1、第一章 建筑材料的 基本性质,主讲教师：徐锋,建筑材料,教学目标,通过本章的学习，了解在不同使用环境下，各类建筑材料的基本性质，并掌握各性质的涵义，影响这些性质的因素。并能联系工程中的实际应用研究和改进材料的性质，对后面具体材料的学习作一个很好的铺垫。,本章内容,1.2 材料的基本物理性质 1.2.1 密度、表观密度与堆积密度 1.2.2 密实度与孔隙率 1.2.3 填充率与空隙率 1.2.4材料与水相关的性质 1.3 材料的基本力学性质 1.3.2 强度 1.3.3 弹性与塑性 1.3.4 脆性与韧性 2.3.4 硬度与耐磨性 1.4 材料的耐久性,1.2.1材料的密度、表观密度与堆积密度,
2、1 密度2 表观密度03 堆积密度0,单位体积材料的质量密度体积与质量是可变的，密度是不变的,材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。,材料在自然状态下，单位体积的质量。,散粒材料在堆积状态下，单位体积的质量。,绝对密实状态 下，m/V 自然堆聚状态下，m/V0 松散堆积状态下，m/V0,密度、表观密度和堆积密度测量方法,密度试样 粉末；体积测量排液法。 表观密度试样 块体；体积测量直接测、蜡封排液法。 堆积密度试样颗粒；质量测量固定体积法,排除任何孔隙后，材料的绝对密实体积,自然状态下体积绝对密实体积孔隙(开口与闭口)体积,堆积体积自然状态体积堆积空隙体积,为什么要蜡封？,例1-1,对于某一种
3、材料来说，其密度、表观密度和堆积密度之间的相互关系怎样？ 答：密度表观密度堆积密度 为什么？答： 自然状态下的体积绝对密实体积孔隙体积； 堆积体积密实体积孔隙体积空隙体积。,1 密实度 定义：材料体积内被固体物质充实的程度,1.2.2、密实度（D）与孔隙率（P）,2 孔隙率 定义：材料中的孔隙体积与总体积的百分比称为孔隙率P。,两个孔隙率相同的同种同体积的材料吸水率 是否一定相同？,例1-2,材料的性质除了与孔的多少有关外，还与孔的特征、孔的形状有关。,某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、密度仅700 kg/m3的加气混凝土砌块。在抹灰前往墙上浇水，发觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，
4、但加气混凝土砌块表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。,案例分析,分析：,加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为“墨水瓶”结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸发形成的毛细孔。故吸水及导湿均缓慢，材料的吸水性不仅要看孔数量多少，还需看孔的结构。,1 填充率 定义：在散粒材料的堆积体积中，颗粒体积占总体积的比例。 表达式：,1.2.3、填充率与空隙率,2 空隙率 定义：在散粒材料的堆积体积中，颗粒之间空隙的体积占总体积的比例。 表达式：,例1-3 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙
5、率？ 解 石子的孔隙率P为：,石子的空隙率P，为：,石膏能否用于砌筑桥墩、大坝？ 建筑红砖能否用作防水材料？ 长期与水接触的建筑部位和潮湿部位对建筑材料有哪些要求？ 与水有关的性质包括：亲水性和憎水性；吸水性和吸湿性；耐水性；抗渗性。,1.2.4 材料与水相关的性质,1、亲水性与憎水性,根据水与材料表面的润湿边角（接触角）的大小，有： 亲水性0 90时，材料表面可被水所湿润；材料表面被水湿润，水可被材料所吸附，材料的这种性能称为亲水性，这种材料称为亲水性材料。 憎水性90 180时，材料表面不可被水湿润，材料称为憎水性材料，这种性能称为材料的憎水性。,亲水性与憎水性材料的特征：,材料的亲水性与
6、憎水性主要取决于材料的组成与结构： 有机材料一般是憎水性， 无机材料都是亲水性。,水在憎水性材料的表面有自动收缩成珠的趋势，不能润湿材料的表面。对工程防水有利。,水在亲水性材料的表面是自动散开和铺展，并自发地润湿表面。,2 吸水性与吸湿性,材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比。,（1）含水率,材料中所吸水分是通过开口孔隙吸入的，故开口孔隙率愈大，则材料的吸水量愈多。,（2）吸水性 材料与水接触时，其内部孔隙会吸收水分，这种性质称为吸水性。 材料的吸水性用吸水率表示。 （3）吸湿性 材料在潮湿空气中，会吸收水分的性质称为吸湿性。 材料的吸湿性用平衡含水率表示。,材料的吸水（湿）性与材料内
7、部孔隙结构与材料的亲水性或憎水性密切相关：材料通过其内部开口、连通的孔隙吸收外部环境的水 开口孔隙越多，材料吸水率越大； 开口连通孔径较小，因毛细管作用而容易吸水。亲水性材料的吸水（湿）性比憎水性材料强。 亲水性孔壁使水自动吸入； 憎水性孔壁难以使水吸入。,创新思维？ 1、为什么房屋一楼潮湿？ 2、如何解决？,1、地下水沿材料毛细管上升，然后在空气中挥发。 2、解决问题的原理与办法 阻塞毛细通道，技术措施？ 对材料中的毛细管壁进行憎水处理,3 耐水性,耐水性是指材料长期在饱和水作用下，而不破坏，其强度也不显著降低的性质。用软化系数表示。,一般材料吸水后，强度降低，但降低的程度不同，例如：石膏和
8、混凝土。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。 软化系数的范围波动在01之间，当软化系数大于0.80时，认为是耐水性的材料。受水浸泡或处于潮湿环境的建筑物，则必须选用软化系数不低于0.85的材料建造.,例1-4 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165 MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。 解 该石材的软化系数为:,由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。,材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质称为抗渗性。 用渗透系数或抗渗等级表示（一定厚度的材料，在一定水压
9、力下，在单位时间内透过单位面积的水量），抗渗等级是在规定试验方法下材料所能抵抗的最大水压力，用“Pn”表示。如P6表示可抵抗0.6MPa的水压力而不渗透。 材料的抗渗性与材料内部的空隙率特别是开口孔隙率有关，开口孔隙率越大，大孔含量越多，则抗渗性越差。材料的抗渗性还与材料的憎水性和亲水性有关，憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料。,4 抗渗性,强度材料抵抗荷载作用下的变形，保持原有形状(不发生形变)或抵抗破坏的性能量度 根据荷载种类与作用方向，强度有： 抗压强度 抗拉强度 抗弯强度 抗剪强度 强度等级土木工程材料常根据其极限强度值的大小，人为划分的若干“强度等级”,抗压强度测试,劈裂拉伸测试,四点
10、弯曲试验,1.3.2 强度,1.3 材料的基本力学性质,材料的抗压、抗拉、抗剪强度可直接由下式计算：,f-材料强度， MPa Fmax-材料破坏时的最大荷载，N A-试件受力面积，mm2,材料的抗弯强度与受力情况有关，一般试验方法是将条形试件放在两支点上，中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：,式中 fw-材料的抗弯强度， MPa Fmax-材料受弯破坏时的最大荷载，N A-试件受力面积，mm2 L-两支点的间距，mm b、h-试件横截面的宽及高，mm,常见建筑材料的强度/MPa,1.3.3 弹性与塑性,材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为
11、弹性。材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性。弹性变形与塑性变形的区别在于，前者为可逆变形，后者为不可逆变形。,1.3.4 脆性和韧性,脆性 材料在外力作用下，不发生明显的变形而突然破坏的一种性能，称为脆性； 特点：其应力应变曲线下的面积很小。 具有这种性质的材料称为脆性材料 韧性 材料在外力作用下，能吸收大量的能量，并能承受较大的变形而不至于破坏的性能，称为韧性。 特点：其应力应变曲线下的面积较大，这个面积就是其破坏前吸收的总能量。 具有这种性质的材料称为韧性材料，,对于脆性材料，极限强度与破坏强度是一致的。 对于韧性材料，极限强度高于破坏（断裂
12、）强度。,脆性材料在受压下的破坏形式,韧性材料受压下的破坏形式,P,P,1、材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统称之为耐久性。 2、耐久性是综合性,包括材料的抗冻性、耐热性、大气稳定性和耐腐蚀性等。,1.4 材料的耐久性,3、材料的耐久性指标是根据工程所处的环境条件来决定的,与工程服役寿命息息相关。,1.导热系数小的材料适合做保温材料。,课堂练习,2.材料吸水后，将使材料的强度提高。,3.材料的孔隙率越大，吸水率越大。,4.某材料的软化系数为0.85，可用于建筑物的底层。,5.材料的孔隙率恒定时，孔隙尺寸越小，强度越高。,是,否,是,否,是,否,是,否,是,否,6.软化系数是衡量材料什么性能的指标（ ）,7.当材料的润湿边角为（ ）时，称为憎水性材料。,90,90,0,8.平衡含水率是表示材料（ ）大小的指标。,吸湿性,耐水性,吸水性,抗渗性,9.以下哪一项不是冻融破坏的表现（ ）,剥落,裂纹,密度减小,强度降低,强度,耐久性,抗渗性,耐水性,A,B,C,D,A,B,C,A,B,C,D,A,B,C,D,太棒了！,继续努力哦！,太棒了！,继续努力哦！,下一堂课的内容 建筑钢材 第1节 钢材的化学组成 第2节 建筑钢材的主要力学性能 了解：铁和钢概念、钢的分类；理解：钢材抗拉性能的四个阶段；掌握：钢材的主要力学和工艺性能。,
