建筑材料的基本性质 .ppt

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1、建筑材料的基本性质 现在学习的是第1页，共47页 材料的基本性质：指材料处于不同的使用条件和环境时，通常必须考虑的最基本的共有的性质。主要包括：基本物理性质、基本物理性质、基本力学性质、基本力学性质、耐久性等。耐久性等。现在学习的是第2页，共47页本章教学目标 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。掌握：材料各种基本性质的概念、指标的计算。了解：材料的各性质在工程实践中的意义。现在学习的是第3页，共47页本章内容v第一节 材料的基本物理性质v第二节 材料的力学性质v第三节 材料的耐久性现在学习的是第4页，共47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现在学习的

2、是第5页，共47页（一）材料的密度、表观密度与堆积密度一、材料与质量有关的基本物理性质1.1.密度密度材料在绝对密实状态下材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。单位体积的质量。定义：定义：表达式表达式：密度，密度，g/cmg/cm3 3;m m材料在干燥状态的质量，材料在干燥状态的质量，g g；V V材料的绝对密实体积，材料的绝对密实体积，cmcm3 3。V=V=材料实体体积材料实体体积 少数密实材料可根据外形尺寸求得体积，再求得密度。多数有孔隙的材料，应把材料 ，后用李氏比重瓶李氏比重瓶测定其体积（排开液体法），液体应不与材料反应.磨成细粉磨成细粉干燥干燥干燥干燥测量：现在学习的是第6页，共

3、47页现在学习的是第7页，共47页密度试验现在学习的是第8页，共47页2.2.表观密度表观密度材料在自然状态下，单位体积的质量。材料在自然状态下，单位体积的质量。定义：定义：表达式表达式：表观密度，表观密度，kg/mkg/m3 3;m m材料的质量，材料的质量，kg kg；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(表观体积表观体积)，m m3 3测量：外形规则的材料，可直接按外形尺寸计算出体积，按式求得表观密度。外形不规则的，可加工成规则外形后求得体积或采用水中称量法测量（如砂子、石子表观密度的测定）V V0 0=材料实体体积材料实体体积+内部孔隙体积内部孔隙体积现在学习的是第

4、9页，共47页3.3.堆积密度堆积密度指粒状或粉状材料(如砂、石、水泥等)，在堆积状态下，单位体积的质量。定义：定义：表达式表达式：测量：将散粒材料装入一定的容器中，则堆积体积为容器的体积，材料的质量为填充在此容器内的材料质量。V V/0 0=材料实体体积材料实体体积+内部孔隙体积内部孔隙体积+材料间空隙体积材料间空隙体积 材料的堆积密度，kg/m3；m材料的质量，kg；V/0材料的自然堆积体积，m3。现在学习的是第10页，共47页（二）密实度与孔隙率密实度图图1-1 1-1 材料孔隙率示意图材料孔隙率示意图 密实度是指材料体积内，被固体物质所充实的程度。现在学习的是第11页，共47页（二）密

5、实度与孔隙率孔隙率图图1-1 1-1 材料孔隙率示意图材料孔隙率示意图 孔隙率是指材料体孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占积内，孔隙体积占总体积的百分率。孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，它对材料的物理、力学性质均有影响。现在学习的是第12页，共47页（三）填充率与空隙率填充率 图图1-2 1-2 材料空隙率示意图材料空隙率示意图填充率是指散粒材料堆积填充率是指散粒材料堆积体积中，散粒颗粒填充的程度，也即散粒材料在自然堆积状态下，其中的颗然堆积状态下，其中的颗粒体积占整个堆积体积的粒体积占整个堆积体积的百分率。现在学习的是第13页，共47页（三）填充率与空隙率空隙率空隙率 图图1-2 1-2

6、 材料空隙率示意图材料空隙率示意图空隙率是指散粒材料在空隙率是指散粒材料在其堆积体积中，颗粒之其堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占材料堆间的空隙体积占材料堆积体积的百分率积体积的百分率 。空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒相互填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。现在学习的是第14页，共47页（一）材料的亲水性与憎水性(a)亲水性材料(b)憎水性材料二、材料与水有关的性质材料的亲水性与憎水性可用 来说明。润湿角润湿角 现在学习的是第15页，共47页（二）吸水性v定义：材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质，其大小用 表示。吸水率 现在学习的是第16页，共47页影响吸

7、水性的因素影响吸水性的因素：v材料的孔隙率。v材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；v孔隙特征。如孔径大小（粗大孔隙水分不易保留）、开口与否等（闭口孔水分不能渗入）。孔隙率越大，吸水性越强；只有孔隙连通且孔径微小的材料，其吸水率才较大。现在学习的是第17页，共47页（三）吸湿性v定义：材料在空气中，吸收空气中水分的性质，称为吸湿性。其大小用 表示。含水率 材料吸湿性作用一般是可逆的，保温材料吸收水分后，导热系数将增大，保温性能降低。现在学习的是第18页，共47页影响吸湿性的因素影响吸湿性的因素：v材料的孔隙率；v材料的本身的性质，如亲水性或憎水性；v孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等；v周围空

8、气的温度和湿度。现在学习的是第19页，共47页（四）材料的耐水性v定义：指材料长期在水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性，v软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降低越多，其耐水性越差。其衡量指标是 软化系数。现在学习的是第20页，共47页工程对材料软化系数的要求v对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如地下构筑物、基础、水工结构）的材料，其K软0.85；v受潮较轻的材料，其K软0.75；vK软0.85的材料，称为耐水性材料。处于干燥环境的材料可以不考虑软化系数。现在学习的是第21页，共47页衡量指标：渗透系数。对于防潮、防水材料，如沥青、油毡、瓦等材料，常用渗透系数渗透系数表示

9、其抗渗性。(五)材料的抗渗性vv定义：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。QAdH现在学习的是第22页，共47页抗渗等抗渗等级v对于混凝土和砂浆，常用抗渗等级表示抗渗性，如P6、P8、P10等 P=10H1 H第三个试件开始渗水时的水压力（MPa）v影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征v地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水工结构、防水材料等均要求较高的抗渗性。抗渗等级抗渗等级现在学习的是第23页，共47页（六）材料的抗冻性v定义：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。v衡量指标：抗冻性指标用抗冻等级（Fn）表示，Fn表示经过n次冻融循环次数后，质量损

10、失不超过5%，强度损失不超过25%。如F50、F100、F200。现在学习的是第24页，共47页冻融破坏的原因冻融破坏的原因 v材料有孔且孔隙含水；v水冰，体积膨胀9，结冰压力高达100MPa，结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂；v反复多次加剧破坏，最终材料崩溃；现在学习的是第25页，共47页v严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏。材料的抗冻性与材料的强度、孔特征和吸水饱和程度有关。材料抗冻性影响因素材料抗冻性影响因素现在学习的是第26页，共47页三、材料的热工性质导热性三、材料的热工性质导热性导热性材料传导热量的能力称为导热性。其大小用导热系数（）表示

11、。AT2T1Q 式中 导热系数（W/m.K）Q传导的热量（J）A热传导面积（m2）d材料的厚度（m）t热传导时间（s）(T1-T2)材料两侧温差（K）现在学习的是第27页，共47页导热系数的物理意义：表示单位厚度的材料，当两侧温差为1K时，在单位时间内通过单位面积的热量。v含水情况。材料吸水或受冻后 增大。影响材料导热系数的因素有：，导热性，绝热保温。工程中通常把0.23/(m.k)的材料称为绝热材料。v材料的组成与结构。金属材料无机非金属材料有机材料。v孔隙率及孔隙特征。孔隙率大且为闭口孔的小。现在学习的是第28页，共47页第二节第二节 材料的力学性质材料的力学性质现在学习的是第29页，共4

12、7页第二节第二节 材料的力学性质材料的力学性质一、材料的强度v强度指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。抗压抗压抗拉抗拉抗弯抗弯抗剪抗剪现在学习的是第30页，共47页v材料的抗弯（折）强度 v材料的抗压、抗拉、抗剪强度。抗压抗压抗拉抗拉抗剪抗剪强度单位：Mpa=N/mm21.单点集中荷载2.三分点加荷现在学习的是第31页，共47页2.不同材料，强度差异较大。如砖、石材、砂浆、混凝土等脆性材料，抗压强度高，抗拉及抗弯强度低，主要用于结构的承压部位。钢材的抗拉、抗压强度都很高，适用各种外力的结构。v强度的影响因素强度的影响因素1.同种材料，孔隙率，强度。现在学习的是第32页，共47页比强度二、材料的比

13、强度比强度：材料的强度与其表观密度的比值它是评价材料是否轻质高强的指标，比强度越大，材料越轻质而高强。强度高强度高高强高强质量轻质量轻轻质轻质现在学习的是第33页，共47页三、弹性与塑性三、弹性与塑性（一）弹性与弹性变形 材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，材料能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可完全恢复的变形称为弹性变形或瞬时变形。弹性范围内，应力与应变成正比，两者之比称为弹性模量(E)，E越大，材料越不易变形。材料的弹性变形曲线材料的弹性变形曲线现在学习的是第34页，共47页（二）.塑性与塑性变形材料的塑性变形曲线材料的塑性变形曲线 材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，仍保持变

14、形后的形状和尺寸，并不产生裂缝的性质称为塑性。这种不可恢复的变形称为塑性变形或永久变形。有的材料在低应力表现为弹性变形，高应力为塑性变形（如钢材），有的材料受力后，弹性变形与塑性变形同时产生（如混凝土)。材料的弹塑性变形曲线材料的弹塑性变形曲线现在学习的是第35页，共47页四、材料的脆性与韧性四、材料的脆性与韧性脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗冲击或震动荷载的能力很差。2.韧性在冲击、震动荷载的作用下，能吸收较大能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质称为韧性。如钢材。1.脆性材料在外力作用下，无明显的塑性变形而突然破坏的性质。有冲击、震动荷载的厂房、铁路、桥梁等所用的材料须有较好的韧性

15、。现在学习的是第36页，共47页五、硬度和耐磨性五、硬度和耐磨性测定方法：刻划法、回弹法、压入法。1.硬度指材料表面的坚硬程度，是抵抗其他物体刻划、压入其表面的能力。陶瓷陶瓷混凝土混凝土金属材料金属材料现在学习的是第37页，共47页五、硬度和耐磨性五、硬度和耐磨性2.耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。用磨损率表示。m1试件磨损前的质量（g）；m2试件磨损后的质量（g）；A试件受磨面积（cm2）。现在学习的是第38页，共47页第三节第三节 材料的耐久性材料的耐久性现在学习的是第39页，共47页第三节第三节 材料的耐久性材料的耐久性一、耐久性概念v材料在使用过程中，能抵抗自身和环境的长期破坏作用，保持

16、其原有的性能不变的性质。1.物理作用 主要有 二 材料的三大自然破坏因素干湿变化、温度变化和冻融变化等。这些变化使材料的体积产生膨胀或收缩，导致内部裂缝。材料逐渐破坏。现在学习的是第40页，共47页2.化学作用 酸、碱、盐溶液及有害气体的侵蚀，使材料组成发生质变，引起破坏。3.生物作用 材料受到虫蛀或菌类的腐朽作用而破坏，如木材等有机质材料。有时几种破坏因素共同作用，但又以某一种因素为主。如：砖、石、砼等矿物材料物理和化学作用 建筑金属材料化学作用 木材等有机质材料生物作用现在学习的是第41页，共47页v三.耐久性指标 耐久性是材料的一项综合性质，材料所处的环境不同，其耐久性评价的主要指标也不

17、同。寒冷环境抗冻性 压力水作用抗渗性 高温环境耐热性，化学介质环境抗化学侵蚀 机械力磨损耐磨性现在学习的是第42页，共47页 习题习题1.当材料的孔隙率增大时，下表内的其他性质如何变化？孔隙率 密度表观密度强度 吸水率 抗冻性 导热性不变现在学习的是第43页，共47页2.含水率为5%的砂220kg，干燥后的重量 为多少？v解：解得：m干=209.5kg现在学习的是第44页，共47页3.某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174Mpa、178Mpa和165Mpa，该石材能否用于水下工程？（材料的四种含水状态）v解：软化系数 KR=165/178=0.930.85 所以能用于水下工程现在学习的是第45页，共47页4.某岩石的密度为2.75g/cm3，孔隙率为1.5%，今将岩石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度1560kg/m3，求此岩石的表观密度和碎石的空隙率解得表观密度：代入数据：空隙率：代入数据：解：孔隙率：现在学习的是第46页，共47页 材料的四种含水状态：干燥状态：不含水分(绝干)状态。气干状态：孔隙内的含水湿度与大气湿度相平衡。饱和面干状态：表面干燥而内部孔隙含水达到饱和。湿润状态：内部孔隙充满水，且表面还附有一层水。干燥状态气干状态饱和面干状态湿润状态表面水第三题现在学习的是第47页，共47页