第一章_建筑材料的基本性质.ppt
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1、第1章 建筑材料的基本性质主讲人主讲人 乔乔 宽宽本章教学目标本章教学目标掌握:材料各种基本性质的概念、指标的计算。掌握:材料各种基本性质的概念、指标的计算。熟悉:主要技术性质的物理意义、影响因素及熟悉:主要技术性质的物理意义、影响因素及 对其它性质的影响。对其它性质的影响。了解:材料的各性质在工程实践中的意义。了解:材料的各性质在工程实践中的意义。第一章 建筑材料的基本性质定义:定义:材料的基本性质,是指材料处于不同的使用条件和使用环境时,通常必须考虑的最基本的、共有的性质。材料是构成建筑物的物质基础。直接关系建筑物的安全性、舒适性以及耐久性和经济性。材料的基本性质材料的基本性质第一章 建筑
2、材料的基本性质1.1 物理性质物理性质 包括表示材料物理状态特包括表示材料物理状态特 征及征及与各种物理过程有关的性质。与各种物理过程有关的性质。1.2 力学性质力学性质 指材料在力作用下指材料在力作用下,有关抵抗破有关抵抗破坏和变形的能力的性质。坏和变形的能力的性质。1.3 耐久性耐久性 指材料在使用过程中能长久保持指材料在使用过程中能长久保持其原有性质的能力。其原有性质的能力。1.4 装饰性装饰性 指材料通过色彩、光泽、表面质指材料通过色彩、光泽、表面质感、形状尺寸等特性来美化建筑物。感、形状尺寸等特性来美化建筑物。1.5 材料的组成、结构构造及其对材料性质的材料的组成、结构构造及其对材料
3、性质的影响。影响。第一章 建筑材料的基本性质1.1 材料的物理性质材料的物理性质主要内容主要内容材料与质量有关的性质材料与水有关的性质材料与热有关的性质第一章 建筑材料的基本性质1.1.1、材料与质量有关的性质、材料与质量有关的性质根据材料所处状态的不同,材料的密度可以分为密度,表观密度,体积密度和堆积密度。1.密度材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量,按下式计算:式中:密度,g/cm3 或 kg/m3m材料在干燥状态下的质量,g 或 kgV材料在绝对密实状态下的体积,cm3 或 m3 测试时,材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必须磨细后采用排开液体的方法来测定其体积。第一章 建筑
4、材料的基本性质第一章 建筑材料的基本性质2.表观密度表观密度是指材料在自然状态下不含开口孔隙时单位体积的质量。按下式计算:式中材料的表观密度,g/cm3 或 kg/m3m 在自然状态下材料的干质量,g 或 kgV包含少量封闭孔隙而不含开口孔隙的体积,cm3 或 m3第一章 建筑材料的基本性质3.体积密度表观密度是指材料在自然状态单位体积的质量。用下式表达:式中0材料的体积密度,g/cm3 或 kg/m3m 材料的质量,g 或 kgV0材料在自然状态下的体积,cm3 或 m3材料的体积密度与其含水情况有关。材料含水时,质量增加,体积也将发生不同程度的变化。因此,在测定含水状态下的体积密度时,应同
5、时测定含水量,并予以注明。第一章 建筑材料的基本性质砖截面开孔陶瓷第一章 建筑材料的基本性质4.堆积密度堆积密度是指散粒材料在规定装填条件下单位体积的质量。单位体积包括散粒材料中颗粒在自然条件下的体积和颗粒之间的空隙体积。式中 材料的堆积密度,g/cm3 或kg/m3m 材料的质量,g 或 kg 材料的堆积体积,cm3 或 m3第一章 建筑材料的基本性质堆积密度的大小与材料装填于容器中的条件或材料堆积状态有关。在自然堆积状态下成为松堆密度,当紧密堆积时成为紧堆密度。工程上通常所说的堆积密度是松堆密度工程上通常所说的堆积密度是松堆密度。土建工程中,在计算材料用量、构件自重、配料、料堆体积及材料运
6、输量时,经常要用到密度、体积密度、堆积密度一类的参数。第一章 建筑材料的基本性质(1)孔隙率材料的孔隙率是指材料中孔隙体积与材料在自然状态下体积之比的百分率。孔隙率P。按下式计算:式中 V孔 材料中全部孔隙的体积,cm3 或 m3 V材料的绝对密实体积,cm3 或 m3 V0材料在自然状态下的体积,cm3 或 m3 0材料的体积密度,g/cm3 或 kg/m3 密度,g/cm3 或 kg/m35.孔隙率及其分类第一章 建筑材料的基本性质材料孔隙率的大小直接反映材料的密实程度。孔隙率相同的材料,其孔隙特征可以不同,不同的孔隙特征对材料性能的影响各不相同。应用工程中对需要保温隔热的建筑物或部位,要
7、求其所用材料的孔隙率较大;相反,对要求高强或不透水的建筑物或部位,则其所用材料的孔隙率应很小。第一章 建筑材料的基本性质(2)开口孔隙率与闭口孔隙率按孔隙构造,材料的孔隙可分为开口孔和闭口孔。开口孔隙率Pk是指材料中能被水所饱和(即被水充满)的孔隙体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率:式中 m1 干燥状态下材料的质量,g m2水饱和状态下材料的质量,g w水的密度,常温下取1g/cm3,常略去第一章 建筑材料的基本性质材料开开孔隙与周围介质相通,孔隙之间也相通,一般浸水条件下即被水充满。闭口孔隙率PB为总孔隙率P与开口孔隙率PK之差,即PB=P-PK第一章 建筑材料的基本性质硅藻土是一种环
8、保新材料,孔隙率高,是活性炭的几千倍,同时它还是一种纯天然纳米孔径结构新型材料之一,具有超强的吸附性。可吸附、分解空气中的异味,具有调节湿度、净化空气的功能。第一章 建筑材料的基本性质1.1.2、材料与水有关的性质1.材料的亲水性与憎水性材料的亲水性与憎水性与水接触时,有些材料能被水润湿,而有些材料则不能被水润湿,对这两种现象来说,前者为亲水性,后者为憎水性。表面与水亲和力较强的材料称为亲水性材料。反之称为憎水性材料。工程实际中,材料是亲水性或憎水性,通常以润湿角的大小划分,润湿角润湿角为在材料、水和空气的交点处,沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。其中润湿角愈小,表明材料愈易被水润湿
9、。第一章 建筑材料的基本性质a、亲水性材料 90 亲水性 =0 完全润湿图13 材料润湿示意图 b、憎水性材料 90 憎水性 =18 0 完全不润湿大多数建筑材料都是亲水材料,憎水材料有沥青、石蜡、某些高分子材料等。憎水材料不仅可作为防水材料,还可用于处理亲水材料的表面,以降低材料的吸水性,提高材料的防水防潮性能。问题:亲水性材料能做防水材料吗?孔隙率较小的亲水性材料同样也具有较好的防水性孔隙率较小的亲水性材料同样也具有较好的防水性,防潮性,仍可作为防水或防潮材料使用,如水泥砂浆、水泥混凝土等。第一章 建筑材料的基本性质第一章 建筑材料的基本性质2.吸水性与吸湿性吸水性与吸湿性(1)吸水性)吸
10、水性定义定义:材料在水中吸收水分达到饱和饱和的能力。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,所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比,计算公式为:式中式中 W W质量吸水率质量吸水率 m m2 2材料吸水饱和状态下的质量(或材料吸水饱和状态下的质量(或kgkg)m m1 1材料在干燥状态下的质量(或材料在干燥状态下的质量(或kgkg)。)。第一章 建筑材料的基本性质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,所吸水的体积占材料自然体积的百分率,并以W0表示。体积吸水率W0的计算公式为:式中式中W W0 0体积吸水率体积吸水率 m m2 2材料吸水饱和
11、状态下的质量(或材料吸水饱和状态下的质量(或kgkg)m m1材料在干燥状态下的质量(或材料在干燥状态下的质量(或kgkg)。)。V V0 0 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)w w 水的密度水的密度,(g/cmg/cm3 3 或或 kg/mkg/m3 3),),常温下取常温下取 w w=1.0 g/cm=1.0 g/cm3 3第一章 建筑材料的基本性质材料吸水率的影响因素:材料的亲水性与憎水性孔隙率孔隙形态特征注:对于质量吸水率大于100%的材料(如木材等),通常采用体积吸水率;而对于其他材料,经常采用质量吸水率。由上式和孔隙率表达式可
12、以看出,体积吸水率就是材料的开口孔隙率,即W0=P。第一章 建筑材料的基本性质(2)吸湿性)吸湿性定定义义:材料在潮湿空气中吸收水分的能力。以含水率表示,即含含水水率率是是指指材材料料内内部部所所含含水水质质量量占占材材料料干干燥燥质质量量的百分数。的百分数。干燥的材料处在较潮湿的空气中时,便会吸收空气中的水分;而当较潮湿的材料处在较干燥的空气中时,便会向空气中放出水分。前者是材料的吸湿过程,后者是材料的干燥过程。由此可见,在空气中,某一材料的含水多少是随空气的湿度变化的。第一章 建筑材料的基本性质含水率以表示,其计算公式为:式中W含材料的含水率 m2材料吸湿状态下的质量(或kg)m1材料在干
13、燥状态下的质量(或kg)。显然,材料的含水率受所处环境中空气湿度的影响。材料中所含水分与空气的湿度相平衡时的含水率叫作平衡含水率。平衡含水率。含水率是随环境而变化的,是材料处于自然含水状态;吸水率是一个定值,是试件经浸水饱和后按标准方法测定的。材料的吸水率可以说是最大含水率材料的吸水率可以说是最大含水率。26例题:已知某种建筑材料试样的孔隙率为例题:已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%24%,此试样在,此试样在自然状态下的体积为自然状态下的体积为4040立方厘米,质量为立方厘米,质量为85.5085.50克,吸水克,吸水饱和后的质量为饱和后的质量为89.7789.77克,烘干后的质量为克,烘干
14、后的质量为82.3082.30克。试求克。试求该材料的密度、表体积密度、开口孔隙率、闭口孔隙率、该材料的密度、表体积密度、开口孔隙率、闭口孔隙率、含水率。含水率。解:密度解:密度=干质量干质量/密实状态下的体积密实状态下的体积=82.30/40=82.30/40(1-1-0.240.24)=2.7=2.7克克/立方厘米立方厘米 开口孔隙率开口孔隙率=开口孔隙的体积开口孔隙的体积/自然状态下的体积自然状态下的体积=(89.77-82.389.77-82.3)1/40=0.181/40=0.18 闭口孔隙率闭口孔隙率=孔隙率孔隙率-开口孔隙率开口孔隙率=0.24-=0.24-0.187=0.053
15、0.187=0.053 体积密度体积密度=干质量干质量/表观体积表观体积=82.3/40=82.3/40(1-1-0.1870.187)=2.53=2.53 含水率含水率=水的质量水的质量/干重干重=(85.5-85.5-82.382.3)/82.3=0.039/82.3=0.039第一章 建筑材料的基本性质第一章 建筑材料的基本性质3.耐水性耐水性材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下保持其原有性质的能力。用软化系数来表示:式中 Kp 材料的软化系数fw 材料吸水饱和状态下的抗压强(MPa)。f 材料在干燥状态下的抗压强度(MPa)第一章 建筑材料的基本性质软化系数反映了材料水饱和后强度降
16、低的程度,材料耐水性限制了材料的使用环境,软化系数小的材料耐水性差,其使用环境尤其受到限制。软化系数的波动范围在波动范围在0 0至至1 1之之间间。工程中通常将0.850.85的材料称为耐水性材料,可以用于水中或潮湿环境中的重要工程重要工程。用于一般受潮较轻或受潮较轻或次要次要的工程部位时,材料软化系数也不得小于小于0.750.75。第一章 建筑材料的基本性质4.抗渗性抗渗性定义定义:材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。以渗透系数K表示。根据达西定律,在一定时间t内,透过材料试件的水量Q与试件断面面积F及水头差H成正比,而与试件厚度d成反比。即或式中K渗透系数,cm/h;Q渗透量,cm3;F渗
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