建筑材料的基本性能

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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,建筑材料的基本性能,熟悉和掌握材料的基本性质，对于正确选择和合理使用材料至关重要。本章主要介绍了材料的基本物理、力学性质及其有关指标和计算公式。物理性质包括材料与质量有关的性质、与水有关的性质、热工性质，力学性质包括强度、弹性与塑性、脆性与韧性。,本章提要,本 章 内 容

2、,1.1,材料的物理性质,1.2,材料的力学性质,1.1,材料的物理性质,密度,是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。计算式为：,绝对密实状态下的体积,是指不包括孔隙在内的体积。,1.1.1,材料与质量有关的性质,1.1.1.1,密度,表观密度,是指材料在自然状态下单位体积的质量。计算式为：,材料的表观体积,是指包含孔隙的体积。一般是指材料长期在空气中干燥，即,气干状态下的表观密度,。在烘干状态下的表观密度，称为,干表观密度,。,1.1.1.2,表观密度,堆积密度,是指粉状、颗粒状或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量。计算式为：,砂子、石子等散粒材料的堆积体积,，是在特定条件下所填充的容量

3、筒的容积。材料的堆积体积包含了颗粒之间或纤维之间的孔隙。,常用建筑材料的有关数据,见表,1.1,。,1.1.1.3,堆积密度,表,1.1,常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率,材料,密度,(kg/m,3,),表观密度,0,(kg/m,3,),堆积密度,0,(kg/m,3,),孔隙率,(%),石灰岩,2.602.80,20002600,_,_,花岗岩,2.602.90,26002800,_,0.53.0,碎石,(,石灰岩,),2.602.80,_,14001700,_,砂,2.60,_,14501650,_,粘土,2.60,_,16001800,_,普通粘土砖,2.50,1600180

4、0,_,2040,材料,密度,(kg/m,3,),表观密度,0,(kg/m,3,),堆积密度,0,(kg/m,3,),孔隙率,(%),粘土空心砖,2.50,10001400,_,_,水泥,3.10,_,12001300,_,普通混凝土,_,21002600,_,520,木材,1.55,400800,_,5575,钢材,7.85,7850,_,0,泡沫塑料,_,2050,_,_,(1),密实度,密实度,是指材料体积内被固体物质所充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例。密实度反映材料的致密程度。计算式为：,1.1.1.4,材料的密实度与孔隙率,例如：,某种普通粘土砖,0,=1700kg/m

5、,3,，,=2.5g/cm,3,。,那么其密实度,D=,0,100%,=17002500100%,=68%,(2),孔隙率,孔隙率,是指材料体积内，孔隙体积所占的比例。计算式为：,孔隙率与密实度的关系为：,如上述普通,粘,粘土砖的,孔,孔隙率为,：,：,P=,（,1-0,)100%,=(1-0.68)100%=32%,材料的密,实,实度和孔,隙,隙率是从,不,不同方面,反,反映材料,的,的密实程,度,度，通常,采,采用孔隙,率,率表示。,根据材料,内,内部孔隙,构,构造的不,同,同，孔隙,分,分为连通的和封闭的两种。,几种常用,材,材料的孔,隙,隙率列于表,1.1,。,(1),填充率,填充率是

6、指散粒,材,材料在某,种,种堆积体,积,积内被其,颗,颗粒填充,的,的程度。,其计算式,为,为：,1.1.1.5,材料的填,充,充率与空,隙,隙率,(2),空隙率,空隙率是指散粒,材,材料在某,种,种堆积体,积,积内，颗,粒,粒之间的,空,空隙体积,所,所占的比,例,例。计算,式,式为：,空隙率与,填,填充率的,关,关系为：,材料在空,气,气中与水,接,接触时，,根,根据材料,表,表面被水,润,润湿的情,况,况，分亲水性材,料,料和憎水性材,料,料两类,当材料分,子,子与水分,子,子间的相,互,互作用力,大,大于水分,子,子间的作,用,用力时，,材,材料表面,就,就会被水,所,所润湿。,此,此

7、时在材,料,料、水和,空,空气的三,相,相交点处,，,，沿水滴,表,表面所引,切,切线与材,料,料表面所,成,成的夹角,90,图,1.1(a),，这种,材,材料属于亲水性材,料,料。,1.1.2,材料与水,有,有关的性,质,质,1.1.2.1,亲水性与,憎,憎水性,如果材料,分,分子与水,分,分子间的,相,相互作用,力,力小于水,本,本身分子,间,间的作用,力,力，则表,示,示材料不,能,能被水润,湿,湿。此时,，,，润湿角,90,180,图,1.1(b),，这种,材,材料称为憎水性材,料,料。,大多数建,筑,筑材料，,如,如石材、,砖,砖瓦、陶,器,器、混凝,土,土、木材,等,等都属于亲水,

8、性,性材料，而沥青,、,、石蜡和,某,某些高分,子,子材料属于憎水,性,性材料。,图,1.1,材料润湿,边,边角,吸水性是指材料,在,在水中能,吸,吸收水分,的,的性质。,吸,吸水性的,大,大小用吸,水,水率表示,。,。,吸水率为材料浸,水,水后在规,定,定时间内,吸,吸入水的,质,质量（或,体,体积）占,材,材料干燥,质,质量（或,干,干燥时体,积,积）的百,分,分比。,质量吸水,率,率,1.1.2.2,吸水性,体积吸水,率,率,材料吸水,率,率的大小,与,与材料的,孔,孔隙率和,孔,孔隙构造,特,特征有关,。,。,材料在潮,湿,湿的空气,中,中吸收空,气,气中水分,的,的性质称,为,为吸湿

9、性。吸湿性,的,的大小用含水率表示。,含水率为材料所,含,含水的质,量,量占材料,干,干燥质量,的,的百分比,。,。计算式,为,为：,1.1.2.3,吸湿性,材料在长,期,期饱和水,作,作用下不,被,被破坏，,其,其强度也,不,不显著降,低,低的性质,称,称为耐水性。材料的,耐,耐水性用软化系数表示。,计算式为,：,：,1.1.2.4,耐水性,抗渗性是指材料,在,在压力水,作,作用下抵,抗,抗水渗透,的,的性质。,材,材料的抗,渗,渗性可用渗透系数表示。,1.1.2.5,抗渗性,材料的抗,渗,渗性也可,以,以用抗渗,等,等级,Pn,来表示。,例如：某防水混,凝,凝土的抗,渗,渗等级为,P6,，

10、表示该,混,混凝土试,件,件经标准,养,养护,28d,后，按照,规,规定的试,验,验方法在,0.6MPa,压力,水,水的,作,作用,下,下无,渗,渗透,现,现象,。,。,抗冻,性,性是指,材,材料,在,在吸,水,水饱,和,和状,态,态下,，,，能,经,经受,多,多次,冻,冻结,和,和融,化,化作,用,用,(,冻融,循,循环,),而不,被,被破,坏,坏，,强,强度,也,也无,显,显著,降,降低,的,的性,能,能。,材料,的,的抗,冻,冻性,用,用抗冻,等,等级,Fn,表示,。,。,n,表示,材,材料,试,试件,经,经,n,次冻,融,融循,环,环试,验,验后,，,，质,量,量损,失,失不,超,超过

11、,5%,，抗,压,压强,度,度降,低,低不,超,超过,25%,。,n,的数,值,值越,大,大，,说,说明,抗,抗冻,性,性能,愈,愈好,。,。,材料,的,的抗,冻,冻性,与,与材,料,料的,密,密实,度,度、,强,强度,、,、孔,隙,隙构,造,造特,征,征、,耐,耐水,性,性以,及,及吸,水,水饱,和,和程,度,度有,关,关。,1.1.2.6,抗冻,性,性,材料,传,传导,热,热量,的,的性,能,能称,为,为导热,性,性。材,料,料的,导,导热,性,性用导热,系,系数表示,。,。,导热,系,系数,的,的物,理,理意,义,义是指,，,，单,位,位厚,度,度的,材,材料,，,，当,两,两个,相,相

12、对,侧,侧面,温,温差,为,为,1K,时，,在,在单,位,位时,间,间内,通,通过,单,单位,面,面积,的,的热,量,量。,计,计算,式,式为,：,：,材料,的,的导,热,热系,数,数与,材,材料,的,的成,分,分、,构,构造,等,等因,素,素有,关,关。,1.1.3,材料,的,的热,工,工性,质,质,1.1.3.1,导热,性,性,材料,加,加热,时,时吸,收,收热,量,量、,冷,冷却,时,时放,出,出热,量,量的,性,性质,，,，称,为,为热容,量,量。热,容,容量,用,用比热表示,，,，,1g,材料,温,温度,升,升高,或,或降,低,低,1K,时，,所,所吸,收,收或,放,放出,的,的热,

13、量,量称,为,为比,热,热。,比,比热,的,的计,算,算式,为,为：,材料,的,的比,热,热与,质,质量,的,的乘,积,积为,材,材料,的,的热,容,容量,值,值,Q,容,=c,m,。,1.1.3.2,热容,量,量,1.2,材料,的,的力,学,学性,质,质,材料,在,在外,力,力,(,荷载,),作用,下,下抵,抗,抗破,坏,坏的,能,能力,，,，称,为,为强度。,当材,料,料承,受,受外,力,力作,用,用时,，,，内,部,部就,产,产生,应,应力,。,。随,着,着外,力,力逐,渐,渐增,加,加，,应,应力,也,也相,应,应增,大,大。,直,直至,材,材料,内,内部,质,质点,间,间的,作,作用

14、,力,力不,能,能再,抵,抵抗,这,这种,应,应力,时,时，,材,材料,即,即破,坏,坏，,此,此时,的,的极,限,限应,力,力值,就,就是材料,的,的强,度,度。,根据,外,外力,作,作用,方,方式,的,的不,同,同，,材,材料,强,强度,有,有抗拉、抗压、抗剪和抗弯,(,抗折,),强度等,(,图,1.2),。,1.2.1,强度,在试,验,验室,采,采用破坏,试,试验,法,法测试,材,材料,的,的强,度,度。,按,按照,国,国家,标,标准,规,规定,的,的试,验,验方,法,法，,将,将制,作,作好,的,的试,件,件安,放,放在,材,材料,试,试验,机,机上,，,，施,加,加外,力,力,(,荷

15、载,),，直,至,至破,坏,坏，,根,根据,试,试件,尺,尺寸,和,和破,坏,坏时,的,的荷,载,载值,，,，计,算,算材,料,料的,强,强度,。,。,材料,的,的抗,拉,拉、,抗,抗压,和,和抗,剪,剪强,度,度的,计,计算,式,式为,：,：,材料,的,的抗,弯,弯强,度,度与试,件,件受,力,力情,况,况、,截,截面,形,形状,以,以及,支,支承,条,条件,有,有关,。,。通,常,常是,将,将矩,形,形截,面,面的,条,条形,试,试件,放,放在,两,两个,支,支点,上,上，,中,中间,作,作用,一,一集,中,中荷,载,载。,材料,的,的抗,弯,弯强,度,度的,计,计算,式,式为,：,：,材

16、料,的,的强,度,度主,要,要取,决,决于,它,它的,组,组成,和,和结,构,构。,一,一般,说,说材,料,料孔,隙,隙率,越,越大,，,，强,度,度越,低,低，,另,另外,不,不同,的,的受,力,力形,式,式或,不,不同,的,的受,力,力方,向,向，,强,强度,也,也不,相,相同,。,。,图,1.2,材料,受,受力,示,示意,图,图,(a),拉力,；,；,(b),压力,；,；,(c),剪切,；,；,(d),弯曲,材料,在,在外,力,力作,用,用下,产,产生,变,变形,，,，若,除,除去,外,外力,后,后变,形,形随,即,即消,失,失，,这,这种,性,性质,称,称为弹性。这,种,种可,恢,恢复,的,的变,形,形称,为,为弹性,变,变形。,材料,在,在外,力,力作,用,用下,产,产生,变,变形,，,，若,除,除去,外,外力,后,后仍,保,保持,变,变形,后,后的,形,形状,和,和尺,寸,寸，,并,并且,不,不产,生,生裂,缝,缝的,性,性质,称,称为塑性。不,能,能恢,复,复的,变,变形,称,称为塑性,变,变形。,材料,的,的弹,性,性和,塑,塑性,变,变形,曲,曲线见图,1.3,。有,