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1、建筑材料与检测第一章你现在浏览的是第一页，共28页 教学目标教学目标 通过本章的学习，通过本章的学习，掌握材料基本物理性掌握材料基本物理性质、力学性质、耐久质、力学性质、耐久性质；重点掌握材料性质；重点掌握材料质量性质、水工性质、质量性质、水工性质、热工性质；掌握材料热工性质；掌握材料的强度性质的强度性质本章内容本章内容1.1 材料的物理性质材料的物理性质 1.1.1 材料与质量有关的性质材料与质量有关的性质 1.1.2 材料与水有关的性质材料与水有关的性质 1.1.3 材料与热有关的性质材料与热有关的性质1.2 材料的力学性质材料的力学性质 1.2.1 材料的强度材料的强度 1.2.2 材料
2、的弹性与塑性材料的弹性与塑性 1.2.3 材料的脆性与韧性材料的脆性与韧性1.3 材料的耐久性材料的耐久性你现在浏览的是第二页，共28页1.1 材料的物理性质1.1.1 材料与质量有关的性质材料与质量有关的性质1.实际密度实际密度 指的是材料在指的是材料在绝对密实状态绝对密实状态下，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：上式中上式中 密度（密度（g/cmg/cm3 3)；m m材料在干燥状态下的质量（材料在干燥状态下的质量（g g）；）；v v材料在绝对密实状态下的体积（材料在绝对密实状态下的体积（cmcm3 3)你现在浏览的是第三页，共28页材料在致密状态下的体积指的是不
3、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；对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内部是对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内部是不含孔隙的，故体积很容易测定；不含孔隙的，故体积很容易测定；但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下材料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；是含有一些孔隙的；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？你现在浏览的是第四页，共28页2.表观密度表观密度 指的是材料在指的是材料在自然状态下自然状态下，单位体积的质量。，单位体积的质量。计算公式为：计算公式为：式中式中 0 0 表观密度（表
4、观密度（kg/mkg/m3 3)；mm材料在干燥状态下的质量（材料在干燥状态下的质量（kgkg）；）；v vo o材料在自然状态下的体积（材料在自然状态下的体积（m m3 3).).自然状态下的体积自然状态下的体积v vo o=密实状态下的体积密实状态下的体积V V+孔隙体积孔隙体积V V孔孔思考题：比较密度和表观密度的大小？思考题：比较密度和表观密度的大小？你现在浏览的是第五页，共28页3.堆积密度堆积密度 散粒状材料散粒状材料在在自然堆积状态自然堆积状态下，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：式中式中 你现在浏览的是第六页，共28页？思考题：如何测定砂和石子的堆积密
5、度？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？n采用采用容量升容量升来测定砂子、来测定砂子、石子的堆积体积，方法石子的堆积体积，方法如下：如下：a）砂子砂子采用采用1L、5L的的容量升容量升来测堆积体积；来测堆积体积；b）石子石子采用采用10L、20L、30L的容量升的容量升来测定其来测定其堆积体积；堆积体积；你现在浏览的是第七页，共28页4.材料的密实度与孔隙率材料的密实度与孔隙率 1 1）密实度）密实度 是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例，用固体物质的体积占总体积的比例，用D D来表示。来表示。你现在浏览的是第八页，共
6、28页2）孔隙率孔隙率 是指材料体积内，孔隙体积占自然状态下总体积是指材料体积内，孔隙体积占自然状态下总体积的百分率，用的百分率，用P P表示。表示。P=（V0-V）/V0100%=（1-V/V0）100%你现在浏览的是第九页，共28页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，连接孔隙一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越少，则：越少，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；你现在浏览的是第十页，共28页5.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 指的是装在
7、某一容器中的散粒材料，其颗粒填充指的是装在某一容器中的散粒材料，其颗粒填充该容器的程度。该容器的程度。填充率一般用填充率一般用D来表示，按下式计算：来表示，按下式计算：或你现在浏览的是第十一页，共28页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，用的空隙体积占堆积体积的百分率，用PP表示：表示：空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间相互填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；充的致密程度；你现在浏览的是第十二页，共28页1.亲水性与憎水性亲水性与憎水性 材料与水接触时，材料与水接触时，根据材料是
8、否能被水根据材料是否能被水润湿，可将其分为亲润湿，可将其分为亲水性和憎水性两类。水性和憎水性两类。在材料、水、空在材料、水、空气三相交点处，沿水气三相交点处，沿水滴的表面作切线，切滴的表面作切线，切线与水和材料接触面线与水和材料接触面所成的夹角，称为润所成的夹角，称为润湿角（用湿角（用表示）表示）1.1.2 材料与水有关的性质材料与水有关的性质你现在浏览的是第十三页，共28页2.吸水性吸水性 材料在水中吸收水分达到饱和的性质称为吸水性。材料在水中吸收水分达到饱和的性质称为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示，吸水率有两种表示吸水性的大小用吸水率表示，吸水率有两种表示方法：方法：1）质量吸水率）质量
9、吸水率 你现在浏览的是第十四页，共28页2）体积吸水率体积吸水率 指材料在吸水饱和时，所吸收水分的体积占干燥指材料在吸水饱和时，所吸收水分的体积占干燥材料总体积的百分率，公式如下：材料总体积的百分率，公式如下：你现在浏览的是第十五页，共28页3.吸湿性吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性，材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性，大小用含水率来表示。大小用含水率来表示。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当材料中所含水分与空气湿度达到 相对平衡时的含水率。相对平衡时的含水率。你现在浏览的是第十六页，共28页4.耐水性耐水性 材料长期在饱和水作用下不破坏，强度叶不显
10、著材料长期在饱和水作用下不破坏，强度叶不显著降低的性质称为耐水性。用软化系数表示：降低的性质称为耐水性。用软化系数表示：工程中将工程中将K K软软0.800.80的材料称为耐水性材料。对于的材料称为耐水性材料。对于经常位于水中或潮湿环境中的重要结构的材料，经常位于水中或潮湿环境中的重要结构的材料，必须选用必须选用K K软软0.850.85的耐水性材料。的耐水性材料。你现在浏览的是第十七页，共28页5.抗渗性抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性通常采材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性通常采用渗透系数来表示。公式如下：用渗透系数来表示。公式如下：式中式中 KK材料
11、的渗透系数，材料的渗透系数，cm/h;cm/h;W W透过材料试件的水量，透过材料试件的水量，cmcm3 3 d-d-材料试件的厚度，材料试件的厚度，cmcm AA透水面积，透水面积，cmcm2 2 tt透水时间，透水时间，s s HH静水压力水头，静水压力水头，cmcm你现在浏览的是第十八页，共28页混凝土抗渗性试验：混凝土抗渗性试验：试验步骤：试验步骤：试件到期后取出，擦干表面，用钢丝刷刷净两端面，待表面试件到期后取出，擦干表面，用钢丝刷刷净两端面，待表面干燥后，在试件侧面滚涂一层溶化的密封材料（黄油掺滑石干燥后，在试件侧面滚涂一层溶化的密封材料（黄油掺滑石粉）装入抗渗仪上进行试验。如在试
12、验中，水从试件周边渗粉）装入抗渗仪上进行试验。如在试验中，水从试件周边渗出，说明密封不好，要重新密封。出，说明密封不好，要重新密封。试验时，水压从试验时，水压从0.2Mpa0.2Mpa开始，每隔开始，每隔8h8h增加水压增加水压0.1Mpa,0.1Mpa,并随时注意并随时注意观察试件端面情况，一直加至观察试件端面情况，一直加至6 6个试件中个试件中3 3个试件表面发现渗水，个试件表面发现渗水，记下此时的水压力，即可停止试验。记下此时的水压力，即可停止试验。你现在浏览的是第十九页，共28页6.抗冻性抗冻性 材料在饱和水状态下，能经受多次冻融循环作用材料在饱和水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破
13、坏，且强度也不显著降低，称为抗冻性。而不破坏，且强度也不显著降低，称为抗冻性。用抗冻标号表示。用抗冻标号表示。最大冻融循环次数最大冻融循环次数Fn指的是经指的是经n次冻融循环后，强次冻融循环后，强度损失不超过度损失不超过25%，质量损失不超过，质量损失不超过5%的试验次的试验次数。数。你现在浏览的是第二十页，共28页1.1.3 材料与热有关的性质材料与热有关的性质1.导热性导热性 当材料两侧存在温差时，热量将从温度高的一侧通过材料传递到当材料两侧存在温差时，热量将从温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧，材料这种传导热量的能力称为导热性。其大小用温度低的一侧，材料这种传导热量的能力称为导热性。
14、其大小用导热系数来表示：导热系数来表示：你现在浏览的是第二十一页，共28页2.热容量热容量 材料容纳热量的能力称为热容量，用比热表示。材料容纳热量的能力称为热容量，用比热表示。比热：比热：是指单位质量的材料，在温度升高或下降是指单位质量的材料，在温度升高或下降1K1K时，吸收或放出的热量时，吸收或放出的热量，公式如下：，公式如下：你现在浏览的是第二十二页，共28页1.2 材料的力学性质材料的力学性质1.2.1 材料的强度材料的强度 强度：强度：材料在荷载（外力）作用下抵抗破坏的能力称为材料的材料在荷载（外力）作用下抵抗破坏的能力称为材料的强度强度 你现在浏览的是第二十三页，共28页 试验测定的
15、强度值除受材料本身的组成、结构、试验测定的强度值除受材料本身的组成、结构、孔隙率大小等内在因素的影响外，还与试验条件孔隙率大小等内在因素的影响外，还与试验条件密切相关，如试件形状、尺寸、表面状态、含水密切相关，如试件形状、尺寸、表面状态、含水率及试验时加荷速度等。率及试验时加荷速度等。因此，必须按规定的标因此，必须按规定的标准试验方法测定材料的强度。准试验方法测定材料的强度。比强度：比强度：材料的强度与其体积密度之比，是衡量材料的强度与其体积密度之比，是衡量材料是材料是轻质高强轻质高强的一个主要指标的一个主要指标你现在浏览的是第二十四页，共28页1.2.2 材料的弹性与塑性材料的弹性与塑性弹性
16、弹性 是指材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，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；能完全恢复原形状的性质，称为弹性；塑性塑性 是指材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，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；仍保持变形后的形状和尺寸的性质，称为塑性；完全完全弹性材料是没有的，弹性变形和塑性变形同弹性材料是没有的，弹性变形和塑性变形同时产生。时产生。你现在浏览的是第二十五页，共28页低碳钢的低碳钢的曲线曲线比例极限（比例极限（p）弹性极限（弹性极限（e）屈服极限（屈服极限（s）抗拉极限（抗拉极限（b）你
17、现在浏览的是第二十六页，共28页1.2.3 材料的脆性与韧性材料的脆性与韧性脆性脆性 材料受外力作用，当外力达到一定限度时，材料发生突然材料受外力作用，当外力达到一定限度时，材料发生突然变化，且破坏时无明显塑性变形，这种性质称为脆性。变化，且破坏时无明显塑性变形，这种性质称为脆性。建建筑材料中大部分无机非金属材料均为脆性材料。筑材料中大部分无机非金属材料均为脆性材料。韧性韧性 材料在冲击荷载或震动荷载作用下，能吸收较大的能量，材料在冲击荷载或震动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏的性质称为韧性。同时产生较大的变形而不破坏的性质称为韧性。你现在浏览的是第二十七页，共28页你现在浏览的是第二十八页，共28页