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1、建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质内容：内容：内容：内容：1.1 引言1.2 基本状态参数(与质量有关的性质)1.3 材料的基本力学性质材料的基本力学性质1.4 材料与水有关的性质1.5 材料的热工性质1.6 材料的耐久性料的耐久性 1.2 材料基本状态参数材料基本状态参数 (与质量有关的性质与质量有关的性质)内容：内容：1.2.1 材料的密度、表观密度和堆积密度材料的密度、表观密度和堆积密度1.2.2 材料的孔隙和空隙材料的孔隙和空隙 1.2.1 基本状态参数基本状态参数(与质量有与质量有关的性质关的性质)1、实际密度（密度）、实际密度（密度）材料在绝对密实状态下材料在绝对密实状态下单位体
2、积的质量。单位单位体积的质量。单位g/cm3或或kg/m3。公式：公式：式中式中 实际密度（实际密度（g/cm3）m材料的质量（材料的质量（g）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（cm3）实际密度的测量实际密度的测量绝对密实状态下的体积是指不包括材料内部绝对密实状态下的体积是指不包括材料内部孔隙在内的体积。孔隙在内的体积。实际密度的测量：实际密度的测量：1）对近于绝对密实的材料：金属、玻璃等）对近于绝对密实的材料：金属、玻璃等 量测几何体积称重代入公式量测几何体积称重代入公式 2）对有孔隙的材料：砖、混凝土、石材）对有孔隙的材料：砖、混凝土、石材 磨成细粉磨成细粉 李氏比重
3、瓶法测试李氏比重瓶法测试 2、表观密度（容重）、表观密度（容重）材料在自然状态下单材料在自然状态下单位体积的质量。单位位体积的质量。单位g/cm3或或kg/m3。公式：公式：式中式中 o表观密度（表观密度（g/cm3）m材料的质量（材料的质量（g）Vo材料在自然状态下的体积材料在自然状态下的体积（cm3）表观密度的测量表观密度的测量 自然状态下的体积是指包含材料内自然状态下的体积是指包含材料内部孔隙在内的体积。材料内部孔隙含有水分部孔隙在内的体积。材料内部孔隙含有水分时，其质量和体积均发生变化。注明含水情时，其质量和体积均发生变化。注明含水情况况表观密度的测量表观密度的测量：1）对形状规则的材
4、料：砖、混凝土、石材）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烘干量测几何体积称重代入公式式 2）对形状不规则的材料：）对形状不规则的材料：烘干蜡封浮力天平烘干蜡封浮力天平3、堆积密度（松散容重）、堆积密度（松散容重）散粒状材料散粒状材料在自在自然堆积状态下单位体积的质量。单位然堆积状态下单位体积的质量。单位g/cm3或或kg/m3。公式：公式：式中式中 /o堆积密度（堆积密度（g/cm3）m材料的质量（材料的质量（g）V/o材料的堆积体积（材料的堆积体积（cm3）堆积密度的测量堆积密度的测量 堆积体积是指包含颗粒堆积体积是指包含颗粒内部孔隙内部孔隙和和颗粒之间的空隙颗粒
5、之间的空隙在内的体积。在内的体积。堆积密度的测量：堆积密度的测量：1）容器法：）容器法：散粒材料装入容器量测体积称净散粒材料装入容器量测体积称净重代入公式重代入公式 2）自然堆积法：）自然堆积法：堆积成一定形状量测几何体积称堆积成一定形状量测几何体积称重代入公式重代入公式1.2.2 孔隙和空隙孔隙和空隙1、密实度、密实度指材料指材料体积内体积内被固体物质所充被固体物质所充实的程度。反映材料的致密程度。实的程度。反映材料的致密程度。公式公式 影响材料的：影响材料的：强度强度 吸水性吸水性 耐久性耐久性 导热性导热性2、孔隙率、孔隙率指材料指材料体积内体积内，孔隙体积与总体，孔隙体积与总体积之比。
6、直接反映材料的致密程度。积之比。直接反映材料的致密程度。公式公式 孔隙率与密实度的关系孔隙率与密实度的关系 P+D=1 孔结构孔隙率孔径尺寸开口形状孔结构孔隙率孔径尺寸开口形状 影响材料的：强度、影响材料的：强度、吸水性、耐久性、吸水性、耐久性、导导热性热性3、填充率、填充率指指散粒材料散粒材料在某容器的堆积体在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度。反映散粒积中，被其颗粒填充的程度。反映散粒材料堆积的致密程度。材料堆积的致密程度。公式公式 4、空隙率、空隙率散粒材料散粒材料在某容器的堆积体在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占总体积的积中，颗粒之间的空隙体积占总体积的比率。比率。公式公式
7、 空隙率与填充率的关系空隙率与填充率的关系 P/+D/=1 1.3.1 材料的弹性与塑性材料的弹性与塑性弹弹弹弹性性性性材材材材料料料料在在在在外外外外力力力力的的的的作作作作用用用用下下下下产产产产生生生生变变变变形形形形，当当当当外外外外力力力力取取取取消消消消后后后后，材材材材料料料料变变变变形形形形即即即即可可可可消消消消失失失失并并并并能能能能完完完完全全全全恢恢恢恢复复复复原原原原来来来来形状的性质。形状的性质。形状的性质。形状的性质。弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量 E=/E=/塑塑塑塑性性性性材材材材料料料料在在在在外外外外力力力力的的的的作作作作用用用用下下下下产产产产生生生
8、生变变变变形形形形，当当当当外外外外力力力力取取取取消消消消后后后后，仍仍仍仍保保保保持持持持变变变变形形形形后后后后的的的的形形形形状状状状和和和和尺尺尺尺寸寸寸寸，并并并并且且且且不不不不产生裂缝的性质。产生裂缝的性质。产生裂缝的性质。产生裂缝的性质。实实实实际际际际的的的的材材材材料料料料并并并并不不不不存存存存在在在在理理理理想想想想的的的的弹弹弹弹性性性性变变变变形形形形和和和和塑塑塑塑性性性性变变变变形。形。形。形。低碳钢的低碳钢的曲线曲线分段的弹性变形和塑性变形混凝土的混凝土的曲线曲线 同时进行的弹性变形和塑性变形同时进行的弹性变形和塑性变形1.3.2 材料的脆性与韧性材料的脆性
9、与韧性1.脆性在外力作用下，当外力达到一定脆性在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏而又无明显的塑限度后，材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质。性变形的性质。2.脆性材料（如混凝土、玻璃、脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗冲击或震动荷载的能力很差。石材）抵抗冲击或震动荷载的能力很差。2.韧性在冲击、震动荷载的作用下，材韧性在冲击、震动荷载的作用下，材料承受很大的变形也不致破坏的性能称料承受很大的变形也不致破坏的性能称为韧性。如钢材、木材、纤维等。为韧性。如钢材、木材、纤维等。3.桥梁、牛腿柱、电梯井、高层建筑桥梁、牛腿柱、电梯井、高层建筑等等徐变徐变 材料在长期不变荷载载作用下，
10、变形随材料在长期不变荷载载作用下，变形随着时间的延长而逐渐增长的现象称为徐变。着时间的延长而逐渐增长的现象称为徐变。1.3.3.材料的硬度与耐磨性材料的硬度与耐磨性硬度是材料表面能抵抗其它较硬物体压入或刻硬度是材料表面能抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力。划的能力。莫氏硬度（莫氏硬度（10级）级）1滑石滑石 2石膏石膏 3方解石方解石 4 萤石萤石 5磷石灰磷石灰 6正长石正长石 7 石英石英 8黄玉黄玉 9刚玉刚玉 10金刚石金刚石 肖氏硬度肖氏硬度 布氏硬度（布氏硬度（HB）耐磨性耐磨性耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。常耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。常用磨损率（用磨损率（B）表示。）表示。公式
11、公式 式中式中 m1、m2试件被磨损前后的质量（试件被磨损前后的质量（g）A试件受磨损的面积（试件受磨损的面积（cm2）道路、地面、踏步、水库泄洪道、缢流面等道路、地面、踏步、水库泄洪道、缢流面等1.4 材料与水有关的性质1.4.1 亲水性与憎水性亲水性与憎水性 材料在空气中与水接触时，根据其是材料在空气中与水接触时，根据其是否能被水润湿，将材料分为亲水性和憎水否能被水润湿，将材料分为亲水性和憎水性两大类。常用润湿角性两大类。常用润湿角表示。表示。亲水性材料亲水性材料 90 憎水性材料憎水性材料 90 润湿角润湿角润湿角示意图润湿角示意图1.4.21.4.2、吸水性吸水性1.4.2、吸水性吸水
12、性材料在浸水情况下吸入水分的材料在浸水情况下吸入水分的能力。用吸水率表示。能力。用吸水率表示。公式公式 式中式中 W质质材料的质量吸水率（）材料的质量吸水率（）m湿湿材料吸水饱和后的质量（材料吸水饱和后的质量（g）m干干材料烘干到恒重的质量（材料烘干到恒重的质量（g）影响吸水率大小的因素影响吸水率大小的因素：a)材料的本性亲水性或憎水性材料材料的本性亲水性或憎水性材料 b)材料的孔结构孔径大小、开口与否、孔隙率材料的孔结构孔径大小、开口与否、孔隙率大小等大小等吸水性对材料的影响：吸水性对材料的影响：a)导热性增大、热阻降低对围护结构材料不导热性增大、热阻降低对围护结构材料不利利 b)强度降低、
13、体积膨胀强度降低、体积膨胀与水有关的性质与水有关的性质吸湿性吸湿性材料在空气中吸收空气中水分的性材料在空气中吸收空气中水分的性质。用含水率表示。质。用含水率表示。公式公式 式中式中 W含含材料的质量含水率（）材料的质量含水率（）m湿湿材料含水时的质量（材料含水时的质量（g）m干干材料烘干到恒重的质量（材料烘干到恒重的质量（g）影响含水率大小的因素：影响含水率大小的因素：a)材料的本性亲水性或憎水性材料材料的本性亲水性或憎水性材料 b)环境温度、湿度气温越低、相对湿度环境温度、湿度气温越低、相对湿度越大，材料的含水率越高越大，材料的含水率越高吸水性对材料的影响：吸水性对材料的影响：导热性增大、热
14、阻降低对围护结构材料不利导热性增大、热阻降低对围护结构材料不利 体积膨胀对木结构和木制品不利体积膨胀对木结构和木制品不利 湿胀干缩湿胀干缩 与周围环境平衡的平衡含水率与周围环境平衡的平衡含水率1.4.3 耐水性耐水性1.4.4 耐水性耐水性材料长期在饱水作用下不破坏，材料长期在饱水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质。用软化系数表其强度也不显著降低的性质。用软化系数表示。示。公式公式 式中式中K K软软软软材料的软化系数（材料的软化系数（材料的软化系数（材料的软化系数（K K软软软软0 01 1）f f饱饱饱饱材料在饱水状态下的抗压强度材料在饱水状态下的抗压强度材料在饱水状态下的抗压强度材料
15、在饱水状态下的抗压强度（MPaMPa）f f干干干干材料在干燥状态下的抗压强度材料在干燥状态下的抗压强度材料在干燥状态下的抗压强度材料在干燥状态下的抗压强度（MPaMPa）材料软化系数的要求材料软化系数的要求软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降低软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降低越多，其耐水性越差。越多，其耐水性越差。对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如地对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如地下构筑物、基础、水工结构）的材料，其下构筑物、基础、水工结构）的材料，其K软软0.85；受潮较轻的或次要结构物的材料，其受潮较轻的或次要结构物的材料，其K软软0.75；K软软0.80的
16、材料，一般称为耐水的材料。的材料，一般称为耐水的材料。例例例例1 1 1 1 某某石石材材在在气气干干、绝绝干干、水水饱饱和和情情况况下下测测得得的的抗抗压压强强度度分分别别为为174174、178178、165 165 MPaMPa，求求该该石石材材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。解解该石材的软化系数为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。1.4.4 抗渗性抗渗性5、抗渗性抗渗性材料抵抗有压介质（水、油、气）材料抵抗有压介质（水、油、气）渗透的性质称抗渗性。用渗透系数渗透的性质称抗渗性。用
17、渗透系数K表示。表示。依达西定律依达西定律 式中式中式中式中K K材料的渗透系数（材料的渗透系数（材料的渗透系数（材料的渗透系数（ml/cmml/cm2 2.s.s）W W透过材料试件的水量（透过材料试件的水量（透过材料试件的水量（透过材料试件的水量（mlml）t t透水时间（透水时间（透水时间（透水时间（s s）A A透水面积（透水面积（透水面积（透水面积（cm cm2 2 ）H H净水压力（净水压力（净水压力（净水压力（cmcm）d d试件的厚度（试件的厚度（试件的厚度（试件的厚度（cmcm）抗渗等级抗渗等级渗透系数越大，材料的抗渗性越差。渗透系数越大，材料的抗渗性越差。渗透系数越大，材料
18、的抗渗性越差。渗透系数越大，材料的抗渗性越差。对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级(S)(S)表示：表示：表示：表示：S=10H S=10H1 1 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）影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水工结构、地下建筑（地铁、人防建筑、地下
19、室）、水工结构、地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水工结构、地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水工结构、防水材料等均要求较高的抗渗性。防水材料等均要求较高的抗渗性。防水材料等均要求较高的抗渗性。防水材料等均要求较高的抗渗性。1.4.5 抗冻性抗冻性抗冻性抗冻性材料在吸水饱和的状态下，能材料在吸水饱和的状态下，能经受多次冻结和融化作用而不破坏，经受多次冻结和融化作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性质称为抗同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性。用抗冻标号冻性。用抗冻标号D表示。表示。冻融破坏的原因冻融破坏的原因材料有孔且孔隙含水材料有孔且孔隙含水水水冰体积膨胀冰体积膨胀9，结冰压力高达，结冰
20、压力高达100MPa结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏反复多次进一步加剧最终材料崩溃反复多次进一步加剧最终材料崩溃 严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏上钻井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏冻融破坏的桥梁冻融破坏的桥梁海上钻井平台海上钻井平台大贝尔特海峡工程大贝尔特海峡工程（Denmark Denmark 丹丹丹丹 麦）麦）麦）麦）Highw
21、ay Bridge in Service of 20 Years Highway Bridge in Service of 20 Years 使用使用使用使用20202020年的高速公路桥梁年的高速公路桥梁年的高速公路桥梁年的高速公路桥梁热工性质热工性质1.5.1 1.5.1 热容量热容量热容量热容量材料加热时吸收热量，冷却时放材料加热时吸收热量，冷却时放材料加热时吸收热量，冷却时放材料加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质，称为热容量。大小用比热容出热量的性质，称为热容量。大小用比热容出热量的性质，称为热容量。大小用比热容出热量的性质，称为热容量。大小用比热容（比热）表示（比热）表示（比热）表
22、示（比热）表示 公式公式公式公式 Q=cm(T Q=cm(T2 2T T1 1)式中式中式中式中 Q Q材料吸收或放出的热量（材料吸收或放出的热量（材料吸收或放出的热量（材料吸收或放出的热量（J J）c c材料的比热材料的比热材料的比热材料的比热(J/g.K)(J/g.K)m m材料的质量（材料的质量（材料的质量（材料的质量（g g）(T (T2 2T T1 1)材料受热或冷却前后的温差（材料受热或冷却前后的温差（材料受热或冷却前后的温差（材料受热或冷却前后的温差（K)K)比热的建筑物理意义比热的建筑物理意义材料的材料的 比热对保持建筑物内部温度稳定比热对保持建筑物内部温度稳定有很大关系，比热
23、大的材料，能在热流有很大关系，比热大的材料，能在热流变动或采暖设备供热不匀时，缓和室内变动或采暖设备供热不匀时，缓和室内温度的波动。温度的波动。常见材料的比热（单位常见材料的比热（单位 J/g.K）钢材钢材 c=0.48 空气空气 c=1.00 木材木材 c=2.72 水水 c=4.181.5 材料的热工性质材料的热工性质1.5.2 1.5.2 导热性导热性导热性导热性材料传导热量的能力称为导热性。其材料传导热量的能力称为导热性。其材料传导热量的能力称为导热性。其材料传导热量的能力称为导热性。其大小用热导率（大小用热导率（大小用热导率（大小用热导率（）表示。）表示。）表示。）表示。公式公式公式
24、公式 式中式中式中式中 热导率（热导率（热导率（热导率（W/m.KW/m.K）热阻热阻热阻热阻 R=1/R=1/Q Q传导的热量（传导的热量（传导的热量（传导的热量（J J）A A热传导面积（热传导面积（热传导面积（热传导面积（mm2 2）材料的厚度（材料的厚度（材料的厚度（材料的厚度（mm）t t热传导时间（热传导时间（热传导时间（热传导时间（s s）(T (T2 2-T-T1 1)材料两侧温差（材料两侧温差（材料两侧温差（材料两侧温差（K K）热工性质热工性质材料的热导率越小，绝热性能越好。材料的热导率越小，绝热性能越好。影响热导率的因素：影响热导率的因素：材料内部的孔隙构造密闭的空气使材
25、料内部的孔隙构造密闭的空气使材料内部的孔隙构造密闭的空气使材料内部的孔隙构造密闭的空气使降降 材料的含水情况含水、结冰使材料的含水情况含水、结冰使材料的含水情况含水、结冰使材料的含水情况含水、结冰使 增增增增常见热导率参数：常见热导率参数：常见热导率参数：常见热导率参数：泡沫塑料泡沫塑料泡沫塑料泡沫塑料 0.035 水水 0.58 大理石大理石 3.5 冰冰 2.2 钢材钢材 58 空气空气 0.023 混凝土混凝土 1.51 松木松木 1.170.35 材料的热工要求材料的热工要求保温防止室内热量的散失保温防止室内热量的散失隔热防止外部热量的进入隔热防止外部热量的进入 统称为绝热统称为绝热为
26、构筑舒适的室内空间，对材料要求为构筑舒适的室内空间，对材料要求 热阻（热阻（R1/）要大，即热导率要小）要大，即热导率要小 比热要大比热要大窑洞（生土建筑）窑洞（生土建筑）1.5.3 热变形性热变形性3、热变形性、热变形性 定义：定义：指标：指标：注意：隔热、保温材料要防潮、防冻。注意：隔热、保温材料要防潮、防冻。1.6 材料的耐久性材料的耐久性定义：材料在使用过程中能抵抗周围各种介质的定义：材料在使用过程中能抵抗周围各种介质的定义：材料在使用过程中能抵抗周围各种介质的定义：材料在使用过程中能抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏，也不易失去其原有性能的性质。侵蚀而不破坏，也不易失去其原有性能的性质。
27、侵蚀而不破坏，也不易失去其原有性能的性质。侵蚀而不破坏，也不易失去其原有性能的性质。1 1、物理作用：干、湿变化，温度变化，冻融循、物理作用：干、湿变化，温度变化，冻融循、物理作用：干、湿变化，温度变化，冻融循、物理作用：干、湿变化，温度变化，冻融循环；环；环；环；2 2、化学作用：酸、碱、盐、气体侵蚀；、化学作用：酸、碱、盐、气体侵蚀；、化学作用：酸、碱、盐、气体侵蚀；、化学作用：酸、碱、盐、气体侵蚀；3 3、生物作用：昆虫、菌类的侵蚀作用。、生物作用：昆虫、菌类的侵蚀作用。、生物作用：昆虫、菌类的侵蚀作用。、生物作用：昆虫、菌类的侵蚀作用。包括：抗冻性混凝土、砖、石材包括：抗冻性混凝土、砖
28、、石材包括：抗冻性混凝土、砖、石材包括：抗冻性混凝土、砖、石材 抗风化性陶瓷、砖抗风化性陶瓷、砖抗风化性陶瓷、砖抗风化性陶瓷、砖 抗老化性有机建材抗老化性有机建材抗老化性有机建材抗老化性有机建材 耐化学腐蚀金属材料耐化学腐蚀金属材料耐化学腐蚀金属材料耐化学腐蚀金属材料侵蚀介质侵蚀介质物理介质温度、湿度、冻融、阳光、辐射物理介质温度、湿度、冻融、阳光、辐射化学介质酸、碱、盐的溶液或气体、水、化学介质酸、碱、盐的溶液或气体、水、大气大气生物介质昆虫、菌类、生物介质昆虫、菌类、白蚁白蚁机械介质荷载、冲击、震动、磨损、磨耗机械介质荷载、冲击、震动、磨损、磨耗 如沥青的老化、木材的腐蚀、钢材的腐蚀等如沥青的老化、木材的腐蚀、钢材的腐蚀等等等 耐久性的特点耐久性的特点长期性、后期加剧作用；长期性、后期加剧作用；多种介质同时作用；多种介质同时作用；材料劣化结构失效服务寿命降低材料劣化结构失效服务寿命降低西直门桥西直门桥冻融破坏的水库坝面冻融破坏的水库坝面冻融破坏的桥梁冻融破坏的桥梁谢谢观看/欢迎下载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