第二章 建筑材料基本性质(1).ppt
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1、第二章第二章 建筑材料的建筑材料的基本性质基本性质n熟熟悉悉和和掌掌握握材材料料的的基基本本性性质质,对对于于正正确确选选择择和和合合理理使使用用材材料料至至关关重重要要。本本章章主主要要介介绍绍了了材材料料的的基基本本物物理理性性质质、力力学学性性质质及及其其有有关关指指标标和和计计算算公公式式。物物理理性性质质包包括括材材料料与与质质量量有有关关的的性性质质、与与水水有有关关的的性性质质、热热工工性性质质,力力学学性性质质包包括括强强度度、弹弹性性与与塑塑性性、脆性与韧性。脆性与韧性。本章提要本章提要2.1 材料的基本物理性质材料的基本物理性质n2.1.1 材料与质量有关的性能材料与质量有
2、关的性能 1、三种密度、三种密度1)实际密度)实际密度(真密度)(真密度):指材料在绝对密:指材料在绝对密实状态下单位体积的质量,按下式计算:实状态下单位体积的质量,按下式计算:绝对密实状态下的体积绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在是指不包括孔隙在内的固体物质的体积内的固体物质的体积。*测量有孔隙材料测量有孔隙材料真密度真密度密度密度的方法与步骤:的方法与步骤:要磨细要磨细李氏瓶天平2)体积密度体积密度(表观密度)表观密度):指材料在自然:指材料在自然状态下单位体积的质量,按下式计算:状态下单位体积的质量,按下式计算:材料的表观体积材料的表观体积是指包含孔隙的体积。一般是指包含孔隙的体积。一
3、般是指材料长期在空气中干燥,即气干状态下的是指材料长期在空气中干燥,即气干状态下的表观密度。表观密度。称为称为气气干表观密度。干表观密度。在烘干状态下在烘干状态下的表观密度,称为的表观密度,称为干表观密度干表观密度。取材料样品取材料样品烘烘 干干烘箱烘箱1050C1100C冷却到室温冷却到室温干燥器干燥器称量质量称量质量 m天平天平一、测定材料的干质量m:二、测定材料的自然体积二、测定材料的自然体积二、测定材料的自然体积二、测定材料的自然体积V V V Vo o o o-分两种情况:(1 1)对于形状规则的材料,如砖、石块等:)对于形状规则的材料,如砖、石块等:用用游标卡尺游标卡尺可定材料的自
4、然体积;可定材料的自然体积;a)a)对于六面体,测定长、宽、高;对于六面体,测定长、宽、高;b)b)对于圆柱体,测定其直径和高;对于圆柱体,测定其直径和高;(2 2)对于)对于形状不规则的材料形状不规则的材料,如卵石、碎石等,采,如卵石、碎石等,采用用排液法排液法确定其自然体积;确定其自然体积;(要先蜡封)要先蜡封)*排液法测定不规则材料自然体积排液法测定不规则材料自然体积排液法测定不规则材料自然体积排液法测定不规则材料自然体积V V V V石石石石:3)堆积密度:指散粒(粉状、颗粒或纤维)堆积密度:指散粒(粉状、颗粒或纤维状)材料在自然状态下单位体积的质量,状)材料在自然状态下单位体积的质量
5、,按下式计算:按下式计算:砂子、石子等散粒材料的堆积体积砂子、石子等散粒材料的堆积体积,是在特,是在特定条件下所填充的容量筒的容积。材料的堆积体定条件下所填充的容量筒的容积。材料的堆积体积包含了颗粒之间或纤维之间的孔隙。积包含了颗粒之间或纤维之间的孔隙。常用建筑材料的有关数据常用建筑材料的有关数据见表见表2.1。?思考题:如何测定砂和石子的堆积密度?思考题:如何测定砂和石子的堆积密度?思考题:如何测定砂和石子的堆积密度?思考题:如何测定砂和石子的堆积密度?(1)首先采用前述方法)首先采用前述方法进行干燥进行干燥;(2)然后采用)然后采用容量升容量升来测定砂子、石子的来测定砂子、石子的堆积体积,
6、方法如下:堆积体积,方法如下:a)砂子采用砂子采用1L、5L的容量升的容量升来测堆积体来测堆积体积;积;b)石子采用石子采用10L、20L、30L的容量升的容量升来来 测定其堆积体积;测定其堆积体积;(3)利用公式计算堆积密度:)利用公式计算堆积密度:表表2.1 常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度和常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率孔隙率 材料材料 密度密度(g/cm3)表观密度表观密度0(kg/m3)堆积密度堆积密度0(kg/m3)孔隙率孔隙率(%)石灰岩石灰岩 2.602.8020002600_花岗岩花岗岩 2.602.9026002800_0.53.0碎石碎石(石灰石灰岩
7、岩)2.602.80_14001700_砂砂 2.60_14501650_粘土粘土2.60_16001800_普通粘土普通粘土砖砖 2.5016001800_2040材料材料 密度密度(g/cm3)表观密度表观密度0(kg/m3)堆积密度堆积密度0(kg/m3)孔隙率孔隙率(%)粘土空心粘土空心砖砖 2.5010001400_水泥水泥 3.10_12001300_普通混凝普通混凝土土 _21002600_520木材木材 1.55400800_5575钢材钢材 7.857850_0泡沫塑料泡沫塑料 _2050_n几种密度的比较几种密度之间的几种密度之间的大小关系是怎样大小关系是怎样的?的?比较项
8、目实际密度近似密度表观密度堆积密度材料状态绝对密实近似绝对密实状态自然状态堆积状态材料体积VV0计算公式应用判断材料性质材料用量及体积的计算2、材料的密实度与孔隙度、材料的密实度与孔隙度1)密实度密实度 密实度是指材料体积内被固体物质所充实密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度,也就是固体物质的体积占总体积的的程度,也就是固体物质的体积占总体积的比例。密实度反映材料的致密程度。以比例。密实度反映材料的致密程度。以D表示:表示:-例如:例如:某种普通粘土砖某种普通粘土砖 0=1700kg/m3,=2.5g/cm3。那么其密实度那么其密实度 D=0100%=17002500100%=68%2)
9、孔隙率孔隙率 孔隙率是指材料体积内,孔隙体积所孔隙率是指材料体积内,孔隙体积所占的比例。计算式为:占的比例。计算式为:孔隙率与密实度的关系为:孔隙率与密实度的关系为:如如上述普通粘土砖的孔隙率为:上述普通粘土砖的孔隙率为:P=(1-0)100%=(1-0.68)100%=32%材料的密实度和孔隙率是从不同方面反材料的密实度和孔隙率是从不同方面反映材料的密实程度,通常采用孔隙率表示。映材料的密实程度,通常采用孔隙率表示。v密实度和孔隙率反映了材料密实度和孔隙率反映了材料的致密程度。的致密程度。一般来说,同一种材料,孔隙率越小,连接一般来说,同一种材料,孔隙率越小,连接孔隙越少孔隙越少,则:则:其
10、强度越高其强度越高;吸水越少;吸水越少;抗渗性和抗冻性越好;抗渗性和抗冻性越好;但是保温性差;导热性越好但是保温性差;导热性越好3)材料的孔隙材料的孔隙 材料内部孔隙一般由自然形成或在生产材料内部孔隙一般由自然形成或在生产.制造过程中产生,主要形成原因包括:材料内部制造过程中产生,主要形成原因包括:材料内部混入水;自然冷却作用;外加剂作用;焙烧作用混入水;自然冷却作用;外加剂作用;焙烧作用等。等。材料的孔隙构造特征对建筑材料的各种基本材料的孔隙构造特征对建筑材料的各种基本性质具有重要影响,一般可由性质具有重要影响,一般可由孔隙率、孔隙连通孔隙率、孔隙连通性和孔隙直径性和孔隙直径3个指标来描述个
11、指标来描述。根据材料内部孔隙构造的不同,孔隙分为连根据材料内部孔隙构造的不同,孔隙分为连通的和封闭的两种。通的和封闭的两种。几种常用材料的孔隙率列于几种常用材料的孔隙率列于表表2.1。3、材料的填充率与空隙率、材料的填充率与空隙率1)填充率填充率填充率是指散粒材料在某种堆积体积内被填充率是指散粒材料在某种堆积体积内被其颗粒填充的程度。其颗粒填充的程度。其计算式为:其计算式为:2)空隙率空隙率 空隙率是指散粒材料在某种堆积体积内,空隙率是指散粒材料在某种堆积体积内,颗粒之间的空隙体积所占堆积体积的百分率。颗粒之间的空隙体积所占堆积体积的百分率。以以P表示。表示。空隙率与填充率的关系为:空隙率与填
12、充率的关系为:堆积密度、空隙率指标在工程中的应用堆积密度、空隙率指标在工程中的应用 例如:在砼中,砂石间的空隙需要水泥浆填充。例如:在砼中,砂石间的空隙需要水泥浆填充。其空隙越大,拌制砼所需的水泥浆量越多,如果要其空隙越大,拌制砼所需的水泥浆量越多,如果要节约水泥,减少砼的成本,就需要采用空隙率尽可节约水泥,减少砼的成本,就需要采用空隙率尽可能小的砂石,而能小的砂石,而空空隙率与表现密度和堆积密度有关。隙率与表现密度和堆积密度有关。因此,建筑用卵石、碎石因此,建筑用卵石、碎石GB/T14658-2001中规定,表观密度大于中规定,表观密度大于2500千克千克/立方米,立方米,堆积密度大于堆积密
13、度大于1350千克千克/立方米,空隙率小于立方米,空隙率小于47%。孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之间作 用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式2.1.2 材料与水的有关性能材料与水的有关性能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,根据材料表面被材料在空气中与水接触时,根据材料表面被水润湿的情况,分亲水性材料和憎水性材料两水润湿的情况,分亲水性材料和憎水性材料两类类当材料分子与水分子间的相互作用力大于水当材料分子与水分子间的相互作用力大于水分子间的作用力时,材料表面就会被水所润湿。分子间的作用力时,材料表面就会被水所润湿。此时在材料
14、、水和空气的三相交点处,沿水滴此时在材料、水和空气的三相交点处,沿水滴表面所引切线与材料表面所成的夹角表面所引切线与材料表面所成的夹角90图图2.2(a),这种材料属于亲水性材料。这种材料属于亲水性材料。习题一、习题一、1 如果材料分子与水分子间的相互作用力小如果材料分子与水分子间的相互作用力小于水本身分子间的作用力,则表示材料不能于水本身分子间的作用力,则表示材料不能被水润湿。此时被水润湿。此时,润湿角,润湿角90180图图2.2(b),这种材料称为憎水性材料。,这种材料称为憎水性材料。大多数建筑材料,如石材、砖瓦、陶器、大多数建筑材料,如石材、砖瓦、陶器、混凝土、木材等都属于亲水性材料,而
15、沥青、混凝土、木材等都属于亲水性材料,而沥青、石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。图图2.2 材料润湿示意图材料润湿示意图气气液液气气液液亲水性与憎水性材料的特征:材料的亲水性与憎水性主要取决于材料的组成与结构:有机材料一般是憎水性,无机材料都是亲水性。水在憎水性材料的表面有自动收缩成珠的趋势,不能润湿材料的表面。对工程防水有利。水在亲水性材料的表面是自动散开和铺展,并自发地润湿表面。亲水性材料是不是就不具备防水功能?亲水性材料是不是就不具备防水功能?2、吸水性吸水性 吸水性是指材料在水中能吸收水分的性质。吸水性是指材料在水中能吸收水分的性质。吸水性的大小用
16、吸水率表示。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率为材料浸水饱和后吸水率为材料浸水饱和后,吸收水分的质吸收水分的质量量(体积)(体积)占材料干燥质量(或干燥时体积)占材料干燥质量(或干燥时体积)的百分比。分为质量吸水率和体积吸水率。的百分比。分为质量吸水率和体积吸水率。质量吸水率质量吸水率 体积吸水率体积吸水率 材料吸水性不仅取决于材料本身是亲水还材料吸水性不仅取决于材料本身是亲水还是憎水的,还与材料的孔隙率的大小和孔隙是憎水的,还与材料的孔隙率的大小和孔隙构造特征有关。构造特征有关。质量吸水率和体积吸水率的关系质量吸水率和体积吸水率的关系3、吸湿性吸湿性 习题习题1-4 材料在潮湿的空气中吸收空气
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