建筑材料与检测第2章PPT.pptx
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1、建筑材料与检测建筑材料与检测杨小刚杨小刚 主编主编于于 辉辉 王克宏王克宏 朱文景朱文景 陈陈 宇宇 副主编副主编高等职业教育“十三五”土建类技能型人才培养规划教材2023/2/4Page 1人民邮电出版社北京第第 2 2 章章2.1 2.1 材料的组成、结构与构造材料的组成、结构与构造2.2 2.2 建筑材料的基本物理性质建筑材料的基本物理性质2023/2/4Page 2建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质2.3 2.3 建筑材料基本性质检测建筑材料基本性质检测2.4 2.4 建筑材料的力学性质建筑材料的力学性质2.5 2.5 建筑材料的耐久性建筑材料的耐久性2.6 2.6 材料的装饰性材料
2、的装饰性建建建建筑筑筑筑物物物物是是是是由由由由各各各各种种种种建建建建筑筑筑筑材材材材料料料料建建建建筑筑筑筑而而而而成成成成的的的的,这这这这些些些些材材材材料料料料在在在在建建建建筑筑筑筑物物物物的的的的各各各各个个个个部部部部位位位位要要要要承承承承受受受受各各各各种种种种各各各各样样样样的的的的作作作作用用用用,因因因因此此此此要要要要求求求求建建建建筑筑筑筑材材材材料料料料必必必必须须须须具具具具备备备备相相相相应应应应性性性性质质质质。例例例例如如如如,结结结结构构构构材材材材料料料料必必必必须须须须具具具具备备备备良良良良好好好好的的的的力力力力学学学学性性性性质质质质;墙墙墙
3、墙体体体体材材材材料料料料应应应应具具具具备备备备良良良良好好好好的的的的保保保保温温温温隔隔隔隔热热热热性性性性能能能能、隔隔隔隔音音音音吸吸吸吸声声声声性性性性能能能能;屋屋屋屋面面面面材材材材料料料料应应应应具具具具备备备备良良良良好好好好的的的的抗抗抗抗渗渗渗渗防防防防水水水水性性性性能能能能;地地地地面面面面材材材材料料料料应应应应具具具具备备备备良良良良好好好好的的的的耐耐耐耐磨磨磨磨损损损损性性性性能能能能等等等等。一一一一种种种种建建建建筑筑筑筑材材材材料料料料要要要要具具具具备备备备哪哪哪哪些些些些性性性性质质质质,这这这这要要要要根根根根据据据据材材材材料料料料在在在在建建
4、建建筑筑筑筑物物物物中中中中的的的的功功功功用用用用和和和和所所所所处处处处环环环环境境境境来来来来决决决决定定定定。一一一一般般般般而而而而言言言言,建建建建筑筑筑筑材材材材料料料料的的的的基基基基本本本本性性性性质质质质包包包包括括括括物物物物理理理理性性性性质质质质、化学性质化学性质化学性质化学性质、力学、力学、力学、力学性质和耐久性。性质和耐久性。性质和耐久性。性质和耐久性。本本本本章章章章选选选选择择择择建建建建筑筑筑筑材材材材料料料料中中中中一一一一些些些些带带带带有有有有共共共共性性性性的的的的性性性性质质质质进进进进行行行行讨讨讨讨论论论论,从从从从材材材材料料料料的的的的组组
5、组组成成成成、结结结结构构构构、构构构构造造造造与与与与其其其其性性性性质质质质的的的的关关关关系系系系等等等等一一一一些些些些基基基基本本本本概概概概念念念念讲讲讲讲起起起起,探探探探讨讨讨讨了了了了建建建建筑筑筑筑材材材材料料料料的的的的物物物物理理理理性性性性质质质质、力学性质、耐久性等。力学性质、耐久性等。力学性质、耐久性等。力学性质、耐久性等。2023/2/4Page 3 了解材料的组成、结构、构造与性质的关系。了解材料的组成、结构、构造与性质的关系。了解材料的组成、结构、构造与性质的关系。了解材料的组成、结构、构造与性质的关系。熟悉建筑材料的基本物理性质。熟悉建筑材料的基本物理性质
6、。熟悉建筑材料的基本物理性质。熟悉建筑材料的基本物理性质。熟悉建筑材料的力学性质。熟悉建筑材料的力学性质。熟悉建筑材料的力学性质。熟悉建筑材料的力学性质。熟悉建筑材料的耐久性。熟悉建筑材料的耐久性。熟悉建筑材料的耐久性。熟悉建筑材料的耐久性。2023/2/4Page 4学习目标2.1 材料的组成、结构与构造2023/2/4Page 52.1.1 材料的组成材料的组成建筑材料的组成通常是指其化学成分和矿物组成。建筑材料的组成通常是指其化学成分和矿物组成。化学成分是指材料的化学元素及化合物的种类和含量。化学成分是指材料的化学元素及化合物的种类和含量。矿物的概念源自于地质学。矿物是指地质作用中各种化
7、学成分所形成的自然单质矿物的概念源自于地质学。矿物是指地质作用中各种化学成分所形成的自然单质和和化合物化合物,具有相对固定的化学成分和内部结构。矿物是组成地壳的基本物质单,具有相对固定的化学成分和内部结构。矿物是组成地壳的基本物质单元。建筑材料元。建筑材料中引中引伸了这一概念,通常将人造的无机非金属材料中具有特定晶体伸了这一概念,通常将人造的无机非金属材料中具有特定晶体结构和特定物理力学性能结构和特定物理力学性能,且,且与天然矿物相似的组织称为矿物。矿物组成即指材与天然矿物相似的组织称为矿物。矿物组成即指材料中的矿物种类及含量。料中的矿物种类及含量。2.1 材料的组成、结构与构造2023/2/
8、4Page 62.1.2 材料的结构材料的结构1微观结构晶体玻璃体胶体2细观结构细观结构是从材料内部组织和相的层次来研究材料的,其尺寸为106103m。借助光学显微镜就可观察材料的细观结构。2.1 材料的组成、结构与构造2023/2/4Page 72.1.3 材料的构造材料的构造材料构造是指宏观的组织状态和具有待定性质的材料单元的组合情况。其尺寸在材料构造是指宏观的组织状态和具有待定性质的材料单元的组合情况。其尺寸在103m以上以上。材料构造的研究,就是研究材料孔隙和相同或不同材料单元间的搭。材料构造的研究,就是研究材料孔隙和相同或不同材料单元间的搭配对材料性能的影响配对材料性能的影响。不同。
9、不同材料的搭配所形成的复合材料,其综合性能优于各个材料的搭配所形成的复合材料,其综合性能优于各个单一材料。因而,复合材料是近单一材料。因而,复合材料是近几十年几十年材料研究应用领域十分关注的问题,关于材料研究应用领域十分关注的问题,关于复合材料的研究已成为一门新兴的学科。复合材料的研究已成为一门新兴的学科。材料内部孔隙对强度的影响,最明显之处就是减小了材料承受荷载的有效面积。材料内部孔隙对强度的影响,最明显之处就是减小了材料承受荷载的有效面积。更更深入的深入的研究表明,应力在孔隙研究表明,应力在孔隙处的分布处的分布都发生变化,最简单的例子是在孔隙处都发生变化,最简单的例子是在孔隙处的应力集中(
10、重的应力集中(重分布分布)。孔隙不仅影响材料的力学性质还影响材料的物理性质,)。孔隙不仅影响材料的力学性质还影响材料的物理性质,如导热性、水渗透性、抗冻如导热性、水渗透性、抗冻性等性等。孔隙对材料性质的影响不仅取决于孔隙率,还。孔隙对材料性质的影响不仅取决于孔隙率,还与孔隙大小、形状、分布等特征有着与孔隙大小、形状、分布等特征有着密切关系密切关系。按孔隙特征可将材料分为致密结构(如钢铁等)、按孔隙特征可将材料分为致密结构(如钢铁等)、多孔结构(如泡沫塑料等)和多孔结构(如泡沫塑料等)和微孔结构(微孔结构(如石膏如石膏等)。等)。由材料单元组合而成的材料性能取决于各单元的性质、组合方式、所占比例
11、等因由材料单元组合而成的材料性能取决于各单元的性质、组合方式、所占比例等因素。按素。按组合组合方式可将材料分为堆聚结构(如水泥、混凝土等)、纤维结构(如木方式可将材料分为堆聚结构(如水泥、混凝土等)、纤维结构(如木材、纤维增强塑料等)材、纤维增强塑料等)、层状、层状结构(如胶合板等)和散粒结构(如膨胀珍珠岩等)。结构(如胶合板等)和散粒结构(如膨胀珍珠岩等)。综上所述,材料的组成、结构与构造决定材料的性质。材料组成、结构与构造的综上所述,材料的组成、结构与构造决定材料的性质。材料组成、结构与构造的变化变化带来了带来了材料世界的千变万化。材料世界的千变万化。2.2 建筑材料的基本物理性质2023
12、/2/4Page 82.2.1 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密度密度是指材料在绝对密实状态下,单位体积所具有的质量2表观密度表观密度是指材料在自然状态下,单位体积所具有的质量3堆积密度散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度2.2 建筑材料的基本物理性质2023/2/4Page 92.2.1 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孔隙率和密实度孔隙率是指材料内部孔隙体积占自然状态下总体积的百分率2空隙率和填充率空隙率是指散粒材料(如砂、石等)颗粒之间的空隙体积占材料堆积体积的百分率2.2 建筑材料的基本物理性质2023/2/4
13、Page 102.2.3 材料的亲水性和憎水性材料的亲水性和憎水性材料与水接触时,根据材料是否能被水润湿,可将其分为亲水性和憎水性两类。亲水材料与水接触时,根据材料是否能被水润湿,可将其分为亲水性和憎水性两类。亲水性性是指是指材料表面能被水润湿的性质;憎水性是指材料表面不能被水润湿的性质。材料表面能被水润湿的性质;憎水性是指材料表面不能被水润湿的性质。当材料与水在空气中接触时,将出现图当材料与水在空气中接触时,将出现图2.3所示的两种情况。在材料、水、空气三相交所示的两种情况。在材料、水、空气三相交点处点处,沿,沿水滴的表面作切线,切线与水和材料接触面所成的夹角称为润湿角(用水滴的表面作切线,
14、切线与水和材料接触面所成的夹角称为润湿角(用表示)表示)。当。当越小,越小,表明表明材料越易被水润湿。一般认为,当材料越易被水润湿。一般认为,当90时,如图时,如图2.3(a)所示,材)所示,材料表面吸附水分,能料表面吸附水分,能被水被水润湿,材料表现出亲水性;当润湿,材料表现出亲水性;当90时,如图时,如图2.3(b)所示,)所示,材料表面不易吸附水分,材料表面不易吸附水分,不能被不能被水润湿,材料表现出憎水性。水润湿,材料表现出憎水性。2.2 建筑材料的基本物理性质2023/2/4Page 112.2.4 材料的吸水性和吸湿性材料的吸水性和吸湿性材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。吸水性的
15、大小用吸水率表示,吸水率有两种表示方法:质量吸水率和体积吸水率。(1)质量吸水率(2)体积吸水率1吸水性材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示,可用下式计算。2吸湿性2.2 建筑材料的基本物理性质2023/2/4Page 122.2.5 材料的耐水性、抗渗性和抗冻性材料的耐水性、抗渗性和抗冻性材料长期在饱和水作用下不破坏,强度也不显著降低的性质称为耐水性。1耐水性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性通常采用渗透系数表示。2抗渗性材料在饱和水状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,且强度也不显著降低的性质。3抗冻性2.2 建筑材料的基本物理性质为保证建筑物
16、具有良好的室内小气候,降低建筑物的使用能耗,因此要求材料具为保证建筑物具有良好的室内小气候,降低建筑物的使用能耗,因此要求材料具有良好有良好的热的热工性质。通常考虑的热工性质有导热性、热容量。工性质。通常考虑的热工性质有导热性、热容量。2023/2/4Page 132.2.6 材料的导热性和热容量材料的导热性和热容量1导热性当材料两侧存在温差时,热量将从温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧,材料这种传导热量的能力称为导热性。2热容量材料容纳热量的能力称为热容量,其大小用比热表示。2.2 建筑材料的基本物理性质声音是由于振动引起的,材料吸收声音的性质称为吸声性,常以吸声系数声音是由于振动引起的
17、,材料吸收声音的性质称为吸声性,常以吸声系数来表示,来表示,为为具有一定具有一定声能(声能(E0)的声波传到材料表面时,被材料吸收的声能()的声波传到材料表面时,被材料吸收的声能(E1)与入)与入射总声能(射总声能(E0)之比)之比:吸声系数是评定材料吸声性能的主要指标,它与声音的频率和入射方向有关。同吸声系数是评定材料吸声性能的主要指标,它与声音的频率和入射方向有关。同一种一种吸声材料吸声材料对不同频率的声音,吸收程度不同。通常以材料对对不同频率的声音,吸收程度不同。通常以材料对125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz和和4000Hz 6个频率的吸声系数来衡量材料的吸声
18、性个频率的吸声系数来衡量材料的吸声性能。对能。对6个频率的吸声系数平均值大于个频率的吸声系数平均值大于0.2的材料的材料,被认为是吸声材料。,被认为是吸声材料。一般来说,具有细微而连通的孔隙,且孔隙率较大的材料,其吸声效果较好;若一般来说,具有细微而连通的孔隙,且孔隙率较大的材料,其吸声效果较好;若具有具有粗大的粗大的或封闭的孔隙,则吸声效果较差。另外,材料的构造形态、厚度、使或封闭的孔隙,则吸声效果较差。另外,材料的构造形态、厚度、使用环境等因素也对其用环境等因素也对其吸声吸声性能产生一定的影响。性能产生一定的影响。材料隔绝声音的性质,称为隔声性。常以隔声量材料隔绝声音的性质,称为隔声性。常
19、以隔声量R(或(或TL)表示,其数值以分贝)表示,其数值以分贝(dB)为单位为单位,表达式如下,表达式如下:式中,式中,E0入射的总声能;入射的总声能;E2透过材料的声能。透过材料的声能。一般来说,材料的结构越密实,密度越大,则其隔声量越大,隔声效果越好。一般来说,材料的结构越密实,密度越大,则其隔声量越大,隔声效果越好。2023/2/4Page 142.2.7 材料的吸声性和隔声性材料的吸声性和隔声性2.3 建筑材料基本性质检测2023/2/4Page 15密度是材料在密实状态下单位体积的质量。各种建筑材料试样均可进行密度测定。密度是材料在密实状态下单位体积的质量。各种建筑材料试样均可进行密
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