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建筑工程材料第一章第1页，本讲稿共29页目录目录目录目录第一节 材料的基本物理性质第二节 材料的力学性质第三节 材料的其他性质第2页，本讲稿共29页第一节第一节 材料的基本物理性质材料的基本物理性质 密度密度 表观密度表观密度 堆积密度堆积密度 密实度密实度 孔隙率孔隙率 空隙率空隙率BackBack第3页，本讲稿共29页定义定义:指指材材料料在在绝绝对对密密实实状状态态下下，单单位位体体积积的的质质量。量。公式公式:式中式中:-密度密度(g/cm)m-材料在干燥状态下的质量材料在干燥状态下的质量(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(cm)图图1.1.11.1.1密度测量仪器密度测量仪器密度密度第4页，本讲稿共29页定义定义:指材料在自然状态下，单位体积的质量。指材料在自然状态下，单位体积的质量。公式公式:式中式中:0-表观密度表观密度 m-干燥材料的质量干燥材料的质量 v0-材料自然状态下的体积材料自然状态下的体积 表观密度表观密度BackBack第5页，本讲稿共29页定义：定义：粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。质量。公式公式：式中式中:o o-堆积密度（松散密度）堆积密度（松散密度）(Kg/m)(Kg/m)m-m-干燥质量干燥质量(Kg)(Kg)v vo o-材料的堆积体积材料的堆积体积(m)(m)堆积密度堆积密度BackBack第6页，本讲稿共29页图图1.1.2 1.1.2 材料的体积示意图材料的体积示意图BackBack第7页，本讲稿共29页密实度密实度定义：定义：材料体积中固体物质充实的程度。材料体积中固体物质充实的程度。公式公式：BackBack孔隙率孔隙率定义：定义：材料体积中孔隙体积所占的比例。材料体积中孔隙体积所占的比例。公式公式：第8页，本讲稿共29页孔隙率孔隙率定义：定义：材料体积中孔隙体积所占的比例。材料体积中孔隙体积所占的比例。公式公式：第9页，本讲稿共29页孔隙分类孔隙分类 （1）连通孔和封闭孔）连通孔和封闭孔 （2）按孔隙尺寸大小可分为粗孔、细孔和微孔。）按孔隙尺寸大小可分为粗孔、细孔和微孔。孔隙及其对材料性能的影响孔隙及其对材料性能的影响孔隙及其对材料性能的影响孔隙及其对材料性能的影响 孔隙率与密实度的关孔隙率与密实度的关系：系：P+D=1 P+D=1 材料的总体积是由固材料的总体积是由固体物质及材料内部的体物质及材料内部的空隙组成的。空隙组成的。封闭孔封闭孔连通孔连通孔图图1.1.3 材料的孔隙示意图材料的孔隙示意图第10页，本讲稿共29页孔隙对材料性能的影响孔隙对材料性能的影响 空隙率与强度的空隙率与强度的关系见右图：随着关系见右图：随着孔隙率增大，表观孔隙率增大，表观密度提高，吸水率密度提高，吸水率降低，强度和耐久降低，强度和耐久性提高。性提高。吸水率吸水率强度强度耐久性耐久性表观密度表观密度孔隙率孔隙率孔隙率孔隙率图图1.1.4 1.1.4 孔隙对材料性能的影响孔隙对材料性能的影响BackBack第11页，本讲稿共29页空隙率空隙率定义：定义：散粒材料堆积体积中空隙体积所占的比散粒材料堆积体积中空隙体积所占的比例。例。公式公式：BackBack第12页，本讲稿共29页第二节第二节 材料的力学性质材料的力学性质 强度强度 弹性和塑性弹性和塑性 脆性和韧性脆性和韧性BackBack第13页，本讲稿共29页定义：定义：强度指材料抵抗强度指材料抵抗外力作用下产生外力作用下产生破坏的能力。破坏的能力。强度分类及公式强度分类及公式:强度强度第14页，本讲稿共29页弹性及弹性材料弹性及弹性材料 弹性：外力的作用下产生变形弹性：外力的作用下产生变形弹性：外力的作用下产生变形弹性：外力的作用下产生变形,外力取消后外力取消后外力取消后外力取消后,能够完全恢复原来形状的性质。能够完全恢复原来形状的性质。能够完全恢复原来形状的性质。能够完全恢复原来形状的性质。弹性材料：具有弹性的材料。弹性材料：具有弹性的材料。弹性材料：具有弹性的材料。弹性材料：具有弹性的材料。塑性及塑性材料塑性及塑性材料 塑性：作用下产生变形塑性：作用下产生变形塑性：作用下产生变形塑性：作用下产生变形,外力取消后外力取消后外力取消后外力取消后,仍保持仍保持仍保持仍保持变形后的形状和尺寸变形后的形状和尺寸变形后的形状和尺寸变形后的形状和尺寸,并且不产生裂纹的性并且不产生裂纹的性并且不产生裂纹的性并且不产生裂纹的性质。质。质。质。塑性材料：具有塑性的材料。塑性材料：具有塑性的材料。塑性材料：具有塑性的材料。塑性材料：具有塑性的材料。常见塑性材料常见塑性材料常见塑性材料常见塑性材料:砼拌合物砼拌合物砼拌合物砼拌合物,水泥浆水泥浆水泥浆水泥浆,石灰膏石灰膏石灰膏石灰膏,钢钢钢钢材材材材,沥青等。沥青等。沥青等。沥青等。弹性和塑性弹性和塑性第15页，本讲稿共29页 b a 变形变形荷载荷载 0Aab弹性变形弹性变形弹性变形弹性变形BackBack图图1.2.1 弹塑性材弹塑性材料的变形曲线料的变形曲线ob塑性变形塑性变形第16页，本讲稿共29页脆脆性性：材材料料受受外外力力达达到到一一定定程程度度后后突突然然破破坏坏,破破坏坏时时无无明显的塑性变形的性质。明显的塑性变形的性质。脆性材料：具有脆性的材料。脆性材料：具有脆性的材料。石材、水泥混凝土、砂浆、玻璃和陶瓷等属于脆性石材、水泥混凝土、砂浆、玻璃和陶瓷等属于脆性材料。材料。荷载荷载A变形变形脆性与韧性脆性与韧性图图1.2.21.2.2脆性材料的脆性材料的变形曲线变形曲线第17页，本讲稿共29页 韧性：韧性：在冲击外力和震动荷载作用下在冲击外力和震动荷载作用下,材料材料能吸收大量的能量，产生一定变形而不致破坏能吸收大量的能量，产生一定变形而不致破坏的性质的性质。韧性材料：具有韧性的材料韧性材料：具有韧性的材料 钢材和木材等材料均属于韧性材料。钢材和木材等材料均属于韧性材料。特点：特点：有较高的抗拉和抗压等强度。钢材以有较高的抗拉和抗压等强度。钢材以抗拉强度极限划分等级。利用之可制备复合抗拉强度极限划分等级。利用之可制备复合材料。材料。脆性与韧性脆性与韧性BackBack第18页，本讲稿共29页第三节第三节 材料的其他性质材料的其他性质 与水有关的性质与水有关的性质 亲水性和憎水性亲水性和憎水性 吸水性吸水性 耐水性耐水性 吸湿性吸湿性 材料的耐久性材料的耐久性BackBack第19页，本讲稿共29页 定义定义:指材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质指材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质,090。具有亲水性质的材料称为亲水性材料，绝大多数工程材具有亲水性质的材料称为亲水性材料，绝大多数工程材料均为亲水性材料，如：石材、水泥基材料、砖、砌块、料均为亲水性材料，如：石材、水泥基材料、砖、砌块、玻璃及陶瓷等。玻璃及陶瓷等。亲水性亲水性亲水性和憎水性亲水性和憎水性憎水性憎水性 定义：指材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质定义：指材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质,90180具有这种性质的材料称为憎水性材料。具有这种性质的材料称为憎水性材料。隔热及吸声等多孔材料应进行憎水处理，避免性能下降。隔热及吸声等多孔材料应进行憎水处理，避免性能下降。第20页，本讲稿共29页图图1.3.11.3.1材料润湿角（材料润湿角（）示意图）示意图90o 90180亲水性和憎水性亲水性和憎水性BackBack第21页，本讲稿共29页吸水性吸水性定义：定义：指材料在水中吸收水分的性质。指材料在水中吸收水分的性质。指标：吸水率（指标：吸水率（W）：材料吸收水分的重）：材料吸收水分的重量占材料干燥重量或体积的百分数。量占材料干燥重量或体积的百分数。公式：公式：质量吸水率质量吸水率 体积吸水率体积吸水率 m1材料在吸水饱和状态下的质量材料在吸水饱和状态下的质量(g)m2材料在干燥状态下的质量（材料在干燥状态下的质量（g）V 材料在自然状态下的体积（材料在自然状态下的体积（cm3）BackBack第22页，本讲稿共29页f f1 1-材料在吸水饱和的状态下的抗压强度材料在吸水饱和的状态下的抗压强度 f f2 2-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 耐水性耐水性BackBack吸湿性吸湿性定义：材料在潮湿的空气中吸收水分的性质。定义：材料在潮湿的空气中吸收水分的性质。指标与公式：指标与公式：吸湿性用含水率来表示，公式与吸水率相同。吸湿性用含水率来表示，公式与吸水率相同。平衡含水率指与空气中的湿度达到平衡时的含水率。平衡含水率指与空气中的湿度达到平衡时的含水率。定义：材料在长期饱和水作用下，不产生破坏，其强度也定义：材料在长期饱和水作用下，不产生破坏，其强度也不明显降低的性质。不明显降低的性质。指标：耐水性用软化系数（指标：耐水性用软化系数（Kp）表示。）表示。第23页，本讲稿共29页定义定义材料在各种环境因素作用下，在长期使用过程材料在各种环境因素作用下，在长期使用过程中保持其性能稳定的性质。中保持其性能稳定的性质。环境因素是多种多样的，有物理环境因素是多种多样的，有物理 (如温度、如温度、湿度、机械力等湿度、机械力等)、化学、化学(大气、光、酸、碱、大气、光、酸、碱、盐等作用盐等作用)以及生物以及生物(细菌、昆虫等细菌、昆虫等)等方面等方面的作用。的作用。耐久性是一个综合性能，包括抵抗上述各类耐久性是一个综合性能，包括抵抗上述各类因素的长期作用。因素的长期作用。对砼材料，耐久性主要包括对砼材料，耐久性主要包括抗渗性抗渗性及及抗冻性抗冻性。耐久性耐久性第24页，本讲稿共29页耐久性主要包括：耐久性主要包括：渗透性渗透性抗冻性抗冻性 抗腐蚀性抗腐蚀性抗碳化性抗碳化性抗侵蚀性抗侵蚀性抗骨料反应抗骨料反应抗骨料抗骨料抗骨料抗骨料反应反应反应反应抗腐蚀性抗腐蚀性抗腐蚀性抗腐蚀性抗侵蚀性抗侵蚀性抗侵蚀性抗侵蚀性抗碳化性抗碳化性抗碳化性抗碳化性抗冻性抗冻性抗冻性抗冻性抗渗性抗渗性抗渗性抗渗性耐久性耐久性耐久性耐久性耐久性耐久性BackBack第25页，本讲稿共29页定义：定义：抵抗压力水渗透的性质。抵抗压力水渗透的性质。指标：指标：渗透等级渗透等级 式中：式中：W-渗水量；渗水量；d-试件厚度；试件厚度；A-渗水面积；渗水面积；H-水头差；水头差；t-渗水时间渗水时间 抗渗等级抗渗等级(P)：能抵抗最大水：能抵抗最大水压力压力 eg:P6、P8、P10指能抵抗的指能抵抗的最大水压力为最大水压力为0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa AWHT时间（h）d图图1.3.2 材料的抗渗材料的抗渗性示意图性示意图抗渗性抗渗性第26页，本讲稿共29页定义定义材料吸收饱和后，能经受多次冻融循环，性材料吸收饱和后，能经受多次冻融循环，性能不严重降低的性质。能不严重降低的性质。指标指标-抗冻等级：抗冻等级：抗压强度下降不超过抗压强度下降不超过25%25%，而且重量损失不，而且重量损失不超过超过5%5%时所能承受的最大冻融循环次数时所能承受的最大冻融循环次数F30-F30-F300F300。抗冻性抗冻性BackBack第27页，本讲稿共29页第一章讲课分析第一章讲课分析本章学时：讲课本章学时：讲课2，实验，实验2 主要内容：材料的基本物理性质、力学性主要内容：材料的基本物理性质、力学性质、与水有关的性质等。质、与水有关的性质等。重点：重点：掌握密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、密掌握密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、密实度和空隙率、填充率的概念、计算公式、测实度和空隙率、填充率的概念、计算公式、测试方法及其相互关系；试方法及其相互关系；掌握强度公式、计算及实验方法；掌握强度公式、计算及实验方法；掌握亲水性（憎水性）、吸水性（吸湿性）、掌握亲水性（憎水性）、吸水性（吸湿性）、耐水性的概念、吸水率的计算公式。耐水性的概念、吸水率的计算公式。难点：材料性质之间的关系。例如根据材难点：材料性质之间的关系。例如根据材料的孔、孔隙率及其构造分析判断材料的料的孔、孔隙率及其构造分析判断材料的强度、吸热保温性、吸声性等。强度、吸热保温性、吸声性等。第28页，本讲稿共29页Chapter 1第29页，本讲稿共29页