脾a）谜。充fg—材料允在干友燥状戴态下每的抗臂压强裤度（MP济a）软化俊系数岗反映斑了材脸料饱阳水后暖强度麻降低雅的程摇度，睁是材鸭料吸蛙水后律性质井变化榴的重池要特饺征之妖一。远一般甩材料健吸水务后，扣水分材会分痛散在限材料贪内微亿粒的偶表面蛙，削炎弱其吩内部愚结合年力，忌强度环则有拌不同婚程度某的降省低。喝当材崖料内校含有闹可溶克性物刻质时计（如摄石膏扑、石漆灰等行），脊吸入先的水板还可汗能溶沫解部有分物洽质，煌造成揭强度选的严鸽重降石低。材料菊耐水巾性限博制了但材料饰的使疗用环习境，初软化软系数讯小的耗材料躬耐水兄性差坦，其玩使用仁环境千尤其迹受到鸭限制润。软馋化系寸数的殿波动裂范围泡在0狱至1猫之间耗。工局程中索通常收将ＫＲ＞0子.8副5的摔材料群称为叶耐水互性材减料，殿可以座用于金水中品或潮塘湿环愈境中矩的重仿要工误程。芽用于土一般移受潮陵较轻稿或次倍要的味工程沃部位稳时，伙材料僻软化仅系数荒也不推得小鸽于0根.7尺5。五.闪材料赔的抗奔渗性抗渗松性是咬材料躬在压金力水节作用鬼下抵求抗水达渗透没的性折能。飞土木休建筑担工程讲中许般多材养料常俊含有胜孔隙束、孔姻洞或仗其它柳缺陷考，当追材料过两侧横的水域压差梳较高羞时，雹水可剃能从四高压娘侧通克过内南部的锐孔隙酸、孔锅洞或蛾其它孝缺陷碎渗透冤到低心压侧方。这冷种压宅力水全的渗逐透，节不仅蚁会影斗响工糕程的引使用踩，而警且渗跟入的罗水还托会带帐入能刑腐蚀奥材料津的介牲质，衬或将掠材料疑内的咱某些仗成分鹿带出筝，造啊成材械料的翁破坏女。５.1渗透元系数材料幻玉的渗抢透系溪数可解通过持下式醉计算:式中K—渗透辩系数趟,翼（cm杏/奋h棚）;楚w绢—渗水请量，茧（cm3）心A—渗水晓面积学,球（cm2）些H额—材料弃两侧缩慧的水筝压差辟，（cm醒）劣d徐—试件怖厚度吹（cm际）泳t矛—渗水敏时间此（h）材料竿的渗允透系帽数越取小，煎说明休材料漠的抗菊渗性氧越强鞋。5.2旺抗胸渗等庭级材料房诚的抗咏渗等暖级是宫指用虹标准狼方法花进行饰透水悄试验震时，扭材料缝标准易试件能在透逮水前唉所能房诚承受类的最股大水赖压力深，并米以字疏母P及可急承受答的水碎压力羡（以臂0.蔬1MP量a为单贴位）蛮来表表示抗吃渗等敏级。如P4践、P谷6、宰P8轮、P冻10凯…等，守表示弓试件帮能承距受逐打步增育高至镜0.阳4MP拾a、艘0.揪6M羊Pa器、0份.8弯MP型a、条1.洒0M鬼Pa乒…的水妨压而太不渗互透。6.桐抗如冻性材料省吸水掉后，死在负置温作窑用条系件下惕，水瓶在材胸料毛芽细孔饰内冻虎结成孔冰，雪体积房诚膨涨饥所产但生的筒冻胀寻压力岗造成怜材料甚的内饭应力测，会虽使材牙料遭记到局亭部破斜坏。骗随着舱冻融互循环蓝的反采复，凶材料轧的破侧坏作衰用逐永步加盯剧，阿这种毅破坏醉称为醒冻融啄破坏聚。稿抗冻塌性是逐指材希料在臣吸水天饱和济状态笨下，他能经天受反注复冻啊融循卷环作斜用而杀不破豆坏，需强度葛也不晃显著呢降低秒的性难能。抗冻垒性以翼试件废在冻象融后华的质屠量损档失、吉外形的变化咳或强北度降煌低不匪超过都一定株限度母时所镰能经常受的简冻融吨循环违次数产来表局示，检或称睛为抗摊冻等病级。袄材料愉的抗略冻等鞋级可薪分为粗Ｆ1灰5、寺Ｆ2艘5、覆Ｆ5殊0、做Ｆ1扫00傅、Ｆ好20险0等瓣，分扑别表辞示此钩材料饥可承柜受1主5次识、2扰5次怎、5闹0次怀、1爬00萌次、雪20搬0次陈的冻吉融循升环。序材料被的抗洗冻性宁与材优料的驼强度枯、孔倒结构场、耐育水性鞠和吸绵水饱始和程亿度有爹关。第三单节材料辛的力碎学性革质1.肾材料属的强僻度材料盗的强值度是啊材料新在应胁力作眨用下研抵抗革破坏纪的能榜力。剃通常挑情况素下，脑材料般内部咬的应源力多牧由外布力（利或荷援载）得作用批而引迁起，标随着居外力叮增加炎，应瓶力也淘随之训增大辉，直炼至应苍力超鸭过材电料内讨部质坝点所惠能抵塘抗的遥极限净，即婚强度约极限瓜，材慌料发良生破休坏。在工饲程上郑，通浊常采瓶用破梨坏试凤验法净对材胁料的脾强度溉进行临实测东。将乌预先雄制作授的试黄件放郊置在欢材料垫试验零机上偏，施截加外婶力（惭荷载洪）直辜至破宵坏，透根据野试件菠尺寸冰和破遇坏时讯的荷还载值饮，计欲算材弯料的鄙强度屈。根据减外力隆作用矩方式同的不便同，核材料牌强度顶有抗拉友、抗码压、梢抗剪盯、抗照弯（唐抗折僻）强歼度等。材姓料的辩抗拉胜、抗乔压、伍抗剪除强度血的计荒算式奇如下掘：式中f-拒--冰--佛-材料启强度凭，MP趋a杯Fma焦x--材料安破坏肉时的寒最大说荷载占，N铺A脂--洒--渣--试件局受力仓面积月，mm2材料展的抗晒弯强忌度与奴受力佛情况骂有关渴，一霉般试嫂验方久法是瓣将条优形试贪件放贫在两裙支点垮上，营中间亩作用宪一集梳中荷丹载，蚁对矩既形截垃面试限件，母则其抗弯衡强度用下浪式计衫算：式中fw--肿--动--材料忠的抗日弯强需度，MP声a笨Fma狂x--卫-材料堵受弯雷破坏毯时的弃最大办荷载不，N献A必--肿--援--试件脚受力皇面积候，mm2L-春--翁--孝-两支赏点的息间距档，mm仰b、疗h-廊--试件脉横截良面的鉴宽及炕高，mm2.弹性所和塑配性材料界在外摄力作选用下讲产生袍变形棉，当睁外力照取消荷后能妹够完惰全恢士复原趁来形泄状的面性质赤称为宿弹性段。这怪种完无全恢涂复的妨变形渡称为缺弹性要变形事（或枯瞬时饭变形挎）。参材料亿在外陶力作闸用下座产生糠变形失，如僚果外替力取底消后发，仍领能保香持变跌形后伪的形量状和发尺寸阀，并侍且不唇产生互裂缝寺的性血质称杨为塑四性。束这种旬不能卫恢复锣的变猎形称披为塑苗性变组形（型或永年久变话形）舟。3.脆性篮和韧递性材料雅受力摩达到锅一定怕程度舅时，险突然史发生丝式破坏状，并购无明请显的悲变形孝，材琴料的育这种垫性质耻称为彻脆性陈。大竖部分辩无机巷非金叶属材方料均弹属脆冻性材铁料，琴如天喜然石耕材，仿烧结士普通淡砖、斥陶瓷馅、玻凯璃、欧普通规混凝仙土、冬砂浆思等。详脆性迎材料宰的另劣一特所点是掘抗压歪强度皂高而摘抗拉若、抗歼折强愚度低艳。在珍工程码中使鼠用时谎，应流注意敌发挥熊这类担材料顷的特铜性。第四明节.丛材料椅的热袍工性妙质1.驴导视热性当材馒料两竭面存铁在温族度差雀时，便热量富从材碍料一夜面通谈过材钥料传英导至刚另一标面的疗性质喉，称死为材喜料的绿导热碍性。坊导热法性用帜导热司系数λ表示如。导柏热系凭数的酸定义缺和计摧算式烛如下混所示沫：式中λ—振—导热命系数汁，Ｗ拌／（牙ｍ·荷Ｋ）卷；闲Ｑ－筑传导雨的热鸭量，企Ｊ糠&—哀材料宗厚度篇，ｍ树；A—北—热传耗导面拢积，m2t一热掀传导标时间渠，h；辜（乳T2-T1）－材料匙两面是温度昂差，K在物案理意婶义上贞，导今热系间数为智单位报厚度市(1m)的材种料、遥两面美温度桶差为被1Ｋ已时、恭在单骂位时拔间(兰1s)内通伍过单隆位面隔积(邀1㎡担)的茅热量热。2.热容爱量和免比热材料杨在受码热时咐吸收源热量发，冷闯却时芒放出授热量浴的性管质称岗为材赚料的撑热容债量。祥单位吴质量腐材料鉴温度来升高借或降场低1叼Ｋ所苏吸收俩或放猛出的卡热量练称为米热容肤量系鞋数或鄙比热鲜。比避热的雹计算权式如纯下所减示：式中C-僻--材料门的比伍热，J/倒（g老·K提）遗Q-捎-材料姥吸收耳或放访出的召热量勉(热容夫量)m-糊--材料她质量痕，g底（t2-姨t1）-府-材料设受热悦或冷尸却前枪后的糕温差估，K材料捞的温枝度变除形性材料循的温摇度变烟形是液指温说度升讨高或帆降低教时材嚼料的樱体积容变化酒。除个技别材匪料以金外，泉多数赛材料绞在温阶度升该高时烦体积娇膨胀鹅，温惑度下位降时卧体积除收缩翠。这辰种变坝化表作现在丙单向世尺寸够时，颂为线应膨胀磁或线较收缩肾，相武应的窝技术偿指标腰为线姜膨胀腿系数材（α）。第五显节材料默的耐骂久性材料朗的耐膊久性是泛光指材臂料在写使用胶条件亡下，互受各魄种内谦在或霞外来快自然钟因素拜及有熔害介棋质的只作用抱，能渔长久巡寿地保锤持其脾使用店性能商的性逼质。顿材料曲在建驴筑物昼之中轮，除啦要受娘到各峡种外犯力的爽作用谷之外驶，还扣经常巷要受达到环漆境中绒许多陵自然晶因素象的破音坏作乘用。草这些欲破坏吗作用倾包括阔物理仗、化乐学、尸机械赞及生闹物的浅作用级。物理招作用乏可有辣干湿黎变化匹、温困度变允化及漂冻融原变化眉等。绳这些冈作用洒将使贿材料轧发生弊体积司的胀络缩，饱或导塑致内巧部裂脑缝的辨扩展治。时蒜间长圾久之嚷后即旱会使郊材料萍逐渐迟破坏摘。在殊寒冷吼地区削，冻铅融变井化对亮材料跌会起挑着显替著的想破坏帽作用肿。在绿高温屠环境桥下，冒经常惹处于事高温笔状态鼓的建蔽筑物创或构率筑物梦，所扔选用养的建汇筑材群料要吩具有奥耐热穿性能煤。在别民用絮和公赴共建弃筑中列，考残虑安溪全防套火要续求，撞须选百用具羽有抗馋火性顾能的兼难燃闪或不恰燃的姜材料厘。化学集作用包括奇大气灶、环晃境水从以及滋使用西条件袖下酸贴、碱辆、盐扶等液绩体或格有害扰气体机对材集料的洲侵蚀现作用篇。机械间作用包括跌使用纳荷载捏的持槽续作肾用，志交变帅荷载疮引起秃材料该疲劳筝，冲艘击、掉磨损苍、磨枪耗等而。生物辱作用包括撕菌类届、昆目虫等出的作锈用而落使材饿料腐爱朽、纷蛀蚀永而破燥坏。砖、竿石料踢、混患凝土着等矿码物材尝料，成多是替由于映物理炉作用议而破胳坏，盲也可漆能同童时会竟受到虫化学滑作用嗽的破舅坏。弱金属祸材料亏主要够是由昼于化暑学作颈用引践起的昼腐蚀笔。木秆材等另有机使质材络料常俩因生雅物作获用而酒破坏泽。沥两青材水料、虹高分励子材助料在贫阳光堪、空克气和所热的咳作用帝下，夫会逐练渐老候化而文使材暖料变率脆或影开裂燃。材料缴的耐冻久性争指标指是根输据工请程所扑处的膏环境测条件扣来决川定的浑。例座如处箱于冻认融环键境的阳工程能，所轧用材皮料的民耐久喘性以栽抗冻里性指别标来呆表示销。处促于暴挤露环提境的从有机渠材料甲，其粉耐久涉性以压抗老链化能稠力来肉表示差。例1尝-1材料娱的密伴度、淹表观蛾密度萍、堆逝积密汽度有匀何区眠别？浪如何醋测定纲？材圣料含复水后泄对三蝴者有粪什么瓜影响增？例1患-2某工逗地所瞒用卵张石材丽料的泉密度沈为2硬.6按5g/捎cm3、表观售密度扣为2现.6虽1g/奏cm3、堆积贞密度誉为1绣68汗0kg制/m3，计算济此石他子的孔隙虎率与阴空隙队率？例1蹲-3某石称材在句气干丑、绝炊干、大水饱汁和情观况下衣测得惯的抗俊压强盆度分妖别为沃17凳4、拦17醒8、疏16趴5MP枝a，求该组石材解的软房诚