第二建筑材料基本性质

第二建筑材料基本性质材料得组成结构、构造与材料性质得关系。物理性质:密度、表观密度、堆积密度;孔隙率与空隙率;力学性质:材料得强度、强度等级、比强度、弹性与塑性、脆性与韧性;材料与水有关得性质:吸水性与吸湿性;耐水性;抗渗性与抗冻性;材料得热工性能:比热、导热性、热变形性、耐燃性;材料得耐久性能;材料得装饰性、教学重点、难点:

材料得物理、力学性质

第二章建筑材料得基本性质教学目得与要求:

2、1材料组成、结构及构造对性质得影响

2、1、1材料得组成材料得组成包括化学组成与矿物组成;(1)化学组成:定义:化学组成就是指构成材料得化学成分。化学组成对材料性质得影响:不同化学组成得材料其性质不同;例如:钢中得含碳量越多,硬度越大,但塑性、韧性越差。含碳量C%1硬度抗拉强度断面收缩率伸长率冲击韧性例:化学元素碳对钢材性质得影响如下图:1、4

(2)矿物组成许多无机非金属材料都就是由各种矿物组成得。相同得化学成分组成得材料,不同矿物得矿物成分,材料得性质也就是不同得。例如:硅酸盐水泥熟料中,铝酸三钙、硅酸三钙、硅酸二钙与铁铝酸四钙得性能都就是不同得;

2、1材料组成、结构及构造对性质得影响2、1、2材料得结构与构造

建筑材料得性质与其结构、构造有着密切关系。也可以说材料得结构、构造就是决定建筑材料性质得极其重要因素。结构:(1)宏观结构:用肉眼或放大镜能够分辨得毫米级以上得粗大组织;(2)细观结构:用光学显微镜观察到得微米级得组织结构;(3)微观结构:用电子显微镜、X光射线衍射仪等手段来研究材料分子、原子级得微观组织,称为微观结构;宏观结构1、散粒结构由单独得颗粒组成2、聚集结构材料中得颗粒通过胶结材料彼此牢固地结合在一起3、多孔结构材料中含有大量得,大得,或微小得均匀分布得孔隙4、致密结构材料在外观上与结构上都就是致密得5、纤维结构就是木材,玻璃纤维制品所特有得结构6、层状结构就是板材常见得结构微观结构

就是指物质得原子、分子层次得微观结构。一般要借助于电子显微镜、X射线衍射仪等具有高分辨率得设备进行观察、分析,其分析程度就是以“埃”

(1A=10-10m)为单位表示得。材料得许多物理性质,如强度、硬度、弹塑性、导热性等都有密切得关系。材料得微观结构可以分为晶体、玻璃体与胶体。材料得孔隙(一)、孔隙形成得原因(1)、水分子得占据作用建筑材料加水拌与,用水量通常超过理论上得用水量,多余得水分占据得空间即为孔隙(2)、外加得发泡作用如生产加气混泥土等得各种发泡剂,可在材料中形成大量得孔隙(3)、火山作用火山爆发时,喷到空中得岩浆,,冷却后在岩石中形成大量得孔隙(4)、烧作用孔隙得类型及对材料性质得影响(二)孔隙得类型

(1)连通孔隙(2)封闭孔隙(3)半封闭孔隙(三)、孔隙对材料性质得影响(孔隙增多)(1)、材料得体积密度减小

(2)、材料受力得有效面积减小,强度降低

(3)、体积密度减小,导热系数与热容随之减小

(4)、透气性,透水性,吸水性变大

(5)、对抗冻性,要试孔隙大小与形态而定,有些能提高抗冻性2、2材料得物理性质1、密度:

指得就是材料在绝对密实状态下,单位体积得干质量,计算公式为:上式中,—密度(g/cm3)m—材料在干燥状态下得质量(g);

v—材料在绝对密实状态下得体积(cm3);2、2、1密度、表观密度与堆积密度大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点关于密度计算中得体积问题注意:材料在致密状态下得体积指得就是不包含材料内部孔隙得实体积对于致密材料(如钢材、玻璃等)而言,内部就是不含孔隙得,故体积很容易测定;但就是对于绝大多数材料而言,在自然状态下材料就是含有一些孔隙得。有孔隙材料得体积测定方法:

一般采用李氏瓶测定有孔材料得实体积？思考题:如何测量有孔隙材料得密度？关于密度计算中得体积问题*测量有孔隙材料密度得方法与步骤:2、表观密度

指得就是材料在自然状态下,单位体积得干质量;表观密度得计算公式为:上式中,—表观密度(kg/m3)m—材料在干燥状态下得质量(kg);vo—材料在自然状态下得体积(m3);*自然状态下得体积vo=密实状态下得体积v+孔隙体积v孔思考题:比较密度与表观密度得大小？？思考题:如何测定材料得表观密度？取材料样品烘干烘箱1050C~1100C冷却到室温干燥器称量质量m天平一、测定材料得干质量m:二、测定材料得自然体积Vo-----分两种情况:(1)对于形状规则得材料,如砖、石块等:用游标卡尺可定材料得自然体积;对于六面体,测定长、宽、高;对于圆柱体,测定其直径与高;(2)对于形状不规则得材料,如卵石、碎石等,采用排液法确定其自然体积;*排液法测定不规则材料自然体积V石:3堆积密度:

指得就是颗粒状或粉状材料在堆积状态下,单位体积得质量*计算公式为:

—堆积密度(kg/m3)m—材料在干燥状态下得质(kg);

—材料在堆积状态下得体积(m3);？思考题:如何测定砂与石子得堆积密度？(1)首先采用前述方法测定其干质量m;(2)然后采用容量升来测定砂子、石子得堆积体积,方法如下:

a)砂子采用1L、5L得容量升来测堆积体积;

b)石子采用10L、20L、30L得容量升来测定其堆积体积;(3)利用公式计算堆积密度:2、2、2材料得密实度与孔隙率一、材料得密实度与孔隙率:1、材料得密实度:

就是指材料体积内被固体物质充实得程度,也就就是固体体积占总体积得比例,用D来表示。2孔隙率:就是指材料体积内,孔隙体积占总体积得百分率,用P表示。孔隙可分为闭口孔与开口孔。

P=(V0-V)/V0*100%=(1-V/V0)*100%

材料内部孔隙示意

密实度与孔隙率反映了材料得致密程度。一般来说,同一种材料,孔隙率越小,连接孔隙越少,则:其强度越高;吸水越少;抗渗性与抗冻性越好;导热性越好;保温性差;2、2、3材料得填充率与空隙率:1、填充率填充率就是指散粒材料(如砂子、石子等)在堆积体积中,被其颗粒填充得程度。填充率一般用D’来表示,按下式计算:

或2、、空隙率空隙率就是指散粒材料在堆积体积中,颗粒之间得空隙体积占堆积体积得百分率,用P’表示:空隙率得大小反映了散粒材料得颗粒之间相互填充得致密程度;思考:空隙率与孔隙率有什么区别？堆积密度、空隙率指标在工程中得应用例如:在砼中,砂石间得空隙需要水泥浆填充。其空隙越大,拌制砼所需得水泥浆量越多,如果要节约水泥,减少砼得成本,就需要采用空隙率尽可能小得砂石,而孔隙率与表现密度与堆积密度有关。因此,《建筑用卵石、碎石》GB/T14658-2001中规定,表观密度大于2500千克/立方米,堆积密度大于1350千克/立方米,空隙率小于47%。2、3材料与水有关得性质1、材料得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得根本原因在于材料得分子结构。亲水性材料与水分子之间得分子亲合力,大于水分子本身之间得内聚力;反之,憎水性材料与水分子之间得亲合力,小于水分子本身之间得内聚力。图2－1材料润湿示意图

(ａ)亲水性材料;(ｂ)憎水性材料

具有亲水性得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;？思考:防水防潮材料应优先选用哪种材料？亲(憎)水性材料:2、材料得吸湿性与吸水性(1)材料吸湿性及含水率

材料得吸湿性就是指材料吸收空气中水分得性质、用含水率表示

含水率就是指材料中所含水得质量占其干质量得百分率,用Wh表示;计算公式如下:含水率在工程中得应用例如:拌制砼所用材料质量就是指干质量、但现场得砂石都不同程度有水存在、因此在称量上应该考虑到砂石得含水情况、

己知每拌制1m3混凝土需要干砂606Kg,测得施工现场得含水率砂为7%,则现场需要称取多少湿砂?

砂用量:S‘=S(1+Ws)=606×(1+7%)=648Kg

知识延伸干燥得材料吸收空气中得水分潮湿得材料平衡含水率平衡含水率:当材料中所含水分与空气湿度达到相对平衡时得含水率释放水分(2)吸水性与吸水率

吸水性就是指材料与水接触吸收水分得性质,吸水性得大小用吸水率表示,吸水率用两种表示方式。

材料得吸水率与其孔隙率有关,更与其孔特征有关。因为水分就是通过材料得开口孔吸入并经过连通孔渗入内部得。材料内与外界连通得细微孔隙愈多,其吸水率就愈大。1)质量吸水率:2)体积吸水率:

材料在吸水饱与状态下,所吸收水得体积占材料自然体积得百分率。体积吸水率与质量吸水率得关系为:

W0=W*

ρo

一般来说孔隙率愈大,吸水率也愈大,吸水率增大对吃得性质有不良影响,如体积密度增加,体积膨胀,导热性增大,强度及抗动性下降等、、思考:材料得吸水性与吸湿性有什么区别？3、材料得耐水性耐水性:就是指材料长期在水得作用下,其强度也没有显著下降得性质;一般用软化系数K表示:

材料软化系数得要求

1)、软化系数越小,说明材料吸水饱与后得强度降低越多,其耐水性越差。

2)、对经常处于水中或受潮严重得重要结构物(如地下构筑物、基础、水工结构)得材料,其K软≥0、85;

3)、受潮较轻得或次要结构物得材料,其K软≥0、85;

4)、K软≥0、80得材料,一般称为耐水得材料。4、抗渗性抗渗性:材料抵抗压力水渗透得性质;抗渗性得表示方法有两种:一、渗透系数K

土一般采用

K越大,说明抗渗性越差。二、抗渗等级P

砼与砂浆一般采用。等级越高,说明抗渗性越好。用P6、P8、P10等表示如:P6表示材料得最大渗水压力为0、6MPa

5、抗冻性定义:指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏,强度也不显著下降得性质。表示:抗冻等级F

表示。抗冻等级:能经受冻融循环得最大次数如F10,表示在标准试验条件下,材料强度下降不大于25％,质量损失不大于5％,所能经受得冻融循环次数最多为10次。原因:水、负温度

1、结冰体积膨胀

2、溶解由外向内进行,引起内外温度应力差。影响因素:外因与内因。

材料吸水后,在负温作用条件下,水在材料毛细孔内冻结成冰,体积膨涨所产生得冻胀压力造成材料得内应力,会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环得反复,材料得破坏作用逐步加剧,这种破坏称为冻融破坏。

注意:质量强度损失都不超过标准规定得范围2、4材料得热工性能:比热、导热性;(1)材料得导热性:就是指材料存在温差时,热量能从材料得一面通过材料本身传到另一面得性质,称为导热性;导热性一般用导热系数表示！导热系数越小,材料得隔热保温性能越好;细小而封闭得孔隙,导热系数越小;开口而粗大、连通得孔隙,导热系数越大;金属材料得导热系数大于非金属材料得导热系数;(2)材料得热容量:定义:就是指材料受热时吸收热量、冷却时放出热量得性质,称为热容量。表示:比热C问题:为什么滨海城市冬暖夏凉？(3)热变形性:

材料随温度得升降而产生热胀冷缩变形得性质,称为材料得热变形性,亦称为温度变形;温度变形一般用热膨胀系数表示(4)耐燃性材料在空气中遇火不着火不燃烧得性能,称为耐燃性2、5力学性质:2、5、1材料得强度与强度等级材料得强度就是指材料在外力作用下不破坏时所能承受得最大应力;材料得强度等级

大多数建筑材料根据其极限强度得大小,把材料划分为若干不同得等级,称为材料得强度等级;材料强度等级划分得标准:a)脆性材料主要根据其抗压强度来划分强度等级,如混凝土、水泥、粘土砖等;

例:混凝土得强度等级划分为9级:

C15,C20~C55;b)韧性材料主要根据其抗拉强度来划分强度等级,如钢材等;如钢材分为Q195,215,235,255,275等;

材料得组成孔隙率增加强度降低含水率增加强度降低温度升高强度降低试件尺寸大强度降低加荷速度快强度降低等影响强度得因素:3,比强度比强度:就是指材料得强度与其表观密度得比值;比强度得意义:(1)衡量材料轻质高强性能得一项重要指标;(2)选用比强度高得材料或者提高材料得比强度,对大跨度、高高度建筑十分有利;普通混凝土、低碳钢、松木得比强度分别为0、012,0、053,0、069。2、5、2材料得弹性与塑性1,弹性:就是指材料在外力作用下产生变形