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1、第一章第一章 土建工程材料土建工程材料第一章第一章 土土 建建 工工 程程 材材 料料n n本章的目的是了解工程建筑中常见的一些基本章的目的是了解工程建筑中常见的一些基本建筑材料，掌握最基本的建筑材料性质、本建筑材料，掌握最基本的建筑材料性质、特点和用途，以求在工程实践中能够准确识特点和用途，以求在工程实践中能够准确识别并合理利用。别并合理利用。n n本章主要内容包括：本章主要内容包括：n n1、土建工程材料的基本性质及分类；、土建工程材料的基本性质及分类；n n2、土建工程材料管理的内容和方法；、土建工程材料管理的内容和方法；n n3、常见土建工程材料的工程性质和特点。、常见土建工程材料的工
2、程性质和特点。第一章第一章 土建工程材料土建工程材料第一节第一节 土建工程材料的基本性质土建工程材料的基本性质n n一、土建工程材料概述一、土建工程材料概述 n n二、材料的物理性质二、材料的物理性质 n n三、材料的力学性质三、材料的力学性质 n n四、材料的其他性质四、材料的其他性质n n五、土建工程材料分类五、土建工程材料分类第一章第一章 第一节第一节 土建工程材料的基本性质土建工程材料的基本性质一、土建工程材料概述一、土建工程材料概述n n1、土建工程材料概念土建工程材料概念；n n（1）定义定义；土建工程材料是用于地基（地下工程）、土建工程材料是用于地基（地下工程）、土建工程材料是用
3、于地基（地下工程）、土建工程材料是用于地基（地下工程）、地面、墙体（工程主体）、屋顶、附属物等各种部位地面、墙体（工程主体）、屋顶、附属物等各种部位地面、墙体（工程主体）、屋顶、附属物等各种部位地面、墙体（工程主体）、屋顶、附属物等各种部位及各种构件和结构体，并最终构成建筑物的材料。它及各种构件和结构体，并最终构成建筑物的材料。它及各种构件和结构体，并最终构成建筑物的材料。它及各种构件和结构体，并最终构成建筑物的材料。它是建设工程的重要物质基础。是建设工程的重要物质基础。是建设工程的重要物质基础。是建设工程的重要物质基础。n n工程建筑施工和安装的全过程，就是按设计要求将材工程建筑施工和安装的
4、全过程，就是按设计要求将材工程建筑施工和安装的全过程，就是按设计要求将材工程建筑施工和安装的全过程，就是按设计要求将材料逐步变成建筑物的过程，涉及材料的选用、运输、料逐步变成建筑物的过程，涉及材料的选用、运输、料逐步变成建筑物的过程，涉及材料的选用、运输、料逐步变成建筑物的过程，涉及材料的选用、运输、贮存和加工。土建工程材料一般占工程建设总费用的贮存和加工。土建工程材料一般占工程建设总费用的贮存和加工。土建工程材料一般占工程建设总费用的贮存和加工。土建工程材料一般占工程建设总费用的60607070。n n（2）特点特点；n n 材料类型和规格繁多；其质量和性能，决定着材料类型和规格繁多；其质量
5、和性能，决定着材料类型和规格繁多；其质量和性能，决定着材料类型和规格繁多；其质量和性能，决定着工程的结构、质量、施工方法。建筑结构、施工等均工程的结构、质量、施工方法。建筑结构、施工等均工程的结构、质量、施工方法。建筑结构、施工等均工程的结构、质量、施工方法。建筑结构、施工等均与材料密切相关；一般建筑工程最常用的材料有与材料密切相关；一般建筑工程最常用的材料有与材料密切相关；一般建筑工程最常用的材料有与材料密切相关；一般建筑工程最常用的材料有2323个个个个大类，近大类，近大类，近大类，近20002000个品种，个品种，个品种，个品种，2000020000多个规格。多个规格。多个规格。多个规格
6、。材料性质多样；材料性质在一定时间内材料性质多样；材料性质在一定时间内基本稳定，在不同的使用条件下其表现性质不基本稳定，在不同的使用条件下其表现性质不尽相同；在荷载条件下随时间逐渐变化；一定尽相同；在荷载条件下随时间逐渐变化；一定条件下出现材料弱化等现象。条件下出现材料弱化等现象。材料更新速度快、可选性强；相同建筑材料更新速度快、可选性强；相同建筑部位可用几种材料，比如钢材替代钢筋混凝土、部位可用几种材料，比如钢材替代钢筋混凝土、合金替代钢材等。合金替代钢材等。对工程成本影响显著；材料费用占成本对工程成本影响显著；材料费用占成本的的60607070，并随机械化的提高其比重进一步，并随机械化的提
7、高其比重进一步增大。建材管理尤显重要。增大。建材管理尤显重要。n n掌握各种建筑材料的性能及其适用范围，选择掌握各种建筑材料的性能及其适用范围，选择最合适的品种，是工程设计者的主要任务。最合适的品种，是工程设计者的主要任务。n n2、学习材料的意义、学习材料的意义n n建筑材料十分广泛，了解和掌握建材的基建筑材料十分广泛，了解和掌握建材的基本性质和合理利用，对于保证工程质量、本性质和合理利用，对于保证工程质量、提高经济效益有着极其重要的意义。提高经济效益有着极其重要的意义。n n(a)合理选材；按照工程结构部位合理选择合理选材；按照工程结构部位合理选择工程材料，避免浪费，保证工程质量；工程材料
8、，避免浪费，保证工程质量；n n(b)合理利用；好材料用在关键部位，节约合理利用；好材料用在关键部位，节约使用材料，提高经济效益；使用材料，提高经济效益；n n(c)研究新材料、新工艺；降低原材料及能研究新材料、新工艺；降低原材料及能源消耗，减少环境污染；在功能方面要力源消耗，减少环境污染；在功能方面要力求轻质、高强、耐久及多功能；求轻质、高强、耐久及多功能；n n(d)合理管理材料；依照材料特点存放、管合理管理材料；依照材料特点存放、管理材料。理材料。n n3、常见土建材料、常见土建材料n n木材；木材；n n钢材；钢材；n n混凝土（钢筋混凝土、预应力混凝土）；混凝土（钢筋混凝土、预应力混
9、凝土）；n n砌体材料；砌体材料；n n硬化材料；硬化材料；n n装修装饰材料；装修装饰材料；n n防水材料；防水材料；n n高分子合成材料高分子合成材料。第一章第一章 第一节第一节 土建工程材料的基本性质土建工程材料的基本性质二、土建材料的物理性质二、土建材料的物理性质n n(一一)与状态有关的性质与状态有关的性质n n自然状态下的体积即包括材料结构内部的空隙，自然状态下的体积即包括材料结构内部的空隙，自然状态下的体积即包括材料结构内部的空隙，自然状态下的体积即包括材料结构内部的空隙，而绝对密实状态下的体积不包括材料结构内部的而绝对密实状态下的体积不包括材料结构内部的而绝对密实状态下的体积不
10、包括材料结构内部的而绝对密实状态下的体积不包括材料结构内部的空隙，对于结构完全密实的材料，如钢铁、玻璃空隙，对于结构完全密实的材料，如钢铁、玻璃空隙，对于结构完全密实的材料，如钢铁、玻璃空隙，对于结构完全密实的材料，如钢铁、玻璃等，其自然状态与绝对密实状态的体积相等。等，其自然状态与绝对密实状态的体积相等。等，其自然状态与绝对密实状态的体积相等。等，其自然状态与绝对密实状态的体积相等。n n1 1密度密度密度密度、重力密度材料在自然状态下，单位体积、重力密度材料在自然状态下，单位体积、重力密度材料在自然状态下，单位体积、重力密度材料在自然状态下，单位体积内的质量叫密度，可用下式表示：内的质量叫
11、密度，可用下式表示：内的质量叫密度，可用下式表示：内的质量叫密度，可用下式表示：n n式中：式中：式中：式中：PP密度，密度，密度，密度，g/cmg/cm3 3；mm材料的质量，材料的质量，材料的质量，材料的质量，g g；vv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，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，mm3 3.n n在自然状态下，单位体积的材科所受到的重力作在自然状态下，单位体积的材科所受到的重力作在自然状态下，单位体积的材科所受到的重力作在自然状态下，单位体积的材科所受到的重力作用叫重力密度或重度，即：用叫重力密度或重度，即：用叫重力密度或重度，即：用叫
12、重力密度或重度，即：n n2.2.相对密度相对密度n n材料在绝对密实状态下，其质量与同体积的材料在绝对密实状态下，其质量与同体积的材料在绝对密实状态下，其质量与同体积的材料在绝对密实状态下，其质量与同体积的4 4水水水水的质量之比叫的质量之比叫的质量之比叫的质量之比叫相对密度或比密度相对密度或比密度相对密度或比密度相对密度或比密度。在工程实际中，。在工程实际中，。在工程实际中，。在工程实际中，相对密度即指材料在绝对密实状态下单位体积内的相对密度即指材料在绝对密实状态下单位体积内的相对密度即指材料在绝对密实状态下单位体积内的相对密度即指材料在绝对密实状态下单位体积内的质量，可用下式表示：质量，
13、可用下式表示：质量，可用下式表示：质量，可用下式表示：n n材料的材料的材料的材料的表观体积表观体积表观体积表观体积是指包含内部孔隙的体积。当材料是指包含内部孔隙的体积。当材料是指包含内部孔隙的体积。当材料是指包含内部孔隙的体积。当材料孔隙内含有水分时，其质量和体积均将有所变化，孔隙内含有水分时，其质量和体积均将有所变化，孔隙内含有水分时，其质量和体积均将有所变化，孔隙内含有水分时，其质量和体积均将有所变化，故测定表现密度时，须注明其含水情况。一般是指故测定表现密度时，须注明其含水情况。一般是指故测定表现密度时，须注明其含水情况。一般是指故测定表现密度时，须注明其含水情况。一般是指材料在气干状
14、态材料在气干状态材料在气干状态材料在气干状态(长期在空气中干燥长期在空气中干燥长期在空气中干燥长期在空气中干燥)下的表观密度。下的表观密度。下的表观密度。下的表观密度。在烘干状态下的表观密度称为在烘干状态下的表观密度称为在烘干状态下的表观密度称为在烘干状态下的表观密度称为干表观密度干表观密度干表观密度干表观密度。n n堆积密度堆积密度堆积密度堆积密度是指粉状或粒状材料，测定散粒材料的堆是指粉状或粒状材料，测定散粒材料的堆是指粉状或粒状材料，测定散粒材料的堆是指粉状或粒状材料，测定散粒材料的堆积密度时，材料的质量是指填充在一定容器内的材积密度时，材料的质量是指填充在一定容器内的材积密度时，材料的
15、质量是指填充在一定容器内的材积密度时，材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因料质量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因料质量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因料质量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。在堆此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。在堆此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。在堆此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。在堆积状态下，单位体积的质量按下式计算：积状态下，单位体积的质量按下式计算：积状态下，单位体积的质量按下式计算：积状态下，单位体积的质量按下式计算：n n3.材料的密实度与孔隙率n
16、 n密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。按下式计算：按下式计算：按下式计算：按下式计算：D DV VV V。或。或。或。或D DP0P0PgPg；n n孔隙率是指材料体积内，孔隙体积与总体积之比。孔隙率是指材料体积内，孔隙体积与总体积之比。孔隙率是指材料体积内，孔隙体积与总体积之比。孔隙率是指材料体积内，孔隙体积与总体积之比。用下式计算：用下式计算：用下式计算：用下式计算：P P(V(V。-V)-V)V V。l-Vl-VV V。1-D1-Dn n材料的孔隙率与密实
17、度从不同的角度说明了材料材料的孔隙率与密实度从不同的角度说明了材料材料的孔隙率与密实度从不同的角度说明了材料材料的孔隙率与密实度从不同的角度说明了材料的同一性质，一般只用一个表示。的同一性质，一般只用一个表示。的同一性质，一般只用一个表示。的同一性质，一般只用一个表示。n n密实度密实度密实度密实度D D十孔隙率十孔隙率十孔隙率十孔隙率P P1 1；孔隙率的大小直接反映；孔隙率的大小直接反映；孔隙率的大小直接反映；孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。材料内部孔隙的构造。可分了材料的致密程度。材料内部孔隙的构造。可分了材料的致密程度。材料内部孔隙的构造。可分了材料的致密程度。材料内部孔隙的构造
18、。可分为连通的与封闭的两种。连通孔隙不仅被此贯通为连通的与封闭的两种。连通孔隙不仅被此贯通为连通的与封闭的两种。连通孔隙不仅被此贯通为连通的与封闭的两种。连通孔隙不仅被此贯通且与外界相通，而封闭孔隙则不仅彼此不连通且且与外界相通，而封闭孔隙则不仅彼此不连通且且与外界相通，而封闭孔隙则不仅彼此不连通且且与外界相通，而封闭孔隙则不仅彼此不连通且与外界相隔绝。孔隙按尺寸大小又分为极微细孔与外界相隔绝。孔隙按尺寸大小又分为极微细孔与外界相隔绝。孔隙按尺寸大小又分为极微细孔与外界相隔绝。孔隙按尺寸大小又分为极微细孔隙、细小孔隙和较粗大孔隙。孔隙的大小及其分隙、细小孔隙和较粗大孔隙。孔隙的大小及其分隙、细
19、小孔隙和较粗大孔隙。孔隙的大小及其分隙、细小孔隙和较粗大孔隙。孔隙的大小及其分布对材料的性能影响较大。布对材料的性能影响较大。布对材料的性能影响较大。布对材料的性能影响较大。n n4.填充率与空隙率n n填充率是指散粒材料在某堆积体积中，被其颗粒填充的程度，按下式计算n n空隙率是指散粒材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例，用下式表示：n n空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨科级配与计算含砂率的依据。n n（二）与水有关的性质n n1 1、亲水性和憎水性、亲水性和憎水性；材料表面遇水后，其吸附能力；材料表面遇水后，其吸附能力的人小，即被水浸
20、润的程度，用亲水性和憎水性来衡的人小，即被水浸润的程度，用亲水性和憎水性来衡量。量。n n材料表面与水滴外圆切线所形成的夹角为材料湿润角材料表面与水滴外圆切线所形成的夹角为材料湿润角 ，以越小，浸润性越好。一般认为，当润湿边角，以越小，浸润性越好。一般认为，当润湿边角 9090。时时(如图如图31(a)31(a)，水分子之间的内聚力小于水分，水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子间的相互吸引力，此种材料称为亲水性子与材料分子间的相互吸引力，此种材料称为亲水性材料。当材料。当 9090。时时(如图如图31(b)31(b)，水分子之间的内，水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子间的吸引力，则材料表
21、面聚力大于水分子与材料分子间的吸引力，则材料表面不会被水浸润，此种材料称为憎水性材料。不会被水浸润，此种材料称为憎水性材料。n n2含水率n n材料中所含水的质量与干燥状态下材料的材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比，称为材料的含水率，即质量之比，称为材料的含水率，即n n3吸水性与吸湿性；n n材料在水作用下吸入水分的能力称表吸水材料在水作用下吸入水分的能力称表吸水性。吸水率表示如下；性。吸水率表示如下；体积吸水率体积吸水率 B 100 ；质量吸水率质量吸水率 w 100n n材料吸收空气中水分的能力称为吸湿性。通常以湿度材料吸收空气中水分的能力称为吸湿性。通常以湿度材料吸收空气中水
22、分的能力称为吸湿性。通常以湿度材料吸收空气中水分的能力称为吸湿性。通常以湿度(含水率含水率含水率含水率)表示：表示：表示：表示：n n吸湿性是材料在潮湿空气中吸收水分的能力，它用含吸湿性是材料在潮湿空气中吸收水分的能力，它用含吸湿性是材料在潮湿空气中吸收水分的能力，它用含吸湿性是材料在潮湿空气中吸收水分的能力，它用含水率表示材料所吸收空气中水分的质量与镊子至恒水率表示材料所吸收空气中水分的质量与镊子至恒水率表示材料所吸收空气中水分的质量与镊子至恒水率表示材料所吸收空气中水分的质量与镊子至恒重时的质量之比，叫含水率或湿度，可用下式表示；重时的质量之比，叫含水率或湿度，可用下式表示；重时的质量之比
23、，叫含水率或湿度，可用下式表示；重时的质量之比，叫含水率或湿度，可用下式表示；n n二者所处的环境条件完全不一样，前者是在水中，后二者所处的环境条件完全不一样，前者是在水中，后二者所处的环境条件完全不一样，前者是在水中，后二者所处的环境条件完全不一样，前者是在水中，后者则在空气中。者则在空气中。者则在空气中。者则在空气中。n n材料含水率的大小决定于本身的组织构造，化学成分材料含水率的大小决定于本身的组织构造，化学成分材料含水率的大小决定于本身的组织构造，化学成分材料含水率的大小决定于本身的组织构造，化学成分和周围环境中空气的相对湿度、温度。一般空气相对和周围环境中空气的相对湿度、温度。一般空
24、气相对和周围环境中空气的相对湿度、温度。一般空气相对和周围环境中空气的相对湿度、温度。一般空气相对湿度越大，温度越低时，其含水率越高，材料吸水对湿度越大，温度越低时，其含水率越高，材料吸水对湿度越大，温度越低时，其含水率越高，材料吸水对湿度越大，温度越低时，其含水率越高，材料吸水对材料性能会产生一系列的影响，加密度增大、导热性材料性能会产生一系列的影响，加密度增大、导热性材料性能会产生一系列的影响，加密度增大、导热性材料性能会产生一系列的影响，加密度增大、导热性增强、体积膨胀和强度降低等。增强、体积膨胀和强度降低等。增强、体积膨胀和强度降低等。增强、体积膨胀和强度降低等。n n4、耐水性n n
25、材料长期在饱和水作用下而不破坏，其强度材料长期在饱和水作用下而不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。也不显著降低的性质称为耐水性。般材料般材料随着含水量的增加，会减弱其内部结合力。随着含水量的增加，会减弱其内部结合力。强度都有不同程度的降低强度都有不同程度的降低t，即使致密的石料，即使致密的石料也不能完全避免这种彩响。也不能完全避免这种彩响。n n材料的耐水性一般用软化系数表征；受水浸材料的耐水性一般用软化系数表征；受水浸泡或处于潮湿环境的重要建筑物，必须选用泡或处于潮湿环境的重要建筑物，必须选用软化系数不低于软化系数不低于0.75的材料建造，通常软化的材料建造，通常软化系数大于系数大于
26、0.80的材料，可以认为是耐水的的材料，可以认为是耐水的 n n5.抗渗性抗渗性n n抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质，又称为不抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质，又称为不抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质，又称为不抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质，又称为不渗水性。地下建筑物及水工构筑物，因常受到压力渗水性。地下建筑物及水工构筑物，因常受到压力渗水性。地下建筑物及水工构筑物，因常受到压力渗水性。地下建筑物及水工构筑物，因常受到压力水的作用，所以要求材料具有一定的抗渗性。抗渗水的作用，所以要求材料具有一定的抗渗性。抗渗水的作用，所以要求材料具有一定的抗渗性。抗渗水的作用，所以要求材料具有一定
27、的抗渗性。抗渗性可用下时表示：性可用下时表示：性可用下时表示：性可用下时表示：S S10H-110H-1 式中：式中：式中：式中：SS抗渗等级；抗渗等级；抗渗等级；抗渗等级；H H试件开始渗水时的水压力，试件开始渗水时的水压力，试件开始渗水时的水压力，试件开始渗水时的水压力，MPaMPa。n n材料抗渗性的好坏，与材料的空隙率和孔隙待征有材料抗渗性的好坏，与材料的空隙率和孔隙待征有材料抗渗性的好坏，与材料的空隙率和孔隙待征有材料抗渗性的好坏，与材料的空隙率和孔隙待征有密切关系。孔隙率很低而且是封闭孔隙的材料具有密切关系。孔隙率很低而且是封闭孔隙的材料具有密切关系。孔隙率很低而且是封闭孔隙的材料
28、具有密切关系。孔隙率很低而且是封闭孔隙的材料具有较高的抗渗性能。对于地下建筑及水工构筑物，因较高的抗渗性能。对于地下建筑及水工构筑物，因较高的抗渗性能。对于地下建筑及水工构筑物，因较高的抗渗性能。对于地下建筑及水工构筑物，因常受到压力水的作用，所以要求材料具有一定的抗常受到压力水的作用，所以要求材料具有一定的抗常受到压力水的作用，所以要求材料具有一定的抗常受到压力水的作用，所以要求材料具有一定的抗渗性，对于防水材料，则要求具有更高的抗渗性。渗性，对于防水材料，则要求具有更高的抗渗性。渗性，对于防水材料，则要求具有更高的抗渗性。渗性，对于防水材料，则要求具有更高的抗渗性。材料抵抗其他液体渗透的性
29、质，也属于抗渗性，如材料抵抗其他液体渗透的性质，也属于抗渗性，如材料抵抗其他液体渗透的性质，也属于抗渗性，如材料抵抗其他液体渗透的性质，也属于抗渗性，如贮油罐则要求材料具有良好的不渗油性。贮油罐则要求材料具有良好的不渗油性。贮油罐则要求材料具有良好的不渗油性。贮油罐则要求材料具有良好的不渗油性。n n6抗冻性抗冻性n n材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏、也不严重降低强度的性质，称为材料的抗冻性。破坏、也不严重降低强度的性质，称为材料的抗冻性
30、。破坏、也不严重降低强度的性质，称为材料的抗冻性。破坏、也不严重降低强度的性质，称为材料的抗冻性。n n材料的抗冻性用抗冻标号表示。抗冻标号是以规定的材料的抗冻性用抗冻标号表示。抗冻标号是以规定的材料的抗冻性用抗冻标号表示。抗冻标号是以规定的材料的抗冻性用抗冻标号表示。抗冻标号是以规定的试件，在规定试验条件下，测得其强度降低不超过规试件，在规定试验条件下，测得其强度降低不超过规试件，在规定试验条件下，测得其强度降低不超过规试件，在规定试验条件下，测得其强度降低不超过规定值，并无明显损坏和剥落时所能经受的冻融循环次定值，并无明显损坏和剥落时所能经受的冻融循环次定值，并无明显损坏和剥落时所能经受的
31、冻融循环次定值，并无明显损坏和剥落时所能经受的冻融循环次数，以此作为抗冻标号，用符号数，以此作为抗冻标号，用符号数，以此作为抗冻标号，用符号数，以此作为抗冻标号，用符号“Dn”“Dn”表示其中表示其中表示其中表示其中n n即即即即为最大冻融循环次数，如比为最大冻融循环次数，如比为最大冻融循环次数，如比为最大冻融循环次数，如比D25D25、D50D50等。是材料耐等。是材料耐等。是材料耐等。是材料耐久性的一项指标。久性的一项指标。久性的一项指标。久性的一项指标。n n材料抗冻标号的选择，是根据结构物的种类、使用条材料抗冻标号的选择，是根据结构物的种类、使用条材料抗冻标号的选择，是根据结构物的种类
32、、使用条材料抗冻标号的选择，是根据结构物的种类、使用条件、气候条件等来决定的。例如烧结普通砖、陶瓷面件、气候条件等来决定的。例如烧结普通砖、陶瓷面件、气候条件等来决定的。例如烧结普通砖、陶瓷面件、气候条件等来决定的。例如烧结普通砖、陶瓷面砖、轻混凝土等墙体材料，一般要求其抗冻标号为砖、轻混凝土等墙体材料，一般要求其抗冻标号为砖、轻混凝土等墙体材料，一般要求其抗冻标号为砖、轻混凝土等墙体材料，一般要求其抗冻标号为D15D15或或或或D25D25；用于桥梁和道路的混凝土应为；用于桥梁和道路的混凝土应为；用于桥梁和道路的混凝土应为；用于桥梁和道路的混凝土应为D50D50、D100D100或或或或D2
33、00D200，而水工混凝土要求高达，而水工混凝土要求高达，而水工混凝土要求高达，而水工混凝土要求高达D500D500。n n抗冻性良好的材料，对于抵抗大气温度变化、干湿交抗冻性良好的材料，对于抵抗大气温度变化、干湿交抗冻性良好的材料，对于抵抗大气温度变化、干湿交抗冻性良好的材料，对于抵抗大气温度变化、干湿交替等风化作用的能力较强，在设计寒冷地区及寒冷环替等风化作用的能力较强，在设计寒冷地区及寒冷环替等风化作用的能力较强，在设计寒冷地区及寒冷环替等风化作用的能力较强，在设计寒冷地区及寒冷环境境境境(如冷库如冷库如冷库如冷库)的建筑物时，必须考虑材料的抗冻性。的建筑物时，必须考虑材料的抗冻性。的建
34、筑物时，必须考虑材料的抗冻性。的建筑物时，必须考虑材料的抗冻性。n n（三）与温度有关的性质（三）与温度有关的性质（材料的热工性质）（材料的热工性质）（材料的热工性质）（材料的热工性质）n n 为了保证建筑物具有良好的室内温度，同时能为了保证建筑物具有良好的室内温度，同时能为了保证建筑物具有良好的室内温度，同时能为了保证建筑物具有良好的室内温度，同时能降低建筑物的使用能耗要求建筑材料必须具有降低建筑物的使用能耗要求建筑材料必须具有降低建筑物的使用能耗要求建筑材料必须具有降低建筑物的使用能耗要求建筑材料必须具有一定的热工性能。建筑材料常用的热工性质有导一定的热工性能。建筑材料常用的热工性质有导一
35、定的热工性能。建筑材料常用的热工性质有导一定的热工性能。建筑材料常用的热工性质有导热性、比热等。热性、比热等。热性、比热等。热性、比热等。n n 1 1导热性导热性导热性导热性n n 当材科两侧存在温度差时，热量将由温度高的当材科两侧存在温度差时，热量将由温度高的当材科两侧存在温度差时，热量将由温度高的当材科两侧存在温度差时，热量将由温度高的一例通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种一例通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种一例通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种一例通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的能力，称为导热性。传导热量的能力，称为导热性。传导热量的能力，称为导热性。传导
36、热量的能力，称为导热性。n n 材料的导热性可用导热系数表示。导热系数的材料的导热性可用导热系数表示。导热系数的材料的导热性可用导热系数表示。导热系数的材料的导热性可用导热系数表示。导热系数的物理意义是；厚度为物理意义是；厚度为物理意义是；厚度为物理意义是；厚度为1m1m的材料，当温度每改变的材料，当温度每改变的材料，当温度每改变的材料，当温度每改变1K1K时，在时，在时，在时，在1h1h时间内通过时间内通过时间内通过时间内通过1m21m2面积的热量。用公式表面积的热量。用公式表面积的热量。用公式表面积的热量。用公式表示为：示为：示为：示为：n n 材料的导热系数越小，表示其绝热性能越好。材料
37、的导热系数越小，表示其绝热性能越好。各种材料的导热系数差别很大，如泡沫塑料各种材料的导热系数差别很大，如泡沫塑料A0.035W(mK)，而大理石，而大理石A3.48W(mK)。工程中通常把。工程中通常把0.23W(mK)的材料的材料称为称为绝热材料绝热材料。n n 2比热比热n n材料比热的物理意义是指质量材料比热的物理意义是指质量1kg的材料在的材料在温度每改变温度每改变1K时所吸收或放出的热量，时所吸收或放出的热量，n n用公式表示为：用公式表示为：n n3.防火性防火性 n n 材料遇到火时，能经受高温作用而不破坏、材料遇到火时，能经受高温作用而不破坏、不严重降低强度的性质，称为耐火性。
38、材料依不严重降低强度的性质，称为耐火性。材料依其耐火能力，可分为三类；其耐火能力，可分为三类；n n 不燃烧类：迟到火焰或高热，即起火或不不燃烧类：迟到火焰或高热，即起火或不阴燃、不炭化，如砖、石、混凝上、石棉等。阴燃、不炭化，如砖、石、混凝上、石棉等。n n 难燃类：遇到火焰或高热，难于起火、阴难燃类：遇到火焰或高热，难于起火、阴燃和炭化，当火源在时能继续燃烧或阴燃，火燃和炭化，当火源在时能继续燃烧或阴燃，火源移去燃烧即停，如沥青混凝土、木丝板等。源移去燃烧即停，如沥青混凝土、木丝板等。n n 燃烧类：遇到火焰或高热，即起火或阴燃，燃烧类：遇到火焰或高热，即起火或阴燃，移去火源或能继续燃烧，
39、如木材、沥青等。移去火源或能继续燃烧，如木材、沥青等。n n4.耐熔性耐熔性n n 材料在较长时间的高温作用下不熔化，井能材料在较长时间的高温作用下不熔化，井能承受一定荷重的性能，称为耐熔性。耐熔性承受一定荷重的性能，称为耐熔性。耐熔性般以耐火件表示。材料依其耐火性，可分为三般以耐火件表示。材料依其耐火性，可分为三类：类：n n 耐火材料：温度在耐火材料：温度在1580以上不变形、不以上不变形、不破坏。如耐火砖等耐火材料属于此类。破坏。如耐火砖等耐火材料属于此类。n n 难熔材料：能经得住难熔材料：能经得住1350一一1580高温高温而不破坏不变形的材料。如难熔粘上砖等。而不破坏不变形的材料。
40、如难熔粘上砖等。n n 易熔材料：材料的熔化温度在易熔材料：材料的熔化温度在1350以卜以卜的，皆届此类，如普通料土砖等。的，皆届此类，如普通料土砖等。第一章第一章 第一节第一节 土建工程材料的基本性质土建工程材料的基本性质三、材料的力学性质三、材料的力学性质n n材料在受外力作用时，其内部产生一种抵抗力，材料在受外力作用时，其内部产生一种抵抗力，材料在受外力作用时，其内部产生一种抵抗力，材料在受外力作用时，其内部产生一种抵抗力，称为内应力。外力逐渐增加内应力也相应加大。称为内应力。外力逐渐增加内应力也相应加大。称为内应力。外力逐渐增加内应力也相应加大。称为内应力。外力逐渐增加内应力也相应加大
41、。材料的力学性质，就是指材料在受到外力作用下，材料的力学性质，就是指材料在受到外力作用下，材料的力学性质，就是指材料在受到外力作用下，材料的力学性质，就是指材料在受到外力作用下，其抵抗外力作用的性质。其抵抗外力作用的性质。其抵抗外力作用的性质。其抵抗外力作用的性质。n n材料主要受力类型为拉、压、剪、弯、扭；材料主要受力类型为拉、压、剪、弯、扭；材料主要受力类型为拉、压、剪、弯、扭；材料主要受力类型为拉、压、剪、弯、扭；n n外力作用下的材料性能表现为：外力作用下的材料性能表现为：外力作用下的材料性能表现为：外力作用下的材料性能表现为：n n1、强度、强度n n（1)1)定义；材料在外力定义；
42、材料在外力定义；材料在外力定义；材料在外力(荷载荷载荷载荷载)作用下抵抗破坏的能作用下抵抗破坏的能作用下抵抗破坏的能作用下抵抗破坏的能力称为强度。力称为强度。力称为强度。力称为强度。外力增加，应力相应增大，直至材外力增加，应力相应增大，直至材外力增加，应力相应增大，直至材外力增加，应力相应增大，直至材料内部质点间结合力不足以抵抗所作用的外力时，料内部质点间结合力不足以抵抗所作用的外力时，料内部质点间结合力不足以抵抗所作用的外力时，料内部质点间结合力不足以抵抗所作用的外力时，材料即发生破坏。材料破坏时，应力达极限值，材料即发生破坏。材料破坏时，应力达极限值，材料即发生破坏。材料破坏时，应力达极限
43、值，材料即发生破坏。材料破坏时，应力达极限值，这个极限应力值就是材料的强度，也称极限强度。这个极限应力值就是材料的强度，也称极限强度。这个极限应力值就是材料的强度，也称极限强度。这个极限应力值就是材料的强度，也称极限强度。根据外力作用方式的不向，材料强度主要有抗拉、根据外力作用方式的不向，材料强度主要有抗拉、根据外力作用方式的不向，材料强度主要有抗拉、根据外力作用方式的不向，材料强度主要有抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度等。图示如下：抗压、抗弯和抗剪强度等。图示如下：抗压、抗弯和抗剪强度等。图示如下：抗压、抗弯和抗剪强度等。图示如下：n n材料的这些强度是通过静力试验测定的，材料的这些强度是通过静力
44、试验测定的，故总称为故总称为静力强度静力强度。材料的静力强度是通。材料的静力强度是通过标准试件的破坏试验而测得。材料的抗过标准试件的破坏试验而测得。材料的抗压、抗拉和抗剪强度的计算公式为：压、抗拉和抗剪强度的计算公式为：n n材料的抗弯强度与试件的几何外形及荷载材料的抗弯强度与试件的几何外形及荷载施加的情况有关，对于矩形截面的条形试施加的情况有关，对于矩形截面的条形试件，当其二支点间的中间作用一集中荷载件，当其二支点间的中间作用一集中荷载时，其抗弯极限强度按下式计算：时，其抗弯极限强度按下式计算：n n当在试件支点间的三分点处作用两个相等的集中荷载当在试件支点间的三分点处作用两个相等的集中荷载
45、当在试件支点间的三分点处作用两个相等的集中荷载当在试件支点间的三分点处作用两个相等的集中荷载时，则其抗弯强度的计算公式为：时，则其抗弯强度的计算公式为：时，则其抗弯强度的计算公式为：时，则其抗弯强度的计算公式为：n n（2）影响因素）影响因素 材料的强度与其组成及构造有关，即使材料的组成相材料的强度与其组成及构造有关，即使材料的组成相材料的强度与其组成及构造有关，即使材料的组成相材料的强度与其组成及构造有关，即使材料的组成相同而构造不同，强度也不一样。同而构造不同，强度也不一样。同而构造不同，强度也不一样。同而构造不同，强度也不一样。（a a）一般材料的孔隙率越大，则强度越小；）一般材料的孔隙
46、率越大，则强度越小；）一般材料的孔隙率越大，则强度越小；）一般材料的孔隙率越大，则强度越小；（b b）一般表观密度大的材料，其强度也大；）一般表观密度大的材料，其强度也大；）一般表观密度大的材料，其强度也大；）一般表观密度大的材料，其强度也大；（c c）晶体结构的材料，其强度还与晶粒粗细有关，其）晶体结构的材料，其强度还与晶粒粗细有关，其）晶体结构的材料，其强度还与晶粒粗细有关，其）晶体结构的材料，其强度还与晶粒粗细有关，其中细晶粒的强度高。玻璃原是脆性材料，抗拉强度很中细晶粒的强度高。玻璃原是脆性材料，抗拉强度很中细晶粒的强度高。玻璃原是脆性材料，抗拉强度很中细晶粒的强度高。玻璃原是脆性材料
47、，抗拉强度很小，但当制成玻璃纤维后，则成了很好的抗拉材料；小，但当制成玻璃纤维后，则成了很好的抗拉材料；小，但当制成玻璃纤维后，则成了很好的抗拉材料；小，但当制成玻璃纤维后，则成了很好的抗拉材料；（d d）材料的强度还与其含水状态及温度有关，含有水）材料的强度还与其含水状态及温度有关，含有水）材料的强度还与其含水状态及温度有关，含有水）材料的强度还与其含水状态及温度有关，含有水分的材料其强度较干燥时的为低；分的材料其强度较干燥时的为低；分的材料其强度较干燥时的为低；分的材料其强度较干燥时的为低；（e e）一般温度高时，材料的强度将降低，这对沥青混）一般温度高时，材料的强度将降低，这对沥青混）一
48、般温度高时，材料的强度将降低，这对沥青混）一般温度高时，材料的强度将降低，这对沥青混凝土尤为明显。凝土尤为明显。凝土尤为明显。凝土尤为明显。n n（3 3）材料的测试强度）材料的测试强度）材料的测试强度）材料的测试强度n n材料的测试强度与实际强度往往是不一致的；材料的测试强度与实际强度往往是不一致的；材料的测试强度与实际强度往往是不一致的；材料的测试强度与实际强度往往是不一致的；n n材料的测试强度与其测试所用的试件形状、尺寸有关，材料的测试强度与其测试所用的试件形状、尺寸有关，材料的测试强度与其测试所用的试件形状、尺寸有关，材料的测试强度与其测试所用的试件形状、尺寸有关，也与试验时加荷速度
49、及试件表面形状有关。也与试验时加荷速度及试件表面形状有关。也与试验时加荷速度及试件表面形状有关。也与试验时加荷速度及试件表面形状有关。（a a）相同材料采用小试件测得的强度较大试件高；）相同材料采用小试件测得的强度较大试件高；）相同材料采用小试件测得的强度较大试件高；）相同材料采用小试件测得的强度较大试件高；（b b）加荷速度快者强度值偏高，）加荷速度快者强度值偏高，）加荷速度快者强度值偏高，）加荷速度快者强度值偏高，（c c）试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值）试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值）试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值）试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值
50、偏低。偏低。偏低。偏低。由此可知，材料的强度是在特定条件下测定的数由此可知，材料的强度是在特定条件下测定的数由此可知，材料的强度是在特定条件下测定的数由此可知，材料的强度是在特定条件下测定的数值。为了使试验结果准确，且具有可比性，各国都制值。为了使试验结果准确，且具有可比性，各国都制值。为了使试验结果准确，且具有可比性，各国都制值。为了使试验结果准确，且具有可比性，各国都制定了统一的材料试验标准，在测定材料强度时，必须定了统一的材料试验标准，在测定材料强度时，必须定了统一的材料试验标准，在测定材料强度时，必须定了统一的材料试验标准，在测定材料强度时，必须严格按照规定的试验方法进行。树料的强度是