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1、学习材料性质的原因第1页，共50页，编辑于2022年，星期五o物理性质：密度、表观密度、堆积密度；孔隙率和空隙率;o力学性质：材料的强度、强度等级、比强度、弹性和塑性、脆性与韧性；o材料与水有关的性质：吸水性和吸湿性；耐水性；抗渗性和抗冻性；o材料的热工性能：比热、导热性、热变形性、耐燃性；o材料的耐久性能；o材料的组成结构、构造与材料性质的关系。v教学重点、难点：教学重点、难点：材料的物理、力学性质 第二章第二章 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质v教学目的与要求：教学目的与要求：第2页，共50页，编辑于2022年，星期五2.1 材料组成、结构及构造对性质的影响材料组成、结构及构造对性质的
2、影响 2.1.1 材料的组成n材料的组成包括化学组成和矿物组成；（1）化学组成：定义：化学组成是指构成材料的化学成分。化学组成对材料性质的影响：不同化学组成的材料其性质不同；例如：钢中的含碳量越多，硬度越大，但塑性、韧性越差。第3页，共50页，编辑于2022年，星期五含碳量含碳量C%1硬度硬度抗拉强度抗拉强度断面收缩率断面收缩率伸长率伸长率冲击韧性冲击韧性例：化学元素碳对钢材性质的影响如下图：例：化学元素碳对钢材性质的影响如下图：1.4第4页，共50页，编辑于2022年，星期五（2 矿物组成矿物组成许多无机非金属材料都是由各种矿物组成的。相同的化学成分组成的材料，不同矿物的矿物成分，材料的性质
3、也是不同的。例如：硅酸盐水泥熟料中，铝酸三钙、硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙的性能都是不同的；2.1 材料组成、结构及构造对性质的影响材料组成、结构及构造对性质的影响第5页，共50页，编辑于2022年，星期五2.1.2 材料的结构和构造（1）宏观结构（2）细观结构（3）微观结构（1）宏观结构：用肉眼或放大镜能够分辨的毫米级以上的粗大组织；（2）细观结构：用光学显微镜观察到的微米级的组织结构；（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、原子级的微观组织，称为微观结构；第6页，共50页，编辑于2022年，星期五2.2 材料的物理性质材料的物理性质1 、密度:指的是材料在绝对密
4、实状态下，单位体积的干质量，计算公式为：上式中，密度（g/cm3)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);2.2.1密度、表观密度和堆积密度密度、表观密度和堆积密度第7页，共50页，编辑于2022年，星期五关于密度计算中的体积问题关于密度计算中的体积问题注意：注意：材料在致密状态下的体积指的是不包含材料内部材料在致密状态下的体积指的是不包含材料内部孔隙的实体积孔隙的实体积n对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内部是不含孔隙的，故体积很容易测定；n但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下材料是含有一些孔隙的。第8页，共50页，编辑于2022年，星期五n有孔隙材料的体
5、积测定方法：一般采用李氏瓶测定有孔材料的实体积？思考题：？思考题：如何测量有孔隙材料的密度？如何测量有孔隙材料的密度？关于密度计算中的体积问题关于密度计算中的体积问题第9页，共50页，编辑于2022年，星期五*测量有孔隙材料密度的方法与步骤：测量有孔隙材料密度的方法与步骤：第10页，共50页，编辑于2022年，星期五2、表观密度、表观密度指的是材料在自然状态下，单位体积的干质量；表观密度的计算公式为：表观密度的计算公式为：上式中，表观密度（kg/m3)m材料在干燥状态下的质量（kg）；vo材料在自然状态下的体积（m3);*自然状态下的体积vo=密实状态下的体积v+孔隙体积v孔孔思考题：比较密度
6、和表观密度的大小？第11页，共50页，编辑于2022年，星期五？思考题：如何？思考题：如何 测定材料的表观密度？测定材料的表观密度？取材料样品取材料样品烘烘 干干烘箱烘箱1050C1100C冷却到室温冷却到室温干燥器干燥器称量质量称量质量 m天平天平一、测定材料的干质量m:第12页，共50页，编辑于2022年，星期五二、测定材料的自然体积二、测定材料的自然体积V Vo o-分两种情况：（1 1）对于形状规则的材料，如砖、石块等：）对于形状规则的材料，如砖、石块等：n用用游标卡尺游标卡尺可定材料的自然体积；可定材料的自然体积；a)a)对于六面体，测定长、宽、高；对于六面体，测定长、宽、高；b)b
7、)对于圆柱体，测定其直径和高；对于圆柱体，测定其直径和高；（2 2）对于）对于形状不规则的材料形状不规则的材料，如卵石、碎石等，采用，如卵石、碎石等，采用排液排液法法确定其自然体积；确定其自然体积；第13页，共50页，编辑于2022年，星期五*排液法测定不规则材料自然体积排液法测定不规则材料自然体积排液法测定不规则材料自然体积排液法测定不规则材料自然体积V V石石石石：第14页，共50页，编辑于2022年，星期五3 堆积密度：堆积密度：指的是颗粒状或粉状材料在指的是颗粒状或粉状材料在堆积状态堆积状态下，单位体积的质量下，单位体积的质量 *计算公式为计算公式为：堆积密度（kg/m3)m材料在干燥
8、状态下的质（kg）；材料在堆积状态下的体积（m3);第15页，共50页，编辑于2022年，星期五？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？（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、石子的堆积体积，方法如下：a）砂子采用1L、5L的容量升来测堆积体积；b）石子采用10L、20L、30L的容量升来 测定其堆积体积；（3）利用公式计算堆积密度：第16页，共50页，编辑于2022年，星期五2.2.2 材料的密实度和孔隙率材料的密实度和孔隙率一、材料的密实度和孔隙率：1、材料的密实度：是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是固体体积占总体积的
9、比例，用D来表示。第17页，共50页，编辑于2022年，星期五2 孔隙率：孔隙率：是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率，用P表示。孔隙可分为闭口孔和开口孔。P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100%材料内部孔隙示意 第18页，共50页，编辑于2022年，星期五v密实度和孔隙率反映了材料的致密程度。密实度和孔隙率反映了材料的致密程度。一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越少一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越少,则：则：其强度越高；其强度越高；吸水越少；吸水越少；抗渗性和抗冻性越好；抗渗性和抗冻性越好；但是保温性差；但是保温性差；导热性越好导热性越好P9 表2
10、.1 常用材料的密度、表观密度、堆积密度和 孔隙率第19页，共50页，编辑于2022年，星期五2.2.3 材料的填充率与空隙率：材料的填充率与空隙率：1、填充率 填充率是指散粒材料（如砂子、石子等）在堆积体积中，被其颗粒填充的程度。n填充率一般用D来表示，按下式计算：或第20页，共50页，编辑于2022年，星期五2.、空隙率、空隙率 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：v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；思考：空隙率与孔隙率有什么区别？思考：空隙率与孔隙率有什么区别？第21页，共50页，编辑于2022年，星期五堆积密度、空隙率
11、指标在工程中的应用堆积密度、空隙率指标在工程中的应用 例如：在砼中，砂石间的空隙需要水泥浆填充。其空隙越大，拌制砼所需的水泥浆量越多，如果要节约水泥，减少砼的成本，就需要采用空隙率尽可能小的砂石，而孔隙率与表现密度和堆积密度有关。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%。第22页，共50页，编辑于2022年，星期五课堂练习：课堂练习：n烧结普通砖的尺寸为240*115*53，其干燥质量为2487g，孔隙率为37%，求其密度和表观密度？第23页，共50页，编辑于2022年，星期五总结及作业总结及
12、作业总结:本节主要讲述表观密度、堆积密度、孔隙率、空隙率。应该注重于材料的表观密度、堆积密度的测定，以上四个指标在工程中具体应用。作业：P19 1、2、3第24页，共50页，编辑于2022年，星期五over第25页，共50页，编辑于2022年，星期五2.2.4 2.2.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1、材料的亲水性和憎水性（1）亲（憎）水性：材料在空气中与水接触时，能被水湿润的，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；？思考：防水防潮材料应优先选用哪种材料？第26页，共50页，
13、编辑于2022年，星期五2 2、材料的吸水性和吸湿性、材料的吸水性和吸湿性（1）材料吸湿性及含水率）材料吸湿性及含水率 材料的吸湿性是指材料吸收空气中水分的性质材料的吸湿性是指材料吸收空气中水分的性质.用含水率表示用含水率表示 含水率是指材料中所含水的质量占其干质量的百分率含水率是指材料中所含水的质量占其干质量的百分率，用，用W h表示；表示；计算公式如下：计算公式如下：第27页，共50页，编辑于2022年，星期五含水率在工程中的应用含水率在工程中的应用n例如:拌制砼所用材料质量是指干质量.但现场的砂石都不同程度有水存在.因此在称量上应该考虑到砂石的含水情况.己知每拌制1m3混凝土需要干砂60
14、6Kg,测得施工现场的含水率砂为7%,则现场需要称取多少湿砂?砂用量：S=S（1+Ws）=606(1+7%)=648Kg 第28页，共50页，编辑于2022年，星期五知识延伸知识延伸干干燥燥的的材材料料吸收空气中吸收空气中的水分的水分潮潮湿湿的的材材料料平衡含水平衡含水率率平衡含水率：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的含水率当材料中所含水分与空气湿度达到相对平衡时的含水率释放水分释放水分第29页，共50页，编辑于2022年，星期五（2）吸水性与吸水率）吸水性与吸水率 吸水性是指材料与水接触吸收水分的性质，吸水性的大吸水性是指材料与水接触吸收水分的性质，吸水性的大小用吸水率表
15、示，吸水率用两种表示方式。小用吸水率表示，吸水率用两种表示方式。1）质量吸水率：）质量吸水率：第30页，共50页，编辑于2022年，星期五2）体积吸水率：）体积吸水率：材料在吸水饱和状态下，所吸收水的体积占材料自然体积材料在吸水饱和状态下，所吸收水的体积占材料自然体积的百分率。的百分率。思考：材料的吸水性和吸湿性有什么区别？思考：材料的吸水性和吸湿性有什么区别？第31页，共50页，编辑于2022年，星期五3、材料的耐水性、材料的耐水性n耐水性：耐水性：是指材料长期在水的作用下，其强度也没有显著下降的性质是指材料长期在水的作用下，其强度也没有显著下降的性质；n一般用软化系数一般用软化系数K表示：
16、表示：KR0.85的为耐水材料.第32页，共50页，编辑于2022年，星期五4、抗渗性、抗渗性n抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质；抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质；第33页，共50页，编辑于2022年，星期五抗渗性的表示方法有两种:n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 砼和砂浆一般采用。等级越高，说明抗渗性越好。用P6、P8、P10等表示如：P6表示材料的最大渗水压力为0.6MPa 第34页，共50页，编辑于2022年，星期五5、抗冻性n定义：指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏,强度也不显著下降的性质。n表示：抗冻等级F 表示。如F10，表示在标准试验
17、条件下，材料强度下降不大于25，质量损失不大于5，所能经受的冻融循环次数最多为10次。n原因：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。n影响因素：外因和内因。注意：质量和强度损失都不超过标准规定的范围第35页，共50页，编辑于2022年，星期五二、二、材料的热工性能：比热、导热性；材料的热工性能：比热、导热性；(1)材料的导热性：是指材料存在温差时，热量能从材料的一面通过材料本身传到另一面的性质，称为导热性；导热性一般用 导热系数 表示！(1)导热系数越小，材料的隔热保温性能越好；（2）金属材料的导热系数大于非金属材料的导热系数；（3）细小而封闭的孔隙，导热系数越小；开口而
18、粗大、连通的孔隙，导热系数越大；第36页，共50页，编辑于2022年，星期五(2)材料的热容量：材料的热容量：定义：是指材料受热时吸收热量、冷却时放出热量的性质，称为热容量。表示：比热C解释一下，为什么滨海城市冬暖夏凉？解释一下，为什么滨海城市冬暖夏凉？第37页，共50页，编辑于2022年，星期五（3）热变形性：）热变形性：材料随温度的升降而产生热胀冷缩变形的性质，称为材料的热变形性，亦称为温度变形；v温度变形一般用热膨胀系数温度变形一般用热膨胀系数 表示表示（4）耐燃性）耐燃性材料在空气中遇火不着火不燃烧的性能，称为耐燃性第38页，共50页，编辑于2022年，星期五2.3力学性质：力学性质：
19、2.3.1 材料的强度和强度等级材料的强度和强度等级1，材料的强度，材料的强度材料的强度是指材料在外力作用下不破坏时所能承受的最大应力；第39页，共50页，编辑于2022年，星期五2，材料的强度等级，材料的强度等级n强度等级的定义：强度等级的定义：n 大多数建筑材料根据其大多数建筑材料根据其极限强度极限强度的大小，把材料划分为若干不同的等级，称为材料的强度的大小，把材料划分为若干不同的等级，称为材料的强度等级；等级；n材料强度等级划分的标准：材料强度等级划分的标准：a)脆性材料脆性材料主要根据其主要根据其抗压强度抗压强度来划分强度等级，如混凝土、水泥、粘土砖等；来划分强度等级，如混凝土、水泥、
20、粘土砖等；例：混凝土的强度等级划分为例：混凝土的强度等级划分为9级：级：C15，C20C55;b)韧性材料韧性材料主要根据其主要根据其抗拉强度抗拉强度来划分强度等级，如钢材等；来划分强度等级，如钢材等；如钢材分为如钢材分为Q195,215,235,255,275Q195,215,235,255,275等；等；第40页，共50页，编辑于2022年，星期五3，比强度，比强度n比强度：是指材料的强度与其表观密度的比值；n比强度的意义：（1）衡量材料轻质高强性能的一项重要指标；（2）选用比强度高的材料或者提高材料的比强度，对大跨度、高高度建筑十分有利；n普通混凝土、低碳钢、松木的比强度分别为0.012
21、，0.053，0.069。第41页，共50页，编辑于2022年，星期五2.3.2 材料的弹性和塑性材料的弹性和塑性n1，弹性：是指材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，能完全恢复原形状的性质，称为弹性；n2，塑性：是指材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质，称为塑性；第42页，共50页，编辑于2022年，星期五第43页，共50页，编辑于2022年，星期五低碳低碳钢的的曲曲线分段的弹性变形和塑性变形第44页，共50页，编辑于2022年，星期五2.3.3 材料的脆性和韧性材料的脆性和韧性n1，脆性：是指材料在外力作用下，直到破坏前无明显的塑性变形而发生突然破坏的性
22、质，称为脆性，如玻璃、混凝土、水泥等；n2，韧性：是指材料在冲击或震动荷载的作用下，能吸收较大能量，并产生较大变形而不发生破坏的性质，称为韧性，如钢材、木材、橡胶等；问题：脆性材料和塑性材料的主要区别是什么？第45页，共50页，编辑于2022年，星期五2.3.4 材料的硬度和耐磨性材料的硬度和耐磨性n1，硬度：是指材料表面抵抗较硬物体压入或刻划的能力；n2，耐磨性:是指材料抵抗磨损的能力；*一般用磨损率来表示，计算公式如下：第46页，共50页，编辑于2022年，星期五2.4 材料的装饰性材料的装饰性n装饰材料：n 主要指用于建筑物内、外墙面、柱面、地面和顶棚等处的饰面材料；n装饰效果主要取决于以下三个方面：（1）色彩；（2）质感；（3）线形；第47页，共50页，编辑于2022年，星期五2.5 材料的耐久性材料的耐久性n耐久性：耐久性：材料在使用过程中，能抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏，也不失去其原有性能的性质，称为耐久性；第48页，共50页，编辑于2022年，星期五本章作业：nP19 1、2、3、4第49页，共50页，编辑于2022年，星期五本本 章章 结结 束束第50页，共50页，编辑于2022年，星期五