Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,1,建筑材料的基本性能,熟悉和掌握材料的基本性質(zhì)，對于正確選擇和合理使用材料至關(guān)重要。本章主要介紹了材料的基本物理、力學(xué)性質(zhì)及其有關(guān)指標(biāo)和計(jì)算公式。物理性質(zhì)包括材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)、與水有關(guān)的性質(zhì)、熱工性質(zhì)，力學(xué)性質(zhì)包括強(qiáng)度、彈性與塑性、脆性與韌性。,本章提要,本 章 內(nèi) 容,1.1,材料的物理性質(zhì),1.2,材料的力學(xué)性質(zhì),1.1,材料的物理性質(zhì),密度,是指材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為：,絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積,是指不包括孔隙在內(nèi)的體積。,1.1.1,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),1.1.1.1,密度,表觀密度,是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為：,材料的表觀體積,是指包含孔隙的體積。一般是指材料長期在空氣中干燥，即,氣干狀態(tài)下的表觀密度,。在烘干狀態(tài)下的表觀密度，稱為,干表觀密度,。,1.1.1.2,表觀密度,堆積密度,是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為：,砂子、石子等散粒材料的堆積體積,，是在特定條件下所填充的容量筒的容積。材料的堆積體積包含了顆粒之間或纖維之間的孔隙。,常用建筑材料的有關(guān)數(shù)據(jù),見表,1.1,。,1.1.1.3,堆積密度,表,1.1,常用建筑材料的密度、表觀密度、堆積密度和孔隙率,材料,密度,(kg/m,3,),表觀密度,0,(kg/m,3,),堆積密度,0,(kg/m,3,),孔隙率,(%),石灰?guī)r,2.602.80,20002600,_,_,花崗巖,2.602.90,26002800,_,0.53.0,碎石,(,石灰?guī)r,),2.602.80,_,14001700,_,砂,2.60,_,14501650,_,粘土,2.60,_,16001800,_,普通粘土磚,2.50,16001800,_,2040,材料,密度,(kg/m,3,),表觀密度,0,(kg/m,3,),堆積密度,0,(kg/m,3,),孔隙率,(%),粘土空心磚,2.50,10001400,_,_,水泥,3.10,_,12001300,_,普通混凝土,_,21002600,_,520,木材,1.55,400800,_,5575,鋼材,7.85,7850,_,0,泡沫塑料,_,2050,_,_,(1),密實(shí)度,密實(shí)度,是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度，也就是固體物質(zhì)的體積占總體積的比例。密實(shí)度反映材料的致密程度。計(jì)算式為：,1.1.1.4,材料的密實(shí)度與孔隙率,例如：,某種普通粘土磚,0,=1700kg/m,3,，,=2.5g/cm,3,。,那么其密實(shí)度,D=,0,100%,=17002500100%,=68%,(2),孔隙率,孔隙率,是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。計(jì)算式為：,孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系為：,如上述普通,粘,粘土磚的,孔,孔隙率為,：,：,P=,（,1-0,)100%,=(1-0.68)100%=32%,材料的密,實(shí),實(shí)度和孔,隙,隙率是從,不,不同方面,反,反映材料,的,的密實(shí)程,度,度，通常,采,采用孔隙,率,率表示。,根據(jù)材料,內(nèi),內(nèi)部孔隙,構(gòu),構(gòu)造的不,同,同，孔隙,分,分為連通的和封閉的兩種。,幾種常用,材,材料的孔,隙,隙率列于表,1.1,。,(1),填充率,填充率是指散粒,材,材料在某,種,種堆積體,積,積內(nèi)被其,顆,顆粒填充,的,的程度。,其計(jì)算式,為,為：,1.1.1.5,材料的填,充,充率與空,隙,隙率,(2),空隙率,空隙率是指散粒,材,材料在某,種,種堆積體,積,積內(nèi)，顆,粒,粒之間的,空,空隙體積,所,所占的比,例,例。計(jì)算,式,式為：,空隙率與,填,填充率的,關(guān),關(guān)系為：,材料在空,氣,氣中與水,接,接觸時(shí)，,根,根據(jù)材料,表,表面被水,潤,潤濕的情,況,況，分親水性材,料,料和憎水性材,料,料兩類,當(dāng)材料分,子,子與水分,子,子間的相,互,互作用力,大,大于水分,子,子間的作,用,用力時(shí)，,材,材料表面,就,就會被水,所,所潤濕。,此,此時(shí)在材,料,料、水和,空,空氣的三,相,相交點(diǎn)處,，,，沿水滴,表,表面所引,切,切線與材,料,料表面所,成,成的夾角,90,圖,1.1(a),，這種,材,材料屬于親水性材,料,料。,1.1.2,材料與水,有,有關(guān)的性,質(zhì),質(zhì),1.1.2.1,親水性與,憎,憎水性,如果材料,分,分子與水,分,分子間的,相,相互作用,力,力小于水,本,本身分子,間,間的作用,力,力，則表,示,示材料不,能,能被水潤,濕,濕。此時(shí),，,，潤濕角,90,180,圖,1.1(b),，這種,材,材料稱為憎水性材,料,料。,大多數(shù)建,筑,筑材料，,如,如石材、,磚,磚瓦、陶,器,器、混凝,土,土、木材,等,等都屬于親水,性,性材料，而瀝青,、,、石蠟和,某,某些高分,子,子材料屬于憎水,性,性材料。,圖,1.1,材料潤濕,邊,邊角,吸水性是指材料,在,在水中能,吸,吸收水分,的,的性質(zhì)。,吸,吸水性的,大,大小用吸,水,水率表示,。,。,吸水率為材料浸,水,水后在規(guī),定,定時(shí)間內(nèi),吸,吸入水的,質(zhì),質(zhì)量（或,體,體積）占,材,材料干燥,質(zhì),質(zhì)量（或,干,干燥時(shí)體,積,積）的百,分,分比。,質(zhì)量吸水,率,率,1.1.2.2,吸水性,體積吸水,率,率,材料吸水,率,率的大小,與,與材料的,孔,孔隙率和,孔,孔隙構(gòu)造,特,特征有關(guān),。,。,材料在潮,濕,濕的空氣,中,中吸收空,氣,氣中水分,的,的性質(zhì)稱,為,為吸濕性。吸濕性,的,的大小用含水率表示。,含水率為材料所,含,含水的質(zhì),量,量占材料,干,干燥質(zhì)量,的,的百分比,。,。計(jì)算式,為,為：,1.1.2.3,吸濕性,材料在長,期,期飽和水,作,作用下不,被,被破壞，,其,其強(qiáng)度也,不,不顯著降,低,低的性質(zhì),稱,稱為耐水性。材料的,耐,耐水性用軟化系數(shù)表示。,計(jì)算式為,：,：,1.1.2.4,耐水性,抗?jié)B性是指材料,在,在壓力水,作,作用下抵,抗,抗水滲透,的,的性質(zhì)。,材,材料的抗,滲,滲性可用滲透系數(shù)表示。,1.1.2.5,抗?jié)B性,材料的抗,滲,滲性也可,以,以用抗?jié)B,等,等級,Pn,來表示。,例如：某防水混,凝,凝土的抗,滲,滲等級為,P6,，表示該,混,混凝土試,件,件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn),養(yǎng),養(yǎng)護(hù),28d,后，按照,規(guī),規(guī)定的試,驗(yàn),驗(yàn)方法在,0.6MPa,壓力,水,水的,作,作用,下,下無,滲,滲透,現(xiàn),現(xiàn)象,。,。,抗凍,性,性是指,材,材料,在,在吸,水,水飽,和,和狀,態(tài),態(tài)下,，,，能,經(jīng),經(jīng)受,多,多次,凍,凍結(jié),和,和融,化,化作,用,用,(,凍融,循,循環(huán),),而不,被,被破,壞,壞，,強(qiáng),強(qiáng)度,也,也無,顯,顯著,降,降低,的,的性,能,能。,材料,的,的抗,凍,凍性,用,用抗凍,等,等級,Fn,表示,。,。,n,表示,材,材料,試,試件,經(jīng),經(jīng),n,次凍,融,融循,環(huán),環(huán)試,驗(yàn),驗(yàn)后,，,，質(zhì),量,量損,失,失不,超,超過,5%,，抗,壓,壓強(qiáng),度,度降,低,低不,超,超過,25%,。,n,的數(shù),值,值越,大,大，,說,說明,抗,抗凍,性,性能,愈,愈好,。,。,材料,的,的抗,凍,凍性,與,與材,料,料的,密,密實(shí),度,度、,強(qiáng),強(qiáng)度,、,、孔,隙,隙構(gòu),造,造特,征,征、,耐,耐水,性,性以,及,及吸,水,水飽,和,和程,度,度有,關(guān),關(guān)。,1.1.2.6,抗凍,性,性,材料,傳,傳導(dǎo),熱,熱量,的,的性,能,能稱,為,為導(dǎo)熱,性,性。材,料,料的,導(dǎo),導(dǎo)熱,性,性用導(dǎo)熱,系,系數(shù)表示,。,。,導(dǎo)熱,系,系數(shù),的,的物,理,理意,義,義是指,，,，單,位,位厚,度,度的,材,材料,，,，當(dāng),兩,兩個(gè),相,相對,側(cè),側(cè)面,溫,溫差,為,為,1K,時(shí)，,在,在單,位,位時(shí),間,間內(nèi),通,通過,單,單位,面,面積,的,的熱,量,量。,計(jì),計(jì)算,式,式為,：,：,材料,的,的導(dǎo),熱,熱系,數(shù),數(shù)與,材,材料,的,的成,分,分、,構(gòu),構(gòu)造,等,等因,素,素有,關(guān),關(guān)。,1.1.3,材料,的,的熱,工,工性,質(zhì),質(zhì),1.1.3.1,導(dǎo)熱,性,性,材料,加,加熱,時(shí),時(shí)吸,收,收熱,量,量、,冷,冷卻,時(shí),時(shí)放,出,出熱,量,量的,性,性質(zhì),，,，稱,為,為熱容,量,量。熱,容,容量,用,用比熱表示,，,，,1g,材料,溫,溫度,升,升高,或,或降,低,低,1K,時(shí)，,所,所吸,收,收或,放,放出,的,的熱,量,量稱,為,為比,熱,熱。,比,比熱,的,的計(jì),算,算式,為,為：,材料,的,的比,熱,熱與,質(zhì),質(zhì)量,的,的乘,積,積為,材,材料,的,的熱,容,容量,值,值,Q,容,=c,m,。,1.1.3.2,熱容,量,量,1.2,材料,的,的力,學(xué),學(xué)性,質(zhì),質(zhì),材料,在,在外,力,力,(,荷載,),作用,下,下抵,抗,抗破,壞,壞的,能,能力,，,，稱,為,為強(qiáng)度。,當(dāng)材,料,料承,受,受外,力,力作,用,用時(shí),，,，內(nèi),部,部就,產(chǎn),產(chǎn)生,應(yīng),應(yīng)力,。,。隨,著,著外,力,力逐,漸,漸增,加,加，,應(yīng),應(yīng)力,也,也相,應(yīng),應(yīng)增,大,大。,直,直至,材,材料,內(nèi),內(nèi)部,質(zhì),質(zhì)點(diǎn),間,間的,作,作用,力,力不,能,能再,抵,抵抗,這,這種,應(yīng),應(yīng)力,時(shí),時(shí)，,材,材料,即,即破,壞,壞，,此,此時(shí),的,的極,限,限應(yīng),力,力值,就,就是材料,的,的強(qiáng),度,度。,根據(jù),外,外力,作,作用,方,方式,的,的不,同,同，,材,材料,強(qiáng),強(qiáng)度,有,有抗拉、抗壓、抗剪和抗彎,(,抗折,),強(qiáng)度等,(,圖,1.2),。,1.2.1,強(qiáng)度,在試,驗(yàn),驗(yàn)室,采,采用破壞,試,試驗(yàn),法,法測試,材,材料,的,的強(qiáng),度,度。,按,按照,國,國家,標(biāo),標(biāo)準(zhǔn),規(guī),規(guī)定,的,的試,驗(yàn),驗(yàn)方,法,法，,將,將制,作,作好,的,的試,件,件安,放,放在,材,材料,試,試驗(yàn),機(jī),機(jī)上,，,，施,加,加外,力,力,(,荷載,),，直,至,至破,壞,壞，,根,根據(jù),試,試件,尺,尺寸,和,和破,壞,壞時(shí),的,的荷,載,載值,，,，計(jì),算,算材,料,料的,強(qiáng),強(qiáng)度,。,。,材料,的,的抗,拉,拉、,抗,抗壓,和,和抗,剪,剪強(qiáng),度,度的,計(jì),計(jì)算,式,式為,：,：,材料,的,的抗,彎,彎強(qiáng),度,度與試,件,件受,力,力情,況,況、,截,截面,形,形狀,以,以及,支,支承,條,條件,有,有關(guān),。,。通,常,常是,將,將矩,形,形截,面,面的,條,條形,試,試件,放,放在,兩,兩個(gè),支,支點(diǎn),上,上，,中,中間,作,作用,一,一集,中,中荷,載,載。,材料,的,的抗,彎,彎強(qiáng),度,度的,計(jì),計(jì)算,式,式為,：,：,材料,的,的強(qiáng),度,度主,要,要取,決,決于,它,它的,組,組成,和,和結(jié),構(gòu),構(gòu)。,一,一般,說,說材,料,料孔,隙,隙率,越,越大,，,，強(qiáng),度,度越,低,低，,另,另外,不,不同,的,的受,力,力形,式,式或,不,不同,的,的受,力,力方,向,向，,強(qiáng),強(qiáng)度,也,也不,相,相同,。,。,圖,1.2,材料,受,受力,示,示意,圖,圖,(a),拉力,；,；,(b),壓力,；,；,(c),剪切,；,；,(d),彎曲,材料,在,在外,力,力作,用,用下,產(chǎn),產(chǎn)生,變,變形,，,，若,除,除去,外,外力,后,后變,形,形隨,即,即消,失,失，,這,這種,性,性質(zhì),稱,稱為彈性。這,種,種可,恢,恢復(fù),的,的變,形,形稱,為,為彈性,變,變形。,材料,在,在外,力,力作,用,用下,產(chǎn),產(chǎn)生,變,變形,，,，若,除,除去,外,外力,后,后仍,保,保持,變,變形,后,后的,形,形狀,和,和尺,寸,寸，,并,并且,不,不產(chǎn),生,生裂,縫,縫的,性,性質(zhì),稱,稱為塑性。不,能,能恢,復(fù),復(fù)的,變,變形,稱,稱為塑性,變,變形。,材料,的,的彈,性,性和,塑,塑性,變,變形,曲,曲線見圖,1.3,。有,