第11章 建筑材料基本物理性质20150318

第1章土木工程(tǔmùgōngchéng)材料基本性质教学目的与要求：熟练掌握土木工程材料的物理、力学性质；掌握土木工程材料耐久性的概念；了解(liǎojiě)材料的基本组成、结构和构造与材料基本性能的关系。重点：材料的强度等力学性质。难点：材料组成（孔隙率）对其性能的影响。共三十二页1.1材料(cáiliào)的物理性质1.

密度、表观密度、体积密度和堆积密度2.

材料(cáiliào)的孔隙率和空隙率

3.

材料与水有关的性质4.

材料的热工性质共三十二页材料(cáiliào)与水有关的性质1）亲水性(shuǐxìng)与憎水性(shuǐxìng)

2）吸水性与吸湿性

3）耐水性

4）抗渗性

5）抗冻性共三十二页材料(cáiliào)的热工性能1）热容量和比热

2）导热性

3）耐燃性

4）温度(wēndù)变形性

共三十二页1.1.1密度、表观密度、体积密度和堆积密度Q1：这四种密度有区别吗？区别在哪里？Q2:他们之间大致有什么样的相互关系(guānxì)？（大小）Q3:针对一种材料，这四种密度都要了解吗？共三十二页指的是材料(cáiliào)在绝对密实状态下，单位体积的干质量。计算公式为：上式中，—密度(mìdù)（g/cm3或kg/m3)m—材料在干燥状态下的质量（g）；v—材料在绝对密实状态下的体积（cm3);1.密度

测试方法：密度试验Return共三十二页*测量(cèliáng)材料密度的方法与步骤：共三十二页2.表观(biǎoɡuān)密度指单位体积(指材料实体及闭口孔隙(kǒngxì)体积)材料的干质量。计算公式为：

=密实状态下的体积v+孔隙体积v闭孔思考题：比较密度和表观密度的大小？Return共三十二页3.体积密度(mìdù)（俗称容重）指的是材料在自然状态下单位(dānwèi)体积（包括材料实体及其开口孔隙、闭口空隙）的质量。计算公式为：V′—材料在自然状态下的体积，包括实体和内部孔隙思考题：比较密度、表观密度和体积密度的大小？Return共三十二页4.堆积(duījī)密度指的是颗粒状或粉状材料在堆积状态下，单位体积(tǐjī)的质量。计算公式为：Return注意：1、相对密度、毛体积密度（干体积密度）2、不同教材和规范中对这几种密度的表示符号会有所变化，但定义是一致的。共三十二页1.1.2孔隙率和空隙率Q1：定义、符号表示(biǎoshì)、对应名词？Q2：孔隙率越大反应材料越密实？

空隙率越小，说明材料堆积的越密实？Q3：P+D??1;共三十二页材料(cáiliào)的孔隙率和空隙率1）材料(cáiliào)的孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率，用P表示。

注意：单纯从某一材料孔隙率大小的变化无法判定材料性质（强度、抗渗性、抗冻性等）的变化情况。共三十二页2）材料(cáiliào)的密实度是指材料体积(tǐjī)内被固体物质充实的程度，也就是固体体积(tǐjī)占总体积(tǐjī)的比例，用D来表示。共三十二页材料的填充(tiánchōng)率与空隙率1）空隙(kòngxì)率空隙率是指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率，用P’表示：共三十二页2）填充(tiánchōng)率填充率是指散粒材料（如砂子(shāzǐ)、石子等）在自然堆积状态下，被其颗粒填充的程度。填充率一般用D′来表示，按下式计算：空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间相互填充的致密程度；Return共三十二页1.1.3材料与水有关的性质Q1：润湿角？如何判断亲水性材料和憎水性材料？Q2：材料吸水率的大小与什么有关？密实材料及仅

有封闭孔隙的材料能吸水吗？Q3：平衡含水率、软化(ruǎnhuà)系数、渗透系数和抗渗等级、

抗冻等级共三十二页1.1.3材料(cáiliào)与水有关的性质（1）亲（憎）水性：材料(固体材料)在空气中与水接触时，能被水湿润(shīrùn)的性质，称为亲水性，否则为憎水性。（2）亲（憎）水性材料：

具有亲水性的材料称为亲水性材料，如木材、砖、混凝土、石等；反之为憎水性材料，如沥青，石蜡、塑料等。

返回共三十二页材料(cáiliào)的吸水性&吸湿性

吸水性:指材料与水接触时吸收水分的性质(xìngzhì)，用吸水率表示。

吸水率：指材料吸水饱和时，所吸收水分的质量／体积占干燥材料的质量／体积百分数。

吸水率计算公式如下：返回

质量吸水率体积吸水率共三十二页吸湿性吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质(xìngzhì)，用含水率W表示。干燥(gānzào)的材料吸收空气中的水分潮湿的材料平衡含水率平衡含水率：当材料中所含湿度与空气湿度达到相对平衡时的含水率释放水分返回含水率是个变值共三十二页材料(cáiliào)的耐水性耐水性：是指材料长期(chángqī)在水的作用下不破坏，其强度也没有显著下降的性质。一般用软化系数KR表示：返回>＝0.85的材料看做是耐水材料共三十二页

抗渗性抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质，常用渗透系数Ｋｓ或抗渗等级表示。抗渗等级S4、S6

、S8…

：指在规定试验(shìyàn)条件下，材料能承受逐步增高至0.4、0.6、0.8MPa…的水压而不渗透渗透系数越小，抗渗性越强；抗渗等级越高，抗渗性越强。返回(fǎnhuí)共三十二页

抗冻性抗冻性：指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。抗冻性用抗冻等级Ｆ表示，抗冻等级表示材料吸水饱和后经过规定的冻融循环次数，试件的质量(zhìliàng)损失或相对弹性模量下降不超过规定限值时的冻融循环次数。故抗冻等级越高，抗冻性越强。返回(fǎnhuí)共三十二页1.1.4材料的热工性质Q1：选择建筑(jiànzhù)围护结构材料时，应选择导热系数？

热容量？共三十二页

１.１.４热容量和比热(bǐrè)热容量：是指材料在温度变化(biànhuà)时吸收和放出热量的能力。衡量材料热容量的指标是比热容。比热容：单位质量的材料温度升高或降低1K所吸收或放出的热量。计算公式为：反映材料吸热放热能力大小共三十二页导热性导热性：是指材料两面存在温差时，热量能从高侧向低侧传递。导热性用导热系数来表示。导热系数：单位厚度的材料，两面温差为1K时在单位时间(shíjiān)内通过单位面积的热量。计算公式为：思考(sīkǎo)：围护结构应选择什么样的的建筑材料？共三十二页耐燃性耐燃性：是指材料对火焰(huǒyàn)和高温的抵抗能力。非燃烧(ránshāo)材料难燃烧材料可燃烧材料建筑材料共三十二页温度(wēndù)变形性

指材料温度升高或降低时，材料的体积变化。对多数材料来说，温度变形特性都是热胀冷缩。该性能(xìngnéng)在工程中的应用：在修筑道路、桥梁以及其它一些长度较大的建筑物、构筑物时，要设温度缝。对于温度变形要求严格的工程，应选择温度变性不敏感的材料。共三十二页1.某种材料试样,其形状不规则,要求测定(cèdìng)其体积密度。现已知材料的干燥质量m,表面涂以密度为ρ的石蜡后,称得质量为m1。将涂以石蜡的石子放入水中称得在水中的质量为m2。试求该材料的体积密度(水的密度为ρW)。2.工程中应用多孔性材料(cáiliào)作保温隔热,使用时应注意什么问题?为什么?共三十二页2.答：应注意防潮。保温材料的一个共同特点是它们经常呈多孔状，或者具有纤维结构，其中的热量传递是导热、对流换热、热辐射三种传热机理联合作用的综合过程。如果保温材料受潮(shòucháo)，水分将替代孔隙中的空气，这样不仅水分的导热系数高于空气，而且对流换热强度大幅度增加，这样材料保温性能会急剧下降。共三十二页计算题：1.一块状材料(孔隙特征为开口连通)，自然状态下体积(tǐjī)为72cm3，自然状态下(含水)的质量为129.1g，烘干后(体积不变)质量为121.5g，材料的密度为2.7g/cm3，求其表观密度，含水率，质量吸水率各是多少(水的密度为1g/cm3)?共三十二页2.某一块(yīkuài)状材料,完全干燥时的质量为120g,自然状态下的体积为50cm3,绝对密实状态下的体积为30cm3;⑴试计算其密度,体积密度和孔隙率.⑵若体积受到压缩,其体积密度为3.0g/cm3,其孔隙率减少多少?

共三十二页内容(nèiróng)总结第1章土木工程材料基本性质(xì