1、第一章墙体材料的基本性质 学习目标 1 掌握墙体材料的密度 孔隙率等物理量 2 掌握墙体材料的基本力学性质 4 掌握墙体材料热性质概念 5 掌握材料的孔隙对材料基本性质的影响 第一节有关的物理量 密度真密度表观密度堆积密度密实度与孔隙率吸水性与吸湿性 一 密度 真密度 密度 g cm3或Kg m3 材料在绝对密实状态下单位体积的质量 相对密度 比密度 与水之比 表观密度 g cm3或Kg m3 材料在自然状态下单位体积的质量 俗称容重 V0 V V孔体积密度 含所有孔视密度 假密度 仅含闭口孔 一 密度 堆积密度 g cm3或Kg m3 散粒 包括粉状 材料在自然堆积状态下单位体积的质量 以下
2、式计算 V V孔 V空 一 密度 材料的孔隙特征 按孔隙尺寸大小 微孔 细孔 大孔 按孔隙之间的是否相互贯通 孤立孔 连通孔 按孔隙与外界是否连通 开口孔 闭口孔 二 密实度与孔隙率 二 密实度与孔隙率 密实度 材料体积内固体材料的充实的程度孔隙率 材料体积内孔隙的体积所占的比例 材料的亲水性与憎水性 为接触角 当 90 时 亲水性材料 图a 当 90 时 憎水性材料 图b 三 吸水性与吸湿性 材料的含水状态干燥状态 含水率等于或接近于零 图a 气干状态 含水率与大气湿度相平衡 图b 饱和面干状态 表面干燥而内部孔隙含水饱和 图c 湿润状态 内部孔隙含水饱和 表面还附有一层水膜 图d 三 吸水
3、性与吸湿性 吸湿性材料在潮湿的空气中吸收水分的性质 材料的吸湿性用含水率表示 平衡含水率的大小随环境温度 湿度的变化而变化 材料的开口微孔越多 吸湿性越强 三 吸水性与吸湿性 吸水性材料在水中吸收水分的性质 用吸水率表示质量吸水率体积吸水率 三 吸水性与吸湿性 材料吸水率的大小主要取决于材料的孔隙率和孔隙特征 具有细微而连通孔隙且孔隙率大的材料吸水率较大 材料含水后 自重增加 强度降低 保温隔热能力下降 抗冻性能变差 另外材料的干湿交替还会引起材料形状 尺寸的变化 三 吸水性与吸湿性 墙体材料的作用承重围护不同部位 其他作用 第二节墙体材料的主要性能 一 力学性能 材料的力学性能是指材料在外力
4、作用下的变形及抵抗破坏的性质 荷载 P 对材料施加的 使材料发生变形的力称为外力或荷载 应力 作用在材料外表面或内部单位面积上的力 P A 应变 材料在作用力方向单位长度上发生的变形量 L L0 缺陷导致实际强度远远小于理论强度 强度材料在外力作用下 抵抗破坏的能力 极限应力 形式 抗压强度 抗拉强度 抗弯 折 强度 抗剪强度 一 力学性能 材料的抗拉强度 抗压强度和抗剪强度的计算提示 f MPa Pmax N A mm2 抗弯强度的计算三点弯曲 提示 ff MPa Pmax N b h L mm 材料强度的影响因素 主要取决于材料的组成和结构 材料的孔隙率增加 强度降低 试验条件对测定强度大
5、小的影响 试件的形状 尺寸 加荷速度 试件表面状况 含水状态 环境温度 工程实例分析1现象 人们在测试混凝土等材料的强度时可观察到 同一试件 加荷速度过快 所测值偏高 原因分析 材料的强度与测试条件有关 当加荷速度过快时 荷载的增长速度大于材料裂缝扩展速度 测出的数值就会偏高 为此 在材料的强度测试中 一般都规定其加荷速度范围 工程实例分析2 现象 某地发生特大洪水 洪水退去后 许多砖房倒塌 其砌筑用的砖多为未烧透的多孔的红砖 原因分析 这些红砖没有烧透 砖内开口孔隙率大 吸水率高 吸水后 红砖强度下降 特别是当水进入砖内时 未烧透的粘土遇水分散 强度下降更大 不能承受房屋的重量 导致房屋倒塌
6、 弹性与塑性 1 弹性与塑性 弹性变形 可逆塑性变形 不可逆 脆性与韧性 脆性材料的变形曲线韧性材料的变形曲线脆性 突然破坏韧性 有明显塑性变形 导热系数材料的导热能力的大小可用导热系数来表示 用公式表示为 导热系数单位 W m K 材料的导热系数愈小 表示其保温隔热能力愈好 二 隔热性能 导热系数的影响因素 1 物质构成 金属 无机非金属 有机 2 孔隙构造P 孔径 3 湿度 4 温度 5 热流方向 平行 垂直 热阻 绝缘系数 热阻是墙体保温隔热性能的特征值 是衡量其保温隔热性能的主要指标 热阻越大 传出墙体相同热量所需的时间越长 保温的效果越好 传热系数 二 隔热性能 比热容 衡量材料温度
7、升高时 吸收热量的多少 即储热能力的大小 导温系数 当材料一侧的温度波动时 另一侧各点达到相同温度的快慢 二 隔热性能 导温系数的外界影响因素 温度有利 湿度不定导温系数越大 材料的热稳定性越好在不稳定的传热条件下 外界温度波动大 衡量墙体的绝热能力不仅要考虑热阻值还要考虑材料的热稳定性 以减少室内的温度波动 二 隔热性能 声波的传播透射系数 小者为隔声材料反射系数 小者为吸声材料吸声系数 三 隔声性能 三 隔声性能 吸声系数 越大 材料的吸声效果越好 隔声透射系数 越大 隔声能力越好隔声量 dB 隔声量越大 材料对空气声的隔绝能力越好 工程上常用125 4000Hz的6个倍频带的吸声系数 隔
8、声量来表示材料的吸声 隔声能力 对空气声 质量定律 确定建材制品的隔声能力 对空气声 其中 R为 透射损失 隔声量 m为单位面积隔板的质量 f为声波的频率 三 隔声性能 隔声措施空气声 采用密实 沉重的材料 固体声 采用不连续的结构处理 如采用软木等材料做垫层 三 隔声性能 材料的防火性燃烧性能 材料着火的难易程度 火焰的传播速度以及燃烧时的发热量等 耐火极限 在标准试验条件下建筑物各部结构从受到火的作用开始 到失去稳定性 完整性的时间 燃烧毒性 材料燃烧时 受热分解产生的物质对人体的毒害程度燃烧发烟性 在燃烧及受热分解过程中 产生的固体悬浮物及液体微粒 这些烟雾造成能见度下降 并能使人窒息
9、四 防火性能 材料的耐燃性 材料对火焰和高温的抵抗能力不燃性材料 如钢铁 砖 石等 难燃材料 如石膏板 石棉板 纤维板 可燃材料 大部分有机材料 易燃材料 如有机玻璃 泡沫塑料 防火机理隔绝可燃物 氧气 火源 四 防火性能 五 耐久性能 材料在使用过程中 抵抗各种内在或外部环境因素的破坏作用 长期保持其原有性能 不变质 不破坏的性质称为耐久性 物理作用 冷热 干湿 冻融循环作用化学作用 酸 碱 盐的侵蚀作用 日光中的紫外线等的作用机械作用 荷载的持续作用或交变作用生物作用 菌类 昆虫的侵害作用 耐水性 材料长期在饱水的作用下不破坏 强度也不显著降低的性质KR在0 1之间 软化系数越小 材料越不
10、耐水 工程中将KR 0 85的材料看作是耐水材料 五 耐久性能 抗渗性 材料抵抗压力水渗透的能力其中 K 渗透系数 cm h Q 透水量 cm3 d 试件厚度 cm A 透水面积 cm2 t 透水时间 h H 水头高度 cm K越小 表明材料的抗渗性越好 五 耐久性能 抗冻性 材料抵抗多次冻融循环而不破坏的能力碳化稳定性 抗碳化稳定性 碳化系数 试件碳化后的强度与碳化前强度之比 五 耐久性能 碱骨料反应 北京的三元立交桥 个别地方发生 人字形 的裂纹 碱骨料反应产生的网状裂纹 抗冻融问题 作业 简单分析材料的密度 表观密度 堆积密度之间的联系与区别 材料的吸湿性概念 平衡含水率的决定因素材料含水后性能的变化 包括密度 表观密度 强度 保温隔热能力 抗冻性 尺寸等
