建筑工程概论课件.ppt

1、本章教学目标 本章内容v第二节 材料的基本物理性质v第三节 材料的力学性质v第四节 材料的耐久性v第一节 建筑材料概述v一、建筑材料的定义v建筑材料是指建筑结构物中使用的各种材料的总称，建筑材料是指建筑结构物中使用的各种材料的总称，它是一切建筑工程的物质基础。它是一切建筑工程的物质基础。分类分类实例实例无机材料无机材料金属材料金属材料黑色金属黑色金属生铁、非合金钢、低合金刚、合金刚生铁、非合金钢、低合金刚、合金刚有色金属有色金属铝、铜及合金铝、铜及合金非金属非金属材料材料天然石材天然石材毛石、料石、石板材、碎石、卵石、砂毛石、料石、石板材、碎石、卵石、砂烧土制品烧土制品烧结砖、瓦、陶器、瓷器烧

2、结砖、瓦、陶器、瓷器玻璃及熔融制品玻璃及熔融制品玻璃、玻璃棉岩棉玻璃、玻璃棉岩棉胶凝材料胶凝材料气硬性石灰、石膏、菱苦土、水玻璃气硬性石灰、石膏、菱苦土、水玻璃水硬性、各类水泥水硬性、各类水泥混凝土类混凝土类砂浆、混凝土、硅酸盐制品砂浆、混凝土、硅酸盐制品有机材料有机材料植物质材料植物质材料木材、竹板、植物纤维及其制品木材、竹板、植物纤维及其制品合成高分子材料合成高分子材料塑料、橡胶、胶粘剂、有机涂料塑料、橡胶、胶粘剂、有机涂料沥青材料沥青材料石油沥青、沥青制品石油沥青、沥青制品复合材料复合材料金属金属-有机有机-复合复合钢筋混凝土、刚纤维混凝土钢筋混凝土、刚纤维混凝土非金属非金属-有机有机-

3、复合复合沥青混凝土、聚合物混凝土、玻纤增强塑沥青混凝土、聚合物混凝土、玻纤增强塑料、水泥刨花板料、水泥刨花板金属与有机材料复合金属与有机材料复合PVC钢板、有机涂层铝合金板等钢板、有机涂层铝合金板等分类分类定义定义实例实例建筑结建筑结构材料构材料构成基础、柱、梁、框架、构成基础、柱、梁、框架、屋架、板等承重系统的材屋架、板等承重系统的材料料砖、石材、钢材、钢筋混凝土、木材砖、石材、钢材、钢筋混凝土、木材墙体墙体 材料材料构成建筑物内、外承重墙构成建筑物内、外承重墙体及内分隔墙体的材料体及内分隔墙体的材料石材、砖、空心砖、加气混凝土、各种石材、砖、空心砖、加气混凝土、各种砌块、混凝土墙板、石膏板

4、及复合墙板砌块、混凝土墙板、石膏板及复合墙板建筑建筑功能功能材料材料不作为承受荷载，但具有不作为承受荷载，但具有某种特殊功能的材料某种特殊功能的材料保温隔热材料（绝热材料）：膨胀珍珠保温隔热材料（绝热材料）：膨胀珍珠岩及其制品、膨胀蛭石及其制品、加气岩及其制品、膨胀蛭石及其制品、加气混凝土混凝土吸声材料：吸声材料：采光材料：采光材料：防水材料：防水材料：防腐材料：防腐材料：装饰材料：装饰材料：vGBGB、GBJGBJ、GB/TGB/T（国家标准）（国家标准）vJCJJCJ（国家建材业标准）（国家建材业标准）、JGJJGJ（建筑行业标准）（建筑行业标准）vQBQB（企业标准）（企业标准）第二节第

5、二节 材料的基本物理性质材料的基本物理性质名称名称定义定义表达式表达式单位单位备注备注密度密度钢材和钢材和玻璃等玻璃等表观密度表观密度砖等固砖等固体材料体材料堆积密度堆积密度砂子砂子水泥石水泥石子子00vmvmvom0砖等固体砖等固体材料材料（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。材料在自然状态下，单材料在自然状态下，单位体积的质量。位体积的质量。材料在堆积状态下，单材料在堆积状态下，单位体积的质量。位体积的质量。g/cmg/cm3 3/m/m3 3/m/m3 3或或g/cmg/cm3 3问题

6、一问题一v1.材料的体积密度是指不包括孔隙在内的单位体积的质量。（是或否）v2.同种材料的密度和体积密度，哪一个更大？v4.密度对建筑材料性质有哪些影响？（二）密实度与孔隙率00100%100%VDV含有孔隙的固体材料的密实度均小于含有孔隙的固体材料的密实度均小于1。材料的强度、吸水性、耐久性、导。材料的强度、吸水性、耐久性、导热性与密实度有关。热性与密实度有关。（二）密实度与孔隙率图图2-1 2-1 材料孔隙率示意图材料孔隙率示意图 000100%)100%VVPV(1-孔隙率与密实度的关系：孔隙率与密实度的关系：P+D=1表明：材料的总体积是由该材料的表明：材料的总体积是由该材料的固体物质

7、与其所包含的孔隙所组成。固体物质与其所包含的孔隙所组成。（三）填充率与空隙率 图图2-2 2-2 材料填充率示意图材料填充率示意图0000100%100%VDV 图图2-2 2-2 材料空隙率示意图材料空隙率示意图00000100%(1)100%1VVPDV（三）填充率与空隙率空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间相空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间相互填充的致密程度。互填充的致密程度。例题v已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%，此试样在自然状态下的体积为40立方厘米，质量为85.50克，吸水饱和后的质量为89.77克，烘干后的质量为82.30克。试求该材料的密度、表观密度、开口孔隙率、闭口孔

8、隙率、含水率。例题v密度=干质量/密实状态下的体积=82.30/40（1-0.24）=2.7克/立方厘米v开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积=（89.77-82.3）1/40=0.187v闭口孔隙率=孔隙率-开口孔隙率=0.24-0.187=0.053v表观密度=质量/表观体积=85.5/40（1-0.187）=2.63v含水率=水的质量/干重=（85.5-82.3）/82.3=0.039例题v密度=干质量/密实状态下的体积=82.30/40（1-0.24）=2.7克/立方厘米v开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积=（89.77-82.3）1/40=0.187v闭口孔隙率=孔

9、隙率-开口孔隙率=0.24-0.187=0.053v表观密度=干质量/表观体积=82.3/40（1-0.187）=2.53v表观密度=质量/表观体积=85.5/40（1-0.187）=2.63v含水率=水的质量/干重=（85.5-82.3）/82.3=0.039问题二v1.什么是孔隙率？v2.孔隙率和密实度分别与建筑材料的哪些性能有关？v3.木材、混凝土、普通的粘土砖，哪一个孔隙率最小？（一）材料的亲水性与憎水性 二、材料与水有关的性质一亲水性与憎水性一亲水性与憎水性根据材料在空气中与水接触是是否被根据材料在空气中与水接触是是否被水润湿区分。水润湿区分。一般用润湿角表示。一般用润湿角表示。角越

10、小，则材料能被水所润湿的程度越高。角越小，则材料能被水所润湿的程度越高。1 90的材料是亲水材料。如：砖、石、混凝土、木材。的材料是亲水材料。如：砖、石、混凝土、木材。2 90的材料是憎水材料。的材料是憎水材料。如：沥青、石蜡，可作防水材料。如：沥青、石蜡，可作防水材料。（二）吸水性v定义：吸水性是指材料在水中吸收水分的性质，其大小用吸水率表示。%100 干干吸质mmmW影响吸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孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等。（三）吸湿性100%m-干干含含mmWv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

11、小用含水率表示。v含水率表示了材料在某一时间的含水状态，不是固定值。含水率表示了材料在某一时间的含水状态，不是固定值。气温越低，相对湿度越大，含水率越大。当材料中的水分与气温越低，相对湿度越大，含水率越大。当材料中的水分与周围空气的湿度达到平衡时的含水率，称为平衡含水率。当周围空气的湿度达到平衡时的含水率，称为平衡含水率。当材料吸水达到饱和状态时的含水率即为吸水率。材料吸水达到饱和状态时的含水率即为吸水率。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周围空气的温度和湿度。（四）材料的耐水性v定义：材料在长期饱

12、和水作用下，其强度也不显著降低的性质，称为耐水性。其衡量指标为：干饱软ffKv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。f饱饱材料在水饱和状态下的抗压强度。材料在水饱和状态下的抗压强度。f干干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。材料软化系数的要求材料软化系数的要求工程对材料软化系数的要求v软化系数表明材料浸水后强度降低的程度。范围值：01。软化系数越小，材料的耐水性越差。耐水材料是指软化系数大于0.85的材料。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；受潮较轻的或次要结构物的材料，其K软0.75；K软0.

13、80的材料，一般称为耐水的材料。越大，材料的抗渗性越差。(五)材料的抗渗性QAdH抗渗等级抗渗等级 对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗等级(S)表示：S=10H1 H试件开始渗水时的水压力（MPa）影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征 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。（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，表示经过n次冻融循环次数后，质量损失不超过5%，强度损失不超过25%。v材料抗冻性的高低，决定于材料的吸水饱和程度和材料对结冰时体积膨胀所产生

14、的压力的抵抗能力。抗冻性作为材料耐久性的一个指标。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裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度，饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏；v反复多次加剧破坏，最终材料崩溃；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。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。其大小用热导率（）表示。12QdA TTt12(T-T)AQdt At2t1Q 式中 导热系数（W/m.K）Q传导的热量（J）A热传导面积（

15、m2）d材料的厚度（m）t热传导时间（s）(T2-T1)材料两侧温差（K）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材料的组成与结构v孔隙率及孔隙特征v含水情况影响材料导热系数的因素有：问题三问题三v1.举出几种憎水建筑材料。v2.判断：材料的吸湿性与周围的环境的湿度和温度有关，当材料周围温度低，相对湿度大时，材料含水率也越大。v3.孔越大，越多，吸水率越大。v4.平衡含水率是一定的。第三节第三节 材料的力学性质材料的力学性质第三节第三节 材料的力学性质材料的力学性质一、材料的强度与强度等级AfFv材料的力学性质是指材料在外力作用下，材料的力

16、学性质是指材料在外力作用下，抵抗破坏和变形的能力。抵抗破坏和变形的能力。v强度指材料抵抗破坏的能力。v材料的抗弯强度v根据其极限强度的大小，建筑材料划分为不同的强度等级。根据其极限强度的大小，建筑材料划分为不同的强度等级。v例如：混凝土：例如：混凝土：C7.5C60，共，共12个等级。个等级。22F3bhlf弯v材料的抗压、抗拉、抗剪强度。单位：MPa，1MPa=1N/mm2比强度比强度材料的强度与其表观密度的比值（f/o），它是评价材料是否轻质高强的指标。几种材料的强度比较材材 料料表观密度表观密度(kg/m(kg/m3 3)强度强度f f (MPa(MPa)比强度比强度（f/f/o o）低

17、碳钢低碳钢786078604154150.0530.053松松 木木50050034.334.30.0590.059混凝土混凝土2400240060600.0250.025二、材料的比强度衡量材料轻质高强的一个指标，材料的强度与其表观密度之比，即：0f比 强 度E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，能吸收较大能量而不破坏的性质称为韧性。如钢材、木材、纤维等。1.脆性在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质。桥梁、牛腿柱、电梯井、高层建筑等处所用的材料须有较好的韧性。湖南凤凰县大桥坍塌湖南凤凰县大桥坍塌

18、14人死亡人死亡22人受伤人受伤 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。2.耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。用磨损率表示。12mmNA磨损率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）。第四节第四节 材料的耐久性材料的耐久性一、概念材料的耐久性是指材料在使用期间，受到各种内在的或外来因素的影响，能经久不变质不破坏，能保持原有性能不影响使用的性质。这是一个综合性指标。二、提高耐久性的措施v减轻介质对材料的破坏作用v提高材料密实度v对材料进行憎水或防腐处理v在材料表面设置保护层v 材料经受的环境作用v主要有三种：物理、化学、生物作用。v（1）物理作用包括材料的干湿变化、温度变化、冻融变化等。物理变化可引起材料的收缩和膨胀。v（2）化学作用包括酸、碱、盐等物质的水溶液及气体对材料产生的侵蚀作用。v（3）生物作用是蛀蚀、腐朽等破坏作用。思考v1、建筑材料的力学性质有哪些指标？在建筑工程中有何应用意义？v2、建筑材料的物理性质有哪些指标？在建筑工程中有何应用意义？v3、建筑材料的基本性质有哪些指标？在建筑工程中有何应用意义？