1、課程(kchng)引入不同(b tn)的土木工程材料在工程結(jié)構(gòu)物中起著不同(b tn)的作用：梁板柱材料承受各種外力；結(jié)構(gòu)材料承受上部荷載及其地下水與冰凍作用；路面、跑道遭受磨損；工業(yè)建筑可能受酸、堿、鹽等介質(zhì)的侵蝕。如何保證結(jié)構(gòu)物的使用(shyng)功能、安全性和耐久性？土木工程材料應(yīng)具有抵御上述各種作用的性質(zhì)。材料的基本性質(zhì)是掌握材料知識、正確選擇與合理使用土木工程材料的基礎(chǔ)。第1頁/共65頁第一頁，共66頁。第一章 建筑材料的基本(jbn)(jbn)性質(zhì)本章學(xué)習(xí)要求(yoqi)：了解土木工程材料的基本組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造及其與材料基本性質(zhì)的關(guān)系；掌握土木工程材料各種基本性質(zhì)的概念、表示方法及

2、有關(guān)的影響因素。第2頁/共65頁第二頁，共66頁。1.1 材料(cilio)的物理性質(zhì)1.1.1 1.1.1 材料的密度、表現(xiàn)密度、體積密度與堆積密度材料的密度、表現(xiàn)密度、體積密度與堆積密度1.1.2 1.1.2 材料的孔隙率與密實材料的孔隙率與密實(m shi)(m shi)度度1.1.3 1.1.3 空隙率與填充率空隙率與填充率1.1.4 1.1.4 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1.5 1.1.5 材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì)第3頁/共65頁第三頁，共66頁。1.1.1 1.1.1 材料材料(cilio)(cilio)的密度、表現(xiàn)密度、體積密度與堆積密度的密度、表現(xiàn)密度、體積密

3、度與堆積密度 材料的密度材料的密度(md)(md)主要研究材料的體積與質(zhì)量的關(guān)系。主要研究材料的體積與質(zhì)量的關(guān)系。第4頁/共65頁第四頁，共66頁。1.1.1 1.1.1 材料的密度、表現(xiàn)密度、體積材料的密度、表現(xiàn)密度、體積(tj)(tj)密度與堆積密度密度與堆積密度補充補充1 1：材料的體積：材料的體積(tj)(tj)組成組成固體(gt)物質(zhì)閉口孔隙開口孔隙材料體積組成示意圖材料體積組成示意圖實體固體孔隙個體材料內(nèi)部：連通孔隙與外界連通的開口孔隙；封閉孔隙不與外界連通的閉口孔隙空隙堆積材料之間裝在容器里的粒狀、粉狀或塊狀材料第5頁/共65頁第五頁，共66頁。1.1.1 1.1.1 材料的密度

4、、表現(xiàn)密度、體積材料的密度、表現(xiàn)密度、體積(tj)(tj)密度與堆積密度密度與堆積密度(1)(1)水分子的占據(jù)作用水分子的占據(jù)作用 建筑材料加水拌和建筑材料加水拌和, ,用水量通常超過理論上的用水量用水量通常超過理論上的用水量, , 多多余的水分占據(jù)的空間即為孔隙余的水分占據(jù)的空間即為孔隙(2)(2)外加的發(fā)泡作用外加的發(fā)泡作用 如生產(chǎn)加氣混泥土如生產(chǎn)加氣混泥土(nt)(nt)等的各種發(fā)泡劑等的各種發(fā)泡劑, ,可在材料中形可在材料中形成大量的孔隙。成大量的孔隙。(3)(3)火山作用火山作用 火山爆發(fā)時火山爆發(fā)時, ,噴到空中的巖漿噴到空中的巖漿,冷卻后在巖石中形成大量的冷卻后在巖石中形成大量的

5、孔隙孔隙(4)(4)燒作用燒作用補充2 2：材料孔隙形成(xngchng)(xngchng)的原因第6頁/共65頁第六頁，共66頁。 絕對密實體積絕對密實體積 v v 表觀表觀(bio un)(bio un)體積體積 v v 自然體積自然體積 v0 v0 堆積體積堆積體積 v0 v0vBvc1.1.1 1.1.1 材料的密度、表現(xiàn)材料的密度、表現(xiàn)(bioxin)(bioxin)密度、體積密度密度、體積密度與堆積密度與堆積密度材料體積(tj)組成示意圖閉口孔隙自然狀態(tài)下的塊狀材料開口孔隙個體材料示意圖裝在容器里的粒狀、粉狀或塊狀材料堆積材料示意圖補充3 3：材料的體積組成計算材料占有的空間尺寸第

6、7頁/共65頁第七頁，共66頁。1.1.1 1.1.1 材料的密度、表現(xiàn)材料的密度、表現(xiàn)(bioxin)(bioxin)密度、體積密密度、體積密度與堆積密度度與堆積密度比較項目比較項目實際密度實際密度表觀密度表觀密度體積密度體積密度堆積密度堆積密度材料狀態(tài)材料狀態(tài)材料體積材料體積計算公式計算公式單位單位應(yīng)用應(yīng)用絕干狀態(tài)絕對(judu)密實絕干狀態(tài)(zhungti)含閉口孔隙自然狀態(tài)含閉口、開口孔隙自然堆積狀態(tài)含閉口、開口孔隙含顆粒間的空隙VV0/m3或或g/cm3g/cm3/m3或或g/cm3/m3判斷材料性質(zhì)用量計算、體積計算一、材料的各類密度計算方法比較第8頁/共65頁第八頁，共66頁。1

7、.1.1 1.1.1 材料材料(cilio)(cilio)的密度、表現(xiàn)密度、體積密度與堆積密度的密度、表現(xiàn)密度、體積密度與堆積密度1 1、密度、密度1 1）測質(zhì)量：烘干（烘箱）測質(zhì)量：烘干（烘箱）- -干燥（干燥器）干燥（干燥器）- -稱量（天平）；稱量（天平）；2 2）測體積：）測體積：（a a）外觀規(guī)則的材料，直接用游標(biāo)卡尺測量尺寸求體積，如鋼材、玻璃等；）外觀規(guī)則的材料，直接用游標(biāo)卡尺測量尺寸求體積，如鋼材、玻璃等；（b b）可研磨的非密實有孔隙材料，如砌塊、石膏等，采用磨細后用李氏瓶測定其）可研磨的非密實有孔隙材料，如砌塊、石膏等，采用磨細后用李氏瓶測定其體積的方法。體積的方法。2 2

8、、表觀體積、表觀體積直接用排水法測定其表觀體積，如砂石材料。直接用排水法測定其表觀體積，如砂石材料。3 3、自然狀態(tài)體積的測定：、自然狀態(tài)體積的測定：（1 1）外形）外形(wi xn)(wi xn)規(guī)則的材料，如磚，可直接測量體積得到；規(guī)則的材料，如磚，可直接測量體積得到；（2 2）外形）外形(wi xn)(wi xn)不規(guī)則的，可采用封臘排水法測定體積。不規(guī)則的，可采用封臘排水法測定體積。二、各類密度測定辦法(bnf)第9頁/共65頁第九頁，共66頁。顆粒材料空 隙1.1.1 1.1.1 材料材料(cilio)(cilio)的密度、表現(xiàn)密度、體積密度的密度、表現(xiàn)密度、體積密度與堆積密度與堆積

9、密度4 4、砂堆積密度的測定、砂堆積密度的測定漏斗漏斗(ludu)+(ludu)+容量筒容量筒將容量(rngling)筒內(nèi)材料刮平，容量(rngling)筒的容積即為材料堆積體積。二、各類密度測定辦法第10頁/共65頁第十頁，共66頁。1.1.2 1.1.2 材料(cilio)(cilio)的密實度與孔隙率單塊材料(cilio)(cilio)1 1、密實度、密實度 指材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。計算式如下指材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。計算式如下(rxi)(rxi)： 式中：式中： 密度；密度； 0 0材料的體積密度。材料的體積密度。 注意：注意：對于絕對密實材料，因?qū)τ诮^對密實材料，因 0

10、 = 0 =，故密實度，故密實度D =1 D =1 或或100%100%。對于大多數(shù)土木工程材料，對于大多數(shù)土木工程材料， 因因 0 0 ，故密實度，故密實度D D 1 1 或或 D D 100% 100%。 10010000VVD第11頁/共65頁第十一頁，共66頁。2 2、孔隙、孔隙(kngx)(kngx)率（真氣孔率）率（真氣孔率） 指材料內(nèi)部孔隙指材料內(nèi)部孔隙(kngx)(kngx)的體積占材料總體積的百分率。計的體積占材料總體積的百分率。計算：算：式中：式中：VV材料的絕對密實體積，材料的絕對密實體積，cm3 cm3 或或 m3 m3； V0 V0材料的自然體積，材料的自然體積，cm

11、3 cm3 或或 m3 m3； 0 0材料的體積密度材料的體積密度, g/cm3 , g/cm3 或或 kg/m3 kg/m3； 密度密度, g/cm3 , g/cm3 或或 kg/m3 kg/m3。）（1001100000VVVP1.1.2 1.1.2 材料(cilio)(cilio)的密實度與孔隙率單塊材料(cilio)(cilio)注意：密實(m shi)(m shi)度與孔隙率的關(guān)系：D+P=1D+P=1第12頁/共65頁第十二頁，共66頁。1.1.2 1.1.2 材料(cilio)(cilio)的密實度與孔隙率單塊材料(cilio)(cilio)3 3、孔隙特征、孔隙特征a.a.孔種

12、類：開口孔種類：開口(ki ku)(ki ku)孔、閉口孔孔、閉口孔b.b.孔隙多少：密實度與孔隙率孔隙多少：密實度與孔隙率反映了材料的致密程度反映了材料的致密程度c.c.孔尺寸：細孔、微孔、大孔孔尺寸：細孔、微孔、大孔d.d.連通性：連通孔、孤立孔連通性：連通孔、孤立孔e.e.分布狀況分布狀況第13頁/共65頁第十三頁，共66頁。4 4、孔隙率（或密實度）、孔隙特征在工程中的作用、孔隙率（或密實度）、孔隙特征在工程中的作用(zuyng)(zuyng)。 a. a.影響材料的性質(zhì)影響材料的性質(zhì) 一般來說，同一種材料，孔隙率越小，連接孔隙越少，則：一般來說，同一種材料，孔隙率越小，連接孔隙越少，

13、則：強度越高，吸水性越小，抗?jié)B性和抗凍性越好，但導(dǎo)熱強度越高，吸水性越小，抗?jié)B性和抗凍性越好，但導(dǎo)熱性越差。性越差。 b. b.通過改變孔隙率和孔隙特征改善材料性能通過改變孔隙率和孔隙特征改善材料性能1.1.2 1.1.2 材料(cilio)(cilio)的密實度與孔隙率單塊材料(cilio)(cilio)第14頁/共65頁第十四頁，共66頁。1.1.3 1.1.3 材料(cilio)(cilio)的空隙率與填充率散粒狀材料(cilio) (cilio) 1 1、空隙率、空隙率 指散粒材料在其堆積體積中指散粒材料在其堆積體積中, , 顆粒之間的空隙體積顆粒之間的空隙體積所占的比例。計算：所占的

14、比例。計算： 式中：式中： 0 0材料的體積密度；材料的體積密度； 材料的堆積密度。材料的堆積密度。空隙率大小空隙率大小(dxio)(dxio)反映了散粒材料的顆粒互相填充的反映了散粒材料的顆粒互相填充的致密程度。致密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算砂率的依據(jù)。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算砂率的依據(jù)。 ）（）（10011001100000000VVVVVP0第15頁/共65頁第十五頁，共66頁。1.1.3 1.1.3 材料的空隙(kngx)(kngx)率與填充率散粒狀材料小結(jié)：孔隙率與空隙小結(jié)：孔隙率與空隙(kngx)率的區(qū)別率的區(qū)別比較項目比較項目孔隙率孔隙率空隙率空隙率適

15、用場合適用場合個體材料內(nèi)部個體材料內(nèi)部堆積材料之間堆積材料之間作作 用用可判斷材料性質(zhì)可判斷材料性質(zhì)可進行材料用量計算可進行材料用量計算計算公式計算公式NoImage）（10010P）（100100P第16頁/共65頁第十六頁，共66頁。1.1.3 1.1.3 材料的空隙(kngx)(kngx)率與填充率散粒狀材料2 2、填充率、填充率 指散粒材料在其堆積體積指散粒材料在其堆積體積(tj)(tj)中，被其顆粒填充的程度。計算公式：中，被其顆粒填充的程度。計算公式： 0000VVD第17頁/共65頁第十七頁，共66頁。1-11-1加氣加氣(ji q)(ji q)混凝土砌塊吸水混凝土砌塊吸水分析分

16、析工程(gngchng)實例分析某施工隊原使用普通燒結(jié)粘土磚，后改為(i wi)(i wi)多孔、容量僅700 kg/m3700 kg/m3的加氣混凝土砌塊。在抹灰前采用同析方式往墻上澆水，發(fā)覺原使用的普通燒結(jié)粘土磚易吸足水量，但加氣混凝土砌塊表面看來澆水不少，但實則吸水不多，請分析原因。 現(xiàn) 象加氣混凝土砌塊雖多孔，但其氣孔大多數(shù)為“墨水瓶”結(jié)構(gòu)，肚大口小，毛細管作用差，只有少數(shù)孔是水分蒸發(fā)形成的毛細孔。故吸水及導(dǎo)濕均緩慢，材料的吸水性不僅要看孔數(shù)量多少，還需看孔的結(jié)構(gòu)。原因分析第18頁/共65頁第十八頁，共66頁。1.1.4 1.1.4 材料與水有關(guān)(yugun)(yugun)的性質(zhì)1.1

17、.4.1 1.1.4.1 親水性親水性(shuxng)(shuxng)與憎水性與憎水性(shuxng)(shuxng)1.1.4.2 1.1.4.2 吸水性吸水性(shuxng)(shuxng)與吸濕性與吸濕性1.1.4.3 1.1.4.3 耐水性耐水性(shuxng)(shuxng)1.1.4.4 1.1.4.4 抗?jié)B性抗?jié)B性1.1.4.5 1.1.4.5 抗凍性抗凍性第19頁/共65頁第十九頁，共66頁。1.1.4.1 1.1.4.1 親水性(shuxng)(shuxng)與憎水性(shuxng)(shuxng)一、含義與原因一、含義與原因與水接觸時，材料表面能否被水潤濕的性質(zhì)。與水接觸時

18、，材料表面能否被水潤濕的性質(zhì)。親水性材料能通過毛細管作用，將水分吸入材料內(nèi)部；憎水性材料能阻止水分親水性材料能通過毛細管作用，將水分吸入材料內(nèi)部；憎水性材料能阻止水分滲入滲入(shnr)(shnr)毛細管，從而降低材料的吸水作用。毛細管，從而降低材料的吸水作用。根本原因根本原因材料的分子結(jié)構(gòu)，比較：材料的分子結(jié)構(gòu)，比較：材料分子與水分子間的吸引力（親合力）材料分子與水分子間的吸引力（親合力）水分子相互之間的內(nèi)聚力水分子相互之間的內(nèi)聚力第20頁/共65頁第二十頁，共66頁。1.1.4.1 1.1.4.1 親水性(shuxng)(shuxng)與憎水性(shuxng)(shuxng)二、判斷二、判

19、斷 在材料、水和空氣三相交點處，沿水滴表面作切線，此切線和水在材料、水和空氣三相交點處，沿水滴表面作切線，此切線和水與材料接觸面所成的夾角與材料接觸面所成的夾角稱為稱為(chn wi)“(chn wi)“潤濕角潤濕角”。潤濕角潤濕角9090時，材料表現(xiàn)為親水性。時，材料表現(xiàn)為親水性。潤濕角潤濕角9090時，材料表現(xiàn)為憎水性。時，材料表現(xiàn)為憎水性。（）親水性材料(cilio) (cilio) （）憎水性材料(cilio)(cilio)扁圓特例：當(dāng) = 0= 0時，完全潤濕；當(dāng) =180=180時，完全不潤濕。第21頁/共65頁第二十一頁，共66頁。1.1.4.1 1.1.4.1 親水性(shux

20、ng)(shuxng)與憎水性(shuxng)(shuxng)三、意義三、意義 憎水材料具有較好的防水性、防潮性、抗?jié)B性，常用作憎水材料具有較好的防水性、防潮性、抗?jié)B性，常用作防潮防水材料防潮防水材料, , 也可用于親水性材料的表面也可用于親水性材料的表面(biomin)(biomin)處理。處理。混凝土、磚、石、木材、鋼材等屬于親水性材料；混凝土、磚、石、木材、鋼材等屬于親水性材料；大部分有機材料屬于憎水性材料，如瀝青大部分有機材料屬于憎水性材料，如瀝青 、塑料、石、塑料、石蠟和有機硅等。蠟和有機硅等。第22頁/共65頁第二十二頁，共66頁。一、吸水性1 1、概念：指材料在水中吸收水分的性質(zhì)

21、(xngzh)(xngzh)。2 2、表達式：質(zhì)量吸水率：體積吸水率： 對多孔吸水材料，其質(zhì)量吸水率往往超過100100，此時用體積吸水率表示。3 3）影響材料吸水性的因素材料的親、憎水性材料的孔隙率材料的孔隙特征4 4）吸水性大小對材料性能的影響 材料受潮后導(dǎo)熱性增大，故保溫隔熱材料需保持干燥狀態(tài)。1.1.4.2 1.1.4.2 吸水性與吸濕性吸水性與吸濕性100%mmWm干濕質(zhì)干00V1100%=100%VVmmW水干濕體水第23頁/共65頁第二十三頁，共66頁。二、吸濕性 1 1、概念指材料在空氣中吸收水氣的性質(zhì)(xngzh) (xngzh) 。2 2、表達式用含水率表示3 3、注意：材

22、料在與空氣濕度相平衡時的含水率稱為平衡含水率, , 建筑材料在正常狀態(tài)下, , 均處于平衡含水率狀態(tài)。 4 4、吸水性與吸濕性的相互關(guān)系 一般情況下，材料的含水率小于質(zhì)量吸水率。當(dāng)材料在空氣中吸水飽和時，其含水率等于質(zhì)量吸水率。1.1.4.2 1.1.4.2 吸水性與吸濕性吸水性與吸濕性100%mmWm干含含干第24頁/共65頁第二十四頁，共66頁。思考(sko)與練習(xí)【例題【例題1-11-1】已知某種建筑材料試樣的孔隙率為】已知某種建筑材料試樣的孔隙率為24%24%，此，此試樣在自然狀態(tài)下的體積為試樣在自然狀態(tài)下的體積為4040立方厘米，質(zhì)量為立方厘米，質(zhì)量為85.5085.50克，吸水飽和

23、后的質(zhì)量為克，吸水飽和后的質(zhì)量為89.7789.77克，烘干后的質(zhì)量為克，烘干后的質(zhì)量為82.3082.30克。試求該材料的密度、表觀克。試求該材料的密度、表觀(bio un)(bio un)密度、密度、開口孔隙率、閉口孔隙率、含水率。開口孔隙率、閉口孔隙率、含水率。解：密度=干質(zhì)量/密實狀態(tài)下的體積(tj)=82.30/40（1-0.24）=2.7克/立方厘米 開口孔隙率=開口孔隙的體積(tj)/自然狀態(tài)下的體積(tj) =（89.77-82.3）1/40=0.187 閉口孔隙率=孔隙率-開口孔隙率=0.24-0.187=0.053 表觀密度=干質(zhì)量/表觀體積(tj)=82.3/40（1-0

24、.187）=2.53 含水率=水的質(zhì)量/干重=（85.5-82.3）/82.3=0.039第25頁/共65頁第二十五頁，共66頁。思考(sko) 用什么指標(biāo)來衡量(hng ling)材料對水的抵抗能力？ 耐水性 抗?jié)B性 抗凍性第26頁/共65頁第二十六頁，共66頁。1.1.4.3 1.1.4.3 耐水性耐水性1 1、概念、概念指材料長期在水的作用下，保持其原有性質(zhì)不變的能力，用指材料長期在水的作用下，保持其原有性質(zhì)不變的能力，用軟化系數(shù)軟化系數(shù)K K軟表示。軟表示。 2 2、表達式：、表達式：式中：式中： f f飽飽- - 材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度，材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度，MPa M

25、Pa 。 f f干干- - 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度，材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度，MPa MPa 。 3 3、判斷、判斷軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后的強度降低越多，其耐軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后的強度降低越多，其耐水性越差。工程中將水性越差。工程中將 KP 0.85 KP 0.85 的材料稱為耐水材料。經(jīng)常位于水中或的材料稱為耐水材料。經(jīng)常位于水中或受潮嚴重的重要結(jié)構(gòu)受潮嚴重的重要結(jié)構(gòu),K,K軟軟 不宜小于不宜小于0.850.85；受潮較輕或次要；受潮較輕或次要(cyo)(cyo)結(jié)結(jié)構(gòu)所用材料，構(gòu)所用材料，K K軟軟 不宜小于不宜小于0.700.70。第27頁/共65頁第二十七頁

26、，共66頁。1.1.4.4 1.1.4.4 抗?jié)B性抗?jié)B性u定義：材料抵抗壓力水或其他液體滲透的性質(zhì)。用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級表示。定義：材料抵抗壓力水或其他液體滲透的性質(zhì)。用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級表示。u判斷：材料的滲透系數(shù)越小，抗?jié)B性越好。判斷：材料的滲透系數(shù)越小，抗?jié)B性越好。u影響因素影響因素(yn s)(yn s)：材料的孔隙率和孔隙特征。如絕對致密的材料或僅具有封閉孔隙的材：材料的孔隙率和孔隙特征。如絕對致密的材料或僅具有封閉孔隙的材料，水分難以透過。料，水分難以透過。u舉例：抗?jié)B等級舉例：抗?jié)B等級P8P8混凝土混凝土該混凝土能夠抵抗的最大滲水壓力為該混凝土能夠抵抗的最大滲水壓力為0.8MPa

27、0.8MPa。第28頁/共65頁第二十八頁，共66頁。1.1.4.5 1.1.4.5 抗凍性抗凍性u定義定義(dngy)(dngy)：材料在吸水飽和狀態(tài)下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)后，強度沒有明顯降低、質(zhì)量沒有：材料在吸水飽和狀態(tài)下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)后，強度沒有明顯降低、質(zhì)量沒有明顯損失的性質(zhì)。明顯損失的性質(zhì)。u表示方法：一般用抗凍等級表示方法：一般用抗凍等級F F表示，如表示，如F150F150混凝土，表示在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下，該混凝土材料強度混凝土，表示在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下，該混凝土材料強度下降不大于下降不大于2525，質(zhì)量損失不大于，質(zhì)量損失不大于5 5，所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)最多為，所能經(jīng)受的凍融循環(huán)

28、次數(shù)最多為1010次。次。u冰凍破壞的原因：材料中含有水，水在結(jié)冰時體積膨脹約冰凍破壞的原因：材料中含有水，水在結(jié)冰時體積膨脹約9%9%，從而對孔隙產(chǎn)生壓力而使孔壁開，從而對孔隙產(chǎn)生壓力而使孔壁開裂。裂。u影響因素：孔隙率、孔隙特征、吸水率及降溫速度等。影響因素：孔隙率、孔隙特征、吸水率及降溫速度等。第29頁/共65頁第二十九頁，共66頁。分析(fnx)與總結(jié)： 材料與水有關(guān)材料與水有關(guān)(yugun)(yugun)的性質(zhì)與材料孔隙率以及孔隙特征的關(guān)系？的性質(zhì)與材料孔隙率以及孔隙特征的關(guān)系？ 第30頁/共65頁第三十頁，共66頁。1.1.5 1.1.5 材料材料(cilio)(cilio)的熱工

29、性質(zhì)的熱工性質(zhì)1.1.5.1 1.1.5.1 比熱容及熱容量比熱容及熱容量1.1.5.2 1.1.5.2 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性1.1.5.3 1.1.5.3 耐燃性耐燃性第31頁/共65頁第三十一頁，共66頁。1.1.5.1 1.1.5.1 比熱容及熱容量 熱容量：材料受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)。熱容量：材料受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)。 表示方法：表示方法：Q=mcQ=mc（t1-t2t1-t2） 比熱容比熱容c c的物理意義：質(zhì)量的物理意義：質(zhì)量(zhling)(zhling)為為1kg1kg的材料，在溫度每改變的材料，在溫度每改變1K1K時所吸收或放出的熱時所吸收或放出的熱量。

30、量。 比熱容比熱容c c的選用：在建筑工程中，選擇導(dǎo)熱系數(shù)較小而熱容量（比熱容）大的材料對保持室的選用：在建筑工程中，選擇導(dǎo)熱系數(shù)較小而熱容量（比熱容）大的材料對保持室內(nèi)溫度的相對穩(wěn)定有很大影響。內(nèi)溫度的相對穩(wěn)定有很大影響。第32頁/共65頁第三十二頁，共66頁。1.1.5.2 1.1.5.2 導(dǎo)熱性 定義：材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)，即當(dāng)材料兩側(cè)有溫度差時熱量由高定義：材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)，即當(dāng)材料兩側(cè)有溫度差時熱量由高溫側(cè)向低溫側(cè)傳遞溫側(cè)向低溫側(cè)傳遞(chund)(chund)的能力。的能力。 表示方法：導(dǎo)熱系數(shù)表示方法：導(dǎo)熱系數(shù)。 值越小，材料的絕熱性越好。值越小，材料的絕熱性越好。 作用：判斷建

31、筑材料的保溫隔熱性能。作用：判斷建筑材料的保溫隔熱性能。 冬季材料保持熱量不傳遞冬季材料保持熱量不傳遞(chund)(chund)出去；夏季材料阻出去；夏季材料阻礙熱量傳入室內(nèi)。礙熱量傳入室內(nèi)。 幾種特殊材料的導(dǎo)熱系數(shù)：空氣（幾種特殊材料的導(dǎo)熱系數(shù)：空氣（0.0250.025）、水（）、水（0.600.60）、冰）、冰（2.202.20） P12 P12表表1-21-2常用土木材料的熱工性常用土木材料的熱工性質(zhì)指標(biāo)。質(zhì)指標(biāo)。 第33頁/共65頁第三十三頁，共66頁。1.1.5.2 1.1.5.2 導(dǎo)熱性思考：思考：影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有哪些影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有哪些(nxi)(nx

32、i)？材料受潮時為什么其保溫隔熱性能會降低？材料受潮時為什么其保溫隔熱性能會降低？ 為什么冬天修的房子其保溫隔熱性能較差？為什么冬天修的房子其保溫隔熱性能較差？ 保溫材料在施工和使用過程中為什么需要防潮防水？保溫材料在施工和使用過程中為什么需要防潮防水？ 第34頁/共65頁第三十四頁，共66頁。1.1.5.2 1.1.5.2 導(dǎo)熱性思考題思考題1 1：影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有哪些？：影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有哪些？答：答：（1 1）材料的化學(xué)組成）材料的化學(xué)組成(z chn)(z chn)和物理結(jié)構(gòu)：如金屬比非金屬導(dǎo)熱系數(shù)大和物理結(jié)構(gòu)：如金屬比非金屬導(dǎo)熱系數(shù)大（2 2）孔隙狀況：孔隙率越

33、大，導(dǎo)熱系數(shù)越小；）孔隙狀況：孔隙率越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小；（3 3）含水率：受潮后導(dǎo)熱系數(shù)較大；）含水率：受潮后導(dǎo)熱系數(shù)較大；（4 4）環(huán)境的溫度：溫度越高，導(dǎo)熱系數(shù)越大。）環(huán)境的溫度：溫度越高，導(dǎo)熱系數(shù)越大。思考題思考題2 2：為什么保溫隔熱材料使用過程中一定要注意防潮防凍？：為什么保溫隔熱材料使用過程中一定要注意防潮防凍？答：因為空氣、水和冰的導(dǎo)熱系數(shù)依次增加，故保溫材料在受潮、受凍后，導(dǎo)熱系數(shù)可增大答：因為空氣、水和冰的導(dǎo)熱系數(shù)依次增加，故保溫材料在受潮、受凍后，導(dǎo)熱系數(shù)可增大100100倍左右。倍左右。第35頁/共65頁第三十五頁，共66頁。孔隙孔隙(kngx)(kngx)對材料性對材料

34、性質(zhì)的影響質(zhì)的影響 觀察(gunch)與討論某工程頂層欲加保溫層，以下兩圖為兩種材料的剖面(pumin)，見圖1-2。請問選擇何種材料？A B圖1-2材料剖面保溫層的目的是外界溫度變化對住戶的影響，材料保溫性能的主要描述指標(biāo)為導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量，其中導(dǎo)熱系數(shù)越小越好。觀察兩種材料的剖面，可見A材料為多孔結(jié)構(gòu)，B材料為密實結(jié)構(gòu)，多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，適于作保溫層材料。 討論第36頁/共65頁第三十六頁，共66頁。1.1.5.3 1.1.5.3 耐燃性 定義：材料在空氣定義：材料在空氣(kngq)中遇火燃燒的性能稱為耐燃性。中遇火燃燒的性能稱為耐燃性。 非燃燒材料：磚、天然石材、混凝土、砂漿、金屬

35、材料等；非燃燒材料：磚、天然石材、混凝土、砂漿、金屬材料等； 難燃燒材料：石膏板、水泥石棉板等；難燃燒材料：石膏板、水泥石棉板等； 燃燒材料：膠合板、纖維板、木材等。燃燒材料：膠合板、纖維板、木材等。第37頁/共65頁第三十七頁，共66頁。1.1.6 材料(cilio)的聲學(xué)和光學(xué)性質(zhì)一、材料的聲學(xué)性質(zhì)一、材料的聲學(xué)性質(zhì)1 1、吸聲性、吸聲性聲音是靠振動的聲波來傳播的，當(dāng)聲波到達材料表面時會產(chǎn)生聲音是靠振動的聲波來傳播的，當(dāng)聲波到達材料表面時會產(chǎn)生三種現(xiàn)象：反射、透射、吸收。三種現(xiàn)象：反射、透射、吸收。反射容易使建筑物室內(nèi)產(chǎn)生噪音或雜音，影響反射容易使建筑物室內(nèi)產(chǎn)生噪音或雜音，影響(yngxi

36、ng)(yngxing)室室內(nèi)音響效果；內(nèi)音響效果；透射容易對相鄰空間產(chǎn)生噪音干擾，影響透射容易對相鄰空間產(chǎn)生噪音干擾，影響(yngxing)(yngxing)室內(nèi)環(huán)室內(nèi)環(huán)境的安靜。境的安靜。吸聲性是指材料吸收聲波的能力。吸聲性是指材料吸收聲波的能力。吸聲性的大小用吸聲系數(shù)表示。材料的吸聲系數(shù)越大，吸聲效吸聲性的大小用吸聲系數(shù)表示。材料的吸聲系數(shù)越大，吸聲效果越好。果越好。第38頁/共65頁第三十八頁，共66頁。1.1.6 材料的聲學(xué)(shngxu)和光學(xué)性質(zhì)2 2、隔聲性、隔聲性聲波在建筑結(jié)構(gòu)中的傳播主要通過空氣和固體來實現(xiàn)，因而隔聲可分為隔絕空氣聲波在建筑結(jié)構(gòu)中的傳播主要通過空氣和固體來實

37、現(xiàn)，因而隔聲可分為隔絕空氣聲（通過空氣傳播的聲音）和隔絕固體聲（通過固體的撞擊或振動傳播的聲音）聲（通過空氣傳播的聲音）和隔絕固體聲（通過固體的撞擊或振動傳播的聲音）兩種。兩種。隔絕空氣聲，主要服從聲學(xué)中的隔絕空氣聲，主要服從聲學(xué)中的“質(zhì)量定律質(zhì)量定律”，即材料的表觀，即材料的表觀(bio un)(bio un)密度密度越大，質(zhì)量越大，隔聲性能越好。越大，質(zhì)量越大，隔聲性能越好。第39頁/共65頁第三十九頁，共66頁。1.1.6 材料(cilio)的聲學(xué)和光學(xué)性質(zhì)二、材料的光學(xué)性質(zhì)二、材料的光學(xué)性質(zhì)當(dāng)光線照射在材料表面上時，一部分被反射，一部分被吸收，當(dāng)光線照射在材料表面上時，一部分被反射，一

38、部分被吸收，一部分透過一部分透過(tu u)(tu u)。材料對光波產(chǎn)生的這些效應(yīng)，在建筑裝飾中會帶來不同的裝材料對光波產(chǎn)生的這些效應(yīng)，在建筑裝飾中會帶來不同的裝飾效果。飾效果。第40頁/共65頁第四十頁，共66頁。1.2 1.2 材料(cilio)(cilio)的力學(xué)性質(zhì)1.2.1 1.2.1 強度強度1.2.2 1.2.2 材料的彈性和塑性材料的彈性和塑性1.2.3 1.2.3 脆性與韌性脆性與韌性(rn xn)(rn xn)1.2.4 1.2.4 疲勞極限疲勞極限1.2.5 1.2.5 硬度和耐磨性硬度和耐磨性材料的力學(xué)性質(zhì)材料在外力作用下的變形性質(zhì)及抵抗(dkng)外力破壞的能力。第4

39、1頁/共65頁第四十一頁，共66頁。1 1、理論強度、理論強度理論強度：指按材料結(jié)構(gòu)質(zhì)點引力計算的強度，一般都很理論強度：指按材料結(jié)構(gòu)質(zhì)點引力計算的強度，一般都很高。高。實際實際(shj)(shj)強度：按材料在荷載下實際強度：按材料在荷載下實際(shj)(shj)具有的強具有的強度，一般遠遠低于理論強度。原因是材料內(nèi)部都存在度，一般遠遠低于理論強度。原因是材料內(nèi)部都存在很多缺陷。很多缺陷。通常意義上的強度是指材料的實際通常意義上的強度是指材料的實際(shj)(shj)強度。強度。1.2.1 1.2.1 強度(qingd)(qingd)第42頁/共65頁第四十二頁，共66頁。2 2、實際強度、

40、實際強度材料的強度是材料在應(yīng)力作用材料的強度是材料在應(yīng)力作用(zuyng)(zuyng)下抵抗破壞的下抵抗破壞的能力。通常情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力多由外力（或能力。通常情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力多由外力（或荷載）作用荷載）作用(zuyng)(zuyng)而引起，隨著外力增加，應(yīng)而引起，隨著外力增加，應(yīng)力也隨之增大，直至應(yīng)力超過材料內(nèi)部質(zhì)點所能抵力也隨之增大，直至應(yīng)力超過材料內(nèi)部質(zhì)點所能抵抗的極限，即強度極限，材料發(fā)生破壞。抗的極限，即強度極限，材料發(fā)生破壞。常用強度：根據(jù)外力作用常用強度：根據(jù)外力作用(zuyng)(zuyng)方式的不同，材料方式的不同，材料強度有抗拉、抗壓、抗剪、抗彎強度等。強度

41、有抗拉、抗壓、抗剪、抗彎強度等。1.2.1 1.2.1 強度(qingd)(qingd)第43頁/共65頁第四十三頁，共66頁。1.2.1 1.2.1 強度(qingd)(qingd)（1 1）抗壓、抗拉、抗剪強度）抗壓、抗拉、抗剪強度(qingd)(qingd)抗壓抗壓抗拉抗拉抗剪抗剪在工程上，通常采用破壞試驗法對材料的強度進行實測(sh c)(sh c)。將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗機上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時的荷載值，計算材料的強度。FF F式中：f f 材料強度， MPaMPa F F 材料破壞時的最大荷載，N N A A 試件受力面積，mmmm2 2AFf

42、第44頁/共65頁第四十四頁，共66頁。（2 2）抗彎（抗折）強度(qingd)(qingd)223bhFLf 單點加荷： 三分(sn fn)(sn fn)點加荷：2bhFLf L L/2/2L L/2/21.2.1 1.2.1 強度(qingd)(qingd)式中：ff材料的抗彎強度， MPaMPa F F材料受彎破壞時的最大荷載，N N L L兩支點的間距，mmmm b b、hh試件橫截面的寬及高，mmmm第45頁/共65頁第四十五頁，共66頁。3 3、強度、強度(qingd)(qingd)等級等級對于以力學(xué)性質(zhì)為主要性能指標(biāo)的材料，通常按其強度對于以力學(xué)性質(zhì)為主要性能指標(biāo)的材料，通常按其

43、強度(qingd)(qingd)值的大小劃分值的大小劃分成若干等級或標(biāo)號。成若干等級或標(biāo)號。 不同材料的強度不同材料的強度(qingd)(qingd)等級有不同的劃分方法，具體劃分見各章。等級有不同的劃分方法，具體劃分見各章。1.2.1 1.2.1 強度(qingd)(qingd)第46頁/共65頁第四十六頁，共66頁。4 4、比強度、比強度定義定義(dngy)(dngy)：指材料強度與其表觀密度之比。：指材料強度與其表觀密度之比。意義：反映材料輕質(zhì)高強的指標(biāo)。意義：反映材料輕質(zhì)高強的指標(biāo)。 值越大，材料越輕質(zhì)高強。值越大，材料越輕質(zhì)高強。1.2.1 1.2.1 強度(qingd)(qingd

44、)第47頁/共65頁第四十七頁，共66頁。5 5、影響強度、影響強度(qingd)(qingd)的因素：的因素：材料的組成材料的組成孔隙率增加，強度孔隙率增加，強度(qingd)(qingd)降低降低含水率增加，強度含水率增加，強度(qingd)(qingd)降低降低溫度升高，強度溫度升高，強度(qingd)(qingd)降低降低試件尺寸大，強度試件尺寸大，強度(qingd)(qingd)降低降低加荷速度快，強度加荷速度快，強度(qingd)(qingd)降低等降低等1.2.1 1.2.1 強度(qingd)(qingd)第48頁/共65頁第四十八頁，共66頁。1.2.2 1.2.2 材料(c

45、ilio)(cilio)的彈性和塑性1 1、彈性定義：外力作用產(chǎn)生變形, ,外力取消能完全恢復(fù)原來(yunli)(yunli)形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時變形）。u意義：E E表示材料抵抗變形的指標(biāo)(zhbio)(zhbio)，E E值越大，材料越u 不易變形，即抵抗變形的能力越強。Eu指標(biāo)：彈性模量 第49頁/共65頁第四十九頁，共66頁。1.2.2 1.2.2 材料(cilio)(cilio)的彈性和塑性2 2、塑性外力作用產(chǎn)生變形，外力取消變形不能恢復(fù)，仍能保持(boch)(boch)變形后的形狀和尺寸的性質(zhì)。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。第

46、50頁/共65頁第五十頁，共66頁。1.2.3 1.2.3 脆性(cuxng)(cuxng)與韌性1 1、脆性、脆性材料受力達到一定程度時，突然發(fā)生破壞，材料受力達到一定程度時，突然發(fā)生破壞，并無明顯的變形的性質(zhì)。并無明顯的變形的性質(zhì)。 脆性材料：大部分無機非金屬材料，如天然脆性材料：大部分無機非金屬材料，如天然(tinrn)(tinrn)石材、燒結(jié)普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂漿等。石材、燒結(jié)普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂漿等。 另一特點：抗壓強度高而抗拉、抗折強度低。另一特點：抗壓強度高而抗拉、抗折強度低。 2 2、韌性、韌性材料在沖擊或動力荷載作用下，產(chǎn)生一定變材料在沖擊或動力荷

47、載作用下，產(chǎn)生一定變形不破壞形不破壞, ,能吸收較大能量而不破壞的性能。能吸收較大能量而不破壞的性能。 韌性材料：低碳鋼、木材、玻璃鋼等。韌性材料：低碳鋼、木材、玻璃鋼等。 測定方法：沖擊試驗測定方法：沖擊試驗第51頁/共65頁第五十一頁，共66頁。1.2.4 1.2.4 硬度(yngd)(yngd)和耐磨性 1 1 、 硬 度、 硬 度 材 料 表 面 抵 抗 較 硬 物 體 壓 入 或 刻 劃 的 能 力材 料 表 面 抵 抗 較 硬 物 體 壓 入 或 刻 劃 的 能 力(nngl)(nngl)。特點：材料的硬度高，耐磨性強，但不易加工。特點：材料的硬度高，耐磨性強，但不易加工。測定方法

48、：刻劃法、回彈法和壓入法測定方法：刻劃法、回彈法和壓入法金屬材料等的硬度常用壓入法測定；金屬材料等的硬度常用壓入法測定；刻劃法用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢刻劃法用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，分石、磷灰石、長石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，分為為1010個硬度等級；個硬度等級；工程中有時用硬度來間接推算材料的強度，如回彈法用于測定工程中有時用硬度來間接推算材料的強度，如回彈法用于測定混凝土表面硬度，間接推算混凝土強度。混凝土表面硬度，間接推算混凝土強度。第52頁/共65頁第五十二頁，共66頁。 2 2、耐

49、磨性、耐磨性定義：材料表面抵抗磨損的能力。定義：材料表面抵抗磨損的能力。表示方法表示方法(fngf)(fngf)：磨耗率：磨耗率計算公式：計算公式：適用范圍：路面材料適用范圍：路面材料AmmG21式中：GG材料的磨耗率， （g/cm2g/cm2） m1 m1材料磨損(m sn)(m sn)前的質(zhì)量，（g g） m2 m2材料磨損(m sn)(m sn)后的質(zhì)量，（g g） A A材料試件的受磨面積 （cm2cm2）1.2.4 1.2.4 硬度(yngd)(yngd)和耐磨性第53頁/共65頁第五十三頁，共66頁。1.2.5 1.2.5 疲勞強度疲勞強度材料在交變應(yīng)力（荷載）的反復(fù)作用下，往往在

50、應(yīng)力遠小于其抗拉強度時就發(fā)生破壞，這種現(xiàn)象稱為材料在交變應(yīng)力（荷載）的反復(fù)作用下，往往在應(yīng)力遠小于其抗拉強度時就發(fā)生破壞，這種現(xiàn)象稱為(chn wi)(chn wi)疲勞破壞。疲勞破壞。第54頁/共65頁第五十四頁，共66頁。一、定義一、定義材料的耐久性材料的耐久性泛指材料在使用條件泛指材料在使用條件(tiojin)(tiojin)下，受各種下，受各種內(nèi)在或外來自然因素及有害介質(zhì)的作用，能長久地保持其使用內(nèi)在或外來自然因素及有害介質(zhì)的作用，能長久地保持其使用性能的性質(zhì)。性能的性質(zhì)。綜合性質(zhì)：不同環(huán)境中，應(yīng)考慮相應(yīng)的性質(zhì)。如：抗?jié)B性、抗凍綜合性質(zhì)：不同環(huán)境中，應(yīng)考慮相應(yīng)的性質(zhì)。如：抗?jié)B性、抗凍性

51、、抗蝕性、抗老化、耐熱性、耐磨性等。性、抗蝕性、抗老化、耐熱性、耐磨性等。1.3 1.3 材料材料(cilio)(cilio)的耐久性與環(huán)境協(xié)調(diào)性的耐久性與環(huán)境協(xié)調(diào)性第55頁/共65頁第五十五頁，共66頁。生物作用：蟲、菌液及有害氣體化學(xué)作用：酸、堿、鹽、凍融、磨蝕等物理作用：干濕、溫度補充：機械作用包括使用荷載的持續(xù)作用，交變荷載引起材料疲勞(plo)，沖擊、磨損、磨耗等。二、經(jīng)受(jngshu)(jngshu)的環(huán)境作用1.3 材料(cilio)的耐久性與環(huán)境協(xié)調(diào)性第56頁/共65頁第五十六頁，共66頁。三、提高材料耐久性的意義三、提高材料耐久性的意義1 1）節(jié)約）節(jié)約(jiyu)(jiy

52、u)建材建材2 2）延長使用壽命，減少維修費用）延長使用壽命，減少維修費用四、提高材料耐久性的措施 1 1）設(shè)法減輕大氣或周圍介質(zhì)對材料的破壞作用 2 2）提高材料本身的密實度3 3）在材料表面覆蓋，增設(shè)保護層來保護主體(zht)(zht)材料免受侵蝕 1.3 材料(cilio)的耐久性與環(huán)境協(xié)調(diào)性第57頁/共65頁第五十七頁，共66頁。1.4 1.4 材料的組成(z chn)(z chn)和結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造1.4.1 1.4.1 材料的組成材料的組成(z chn)(z chn)1.4.2 1.4.2 材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造第58頁/共65頁第五十八頁，共66頁。1.4.1 1.4.1 材料材料(cilio)(cilio)的組成的組成材料的組成是決定材料性質(zhì)的內(nèi)在因素之一。材料的組成是決定材料性質(zhì)的內(nèi)在因素之一。1 1、化學(xué)組成、化學(xué)組成化學(xué)元素及化合物的種類與數(shù)量。化學(xué)元素及化合物的種類與數(shù)量。2 2、礦物組成、礦物組