1建筑材料的基本性质课件.ppt
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- 建筑材料 基本 性质 课件
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1、第一章第一章 建筑材建筑材料的基本性质料的基本性质 材料是构成土木工程建筑材料是构成土木工程建筑物的物质基础。直接关系建物的物质基础。直接关系建筑物的安全性、功能性以及筑物的安全性、功能性以及使用寿命和经济成本。使用寿命和经济成本。一般来说,材料的性质可分一般来说,材料的性质可分为四个方面:为四个方面:v(1)(1)物理性质物理性质 包括表示材料物理状态特征及包括表示材料物理状态特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。v(2)(2)力学性质力学性质 指材料在应力作用下指材料在应力作用下,有关抵抗有关抵抗破坏和变形的能力的性质。破坏和变形的能力的性质。v(3)(3)化学性质化学
2、性质 指材料发生化学变化的能力及指材料发生化学变化的能力及抵抗化学腐蚀的稳定性。抵抗化学腐蚀的稳定性。v(4)(4)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。第一节第一节 材料的物理性质材料的物理性质一、与质量和体积有关的性质一、与质量和体积有关的性质二、与水有关的性质二、与水有关的性质三、与热有关的性质三、与热有关的性质任何材料均有质量和体积,材料根任何材料均有质量和体积,材料根据形状可分为:据形状可分为:块状材料块状材料,如:砖、石块、混凝土如:砖、石块、混凝土散状材料散状材料,如:水泥、砂、石子等如:水泥、砂、石子等一、与质
3、量和体积有关的性质一、与质量和体积有关的性质常压下吸不到水,常压下吸不到水,但当水压力较大但当水压力较大时,水可通过材时,水可通过材料内部的毛细通料内部的毛细通道进入其中。道进入其中。可见,材料的质量是相对确定的,但体积有多种,因而可见,材料的质量是相对确定的,但体积有多种,因而出现了以下几种密度。出现了以下几种密度。(一)材料的体积组成(一)材料的体积组成v1.材料绝对密实体积材料绝对密实体积Vv2.材料的孔体积材料的孔体积Vp,分为开孔体积,分为开孔体积VK和闭孔体积和闭孔体积VBv3.材料在自然状态下的体积材料在自然状态下的体积V0 V0=V+Vp Vp=VK+VB 可见,材料的质量是相
4、对确定的,但体积有多种,可见,材料的质量是相对确定的,但体积有多种,因而出现了以下几种密度因而出现了以下几种密度1.1.密度密度(二)、材料的密度、表观密度和堆积密度(二)、材料的密度、表观密度和堆积密度(1)(1)定义:密度是指材料在绝对密实状态下单位定义:密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。体积的质量。(2)(2)计算公式:计算公式:(3)(3)测定方法:磨细、烘干、称量、排液法测体积。测定方法:磨细、烘干、称量、排液法测体积。(g/cmg/cm3 3)Vm2.2.视密度视密度(1)(1)定义:包括闭口孔隙在内的单位体积的质量。定义:包括闭口孔隙在内的单位体积的质量。(2)(2)计
5、算公式:计算公式:(3)(3)适用范围及测定方法:已经是粒状的材料,适用范围及测定方法:已经是粒状的材料,如:砂、石子、水泥等如:砂、石子、水泥等,不再磨细,直接用排水不再磨细,直接用排水法测定其体积。法测定其体积。(g/cmg/cm3 3)3.3.表观密度表观密度(1)(1)定义:自然状态下单位体积的质量。定义:自然状态下单位体积的质量。(2)(2)计算公式:计算公式:(3)(3)测定方法:规则材料测定方法:规则材料,测量外测量外形尺寸,计算体积形尺寸,计算体积;不规则材料表不规则材料表面封蜡,排水法测体积。面封蜡,排水法测体积。(g/cm3)4.4.堆积密度堆积密度(1)(1)定义:散粒状
6、或粉状材料,在自然堆积状态定义:散粒状或粉状材料,在自然堆积状态下单位体积的质量下单位体积的质量。(2)(2)计算公式:计算公式:(kg/m3)反映反映块状材料密实程度块状材料密实程度的两个指标的两个指标密实度和孔隙率密实度和孔隙率1.1.密实度密实度(三)、密实度与孔隙率、填充率与孔隙率(三)、密实度与孔隙率、填充率与孔隙率(1)定义:密实度是指材料体积内被固体物质所)定义:密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度,即材料的绝对密实体积与总体积之比。充实的程度,即材料的绝对密实体积与总体积之比。(2)(2)计算公式:计算公式:凡含空隙的固体材料的密度均小于凡含空隙的固体材料的密度均小于1。
7、显然,显然,D+P=1。2.2.孔隙率孔隙率P P(1)定义:孔隙率是指材料内部空隙(开口的和)定义:孔隙率是指材料内部空隙(开口的和闭口的)体积所占总体积的比例闭口的)体积所占总体积的比例(2)(2)计算公式:计算公式:反映反映散状材料填充程度和空隙率散状材料填充程度和空隙率的指标:的指标:填充填充率率 空隙率空隙率3.3.填充率填充率DD(1)定义:填充率是指颗粒材料的堆积体积中,)定义:填充率是指颗粒材料的堆积体积中,颗粒体积所占总体积的百分率,它反应了被颗粒颗粒体积所占总体积的百分率,它反应了被颗粒所填充的程度所填充的程度(2)(2)计算公式:计算公式:4.4.空隙率空隙率PP(1)定
8、义:空隙率是指颗粒材料的堆积体积内,)定义:空隙率是指颗粒材料的堆积体积内,颗粒之间的空隙体积占总体积的百分率。颗粒之间的空隙体积占总体积的百分率。(2)(2)计算公式:计算公式:1.亲水性与憎水性亲水性与憎水性二、与水有关的性质二、与水有关的性质亲水性:亲水性:90憎水性:憎水性:90180亲水性亲水性憎水性憎水性润湿润湿角角润湿润湿角角2.吸水性吸水性 材料在水中吸收水分的能力,取决于材料的材料在水中吸收水分的能力,取决于材料的亲水性和憎水性及孔隙率和孔隙特征。有两种亲水性和憎水性及孔隙率和孔隙特征。有两种表示方法:表示方法:(1)(1)质量吸水率质量吸水率 材料所吸收的水分的质量占材材料
9、所吸收的水分的质量占材料干燥质量的分数。料干燥质量的分数。计算公式:计算公式:(2)(2)体积吸水率体积吸水率 指材料体积内被水充实的程度,指材料体积内被水充实的程度,即材料吸收水分的体积占干燥材料自然体积的即材料吸收水分的体积占干燥材料自然体积的百分数。百分数。计算公式:计算公式:质量吸水率与体积吸水率的关系为质量吸水率与体积吸水率的关系为一般情况下都有一般情况下都有质量吸水率质量吸水率来表示材料的吸水性,但是来表示材料的吸水性,但是轻质、吸水率强的材料其质量吸水率常大于轻质、吸水率强的材料其质量吸水率常大于100%,而采而采用用体积吸水率体积吸水率表示。表示。水质体0WW思考:思考:吸水率
10、与材料的空隙特征的关系?吸水率与材料的空隙特征的关系?3.吸湿性吸湿性材料在潮湿的空气中吸收水分的性质材料在潮湿的空气中吸收水分的性质,称为吸湿称为吸湿性。用性。用含水率含水率表,表,含水率是指材料内部所含水含水率是指材料内部所含水质量占材料干燥质量的百分数质量占材料干燥质量的百分数。计算式为:计算式为:影响材料吸湿性的因素有:影响材料吸湿性的因素有:(1)(1)自身的特性自身的特性(亲水性、孔隙率和孔隙特征亲水性、孔隙率和孔隙特征)。(2)(2)周围环境条件的影响,气温越低,相对湿度越大,周围环境条件的影响,气温越低,相对湿度越大,材料的含水率就越大。材料的含水率就越大。(3)(3)材料最终
11、达到与环境湿度保持相对平衡时的含水率,材料最终达到与环境湿度保持相对平衡时的含水率,称为平衡含水率。称为平衡含水率。4.耐水性耐水性 材料长期在饱和水作用下而不破坏材料长期在饱和水作用下而不破坏,强度也强度也不显著降低的性质称为不显著降低的性质称为耐水性耐水性。材料的耐水性用材料的耐水性用软化系数软化系数表示:表示:软化系数一般在软化系数一般在01间波动,其值越小,材间波动,其值越小,材料耐水性越差。料耐水性越差。软化系数大于软化系数大于0.85的材料,通常可以认为是耐的材料,通常可以认为是耐水材料。水材料。材料的耐水性主要取决于材料的耐水性主要取决于其组成成分在水中其组成成分在水中的溶解度和
12、材料内部开口孔隙率的大小。的溶解度和材料内部开口孔隙率的大小。5.抗渗性抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性抗渗性(不透水性不透水性)。材料的抗渗性可用抗渗等级材料的抗渗性可用抗渗等级PnPn表示表示:抗渗等级抗渗等级n是指材料在标准试验方法下进行透水是指材料在标准试验方法下进行透水试验试验,所能承受的最大水压力的所能承受的最大水压力的10倍数。倍数。P 越大越大,材料的抗渗性越好。材料的抗渗性越好。影响材料抗渗性的因素:影响材料抗渗性的因素:与材料的亲水性有关,更取决于材料的孔隙率与材料的亲水性有关,更取决于材料的孔隙率及孔隙特征。及孔隙特征。孔隙率很小而且是
13、封闭孔隙的材料具有较高的孔隙率很小而且是封闭孔隙的材料具有较高的抗渗性。抗渗性。6.抗冻性抗冻性材料在吸水饱和状态下,材料抵抗冻融循环而不材料在吸水饱和状态下,材料抵抗冻融循环而不破坏,也不显著降低强度的性质,称为破坏,也不显著降低强度的性质,称为抗冻性抗冻性。(1 1)冻融循环:)冻融循环:通常采用通常采用-15-15的温度冻结后,的温度冻结后,再在再在2020的水中融化的过程。的水中融化的过程。(2)(2)冻融循环破坏的原因:冻融循环破坏的原因:材料有孔隙,孔隙中的水材料有孔隙,孔隙中的水在结冰时体积膨胀在结冰时体积膨胀9%,产生强大的冻胀应力。,产生强大的冻胀应力。(3)(3)冻融循环试
14、验破坏的判定:冻融循环试验破坏的判定:以质量损失超过以质量损失超过5%,或强度下降超过或强度下降超过25%。(4)(4)抗冻等级:抗冻等级:破坏前所能经受的最大冻融循破坏前所能经受的最大冻融循环次数来确定。用符号环次数来确定。用符号“Fn”和最大冻融循和最大冻融循环次数表示。如环次数表示。如F15、F15、F50、F100等。等。(5)(5)影响材料抗冻性的因素影响材料抗冻性的因素:a.材料的强度材料的强度b.材料的孔隙率及孔隙特征材料的孔隙率及孔隙特征1.导热性导热性三、与热有关的性质三、与热有关的性质材料传导热量的能力称为导热性。导热性的大小用导材料传导热量的能力称为导热性。导热性的大小用
15、导热系数热系数表示表示:显然,导热系数越小,材料的隔热性能越好。显然,导热系数越小,材料的隔热性能越好。材料的导热系数决定于:材料的导热系数决定于:(1)材料的化学组成、结构、构造;材料的化学组成、结构、构造;(2)孔隙率与孔隙特征、含水状况导热时的温度。孔隙率与孔隙特征、含水状况导热时的温度。)(a12ttAZQ2.热容量热容量材料加热时吸收热量材料加热时吸收热量,冷却时放出热量的性质称冷却时放出热量的性质称为为热容量。热容量。热容量的大小用比热容来表示。热容量的大小用比热容来表示。比热容在数值上等于比热容在数值上等于1g材料,温度升高或降低材料,温度升高或降低1K时所吸收或放出的能量时所吸
16、收或放出的能量Q。工程中应选用导热系数小、热容大的材料。工程中应选用导热系数小、热容大的材料。可以节约能耗并长时间地保持室内温度的稳定。可以节约能耗并长时间地保持室内温度的稳定。3.耐火性耐火性耐火性耐火性是指材料在高热或火的作用下,保持其是指材料在高热或火的作用下,保持其原有性质而不损坏的性能,用原有性质而不损坏的性能,用耐火度耐火度表示。表示。根据耐火度的不同,可分为三类:根据耐火度的不同,可分为三类:(1)耐火材料,耐火度)耐火材料,耐火度15801580(2 2)难熔材料,耐火度)难熔材料,耐火度135013501580(3 3)易熔材料,)易熔材料,耐火度耐火度13504.耐燃性耐燃
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