建筑材料的基本性质培训课程.pptx

《建筑材料的基本性质培训课程.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑材料的基本性质培训课程.pptx（67页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第一章建筑材料的根本性质 建筑材料所处建（构）筑物的部位不同、使用环境不同，所起的作用就不同，人们对材料性质的要求也就有所不同。建筑材料的根本性质，是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，通常必须考虑的最根本的、共有的性质。第一节 材料的组成及结构材料的组成及结构1.1.材料的组成材料的组成 材料的组成是决定材料的性质的内在因素之一。(一)化学组成 化学组成是指构成材料的化学成分。不同化学组成的材料其性质不同。对于无机非金属材料，常以其各种氧化物的百分含量来表示。(二)矿物组成（晶相）由相同化学成分组成的材料，假设其矿物组成不同，材料的性质也是不同的。通常水泥中主要化学成分为SiO2、CaO，

2、而由此形成的矿物则有硅酸三钙与硅酸二钙 之分，彼此的性能是不同的。2.2.材料的结构材料的结构 (一一)宏观结构宏观结构 指用肉眼或放大镜能观察到毫米级以上的结构。它分为散粒结构,聚集结构,多孔结构,致密结构,纤维结构,层状结构。1.散粒结构 由单独的颗粒组成（砂、石子）2.聚集结构 材料中的颗粒通过胶结材料彼此牢固 地结合在一起（混凝土、烧结砖）3.多孔结构 材料中含有大量的,大的,或微小的均 匀分布的孔隙（泡沫材料）4.致密结构 材料在外观上和结构上都是致密的 （钢材、玻璃）5.纤维结构 是木材,玻璃纤维 制品所特有的结构6.层状结构 是板材 常见的结构宏观结构宏观结构(二二)显微结构显微

3、结构 指借助光学显微镜和电子显微镜观察到的结构。主要有岩相分析和金相分析两种分析方法。透明矿物 偏光显微镜 不透明矿物 反光显微镜（金相分析）(三三)微观结构微观结构 指原子（离子或分子）排列结构。根据质子间键的特性分为原子晶体,离子晶体,分子晶体、金属晶体和玻璃体。3.3.材料的孔隙材料的孔隙(一一)孔隙形成的原因孔隙形成的原因 (1)水分子的占据作用 建筑材料加水拌和,用水量通常超过理论上的用水量,多余的水分占据的空间即为孔隙。(2)外加的发泡作用 如用于生产加气混凝土的发泡剂,可在材料中形成大量的孔隙。(3)火山作用 火山爆发时,喷到空中的岩浆,冷却时大量水蒸汽或某些气体产生，从而在所得

4、岩石中形成大量的孔隙。(4)焙烧作用：材料中掺有可燃物或高温下产生气体(二二)孔隙的类型孔隙的类型 (1)连通孔隙；(2)封闭孔隙；(3)半封闭孔隙(三三)孔隙对材料性质的影响孔隙对材料性质的影响(孔隙增多)(1)材料的体积密度减小；(2)材料受力的有效面积减小,强度降低；(3)体积密度减小,导热系数和热容随之减小；(4)透气性,透水性,吸水性变大；(5)对抗冻性,要试孔隙大小和形态而定,有些孔隙能提高抗冻性。大量的规则的球形微孔,可以缓冲冻融破坏应力,从而改善混凝土的抗冻性。1.1.材料的密度材料的密度 材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算：=m/v式中：密度,g/c

5、m3 或 kg/m3m材料的绝对枯燥质量，g 或 kgV材料的绝对密实体积，cm3 或 m3 第二节 材料的物理性质材料的物理性质绝对密实状态下的体积是指构成材料的固体物质本身的体积，或称实体积。1）对有孔隙的材料：砖、混凝土、石材，磨成细粉（消除材料内部的孔隙）后，用排水法求的体积即为密实态体积；2）对近于绝对密实的材料：金属、玻璃等，直接以排水法作为密实态体积近似值。表观密度是对于密实材料直接以排水法求的体积V作为密实态体积的近似值所求得的密度。按右式计算：式中 材料的表观密度,g/cm3 或 kg/m3 m 材料的质量，g 或 kg V用排水法求得的材料的体积，cm3 或 m32.2.材

6、料的表观密度材料的表观密度3.3.材料的体积密度材料的体积密度 材料的体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量，按下式计算：式中：0体积密度,g/cm3 或 kg/m3 m材料的质量，g 或 kg V0材料在自然状态下的体积，cm3 或 m3 自然状态下的体积是指构成材料的固体物质的体积与全部孔隙体积之和。材料内部孔隙含有水分时，其质量和体积均发生变化。测定含水状态下体积密度时，应注明含水情况。体积密度的测量：1）对形状规则的材料：砖、混凝土、石材；烘干量测几何体积称重代入公式 2）对形状不规则的材料：烘干蜡封浮力天平 4.4.材料的堆积密度材料的堆积密度 堆积密度是指散粒材料，在规定装填条

7、件下单位体积的质量。按下式计算：式中 0，材料的堆积密度,g/cm3 或kg/m3 m 材料的质量，g 或 kg V0，材料的堆积体积，cm3 或 m3散粒材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量，其堆积体积是指所占用容器的容积。因此，散粒材料的堆积体积包含了材料的颗粒在自然状态下的体积和颗粒之间的空隙体积。在土木建筑工程中，计算材料用量、构件的自重，配料计算以及确定堆放空间时经常要用到材料的密度、体积密度和堆积密度等数据。5.5.空隙率空隙率 空隙率是指散粒材料在其堆积体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率P按下式计算：0材料的体积密度;0材料的堆积密度 空隙率的大小反映了散粒材料的颗

8、粒互相填充的致密程度。空隙率可作为操作混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。6.6.孔隙率孔隙率 材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率P按下式计算：V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3 V0材料在自然状态下的体积，cm3 或 m3 0材料的体积密度,g/cm3 或 kg/m3 密度,g/cm3 或 kg/m3开开口口孔孔隙隙率率是指材料中能被水所饱和的孔隙体积与材料在自然状态下的体积百分率：PK=(m2-m1)/V0(1/w)100%100%式中：式中：m1枯燥状态下材料的质量,g m2水饱和状态下材料的质量,g w水的密度，常温下可取1g/cm3闭口孔隙率闭口孔隙率p

9、B为总孔隙率与开口孔隙率之差 即PB=P-PK第三节材料与水有关的性质第三节材料与水有关的性质 与水接触时，有些材料能被水润湿，而有些材料则不能被水润湿，对这两种现象来说，前者为亲水性，后者为憎水性。材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子亲合力，大于水分子本身之间的内聚力；反之，憎水性材料与水分子之间的亲合力，小于水分子本身之间的内聚力。一一.材料的亲水性与憎水性材料的亲水性与憎水性工程实际中，材料是亲水性或憎水性，通常以润湿角的大小划分，润湿角为在材料、水和空气的交点处，沿水滴外表的切线与水和材料接触面所成的夹角。润湿角愈小，说明材料愈易被水润湿。当

10、材料的润湿角90 时，为亲水性材料；当材料的润湿角90 时，为憎水性材料。水在亲水性材料外表可以铺展开，且能通过毛细管作用自动将水吸入材料内部；水在憎水性材料外表不仅不能铺展开，而且水分不能渗入材料的毛细管中。见图-1图1 材料润湿示意图（）亲水性材料；（）憎水性材料二二.材料的吸水性材料的吸水性材料能汲取水分的能力，称为材料的吸水性。吸水性以吸水率来表示。1 1、质量吸水率、质量吸水率质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在枯燥状态下的质量百分比，并以m 表示。质量吸水率m 的计算公式为：式中 mb材料吸水饱和状态下的质量（或kg）mg材料在枯燥状态下的质量（或kg）。2 2、体积吸

11、水率、体积吸水率 体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WV表示。体积吸水率WV的计算公式为：式中 mb材料吸水饱和状态下的质量（或kg）mg材料在枯燥状态下的质量（或kg）。V0 材料在自然状态下的体积，（cm3 或 m3）w 水的密度,（g/cm3 或 kg/m3），常温下取w=1.0 g/cm3 材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。吸水率增大将导致体积膨胀，导热性增大，强度、抗冻性下降等不良影响。三三.材料的吸湿性材料的吸湿性材料的吸湿性是指材

12、料在潮湿空气中汲取水分的性质。枯燥的材料处在较潮湿的空气中时，便会汲取空气中的水分；而当较潮湿的材料处在较枯燥的空气中时，便会向空气中放出水分。前者是材料的吸湿过程，后者是材料的枯燥过程。由此可见，在空气中，某一材料的含水多少是随空气的湿度变化的。材料在任一条件下含水的多少称为材料的含水率，并以Wh表示，其计算公式为：式中 ms材料吸湿状态下的质量（或kg）mg材料在枯燥状态下的质量（或kg）显然，材料的含水率受所处环境中空气湿度的影响。当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿过程和枯燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率叫作材料的平衡含水率。通过比较可知，材料的吸水率就是该

13、材料的最大含水率。四四.材料的耐水性材料的耐水性材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。衡量材料耐水性的指标是材料的软化系数Kp：式中 Kp 材料的软化系数 fb 材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）fg 材料在枯燥状态下的抗压强度（MPa）软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的外表，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解局部物质，造成强度的严峻下降。材料耐水性限制了材料的使用环境，软化系数小的材料耐水性差，其使用环境

14、尤其受到限制。软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将p0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.700.85。五五.材料的抗渗性材料的抗渗性抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。土木建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，当材料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力水的渗透，不仅会影响工程的使用，而且渗入的水还会带入能腐蚀材料的介质，或将材料内的某些成分带出，造成材料的破坏。5.1 5.1 渗透系数渗透系数 材料的渗透系数K可通过下式计算:式中

15、K渗透系数,（cm/h）;Q渗水量，（cm3）F渗水面积,（cm2）H 材料两侧的水压差，（cm）d 试件厚度 （cm）t 渗水时间 （h）材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。5.2 5.2 抗渗等级抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、P10等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa的水压而不渗透。六、材料的抗冻性六、材料的抗冻性 材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻

16、胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。抗冻性以试件在冻融后的质量损失、外形变化或强度降低不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为抗冻等级。材料的抗冻等级可分为15、25、50、100、200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱和程度有关。1 1、导热性、导热性当材料两侧存在温度差时，热量从材料一侧通过材料传导至另一侧的性质，称为材料的

17、导热性。导热性用导热系数表示。导热系数的定义和计算式如下所示：第四节第四节 材料的热工性质材料的热工性质导热系数，W/(mK)；Q传导的热量，J；材料厚度，m；A热传导面积，m2；t热传导时间，h；(T2-T1)材料两侧温度差，K 在物理意义上，导热系数为单位厚度(1m)的材料、两侧温度差为1时、在单位时间(1s)内通过单位面积(1)的热量。影响导热系数的因数影响导热系数的因数无机材料的导热系数大于有机材料晶体的导热系数大于无定形体的热导系数材料的孔隙率愈大,即空气愈多,导热系数愈小同类材料的孔隙率是随体积密度的减小而增大,则导热系数随体积密度的减小而减小导热系数与孔隙形态特征的关系,认为有微

18、细而封闭孔隙组成的材料,导热系数小,反之则大材料的含水率增加,导热系数也增加大多数材料的导热系数随温度升高而增加2 2、热容量和比热容、热容量和比热容 材料在受热时汲取热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。单位质量材料温度升高或降低1所汲取或放出的热量称为比热容。比热容的计算式如下所示：式中 C-材 料 的 比 热 容，J/（gK）Q-材料汲取或放出的热量(热容量),J m-材料质量，g （T2-T1）-材料受热或冷却前后的温差，K3 3、热阻和传热系数、热阻和传热系数 热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热流通过的能力，热阻的定义及计算式为：/式中 材料层热阻，（m2K）/W；材料层

19、厚度，；材料的导热系数，(K)热阻的倒数/称为材料层（墙体或其它围护结构）的传热系数（K）。传热系数K是指材料两面温度差为1时，在单位时间内通过单位面积的热量。材料的温度变形性材料的温度变形性 材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。除个别材料以外，多数材料在温度升高时体积膨胀，温度下降时体积收缩。这种变化表现在单向尺寸时，为线膨胀或线收缩，相应的技术指标为线膨胀系数（）。1.1.材料的强度材料的强度材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。通常情况下，材料内部的应力多由外力（或荷载）作用而引起。随着外力增加，应力也随之增大，直至应力超过材料内部质点所能抵抗的极限，即强度极限，材料

20、发生破坏。第五节第五节 材料的力学性质材料的力学性质在在工工程程上上，通通常常采采用用破破坏坏试试验验法法对对材材料料的的强强度度进进行行实实测测。将将预预先先制制作作的的试试件件放放置置在在材材料料试试验验机机上上，施施加加外外力力（荷荷载载）直直至至破破坏坏，根根据据试件尺寸和破坏时的荷载值，计算材料的强度。试件尺寸和破坏时的荷载值，计算材料的强度。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗抗拉拉、抗抗压压、抗抗剪剪、抗抗弯弯（抗抗折折）强强度度等等。材料的抗拉、抗压、抗剪强度的计算式如下：材料的抗拉、抗压、抗剪强度抗拉、抗压、抗剪强度的计算式如下：式中 f-材料强度，MPaPmax-材料破坏时

21、的最大荷载，NA-试件受力面积，m2 材料的抗抗弯弯强强度度与受力情况有关，一般试验方法是将条形试件放在两支点上，中间加一集中荷载。对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：式中式中 fw-材料的抗弯强度，材料的抗弯强度，MPaPmax-材料受弯破坏时的最大荷载，材料受弯破坏时的最大荷载，NL-两支点的间距，两支点的间距，mmb、h-试件横截面的宽及高，试件横截面的宽及高，mm试验条件对强度结果的影响 1.强度与试验条件有密切关系:如试件的形状、尺寸、外表状态、含水率、温度及试验时加荷速度等。2.棱柱体比正方体的强度低。3.尺寸大的试件强度低于尺寸小的试件。4.含水的试件，其强度较枯燥的低。5.

22、一般来说温度高，强度将降低。6.加荷速度快时，则破环时的强度值较高。2.2.弹性和塑性弹性和塑性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形弹性变形（或瞬时变形）。材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形塑性变形（或永久变形）。3.3.脆性和韧性脆性和韧性 材料受力到达一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性。大局部无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，烧结一般砖、陶瓷、玻璃、一般混凝土、砂浆等。脆性材料的另一特点是抗

23、压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。式中 a k-材料的冲击韧性，J/mm2 k-试件破坏时所消耗的功，J；A-材料受力截面积。（mm2）材料在冲击或动力荷载作用下，能汲取较大能量而不破坏的性能，称为韧韧性性或冲冲击击韧韧性性。韧性以试件破坏时单位面积所消耗的功表示。计算公式如下：4 4、硬度和耐磨性、硬度和耐磨性 4.1硬度硬度 材料的硬度是材料外表的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其外表的能力。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、石的顺序，分为10个硬度等级

24、。回弹法用于测定混凝土外表硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的外表硬度并间接推算其强度。式中 Km-材料的磨耗率，（g/cm2）m1-材料磨损前的质量，（g）m2-材料磨损后的质量，（g）A-材料试件的受磨面积，（cm2）4.2 4.2 耐磨性耐磨性 耐磨性是材料外表抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：材材料料的的耐耐久久性性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、化学、

25、机械及生物的作用。第六节第六节 材料的耐久性材料的耐久性1 1、物理作用、物理作用 物理作用可有干湿变化、温度变化及冻融变化等。这些作用将使材料发生体积的胀缩，或导致内部裂缝的扩展。时间长久之后即会使材料逐渐破坏。在寒冷地区，冻融变化对材料会起着显著的破坏作用。在高温环境下，经常处于高温状态的建筑物或构筑物，所选用的建筑材料要具有耐热性能。在民用和公共建筑中，考虑平安防火要求，须选用具有抗火性能的难燃或不燃的材料。2 2、化学作用、化学作用 化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。3 3、机械作用、机械作用 机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起

26、材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。4 4、生物作用、生物作用 生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。砖、石料、混凝土等矿物材料，多是由于物理作用而破坏，也可能同时会受到化学作用的破坏。金属材料主要是由于化学作用引起的腐蚀。木材等有机质材料常因生物作用而破坏。沥青材料、高分子材料在阳光、空气和热的作用下，会逐渐老化而使材料变脆或开裂。材料的耐久性指标是根据工程所处的环境条件来决定的。例如处于冻融环境的工程，所用材料的耐久性以抗冻性指标来表示。处于暴露环境的有机材料，其耐久性以抗老化能力来表示。例例1-11-1 材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？如何测定？材料含水后对

27、三者有什么影响？例例1-21-2 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、体积密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？例例1-3 1-3 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165 MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。|例例1-11-1 材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？|解 密度：体积密度：表观密度：堆积密度：V为材料的绝对密实体积；V0为材料的在自然状态下的体积；V为材料的表观体积；V0为材料的堆积体积。|对于含孔材料，四者的测试方

28、法要点如下：对于含孔材料，四者的测试方法要点如下：|测定密度时，需先将材料磨细，之后采用排出液体或水的方法来测定体积。测定表观密度时，直接将材料放入水中，即直接采用排开水的方法来测体积；测定堆积密度时，将材料直接装入已知体积的容量筒中，直接测试其自然堆积状态下体积。|含水与否对密度、表观密度无影响，因密度、表观密度均是对枯燥状态而言的。含水对体积密度、堆积密度的影响则较复杂。|例例1-21-2 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、体积密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？孔隙率与空隙率？|解石子的孔隙率P为：石子的空隙率P，为：|例例1

29、-3 1-3 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165 MPa，求求该该石石材材的的软软化化系系数，并判断该石材可否用于水下工程。数，并判断该石材可否用于水下工程。|解该石材的软化系数为:由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH