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1、第一章 建筑材料的基本性质主要内容1 材料的组成结构与构造2 材料的密度、表观密度和孔隙率3材料的力学性质4材料与水有关的性质5材料的耐久性6材料与热有关的性质1材料的组成、结构与构造材料的组成、结构与构造是决定材料性能的内部因素。材料的组成包括化学组成和矿物组成。一、材料的组成一）化学组成一）化学组成 1)1)定义定义 组成材料的化学元素种类和数量，直接影响材料的组成材料的化学元素种类和数量，直接影响材料的化学性质，也是决定材料物理力学性质的重要因素。化学性质，也是决定材料物理力学性质的重要因素。土木工程材料的诸多性质都与其化学成分有关，如水土木工程材料的诸多性质都与其化学成分有关，如水泥中
2、泥中CaOCaO、MgOMgO含量影响着水泥的安定性。含量影响着水泥的安定性。2)2)表示方法表示方法 金属金属化学元素的含量来表示，如碳素钢以碳元素化学元素的含量来表示，如碳素钢以碳元素含量来划分：含量来划分：25Mn25Mn（平均含（平均含C=0.25%C=0.25%、含、含Mn0.7%-1.2%Mn0.7%-1.2%的镇静钢）。的镇静钢）。非金属非金属元素氧化物含量，如水泥的元素氧化物含量，如水泥的SiO2SiO2、Al2O3Al2O3含含量。量。有机高分子材料有机高分子材料低分子化合物，如乙烯。低分子化合物，如乙烯。二）矿物组成二）矿物组成 指指组成材料的矿物种类和数量组成材料的矿物种
3、类和数量，矿物是具有一定化，矿物是具有一定化学成分和一定结构及物理力学性质的物质和单质的总学成分和一定结构及物理力学性质的物质和单质的总称，是构成岩石和无机非金属材料的基本单元。例如称，是构成岩石和无机非金属材料的基本单元。例如硅酸盐水泥熟料的矿物组成：硅酸盐水泥熟料的矿物组成：C C3 3S S、C C2 2S S、C C3 3A A、C C4 4AFAF。三）链节三）链节 合成高分子材料常以其链节表示，链节是一种或几合成高分子材料常以其链节表示，链节是一种或几种低分子化合物按特定结构构成的单元。如聚乙烯的种低分子化合物按特定结构构成的单元。如聚乙烯的链节是链节是C C2 2H H4 4等。
4、等。四）组成与材料性能的关系四）组成与材料性能的关系 组成决定性能组成决定性能高铝水泥与硅酸盐水泥。高铝水泥与硅酸盐水泥。组成相同时，结构决定性能组成相同时，结构决定性能金刚石与石墨的成分均金刚石与石墨的成分均为为C C，但由于，但由于C C原子排列不同，前者为无色极坚硬的晶原子排列不同，前者为无色极坚硬的晶体，后者为黑色光滑的无定型粉末。体，后者为黑色光滑的无定型粉末。二、材料的结构n材料的结构是指材料的微观组织状况，可分为微观结构和显微结构。一）微观结构能用显微镜观察到的组成材料的原子、分子的排列方式、结合状况等。材料的微观结构可分为晶体、非晶体。1）晶体晶体是质点(原子、分子、离子)在三
5、维空间作有规律的周期性重复排列（远程有序）而形成的固体。按晶体质点间键能的大小以及结合键的特性，可将晶体分为：原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体。其性能如下表：材料的微观结构材料的微观结构 常见材料常见材料 主要特性主要特性 原子晶体原子晶体(以共价以共价键结合键结合)金刚石、石英、金刚石、石英、刚玉刚玉 强度、硬度、熔点均强度、硬度、熔点均高，密度较小高，密度较小 离子晶体离子晶体(以离子以离子键结合键结合)氧化钠、石膏、氧化钠、石膏、石灰岩石灰岩 强度、硬度、熔点较强度、硬度、熔点较高，但波动大，部分高，但波动大，部分可溶，密度中等可溶，密度中等 分子晶体分子晶体(以分子以分子键结合键
6、结合)蜡及有机化合蜡及有机化合物晶体物晶体 强度、硬度、熔点较强度、硬度、熔点较低，大部分可溶，密低，大部分可溶，密度小度小 金属晶体金属晶体(以金属以金属键结合键结合)铁、钢、铜、铁、钢、铜、铝及其合金铝及其合金 强度，硬度变化大，强度，硬度变化大，密度大密度大 实际材料中的晶体，都有各种晶格缺陷，主要有点缺陷、线缺陷和面缺陷，这些缺陷会显著改变晶体材料的性质。此外，材料的性质还与晶粒的大小和分布状态有关。2)非晶体无定形结构或玻璃体结构。它是一种不稳定的结构，具有较高的化学活性，如硅酸盐水泥熟料。二）显微结构指用光学显微镜可以观察到的材料组成及结构，其尺度范围在0.0011mm，对材料性质
7、有重要影响。例如水泥混凝土材料可分为水泥基相、集料分散相、界面过渡区及孔隙等，它们的状态、数量及性质将决定水泥混凝土的物理力学性能。钢材的晶粒尺寸直接影响钢材的强度。对于土木工程材料而言，从显微结构层次上研究并改善材料的性能十分重要。三）微粉、超微颗粒及胶体1）微粉 粒径在0.00010.1mm间的各种矿物或金属粉末。2）超微颗粒（纳米微粒）粒径在10-610-4 mm间的各种微粒。由于纳米微粒有小尺寸效应、表面界面效应等基本特性，使由纳米微粒组成的纳米材料具有许多奇异的物理化学性能，在土木工程中也得到了应用。例如磁性液体、纳米涂料等。3）胶体超微颗粒在介质中形成的分散体系。按其物理力学性质取
8、决于介质还是微粒，将胶体分为溶胶和凝胶。溶胶凝胶互变的性质称为触变性。三、材料的构造n n 指材料的宏观组织状况，材料的性质与其构造有密切指材料的宏观组织状况，材料的性质与其构造有密切指材料的宏观组织状况，材料的性质与其构造有密切指材料的宏观组织状况，材料的性质与其构造有密切联系。联系。联系。联系。n n 构造致密的材料强度高构造致密的材料强度高构造致密的材料强度高构造致密的材料强度高如钢材；疏松如钢材；疏松如钢材；疏松如钢材；疏松多孔的材料密度多孔的材料密度多孔的材料密度多孔的材料密度和强度低和强度低和强度低和强度低如无机非金属材料；层状或纤维状的材料各如无机非金属材料；层状或纤维状的材料各
9、如无机非金属材料；层状或纤维状的材料各如无机非金属材料；层状或纤维状的材料各项异性项异性项异性项异性木材。木材。木材。木材。n n 材料的孔材料的孔材料的孔材料的孔 多孔材料的性质除与材料孔隙率的大小有关外，还与孔多孔材料的性质除与材料孔隙率的大小有关外，还与孔多孔材料的性质除与材料孔隙率的大小有关外，还与孔多孔材料的性质除与材料孔隙率的大小有关外，还与孔隙的构造特征有关。隙的构造特征有关。隙的构造特征有关。隙的构造特征有关。孔特征参数孔特征参数 孔隙多少（孔隙率孔隙多少（孔隙率P）随着孔隙率的增大，材料表观密度减小，强度下降。随着孔隙率的增大，材料表观密度减小，强度下降。孔隙大小（孔半径孔隙
10、大小（孔半径r）对于开口孔隙，粗大孔隙易于水分透过，但不易被水对于开口孔隙，粗大孔隙易于水分透过，但不易被水充满；极细孔隙，水分易被吸入，但不易在其中流动；充满；极细孔隙，水分易被吸入，但不易在其中流动；介于两者之间的毛细孔隙，既易被水充满，水分又易介于两者之间的毛细孔隙，既易被水充满，水分又易在其中渗透，对材料的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性能在其中渗透，对材料的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性能不利。不利。孔隙结构孔隙结构(孔隙分布孔隙分布)含有大量分散不连通孔隙的材料具有良好的保温隔热含有大量分散不连通孔隙的材料具有良好的保温隔热性能。含有大量与外界连通的微孔或气泡的材料具有性能。含有大量与外界连通的
11、微孔或气泡的材料具有良好的吸声隔音性能。良好的吸声隔音性能。孔隙形状孔隙形状(开口与闭口孔开口与闭口孔)闭口孔隙，不易被水分及溶液侵入，对材料的抗渗、闭口孔隙，不易被水分及溶液侵入，对材料的抗渗、抗冻及抗侵蚀性能的影响较小。抗冻及抗侵蚀性能的影响较小。2材料的密度、表观密度和孔隙率是本章的重点要求掌握基本概念、计算等内容主要讲解块状材料与散体材料的：密度与视密度表观密度与堆积密度密实度D、孔隙率P与空隙率P一、密度一）定义材料在绝对密实状态下单位体积的质量。二）公式m/Vg/cm3，密度mg，绝对密实状态下的质量Vcm3，绝对密实状态下的体积三）注意必须强调材料绝对密实状态的概念必须强调密度是
12、材料自身固有的性质，与外界条件变化与否无关二、表观密度一）定义在自然状态下（包含孔隙）单位体积的质量。二）公式m/V0g/cm3(kg/m3)，表观密度mg(kg)，材料自然状态下的质量V0cm3(m3)，材料自然状态下的体积三）注意必须强调材料自然状态的概念自然状态包括孔隙、含水状态等，如干燥状态下的表观密度，或某种含水状态下的表观密度三、密实度与孔隙率一）孔隙率材料中孔隙体积与总体积的百分比P(V0V)/V0(1/)100%二）密实度DV/V0100%P1D三）注意孔隙率与密度及表观密度的关系孔隙率与密实度的关系几种常用材料的密度、表观密度及孔隙率(P8表1-1)四、散粒材料的视密实度、堆
13、积密度与孔隙率一）视密度 散粒材料采用排液置换法测定体积，计算得到的密度，=m/V。V采用排液置换法测得的包含内部闭口孔隙的体积。二）堆积(表观)密度 自然状态下散粒材料单位体积的质量。按堆放的紧密程度不同，又分疏松堆积密度、振实堆积密度和紧密堆积密度。计算公式可以按表观密度进行三）孔隙率P(1/)100%注意：是指材料干燥状态下的堆积表观密度；是颗粒之间的空隙和开口孔隙占总体积的百分率。四）压实度散粒状材料被压实的程度KY=/m100%施工现场的材料,经压实后的实测干堆积密度；m试验室内,将相同材料试样在一定条件下，经充分压实后的最大干堆积密度。例题：例题：已知某种建筑材料试样的孔隙率为已知
14、某种建筑材料试样的孔隙率为24%24%，此试样在，此试样在自然状态下的体积为自然状态下的体积为40cm40cm3 3，质量为，质量为85.50g85.50g，吸水饱和，吸水饱和后的质量为后的质量为89.77g89.77g，烘干后的质量为，烘干后的质量为82.30g82.30g。试求该材。试求该材料的密度、视密度、开口孔隙率、闭口孔隙率、自然状料的密度、视密度、开口孔隙率、闭口孔隙率、自然状态下的含水率。态下的含水率。解：密度解：密度=干质量干质量/密实状态下的体积密实状态下的体积=82.30/40(1-=82.30/40(1-0.24)=2.7g/cm0.24)=2.7g/cm33开口孔隙率开
15、口孔隙率=开口孔隙的体积开口孔隙的体积/自然状态下的体积自然状态下的体积=(89.77-82.3)1/40=0.187=18.7%=(89.77-82.3)1/40=0.187=18.7%闭口孔隙率闭口孔隙率=孔隙率孔隙率-开口孔隙率开口孔隙率=0.24-0.187=0.053=0.24-0.187=0.053=5.3%=5.3%视密度视密度=干质量干质量/包含闭口孔隙的体积包含闭口孔隙的体积=82.3/40(1-=82.3/40(1-0.187)=2.53g/cm0.187)=2.53g/cm33含水率含水率=水的质量水的质量/干重干重=(85.5-82.3)/82.3=0.039=3.9%
16、=(85.5-82.3)/82.3=0.039=3.9%3材料的力学性质n材料在外力的作用下有关变形的性质和抵抗破坏的能力。n材料在荷载作用下发生形状及体积变化的有关性质，主要有弹性变形、塑性变形、徐变及松弛等。一、材料的变形性质一）弹性变形与塑性变形一）弹性变形与塑性变形一）弹性变形与塑性变形一）弹性变形与塑性变形 1 1）定义）定义）定义）定义 弹性变形是外荷作用下产生、卸荷后自行消失的变形。弹性变形是外荷作用下产生、卸荷后自行消失的变形。弹性变形是外荷作用下产生、卸荷后自行消失的变形。弹性变形是外荷作用下产生、卸荷后自行消失的变形。塑性变形是外荷去除后，不能自行恢复到原有形状而保塑性变形
17、是外荷去除后，不能自行恢复到原有形状而保塑性变形是外荷去除后，不能自行恢复到原有形状而保塑性变形是外荷去除后，不能自行恢复到原有形状而保留的变形。留的变形。留的变形。留的变形。材料破坏前有显著塑性变形，称为塑性破坏。破坏前无材料破坏前有显著塑性变形，称为塑性破坏。破坏前无材料破坏前有显著塑性变形，称为塑性破坏。破坏前无材料破坏前有显著塑性变形，称为塑性破坏。破坏前无显著塑性变形，称为脆性破坏。显著塑性变形，称为脆性破坏。显著塑性变形，称为脆性破坏。显著塑性变形，称为脆性破坏。2 2）影响因素）影响因素）影响因素）影响因素 材料是塑性破坏还是脆性破坏，除取决于自身成分、组材料是塑性破坏还是脆性破
18、坏，除取决于自身成分、组材料是塑性破坏还是脆性破坏，除取决于自身成分、组材料是塑性破坏还是脆性破坏，除取决于自身成分、组织、构造等因素外，还与受荷条件、试件尺寸、加荷速织、构造等因素外，还与受荷条件、试件尺寸、加荷速织、构造等因素外，还与受荷条件、试件尺寸、加荷速织、构造等因素外，还与受荷条件、试件尺寸、加荷速度及荷载类型有关。度及荷载类型有关。度及荷载类型有关。度及荷载类型有关。3 3）塑性材料与脆性材料）塑性材料与脆性材料）塑性材料与脆性材料）塑性材料与脆性材料 根据材料破坏前有无显著塑性变形，可分为塑性材料和根据材料破坏前有无显著塑性变形，可分为塑性材料和根据材料破坏前有无显著塑性变形，
19、可分为塑性材料和根据材料破坏前有无显著塑性变形，可分为塑性材料和脆性材料。塑性材料：铜、低碳钢、铝、沥青；脆性材脆性材料。塑性材料：铜、低碳钢、铝、沥青；脆性材脆性材料。塑性材料：铜、低碳钢、铝、沥青；脆性材脆性材料。塑性材料：铜、低碳钢、铝、沥青；脆性材料：石、砖、混凝土、砂浆块。塑性材料与脆性材料可料：石、砖、混凝土、砂浆块。塑性材料与脆性材料可料：石、砖、混凝土、砂浆块。塑性材料与脆性材料可料：石、砖、混凝土、砂浆块。塑性材料与脆性材料可转化性、相对性。转化性、相对性。转化性、相对性。转化性、相对性。二）横向变形与体积变形二）横向变形与体积变形二）横向变形与体积变形二）横向变形与体积变形
20、 泊松比泊松比泊松比泊松比=1 1/；体积比体积比体积比体积比=(V=(VB B-V-V0 0)/V)/V0 0=(1-2)=(1-2)在弹性变形条件下，泊松比为常数，当为塑性变形或在弹性变形条件下，泊松比为常数，当为塑性变形或在弹性变形条件下，泊松比为常数，当为塑性变形或在弹性变形条件下，泊松比为常数，当为塑性变形或接近断裂时，接近断裂时，接近断裂时，接近断裂时，=0.5=0.5。三）徐变与应力松弛三）徐变与应力松弛三）徐变与应力松弛三）徐变与应力松弛 固体材料在持久荷载的作用下，变形随时间的延长而固体材料在持久荷载的作用下，变形随时间的延长而固体材料在持久荷载的作用下，变形随时间的延长而固
21、体材料在持久荷载的作用下，变形随时间的延长而逐渐增长的现象称徐变。材料在持久荷载作用下，若变逐渐增长的现象称徐变。材料在持久荷载作用下，若变逐渐增长的现象称徐变。材料在持久荷载作用下，若变逐渐增长的现象称徐变。材料在持久荷载作用下，若变形因受约束不能增长，其应力随时间延长而逐渐减小的形因受约束不能增长，其应力随时间延长而逐渐减小的形因受约束不能增长，其应力随时间延长而逐渐减小的形因受约束不能增长，其应力随时间延长而逐渐减小的现象叫应力松弛。现象叫应力松弛。现象叫应力松弛。现象叫应力松弛。徐变和应力松弛与徐变和应力松弛与徐变和应力松弛与徐变和应力松弛与应力大小应力大小应力大小应力大小、环境温度和
22、湿度有关。、环境温度和湿度有关。、环境温度和湿度有关。、环境温度和湿度有关。当应力未超过某一极限值时，徐变的发展随时当应力未超过某一极限值时，徐变的发展随时间延长而减小，最后变形停止增长；当应力达间延长而减小，最后变形停止增长；当应力达到或超过某一极限值时，徐变随时间延长而增到或超过某一极限值时，徐变随时间延长而增加，最后导致材料破坏。加，最后导致材料破坏。n n 材料抵抗外力（荷载）作用引起的破坏的能力。材料抵抗外力（荷载）作用引起的破坏的能力。材料抵抗外力（荷载）作用引起的破坏的能力。材料抵抗外力（荷载）作用引起的破坏的能力。一）材料的静力强度一）材料的静力强度一）材料的静力强度一）材料的
23、静力强度 在静荷载作用下，材料达到破坏前所承受的应力极在静荷载作用下，材料达到破坏前所承受的应力极在静荷载作用下，材料达到破坏前所承受的应力极在静荷载作用下，材料达到破坏前所承受的应力极限值。有抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度。限值。有抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度。限值。有抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度。限值。有抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度。1 1）材料强度试验）材料强度试验）材料强度试验）材料强度试验 材料强度常用破坏性试验测定，根据破坏荷载求材料强度常用破坏性试验测定，根据破坏荷载求材料强度常用破坏性试验测定，根据破坏荷载求材料强度常用破坏性试验测定，根据破坏荷载求材料强度，公式为：材料强度，公式为：材
24、料强度，公式为：材料强度，公式为：二、材料强度抗压、抗拉、抗剪强度：抗压、抗拉、抗剪强度：抗弯强度抗弯强度中间集中荷载：中间集中荷载：两个对称集中荷载：两个对称集中荷载：2 2）影响材料）影响材料）影响材料）影响材料强强强强度度度度测测测测定的主要因素定的主要因素定的主要因素定的主要因素 试试试试件的形状、尺寸、表面状况件的形状、尺寸、表面状况件的形状、尺寸、表面状况件的形状、尺寸、表面状况 棱柱体或棱柱体或棱柱体或棱柱体或圆圆圆圆柱体柱体柱体柱体试试试试件的抗件的抗件的抗件的抗压压压压强强强强度度度度测试值测试值测试值测试值小于立方体；形状相小于立方体；形状相小于立方体；形状相小于立方体；形
25、状相似的小似的小似的小似的小试试试试件的抗件的抗件的抗件的抗压压压压强强强强度度度度测试值测试值测试值测试值高于大高于大高于大高于大试试试试件；件；件；件；试试试试件受件受件受件受压压压压面有缺面有缺面有缺面有缺损损损损，抗，抗，抗，抗压压压压强强强强度度度度测试值测试值测试值测试值降低。降低。降低。降低。测试时试测试时试测试时试测试时试件的温度及湿度件的温度及湿度件的温度及湿度件的温度及湿度 温度升高会降低温度升高会降低温度升高会降低温度升高会降低钢钢钢钢材及材及材及材及沥沥沥沥青材料的青材料的青材料的青材料的强强强强度；潮湿会降低度；潮湿会降低度；潮湿会降低度；潮湿会降低砖砖砖砖、木、木、
26、木、木材、混凝土等的材、混凝土等的材、混凝土等的材、混凝土等的强强强强度。度。度。度。试试试试件加荷速度及件加荷速度及件加荷速度及件加荷速度及试验试验试验试验装置情况等装置情况等装置情况等装置情况等 加荷速度快加荷速度快加荷速度快加荷速度快时时时时，测测测测得的得的得的得的强强强强度度度度值值值值偏高；采用偏高；采用偏高；采用偏高；采用刚刚刚刚度大的度大的度大的度大的试验试验试验试验机机机机测测测测得的得的得的得的强强强强度度度度值值值值偏高。偏高。偏高。偏高。3 3）材料的）材料的）材料的）材料的强强强强度等度等度等度等级级级级 按国家按国家按国家按国家标标标标准准准准规规规规定的定的定的定
27、的试验试验试验试验方法方法方法方法进进进进行行行行测测测测定，将材料按静力定，将材料按静力定，将材料按静力定，将材料按静力强强强强度的度的度的度的高低划分高低划分高低划分高低划分为为为为若干等若干等若干等若干等级级级级。如普通混凝土按静力抗。如普通混凝土按静力抗。如普通混凝土按静力抗。如普通混凝土按静力抗压压压压强强强强度划分度划分度划分度划分为为为为C20C20、C30C30、C80C80等。建筑等。建筑等。建筑等。建筑钢钢钢钢材按静力拉伸屈服材按静力拉伸屈服材按静力拉伸屈服材按静力拉伸屈服强强强强度划度划度划度划分分分分为为为为Q215Q215、Q235Q235、Q345Q345等。等。等
28、。等。二）材料的持久强度和疲劳极限在持久荷载下的强度为持久强度，持久强度低于暂时强度。交变应力超过某一极限且多次反复作用后，会导致材料破坏，该应力值称为疲劳极限。疲劳极限远低于静力强度，甚至低于屈服强度。疲劳破坏为无显著变形的突然破坏。三）材料的理论强度结构完整的理想固体材料所具有的强度。由于各种材料都有结构和构造缺陷，材料的实际强度远低于理论强度。材料抵抗冲击或震动等动荷载作用的性能，以试件受冲击时单位体积(面积)内所能吸收的冲击功来表示。材料的冲击韧性可以反映材料既具有一定强度，又具有良好受力变形的综合性能。桥梁、路面、桩及有抗震要求的结构，所用的材料要求考虑冲击韧性。脆性材料的韧性小；塑
29、性材料韧性大三、材料的冲击韧性硬度：材料抵抗其他较硬物体压入的能力。磨损：受摩擦作用而造成质量和体积损失的现象。磨耗：同时受摩擦和冲击作用而造成质量和体积损耗的现象。材料的硬度大、韧性高、构造密实，抗磨损和磨耗的能力较强。四、材料的硬度、磨损及磨耗4材料与水有关的性质是本章的重点要求掌握基本概念、计算等内容亲水性与憎水性润湿角的概念含水率、平衡含水率、吸水率的概念及计算软化系数的概念一、亲水性与憎水性接触角接触角：从三相接触点，沿液：从三相接触点，沿液-气表面所引切气表面所引切线线与固与固-液液表面所形成的表面所形成的夹夹角。角。固体材料在空气中与水接触，按其是否易被水湿润分为亲水性材料与憎水
30、性材料。大多数建筑材料，如石料、砖、混凝土、木材属于亲水材料；沥青、石蜡为憎水材料。亲水材料通过毛细管作用将水吸入材料内部；憎水材料能阻止水分渗入毛细管中，可用作防水材料或对亲水材料进行表面处理。二、吸水性1）定义 材料吸收水分的性质称为吸水性。材料中含水的多少用含水率表示，含水率为材料所含水的质量占材料干燥质量的百分比。气干状态的含水率称为平衡含水率。吸水饱和状态的含水率称为材料的吸水率。2）质量吸水率与体积吸水率3 3）材料的吸水性材料的吸水性取决于材料本身的亲水性及孔隙率的大小和孔隙特征；取决于材料本身的亲水性及孔隙率的大小和孔隙特征；材料吸水率相差很大，吸水率大是不利的。材料吸水率相差
31、很大，吸水率大是不利的。材料受水作用后不损坏，强度也不显著降低的性质称材料受水作用后不损坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性。为耐水性。材料的耐水性以软化系数表示材料的耐水性以软化系数表示 有时耐水性是选择材料的重要依据。经常位于水中或有时耐水性是选择材料的重要依据。经常位于水中或受潮严重的重要结构，材料软化系数不宜小于受潮严重的重要结构，材料软化系数不宜小于0.850.90.850.9；受潮；受潮较轻较轻或次要或次要结结构，材料构，材料软软化系数不宜小于化系数不宜小于0.70.850.70.85。三、耐水性材料抵抗压力水渗透的性能称为抗渗性。材料的抗渗性与其孔隙率和孔隙特征有关。材料的抗渗性
32、常用渗透系数表示：材料的抗渗性也可用抗渗等级表示，水工材料和防水材料有抗渗要求。四、抗渗性5材料的耐久性材料破坏作用：物理、化学、生物作用。材料破坏作用：物理、化学、生物作用。物理作用包括干湿变化、温度变化及冻融作用。物理作用包括干湿变化、温度变化及冻融作用。化学作用包括酸、碱、盐等物质的水溶液或气体化学作用包括酸、碱、盐等物质的水溶液或气体对材料的侵蚀破坏。对材料的侵蚀破坏。生物及生物化学作用是指材料被昆虫、菌类等蛀生物及生物化学作用是指材料被昆虫、菌类等蛀蚀及腐朽。蚀及腐朽。耐久性是材料的一种综合性质，工程中所指的耐耐久性是材料的一种综合性质，工程中所指的耐久性，就是指材料在所处的环境条件
33、下，保持其久性，就是指材料在所处的环境条件下，保持其原有性能，抵抗破坏作用的能力。原有性能，抵抗破坏作用的能力。一、材料破坏作用与耐久性 一一)冰胀冰胀压力压力作用作用 材料毛细孔隙中充满水并快速冻结时，由于水结冰体积材料毛细孔隙中充满水并快速冻结时，由于水结冰体积增加增加9%9%，在孔隙中将产生很大的冰胀压力，使毛细管壁受，在孔隙中将产生很大的冰胀压力，使毛细管壁受到拉应力，导致材料破坏。到拉应力，导致材料破坏。二二)水压力作用水压力作用 受冻降温时，不同孔径的孔隙水结冰膨胀，迫使尚未结受冻降温时，不同孔径的孔隙水结冰膨胀，迫使尚未结冰的多余水移向附近气泡或试件边缘，产生的水压力，使冰的多余
34、水移向附近气泡或试件边缘，产生的水压力，使孔壁受拉应力，造成材料体积膨胀。孔壁受拉应力，造成材料体积膨胀。三三)显微析冰作用显微析冰作用 材料孔隙中的盐类稀溶液结冰，溶液浓度提高，这样周材料孔隙中的盐类稀溶液结冰，溶液浓度提高，这样周围未结冰水因浓度差，向已结冰区迁移并迅速结冰。围未结冰水因浓度差，向已结冰区迁移并迅速结冰。n 某一材料是否容易被冰冻破坏，与冻结温度、冻结速度某一材料是否容易被冰冻破坏，与冻结温度、冻结速度及冻结频繁程度有关。及冻结频繁程度有关。二、冰冻对材料的破坏作用n 材料的抗冻性常用抗冻等级来表示，是标准尺材料的抗冻性常用抗冻等级来表示，是标准尺寸的试验材料在水饱和状态下
35、，经受标准的冻融作寸的试验材料在水饱和状态下，经受标准的冻融作用后，其强度不严重降低、质量不显著损失、性能用后，其强度不严重降低、质量不显著损失、性能不明显下降，所经受的冻融循环次数。不明显下降，所经受的冻融循环次数。n 材料抗冻性与其孔隙率、孔隙特征和孔隙饱水材料抗冻性与其孔隙率、孔隙特征和孔隙饱水程度有关，并受到材料变形能力、抗拉强度及耐水程度有关，并受到材料变形能力、抗拉强度及耐水性的影响。性的影响。n 抗冻性可作为矿物材料抵抗环境物理作用的耐抗冻性可作为矿物材料抵抗环境物理作用的耐久性综合指标。久性综合指标。三、材料的抗冻性6材料与热有关的性质材料传导热量的性质称为导热性材料传导热量的
36、性质称为导热性材料传导热量的性质称为导热性材料传导热量的性质称为导热性。材料的导热性用导热系数表示材料的导热性用导热系数表示材料的导热性用导热系数表示材料的导热性用导热系数表示材料的孔隙率、孔隙特征及含水率是影响导热性材料的孔隙率、孔隙特征及含水率是影响导热性材料的孔隙率、孔隙特征及含水率是影响导热性材料的孔隙率、孔隙特征及含水率是影响导热性的主要因素。孔隙率越大，导热性越低。的主要因素。孔隙率越大，导热性越低。的主要因素。孔隙率越大，导热性越低。的主要因素。孔隙率越大，导热性越低。含有大含有大含有大含有大量分散不连通孔隙的材料导热性越低。含水率增量分散不连通孔隙的材料导热性越低。含水率增量分
37、散不连通孔隙的材料导热性越低。含水率增量分散不连通孔隙的材料导热性越低。含水率增加，导热性提高。加，导热性提高。加，导热性提高。加，导热性提高。导热性对于隔热保温具有重要意义。导热性对于隔热保温具有重要意义。导热性对于隔热保温具有重要意义。导热性对于隔热保温具有重要意义。一、导热性 二、比热及热容量材料温度升高(降低)1K时，所吸收(放出)的热量，称为该材料的热容量(J/K)。1kg材料的热容量，称为该材料的比热J/(kgK)墙体材料的热学性质对于建筑节能具有重要意义。例题 某石灰岩密度某石灰岩密度2.62g/cm2.62g/cm3 3，孔隙率，孔隙率1.2%1.2%，今将，今将该石灰岩破碎成
38、碎石，其堆积密度该石灰岩破碎成碎石，其堆积密度1580kg/m1580kg/m3 3，求此碎石的视密度和空隙率。，求此碎石的视密度和空隙率。已知：=2.62g/cm3P=1.2%=1580kg/cm3求:、P解：由P=(1-/)100%，得=(1-P)=2.59(g/cm3)=2.59g/cm3P=(1-/)100%=23.55%例题 某某块块状材料密度状材料密度2.60g/cm3，干燥表，干燥表观观密度密度1600kg/m3，现现将一重将一重954g的的该该材料浸入水中，材料浸入水中，吸水吸水饱饱和后称重和后称重为为1086g，试试求求该该材料的孔隙率、材料的孔隙率、重量和体重量和体积积吸水
39、率。吸水率。已知：已知：=2.60g/cm3 干干=1600kg/m3=1.6g/cm3 G=954g G1=1086 g 求求:P 、Wm 、Wv 解：解：P=(1-/)100%=(1-1.6/2.6)100%=38.46%Wm=(G1-G)/G=13.84%Wv=干干Wm/水水=1.613.84%/1=22.14%例题 某工地碎石密度某工地碎石密度2.65g/cm3，堆，堆积积密度密度1.68g/cm3，视视密度密度2.61g/cm3，求，求该该碎石的孔隙率和空隙碎石的孔隙率和空隙率。率。已知：已知：=2.65g/cm3 =1.68g/cm3 =2.61g/cm3，求，求:P、P。解：解：=2.61g/cm3 P=(1-/)100%=1.51%P=(1-/)100%=35.63%进入第三章学习