《建筑材料资料》ch1 建筑材料基本性质.pdf

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1、第一章第一章 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质 第一节第一节 材料的物理性质材料的物理性质 一、材料的密度、表观密度与堆积密度一、材料的密度、表观密度与堆积密度 （一）密度：（一）密度：材料在绝对密实状态下单位体积的材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为质量称为材料的密度。材料的密度。式中：式中：材料的密度材料的密度（g/cmg/cm3 3）；m m材料在干燥状态下的材料在干燥状态下的质量质量（g g）；V V干燥材料在绝对密实状态下的体积（干燥材料在绝对密实状态下的体积（cmcm3 3）。材料在绝对密实状态下的体积，是指不包含材料内部孔隙材料在绝对密实状态下的体积，是指不包含材料内部孔隙

2、的固体物质本身的体积，亦称实体积。有孔隙材料实体的固体物质本身的体积，亦称实体积。有孔隙材料实体积须将其磨成细粉（粒径小于积须将其磨成细粉（粒径小于0.20mm0.20mm），用李氏瓶测得。），用李氏瓶测得。Vm学生用李氏瓶测试粉体的密度学生用李氏瓶测试粉体的密度 材料的材料的视密度视密度，是材料在近似密实状态下单位体积的质量，是材料在近似密实状态下单位体积的质量，可用可用 表示表示。式中：式中：材料的材料的视视密度密度（g/cmg/cm3 3）；m m材料在干燥状态下的材料在干燥状态下的质量质量（g g）；干燥材料在干燥材料在近似近似密实状态下的体积（密实状态下的体积（cmcm3 3）。）。

3、近似密实状态下的体积，是指只包近似密实状态下的体积，是指只包含含材料内部闭口材料内部闭口(不含不含开口开口)孔隙体积和固体物质体积孔隙体积和固体物质体积。aaaVmaaV（二二）表观密度表观密度（体积密度体积密度）材料在自然状态下单位体积的材料在自然状态下单位体积的质量质量称为材料的表观密度。称为材料的表观密度。式中：式中：材料的表观密度材料的表观密度（g/cmg/cm3 3或或kg/mkg/m3 3）；m m 材料的材料的质量质量（g g或或kgkg）；材料在自然状态下的体积（材料在自然状态下的体积（cmcm3 3或或m m3 3）。）。规则块体材料在自然状态下的体积是指包含材料内规则块体材

4、料在自然状态下的体积是指包含材料内部闭口孔隙和开口孔隙的体积。部闭口孔隙和开口孔隙的体积。00Vm00V材料表观密度的大小与其含水情况有关。通常材料的材料表观密度的大小与其含水情况有关。通常材料的表观密度是指气干状态下的表观密度。在烘干状态下的表表观密度是指气干状态下的表观密度。在烘干状态下的表观密度称为干表观密度。观密度称为干表观密度。对于外形规则的材料，其表观密度测定很简便，只要对于外形规则的材料，其表观密度测定很简便，只要测得材料的测得材料的质量质量和体积（可用量具量测），即可算得。不和体积（可用量具量测），即可算得。不规则材料的体积要采用排水法求得，但材料表面应预先涂规则材料的体积要采

5、用排水法求得，但材料表面应预先涂上蜡，以防止水分渗入材料内部而使所测结果不准。上蜡，以防止水分渗入材料内部而使所测结果不准。学生测规则外形材料的表观密度学生测规则外形材料的表观密度（三三）堆积密度堆积密度 粒状材料在自然堆积状态下单位体积的粒状材料在自然堆积状态下单位体积的质量质量称为堆积密度。称为堆积密度。式中：式中：粒状材料的堆积密度粒状材料的堆积密度（kg/mkg/m3 3）；m m 粒状材料的粒状材料的质量质量（kgkg）；粒状材料在自然堆积状态下的体积（粒状材料在自然堆积状态下的体积（m m3 3）。）。材料在自然状态下的体积是指包含材料内部闭口孔隙和开材料在自然状态下的体积是指包含

6、材料内部闭口孔隙和开口孔隙的体积。口孔隙的体积。00Vm00V粒状材料在自然堆积状态下的体积粒状材料在自然堆积状态下的体积，是指既含颗粒固是指既含颗粒固体体积及其闭口体体积及其闭口、开口孔隙体积开口孔隙体积，又含颗粒之间空隙体积又含颗粒之间空隙体积的总体积的总体积。粒状材料的体积可用已标定容积的容器测得粒状材料的体积可用已标定容积的容器测得。颗粒材料空 隙比较项目比较项目 实际密度实际密度 视密度视密度 表观密度表观密度 堆积密度堆积密度 材料状态材料状态 绝对密实绝对密实 近似绝对密近似绝对密实状态实状态 自然状态自然状态 堆积状态堆积状态 材料体积材料体积 V V0 计算公式计算公式 应用

7、应用 判断材料性质判断材料性质 用量计算、体积计算用量计算、体积计算 aV0VVmaaVm00Vm00Vm00a二二、材料的孔隙率与密实度材料的孔隙率与密实度（一一）孔隙率孔隙率 材料内部孔隙体积占总体积的百分率称为材料的孔隙率。材料内部孔隙体积占总体积的百分率称为材料的孔隙率。材料孔隙率的大小直接反映材料的密实程度，孔隙率小，材料孔隙率的大小直接反映材料的密实程度，孔隙率小，则密实程度高。则密实程度高。材料的孔隙率大小、孔隙特征、孔径尺寸大小、孔隙分布材料的孔隙率大小、孔隙特征、孔径尺寸大小、孔隙分布状况等，直接影响材料的力学性能、热工性能、耐久性状况等，直接影响材料的力学性能、热工性能、耐

8、久性等性能。等性能。%100)1(%100000VVVP（二二）密实度密实度 材料内部固体物质的体积占总体积的百分率称为密实度。材料内部固体物质的体积占总体积的百分率称为密实度。反映材料体积内固体物质充实的程度。反映材料体积内固体物质充实的程度。孔隙率和密实度的关系为孔隙率和密实度的关系为%100%10000VVD1DP三三、材料的空隙率与填充率材料的空隙率与填充率（一一）空隙率空隙率 粒状材料堆积体积中，颗粒间空隙体积所占总体积的百分粒状材料堆积体积中，颗粒间空隙体积所占总体积的百分率称为空隙率。率称为空隙率。空隙率的大小反映了粒状材料的颗粒之间相互填充的密实空隙率的大小反映了粒状材料的颗粒

9、之间相互填充的密实程度。程度。%100)1(%10000000VVVP（二二）填充率填充率 粒状材料堆积体积中，颗粒体积所占总体积的百分率粒状材料堆积体积中，颗粒体积所占总体积的百分率称为填充率。反映粒状材料堆积体积中颗粒填充的程度。称为填充率。反映粒状材料堆积体积中颗粒填充的程度。空隙率和填充率的关系为：空隙率和填充率的关系为：%100%1000000VVD1DP四、材料与水有关的性质四、材料与水有关的性质 这不是米老鼠，而是水哟！（一）亲水性与憎水性（一）亲水性与憎水性 材料具有亲水性的原因是材料与水接触时，材料与水材料具有亲水性的原因是材料与水接触时，材料与水之间的分子亲合力大于水本身分

10、子间的内聚力。当材料与之间的分子亲合力大于水本身分子间的内聚力。当材料与水之间的分子亲合力小于水本身分子间的内聚力时，材料水之间的分子亲合力小于水本身分子间的内聚力时，材料表现为憎水性。表现为憎水性。材料被水湿润的情况可用润湿边角表示。当材料与水材料被水湿润的情况可用润湿边角表示。当材料与水接触时，在材料、水、空气这三相体的交点处，作沿水滴接触时，在材料、水、空气这三相体的交点处，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角，称为润湿表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角，称为润湿边角。边角。润湿角（润湿角（a）亲水性材料）亲水性材料 9090 （b）完全亲水材料）完全亲水材料 1801

11、80 （c c）憎水性材料）憎水性材料 90 90 亲水性的土壤亲水性的土壤 憎水性的荷叶憎水性的荷叶（二二）吸水性与吸湿性吸水性与吸湿性 1吸水性。吸水性。材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。材料的吸水性材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。材料的吸水性用吸水率表示。用吸水率表示。（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，其内部所吸质量吸水率是指材料在吸水饱和时，其内部所吸收水分的质量占材料干质量的百分率。收水分的质量占材料干质量的百分率。式中：式中：材料的质量吸水率材料的质量吸水率（%）；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 g）；材料在干燥状态

12、下的质量（材料在干燥状态下的质量（g g）。）。材料的吸水率不大时通常用质量吸水率表示；材料的吸水率不大时通常用质量吸水率表示；%100ggbmmmmWmWbmgm（2）体积吸水率：）体积吸水率：体积吸水率是指材料在吸水饱和时，其内部所吸收水分的体积吸水率是指材料在吸水饱和时，其内部所吸收水分的体积占干燥材料自然体积的百分率。体积占干燥材料自然体积的百分率。式中：式中：材料的体积吸水率材料的体积吸水率（%）；干燥材料在自然状态下的体积干燥材料在自然状态下的体积（cm3）；水的密度（水的密度（g/cm3），在常温下可取），在常温下可取1 1。对一些轻质多孔材料，如加气混凝土、木材等，由于质量对一

13、些轻质多孔材料，如加气混凝土、木材等，由于质量吸水率往往超过吸水率往往超过100%100%，故可用体积吸水率表示。，故可用体积吸水率表示。%10010wgbvVmmWvW0Vw烧结普通砖的重量吸水率一般烧结普通砖的重量吸水率一般为为18%，折算成体积吸水率为：折算成体积吸水率为：1.718%30.6%。硅藻土烧结多孔砖的重量吸水率为硅藻土烧结多孔砖的重量吸水率为38.5%，相应体积吸水率为：相应体积吸水率为：0.838%30.4%。加气混凝土的重量吸水率约为加气混凝土的重量吸水率约为65%，相应的体积吸水率为：相应的体积吸水率为：0.565%32.5%。对无机保温砂浆用体积吸水率表示是合理的。

14、对无机保温砂浆用体积吸水率表示是合理的。对所有轻质保温材料，以体积吸水率表示更科学、更合理。对所有轻质保温材料，以体积吸水率表示更科学、更合理。加气混凝土的多孔结构加气混凝土的多孔结构 质量吸水率与体积吸水率的关系：质量吸水率与体积吸水率的关系：材料的吸水性与材料的孔隙率及孔隙特征等有关。材料的吸水性与材料的孔隙率及孔隙特征等有关。各种材料的吸水率差异很大。各种材料的吸水率差异很大。0mvWW2 2吸湿性。吸湿性。材料在空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料在空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示。含水率是指材料内部所含材料的吸湿性用含水率表示。含水率是指材料内部所含水质量占材

15、料干质量的百分率。水质量占材料干质量的百分率。式中：式中：材料的含水率材料的含水率（%）；ms材料在吸湿状态下的质量材料在吸湿状态下的质量（g）；mg材料在干燥状态下的质量（材料在干燥状态下的质量（g）。材料中所含水分与周围空气的湿度相平衡时的含水率，称材料中所含水分与周围空气的湿度相平衡时的含水率，称为平衡含水率。当材料吸湿达到饱和状态时的含水率即为平衡含水率。当材料吸湿达到饱和状态时的含水率即为吸水率。为吸水率。%100ggshmmmWhW（三三）耐水性耐水性 材料长期在饱和水作用下，强度不显著降低的性质称为耐材料长期在饱和水作用下，强度不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数表

16、示。水性。材料的耐水性用软化系数表示。式中：式中：材料的软化系数；材料的软化系数；材料在吸水饱和状态下的抗压强度材料在吸水饱和状态下的抗压强度（MPaMPa）；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）。）。土木工程中将软化系数大于土木工程中将软化系数大于0.850.85的材料，称为耐水性材料。的材料，称为耐水性材料。dwRffK RKwfdf（四四）抗渗性抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。柔性防水材料的材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。柔性防水材料的抗渗性通常用渗透系数表示。抗渗性通常用渗透系数表示。式中：式中：材料的渗透系数材料的渗透系数（cm/h）

17、；Q渗透水量渗透水量（cm3）；d材料的厚度材料的厚度（cm）；A A渗水面积渗水面积（cmcm2 2）；t t渗水时间渗水时间（h h）；H H静水压力水头静水压力水头（cmcm）。AtHQdKssK防水卷材不透水仪防水卷材不透水仪 刚性防水材料（混凝土、砂浆）的抗渗性用抗渗等级表示。刚性防水材料（混凝土、砂浆）的抗渗性用抗渗等级表示。抗渗等级是以规定的试件，在标准试验条件下所能承受抗渗等级是以规定的试件，在标准试验条件下所能承受的最大水压力来确定。的最大水压力来确定。式中：式中：抗渗等级；抗渗等级；H试件开始渗水时的水压力，试件开始渗水时的水压力，MPa。n n为该材料在标准试验条件下所能

18、承受的最大水压力的为该材料在标准试验条件下所能承受的最大水压力的1010倍数，如倍数，如P8P8表示材料能承受表示材料能承受0.8MPa0.8MPa的水压而不渗水。的水压而不渗水。110HPnnP混凝土、砂浆用抗渗仪混凝土、砂浆用抗渗仪（五五）抗冻性抗冻性 材料在吸水饱和状态下材料在吸水饱和状态下，经受多次冻融循环作用而质量损经受多次冻融循环作用而质量损失不大失不大，强度也无显著降低的性质称为材料的抗冻性强度也无显著降低的性质称为材料的抗冻性。材料的抗冻性用抗冻等级表示。抗冻等级是以规定的试件，材料的抗冻性用抗冻等级表示。抗冻等级是以规定的试件，在规定的试验条件下，测得其在规定的试验条件下，测

19、得其强度损失率强度损失率和和质量损失率质量损失率不超过规定值，此时所能经受的冻融循环次数，用符号不超过规定值，此时所能经受的冻融循环次数，用符号“Fn”表示，其中表示，其中n即为最大冻融循环次数，如即为最大冻融循环次数，如F25、F50等。等。抗冻性常作为考查材料耐久性的一项重要指标。抗冻性常作为考查材料耐久性的一项重要指标。冻融破坏的铁路桥混凝土（钢筋保护层剥落）冻融破坏的铁路桥混凝土（钢筋保护层剥落）冻融破坏的水库大坝（开裂和表面剥落）冻融破坏的水库大坝（开裂和表面剥落）冻融冻融和去冰盐使得原北京西直门立交桥出现破坏冻融冻融和去冰盐使得原北京西直门立交桥出现破坏 五、材料的热工性质五、材料

20、的热工性质 （一）导热性（一）导热性 材料传导热量的能力称为导热性。材料的导热性可用导热材料传导热量的能力称为导热性。材料的导热性可用导热系数表示。系数表示。式中：式中：材料的导热系数材料的导热系数（W/（m k）；Q传导的传导的热量热量（J）；材料厚度材料厚度（m）；A热传导面积热传导面积（m2）；Z热传导时间热传导时间（s）；材料两侧温度差材料两侧温度差（k）。ZAttaQ)(2121tt a各类导热系数测定仪各类导热系数测定仪（二二）热容量与比热容热容量与比热容 热容量是指材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的性质。热容量是指材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的性质。式中：式中：Q材料的热

21、容量材料的热容量（J）；m 材料的质量材料的质量（g）；材料受热或冷却前后的温度差材料受热或冷却前后的温度差（k）；C 材料的比热容（材料的比热容（J/g k）。）。比热容是指比热容是指1g1g质量的材料，在温度升高或降低质量的材料，在温度升高或降低1k1k时所吸收时所吸收或放出的热量。材料的比热容，对保持建筑物内部温度或放出的热量。材料的比热容，对保持建筑物内部温度稳定有很大意义。稳定有很大意义。)(21ttcmQ21tt 材料的导热系数和热容量是设计建筑物围护结构（墙体、屋盖）材料的导热系数和热容量是设计建筑物围护结构（墙体、屋盖）进行热工计算时的重要参数，设计时应选用导热系数较小而热容量

22、较进行热工计算时的重要参数，设计时应选用导热系数较小而热容量较大的材料，有利于保持建筑物室内温度的稳定性。大的材料，有利于保持建筑物室内温度的稳定性。热惰性指标：热惰性指标：材料的热阻：材料的热阻：蓄热系数：蓄热系数：材料的干体积密度，材料的干体积密度，kg/m3 温度波动周期，温度波动周期，h aR SRDZcS2z非稳态导热系数测定仪非稳态导热系数测定仪（可测得比热）（可测得比热）墙体稳态传热系数测定系统墙体稳态传热系数测定系统 第二节第二节 材料的力学性质材料的力学性质 一一、材料的强度及强度等级材料的强度及强度等级（一一）强度强度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。材料在外力作用

23、下抵抗破坏的能力称为强度。材料破材料破坏时，应力达到极限值，这个极限应力值就是材料的强度，坏时，应力达到极限值，这个极限应力值就是材料的强度，也称为极限强度。也称为极限强度。根据外力作用形式的不同，材料的强度有抗压强度、根据外力作用形式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯（抗折）强度及抗剪强度等。材料的这些抗拉强度、抗弯（抗折）强度及抗剪强度等。材料的这些强度是通过静力试验来测定的，故总称为静力强度。强度是通过静力试验来测定的，故总称为静力强度。FFFFFFlFl/2bh抗压 抗拉 抗剪 抗弯 抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：式中：式中：f材料强

24、度，材料强度，MPa；Fmax材料破坏时的最大荷载，材料破坏时的最大荷载，N；A试件受力面积，试件受力面积，mm2。AFfmax抗弯强度的计算：抗弯强度的计算：中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：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，MPa；Fmax 材料受材料受弯破坏时的最大荷载，弯破坏时的最大荷载，N；A试件受力面积，试件受力面积，mm2；L、b、h 两支点的间距，试件横截面的两支点的间距，试件横截面的宽及高，宽及高，mm。2max23bhLFfw（二）影响材料强度的主要因素（二）影响材料强度的主

25、要因素 1.材料的组成材料的组成 2.材料的结构材料的结构 3.含水状态含水状态 4.温度温度 5.试件的形状和尺寸试件的形状和尺寸 6.6.加荷速度加荷速度 7.7.受力面状态受力面状态 材料的强度是在特定条件下测定的数值。为了使试验结果材料的强度是在特定条件下测定的数值。为了使试验结果准确，且具有可比性，各国均制定了统一材料试验标准。准确，且具有可比性，各国均制定了统一材料试验标准。（三）强度等级（三）强度等级 建筑材料按其强度值的大小划分为若干个强度等级。如烧建筑材料按其强度值的大小划分为若干个强度等级。如烧结普通砖按抗压强度分为结普通砖按抗压强度分为MU10 0MU30共五个强度等共五

26、个强度等级；硅酸盐水泥按级；硅酸盐水泥按28天的抗压强度和抗折强度分为天的抗压强度和抗折强度分为42.5级级62.5级共三个强度等级，普通混凝土按其抗压强度级共三个强度等级，普通混凝土按其抗压强度分为分为C15C80共十四个强度等级。共十四个强度等级。强度指的是材料的实测极限应力值，是唯一的；而每一强强度指的是材料的实测极限应力值，是唯一的；而每一强度等级则包含一系列实测强度。如度等级则包含一系列实测强度。如C20C20混凝土的强度范混凝土的强度范围为围为20.020.024.9MPa24.9MPa。（四四）比强度比强度 比强度反映材料单位体积质量的强度，其值等于材料比强度反映材料单位体积质量

27、的强度，其值等于材料强度与其表观密度之比。比强度是衡量材料轻质高强性能强度与其表观密度之比。比强度是衡量材料轻质高强性能的重要指标。的重要指标。塑料？钢材？碳纤维？复合材料？拉？压？塑料？钢材？碳纤维？复合材料？拉？压？二、材料的弹性与塑性二、材料的弹性与塑性 材料在外力作用下产生变材料在外力作用下产生变形，当外力撤除后变形即形，当外力撤除后变形即可消失并能完全恢复到原可消失并能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。始形状的性质称为弹性。这种可恢复的可逆变形称这种可恢复的可逆变形称为弹性变形。为弹性变形。弹性材料的变形特征常用弹性材料的变形特征常用弹性模量弹性模量E E表示，是衡量表示，是衡量材料

28、抵抗变形能力的重要材料抵抗变形能力的重要指标。指标。材料在外力作用下产生变材料在外力作用下产生变形，当外力撤除后，不能形，当外力撤除后，不能恢复变形的性质称为塑性。恢复变形的性质称为塑性。这种不可恢复的不可逆变这种不可恢复的不可逆变形称为塑性变形。形称为塑性变形。实际上，纯弹性变形的材实际上，纯弹性变形的材料是没有的，通常一些材料是没有的，通常一些材料在受力不大时，表现为料在受力不大时，表现为弹性变形，当外力超过一弹性变形，当外力超过一定值时，则呈现塑性变形。定值时，则呈现塑性变形。荷载荷载 变形变形 A 0 b a 图1-4 弹塑性材料的变形曲线 三、材料的脆性与韧性三、材料的脆性与韧性 材

29、料受外力作用，当外力材料受外力作用，当外力达到一定值时，材料突然达到一定值时，材料突然破坏，而无明显的塑性变破坏，而无明显的塑性变形的性质称为脆性。具有形的性质称为脆性。具有这种性质的材料称为脆性这种性质的材料称为脆性材料。脆性材料的抗压强材料。脆性材料的抗压强度远大于其抗拉强度。度远大于其抗拉强度。脆性材料抵抗冲击荷载或脆性材料抵抗冲击荷载或振动作用的能力很差，只振动作用的能力很差，只适合用作承压构件。适合用作承压构件。材料在冲击或振动荷载作材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较多的能量，用下，能吸收较多的能量，同时产生较大变形而不破同时产生较大变形而不破坏的性质称为韧性。具有坏的性质称为韧性

30、。具有这种性质的材料称为韧性这种性质的材料称为韧性材料。材料的韧性用冲击材料。材料的韧性用冲击韧性指标韧性指标 表示。表示。对于要求承受冲击荷载和对于要求承受冲击荷载和有抗震要求的结构，均应有抗震要求的结构，均应具有较高的韧性。具有较高的韧性。k四、材料的硬度与耐磨性四、材料的硬度与耐磨性 （一一）硬度硬度 硬度是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。测定材料硬度是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。测定材料硬度的方法有多种，常用的有刻划法和压入法两种。硬度的方法有多种，常用的有刻划法和压入法两种。刻划法常用于测定天然矿物的硬度，按刻划法的矿物硬度刻划法常用于测定天然矿物的硬度，按刻划法的矿物硬

31、度分为十级（莫氏硬度），其硬度递增顺序为滑石分为十级（莫氏硬度），其硬度递增顺序为滑石1 1级、级、石膏石膏2 2级、方解石级、方解石3 3级、萤石级、萤石4 4级、磷灰石级、磷灰石5 5级、正长石级、正长石6 6级、石英级、石英7 7级、黄玉级、黄玉8 8级、刚玉级、刚玉9 9级、金钢石级、金钢石1010级。级。钢材、木材及混凝土等材料的硬度常用压入法测定，例如钢材、木材及混凝土等材料的硬度常用压入法测定，例如布氏硬度。布氏硬度。硬度矿物尺矿物形貌示例硬度矿物尺矿物形貌示例（二二）耐磨性耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨损耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨

32、损率表示。率表示。式中：式中：N材料的磨损率材料的磨损率（g/cm2）；m1、m2分别为材料磨损前分别为材料磨损前、后的质量后的质量（g）；A试件受磨面积（试件受磨面积（cm2）。）。AmmN21耐磨性实验机耐磨性实验机 第三节第三节 材料的耐久性材料的耐久性 材料的耐久性是指在环境的多种因素作用下材料的耐久性是指在环境的多种因素作用下，能经能经久不变质久不变质、不破坏不破坏，长久地保持其性能的性质长久地保持其性能的性质。耐久性是材料的一项综合性质，诸如抗冻性、抗渗耐久性是材料的一项综合性质，诸如抗冻性、抗渗性、抗碳化性、抗风化性、大气稳定性、耐腐蚀性等均属性、抗碳化性、抗风化性、大气稳定性、

33、耐腐蚀性等均属耐久性的范围。耐久性的范围。力学性能之后最重要的内容力学性能之后最重要的内容 一、环境对材料的作用一、环境对材料的作用 1物理作用。物理作用。包括环境温度、湿度的交替变化，即冷热、包括环境温度、湿度的交替变化，即冷热、干湿、冻融等循环作用。干湿、冻融等循环作用。2化学作用。化学作用。包括大气和环境水中的酸、碱、盐等溶液包括大气和环境水中的酸、碱、盐等溶液或其他有害物质对材料的侵蚀作用，以及日光等对材料或其他有害物质对材料的侵蚀作用，以及日光等对材料的作用。的作用。3 3机械作用。机械作用。包括荷载的持续作用或交变作用引起材料包括荷载的持续作用或交变作用引起材料的疲劳、冲击、磨损等

34、破坏。的疲劳、冲击、磨损等破坏。4 4生物作用。生物作用。包括菌类、昆虫等的侵害作用，导致材料包括菌类、昆虫等的侵害作用，导致材料发生腐朽、蛀蚀等破坏。发生腐朽、蛀蚀等破坏。南方某海港码头混凝土被锈蚀南方某海港码头混凝土被锈蚀 公路路面磨损公路路面磨损 青藏公路雅玛尔河大桥桥墩表面混凝土冻融剥落情形青藏公路雅玛尔河大桥桥墩表面混凝土冻融剥落情形 青藏公路三叉河大桥青藏公路三叉河大桥被有害离子侵蚀的混凝土墩被有害离子侵蚀的混凝土墩 青藏公路曲水河桥台因冻土下沉而开裂的状况青藏公路曲水河桥台因冻土下沉而开裂的状况 混凝土表面的干燥收缩裂缝混凝土表面的干燥收缩裂缝 火灾后的混凝土火灾后的混凝土 碱骨

35、料反应产生的网状裂纹碱骨料反应产生的网状裂纹 木材虫蛀腐烂木材虫蛀腐烂 广东佛山九江大桥被撞断断裂广东佛山九江大桥被撞断断裂 钢材拉索、锚具和镏片严重锈蚀导致钢材拉索、锚具和镏片严重锈蚀导致綦江彩虹桥垮塌綦江彩虹桥垮塌 二、材料耐久性的测定二、材料耐久性的测定 近年普遍采用快速检验法，这种方法是模拟实际使用条件，将材料在实验室进行有关的快速试验，根据试验结果对材料的耐久性作出判定。三、提高材料耐久性的重要意义三、提高材料耐久性的重要意义 采用耐久性良好的建筑材料，对节约材料、充分发挥建筑材料的正常服役性能、保证建筑结构长期正常使用、延长建筑物使用寿命、减少维修费用等，均具有十分重要的意义。一、

36、材料的组成一、材料的组成 （一一）化学组成：化学组成：指构成材料的化学元素及化学物的种类指构成材料的化学元素及化学物的种类及数量及数量。（二）（二）矿物组成：矿物组成：无机非金属材料中具有特定的晶体结构、无机非金属材料中具有特定的晶体结构、物理力学性能的组织结构的称为矿物。矿物组成是指构物理力学性能的组织结构的称为矿物。矿物组成是指构成材料的矿物种类和数量。成材料的矿物种类和数量。（三）相组成：（三）相组成：材料中具有相同的物理、化学性质的均匀材料中具有相同的物理、化学性质的均匀部分称为相。部分称为相。凡是由两相或两相以上物质组成的材料称凡是由两相或两相以上物质组成的材料称为复合材料。建筑材料

37、大多数可看作复合材料。为复合材料。建筑材料大多数可看作复合材料。复合材复合材料的性质与材料的组成及界面特性有密切关系。料的性质与材料的组成及界面特性有密切关系。第四节第四节 材料的组成、结构和构造材料的组成、结构和构造 二、材料的结构二、材料的结构 （一）微观结构：（一）微观结构：是指原子、分子层次的结构，其尺寸范是指原子、分子层次的结构，其尺寸范围在围在10106 610101010m m，从微观结构层次上，材料可分为晶，从微观结构层次上，材料可分为晶体、玻璃体、胶体。体、玻璃体、胶体。可用电子显微镜和可用电子显微镜和X X射线来分析研究该层次上的结构特征。射线来分析研究该层次上的结构特征。

38、1.1.晶体晶体:质点（离子、原子、分子）在空间上按特定的规质点（离子、原子、分子）在空间上按特定的规则呈周期性排列时所形成的结构称为晶体结构。则呈周期性排列时所形成的结构称为晶体结构。2.2.玻璃体玻璃体:将熔融物质迅速冷却（急冷），使其内部质点将熔融物质迅速冷却（急冷），使其内部质点来不及作有规则的排列就凝固，这时形成的物质结构即来不及作有规则的排列就凝固，这时形成的物质结构即为玻璃体，又称为无定形体或非晶体。为玻璃体，又称为无定形体或非晶体。3.3.胶体。胶体。物质以极微小的质点（粒径为物质以极微小的质点（粒径为107109m）分）分散在介质中所形成的结构称为胶体。散在介质中所形成的结构

39、称为胶体。由于胶体的质点很微小，其总表面积很大，因而表面由于胶体的质点很微小，其总表面积很大，因而表面能很大，有很强的吸附力，所以胶体具有较强的粘结力。能很大，有很强的吸附力，所以胶体具有较强的粘结力。当胶粒产生彼此相联，形成空间网络结构，从而使胶体结当胶粒产生彼此相联，形成空间网络结构，从而使胶体结构的强度增大，变形性能减小，形成固态或半固体状态，构的强度增大，变形性能减小，形成固态或半固体状态，此胶体结构称为凝胶结构。此胶体结构称为凝胶结构。电子显微镜电子显微镜 X X射线衍射仪射线衍射仪 红外光谱议红外光谱议 电子探针电子探针 原子晶体（金刚石）原子晶体（金刚石）离子晶体（氯化钠）离子晶

40、体（氯化钠）分子晶体（干冰）分子晶体（干冰）分子晶体（石墨）分子晶体（石墨）金属晶体金属晶体 高纯石英高纯石英 石英玻璃石英玻璃 硅藻土硅藻土 玻璃体（玻璃微珠）玻璃体（玻璃微珠）玻璃体（玻璃微珠）玻璃体（玻璃微珠）再生沥青胶体状态再生沥青胶体状态 胶体结构胶体结构 胶体微粒形成的凝胶胶体微粒形成的凝胶（二）细观结构（原称亚微观结构）（二）细观结构（原称亚微观结构）：是指用光学显微是指用光学显微镜所能观察到的材料结构。其尺寸范围在镜所能观察到的材料结构。其尺寸范围在103106m。（三）宏观结构：（三）宏观结构：是指用肉眼或用放大镜能够分辨的粗大是指用肉眼或用放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸在

41、组织。其尺寸在10103 3m m级以上。级以上。1 1按孔隙特征分类：（按孔隙特征分类：（1 1）密实结构，（）密实结构，（2 2）多孔结构。）多孔结构。2 2按构造特征分类：按构造特征分类：（1 1）纤维结构纤维结构，（2 2）层状结构层状结构，（3 3）纹理结构纹理结构，（4 4）粒状结构粒状结构，（5 5）堆聚结构堆聚结构。三、材料的构造三、材料的构造 材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元相互组材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元相互组合搭配情况。构造概念比结构概念更强调了相同材料或合搭配情况。构造概念比结构概念更强调了相同材料或不同材料的搭配组合关系。不同材料的搭配组合关系。密实结构密实结构 钢材钢材 玻璃玻璃 多孔结构多孔结构 空心砖空心砖 透水砖透水砖 陶粒内部的多孔陶粒内部的多孔结构结构 纤维结构纤维结构 聚丙烯纤维聚丙烯纤维 钢纤维钢纤维 玻璃纤维网格布玻璃纤维网格布 层状结构层状结构 聚氨酯夹芯彩钢复合板聚氨酯夹芯彩钢复合板 复合墙板复合墙板 胶合板胶合板 纹理结构纹理结构 大理石纹理大理石纹理 木纹木纹 皮革皮革 粒状结构粒状结构 陶粒陶粒 聚苯乙烯颗粒聚苯乙烯颗粒 堆聚结构堆聚结构 水泥砂浆结构水泥砂浆结构 碾压混凝土层间砂浆碾压混凝土层间砂浆 既是材料性能既是材料性能 也是构筑物性能也是构筑物性能 所有材料的基础所有材料的基础