建筑材料基本性質(zhì)

1、第二章 建筑材料基本性質(zhì),材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),材料的密度,材料的密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式進行計算：,式中：ρ—密度, 單位是kg/m3； m —絕對干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位是kg； V —絕對密實狀態(tài)下的體積，單位是m3。,對于固體塊狀材料而言，絕對密實狀態(tài)下的體積指的是不包括孔隙在內(nèi)的體積；對于固體散粒材料則指的是不包括其空隙在內(nèi)的體積。這種材料實際上是不存在的。為了研究問題方便起見, 常將密實度較

2、高的材料, 如鋼材、玻璃和4℃ 的水看成是絕對密實的。絕對密實狀態(tài)的近似值稱為視密度。,材料的表觀密度(又稱作體積密度),表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式進行計算：,式中：ρ0—表觀密度, 單位是kg/m3； m —絕對干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位是kg； V0—自然狀態(tài)下的體積，單位是m3。,材料在自然狀態(tài)下的體積, 若只包括孔隙在內(nèi)而不含有水分,此時計算出來的表觀密度稱為干表觀密度; 若既包括材料內(nèi)的孔隙, 又

3、包括孔隙內(nèi)所含的水分, 則計算出來的表觀密度稱為濕表觀密度。,材料的密度和表觀密度常用來計算材料的密實度、孔(空) 隙率、材料和構(gòu)件自重、運輸量以及在一定空間中不同材料的堆放量等。,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),材料的堆積密度,堆積密度是指粉狀或粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下面公式進行計算：,式中：ρ0ˊ—堆積密度, 單位是kg/m3； m —絕對干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，單位是kg； V0 ˊ—堆積狀態(tài)下的體積，單位是m3。,

4、對于同一種材料，由于材料內(nèi)部存在孔隙和空隙，一般密度大于表觀密度，表觀密度大于堆積密度。值得注意的是，密實狀態(tài)下的體積是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)本身的體積；自然狀態(tài)下的體積是指固體物質(zhì)的體積與全部孔隙體積之和；堆積體積是指自然狀態(tài)下的體積與顆粒之間的空隙之和。,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),材料的密實度,密實度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度。按下式進行計算：,式中：D—材料的密實度, 常以百分比表示。,凡具有孔隙的固體材料, 其密實度都小于1

5、。材料的密度與表觀密度越接近, 材料就越密實。材料的密實度大小與其強度、耐水性和導熱性等很多性質(zhì)有關(guān)。,[例],普通粘土磚ρ0 = 1900kg/ m3 ,ρ= 2500kg/ m3 , 試求磚的密實度。,解：,故普通粘土磚的密實度為76%。,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),材料的孔隙率,材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率。按下式進行計算：,式中：P—材料的孔隙率, 以百分比表示。,材料的孔隙率和密實度是從兩個不同的角度來說明

6、材料的同一性質(zhì)。對于散粒材料, 如砂、石子等，也可用上式計算其空隙率，即材料顆粒間的空隙, 而不是材料顆粒的內(nèi)部孔隙率。,[例],仍為上題之普通粘土磚, 求其孔隙率P 為多少？,解：,故普通粘土磚的孔隙率為24%。,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),空隙率是指散粒材料在其堆積體積中, 顆粒之間的空隙體積所占的比例。按下式進行計算：,材料的空隙率,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),式中：ρ0 ——材料的體積密度； ρ0ˊ ——材料的堆

7、積密度。,空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭??？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞壟渑c計算砂率的依據(jù)。,材料的吸水性,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料的吸水性指的是材料能吸收水分的能力。材料吸水性的大小用吸水率來表示。,式中：W質(zhì)—材料的質(zhì)量吸水率; W體—材料的體積吸水率; m飽—材料吸水飽和后的質(zhì)量, kg; m干—材料烘干到恒重時的質(zhì)量, kg;

8、 V0 —材料在自然狀態(tài)下的體積, m3; ρW —水的密度, kg/ m3。,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料的吸濕性,材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。材料吸濕性的大小用含水率來表示。,式中：W含 —材料的含水率; m含 —材料含水時的質(zhì)量, kg; m干 —材料烘干到恒重時的質(zhì)量, kg。,材料可以從濕潤空氣中吸收水分, 也可以向干燥的空氣

9、中擴散水分, 最終使自身的含水率與周圍空氣濕度持平, 此時材料的含水率稱為平衡含水率。,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料的耐水性,式中：K飽—材料的軟化系數(shù); f飽 —材料在飽和狀態(tài)下的抗壓強度, MPa; f干 —材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度, MPa。,材料的軟化系數(shù)范圍在0～1 之間, 當軟化系數(shù)大于0 .80 時,便認為該材料是耐水的。在潮濕的環(huán)境及浸泡在水中的構(gòu)件, 應(yīng)選用軟化系數(shù)大的材

10、料, 因為軟化系數(shù)越大, 意味著材料的耐水性能越好。,材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量材料耐水性的指標是材料的軟化系數(shù)K軟：,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料的抗?jié)B性,材料的抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。,材料的抗?jié)B性可用抗?jié)B等級來表示, 即用材料抵抗壓力水滲透的最大水壓力值來確定, 其抗?jié)B等級越高, 則表明材料的抗?jié)B性能越好。材料的抗?jié)B性還可用滲透系數(shù)K表示, 滲透系數(shù)的計算方法如下式

11、:,式中: K —滲透系數(shù), m/ h ; Q —透水量, m3 ; d —試件厚度, m; A —透水面積, m2 ; t —時間, h; H —靜水壓力水頭, m。,材料的滲透系數(shù)越大, 表明材料的透水性越好, 抗?jié)B性越差。建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，當材料兩側(cè)的水壓差較高時，水可能從高壓側(cè)通過內(nèi)部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲

12、透到低壓側(cè)。這種壓力水的滲透，不僅會影響工程的使用，而且滲入的水還會帶入能腐蝕材料的介質(zhì)，或?qū)⒉牧蟽?nèi)的某些成分帶出，造成材料的破壞。,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料抗?jié)B性能的好壞, 主要決定于材料本身孔隙率的大小及孔隙的特征。密實材料, 具有封閉口孔或極微細孔的材料, 一般是不會透水的;具有較大孔隙率, 且孔徑大并且開口連通孔的材料,其抗?jié)B性往往較差。,材料的抗凍性,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料毛細孔內(nèi)凍結(jié)成冰，

13、體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞?？箖鲂允侵覆牧显谖柡蜖顟B(tài)下，能經(jīng)受反復凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。,抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失、外形變化或強度降低不超過一定限度時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，或稱為抗凍等級。材料的抗凍等級可分為D15、D25、D50、D100、D200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次

14、、100次、200次的凍融循環(huán)。材料受到凍融循環(huán)作用次數(shù)越多, 所遭受的損害也越嚴重。材料的抗凍性與材料的強度、孔結(jié)構(gòu)、耐水性和吸水飽和程度有關(guān)。,材料與溫度有關(guān)的性質(zhì),材料的導熱性,當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料傳導至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導熱性。用導熱系數(shù)λ表示。材料的導熱系數(shù)λ越小, 則材料的絕熱性能越好。材料傳熱能力主要與傳熱面積、傳熱時間、傳熱材料兩面溫度差及材料的厚度、自身的導熱系數(shù)大小等因素有關(guān), 可用下

15、面公式計算:,式中: λ—材料的導熱系數(shù), W/ (m·K) ; Q—材料傳導的熱量, J; d —材料的厚度, m; A —材料導熱面積, m2 ; t —材料傳熱時間, s; T2 - T1 —傳熱材料兩面的溫度差, K。,材料與溫度有關(guān)的性質(zhì),材料的熱容量,材料加熱時吸收熱量, 冷卻時釋放熱量的性質(zhì)稱為熱容量, 材料單位

16、質(zhì)量的熱容稱為比熱容 c , 可用下式進行計算:,式中: Q—材料吸收或放出的熱量, J; m—材料的質(zhì)量, kg; c—比熱容, J/ K ; T2 - T1 —材料受熱或冷卻前后的溫度差, K。,導熱系數(shù)、熱容量系數(shù)綜合表示材料的熱工性能, 對于建筑物的保溫、隔熱, 實現(xiàn)建筑節(jié)能具有重要意義。,材料的力學性質(zhì),材料的強度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。通常情況下，材料內(nèi)部的

17、應(yīng)力多由外力（或荷載）作用而引起，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)點所能抵抗的極限，即強度極限，材料發(fā)生破壞。在工程上，通常采用破壞試驗法對材料的強度進行實測。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。,材料的強度,材料的抗拉、抗壓、抗剪強度可按下式進行計算:,式中: f—抗拉、抗壓、抗剪強度,MPa; P—材料受拉、壓、剪破壞時的荷

18、載, N; A—材料的受力面積, mm2 。,材料的力學性質(zhì),材料的抗彎強度(抗折強度) 與材料受力情況有關(guān), 試驗時將試件放在兩支點上, 中間作用一集中力, 對矩形截面的試件, 其抗彎強度可按下式進行計算:,式中: fmax —材料的抗彎強度, MPa ; P —材料受彎時的破壞荷載, N; L—試件受彎時兩支點的間距, mm; b、h—材料截面寬度、高度, m

19、m。,不同材料具有不同的抵抗外力的特性, 混凝土、磚、石材等抗壓強度較高, 鋼材的抗拉、抗壓強度都很高, 在建筑設(shè)計中選擇材料時應(yīng)了解清楚不同材料所具有的不同強度特性。材料的強度大小主要決定于其本身的成分、構(gòu)造。一般情況下, 材料的表觀密度越小、孔隙率越大、越疏松, 其強度就越低。,材料的力學性質(zhì),彈性與塑性,材料在外力作用下產(chǎn)生變形, 外力去掉后, 變形能完全消失的性能稱為彈性。材料在外力作用下產(chǎn)生變形, 外力去掉后, 變形不能完全恢

20、復、并且材料也不即行破壞的性質(zhì), 稱為塑性。材料不能恢復的殘留變形, 叫塑性變形。,材料的力學性質(zhì),應(yīng)該說明, 在外力作用下工程材料中單純的彈性變形是不存在的。一些材料在外力不大的情況下, 外力與變形成正比，產(chǎn)生彈性變形；當外力超過一定數(shù)值后, 接著便出現(xiàn)塑性變形, 如建筑鋼材中的低碳鋼；也有些材料受到外力作用后，彈性變形和塑性變形同時發(fā)生，如混凝土。,上圖說明混凝土材料受力后彈性、塑性變形共生, 去掉外力后彈性變形ab 可以恢復, 其

21、塑性變形ob 則要保留。,材料的力學性質(zhì),脆性與韌性,材料在外力作用下未發(fā)生顯著變形就突然破壞的現(xiàn)象稱為脆性，如石材、磚、混凝土等。脆性材料的抗壓強度大大地高于其抗拉強度。,材料在動荷載的作用下產(chǎn)生較大的變形尚不致破壞的性質(zhì)稱為韌性，也叫沖擊韌性。如鋼材、木材等。沖擊韌性指標系指用帶缺口的試件做沖擊破壞試驗時，斷口處單位面積所吸收的功。其計算公式為 ：,式中: αK— 材料的沖擊韌性指標，單位是J／mm2； 

22、60;   AK— 試件破壞時所消耗的功，單位是J；     A—試件受力凈截面積，單位是mm2。,材料的耐久性,材料的耐久性是泛指材料在使用條件下，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性能的性質(zhì)。,材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經(jīng)常要受到環(huán)境中許多自然因素的破壞作用。這些破壞作用包括物理、化學、機械及生物的作

23、用。,物理作用可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。這些作用將使材料發(fā)生體積的脹縮，或?qū)е聝?nèi)部裂縫的擴展。時間長久之后即會使材料逐漸破壞。在寒冷地區(qū)，凍融變化對材料會起著顯著的破壞作用。在高溫環(huán)境下，經(jīng)常處于高溫狀態(tài)的建筑物或構(gòu)筑物，所選用的建筑材料要具有耐熱性能。在民用和公共建筑中，考慮安全防火要求，須選用具有抗火性能的難燃或不燃的材料。,化學作用包括大氣、環(huán)境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用。,材料的耐久性,

24、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，沖擊、磨損、磨耗等。,生物作用包括菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、蛀蝕而破壞。,影響處在建筑物各部位材料的耐久性的因素是多方面的， 從實際意義上講, 材料的耐久性是一項綜合的技術(shù)性質(zhì)，它包括抗?jié)B性、抗凍性、抗風化性、耐熱性、耐蝕性、抗老化性以及耐磨性等各方面的內(nèi)容。,提高材料的耐久性具有重要的經(jīng)濟意義和實際意義。應(yīng)用耐久性好的材料, 雖會提高原材料的價格, 施工的難度也可能會增加,

25、但因材料的使用壽命長, 建筑物的有效使用壽命也相應(yīng)延長,且在使用過程中各項維修費用低, 利用率高, 收益大, 最終使整體建筑的綜合費用下降, 可以獲得明顯的綜合經(jīng)濟效益。為了提高材料的耐久性, 常采取以下三個方面的措施:① 提高材料本身對外界破壞作用的抵抗力，如提高材料的 密實度, 改變孔結(jié)構(gòu)的形式，合理選定原材料的組成等。② 減輕環(huán)境條件對材料的破壞作用，如對材料進行特殊處 理或采取必要的構(gòu)造措施。③ 在主體材料

26、表面加保護層，如覆蓋貼面、噴涂料等，使 主體材料與大氣、陽光、雨、雪隔絕，不受到直接侵害。,材料的耐久性,24,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),材料的密度,材料的密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式進行計算：,式中：ρ—密度, 單位是kg/m3； m —絕對干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量，單位是kg； V —材料的絕對密實體積，單位是m3。,對于固體塊狀材料而言，絕對密實狀態(tài)下的體積指的是不包括孔隙在內(nèi)的體積；對于固體散粒材料則

27、指的是不包括其空隙在內(nèi)的體積。這種材料實際上是不存在的。為了研究問題方便起見, 常將密實度較高的材料, 如鋼材、玻璃和4℃ 的水看成是絕對密實的。絕對密實狀態(tài)的近似值稱為視密度。,25,材料的表觀密度(又稱作體積密度),表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式進行計算：,式中：ρ0—表觀密度, 單位是kg/m3； m —絕對干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量，單位是kg； V0—自然狀態(tài)下的體積，單位是m3。,材料在自然狀態(tài)下的體

28、積, 若只包括孔隙在內(nèi)而不含有水分,此時計算出來的表觀密度稱為干表觀密度; 若既包括材料內(nèi)的孔隙, 又包括孔隙內(nèi)所含的水分, 則計算出來的表觀密度稱為濕表觀密度。,材料的密度和表觀密度常用來計算材料的密實度、孔隙率、材料和構(gòu)件自重、運輸量以及在一定空間中不同材料的堆放量等。,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),26,材料的堆積密度,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),堆積密度是指粉狀或顆粒材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計算：,式中：ρ0ˊ—堆積密度,

29、單位是kg/m3； m —絕對干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量，單位是kg； V0 ˊ—堆積狀態(tài)下的體積，單位是m3。,對于同一種材料，由于材料內(nèi)部存在孔隙和空隙，一般密度大于表觀密度，表觀密度大于堆積密度。值得注意的是，密實狀態(tài)下的體積是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)本身的體積；自然狀態(tài)下的體積是指固體物質(zhì)的體積與全部孔隙體積之和；堆積體積是指自然狀態(tài)下的體積與顆粒之間的空隙之和。,27,材料的密實度,密實度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度。

30、按下式進行計算：,式中：D—材料的密實度, 常以百分比表示。,凡具有孔隙的固體材料, 其密實度都小于1。材料的密度與表觀密度越接近, 材料就越密實。材料的密實度大小與其強度、耐水性和導熱性等很多性質(zhì)有關(guān)。,[例],普通粘土磚ρ0 = 1900kg/ m3 ,ρ= 2500kg/ m3 , 試求磚的密實度。,解：,故普通粘土磚的密實度為76%。,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),28,材料的孔隙率,材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分

31、率。按下式進行計算：,式中：P—材料的孔隙率, 以百分比表示。,材料的孔隙率和密實度是從兩個不同的角度來說明材料的同一性質(zhì)。對于散粒材料, 如砂、石子等，也可用上式計算其空隙率，即材料顆粒間的空隙, 而不是材料顆粒的內(nèi)部孔隙率。,[例],仍為上題之普通粘土磚, 求其孔隙率P 為多少？,解：,故普通粘土磚的孔隙率為24%。,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),29,材料的空隙率,材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),材料的空隙率是指散粒狀堆積體積中，顆粒間空隙與材料內(nèi)

32、部孔隙的體積與材料總體積的比值。 按下式進行計算：,式中：ρ0ˊ—材料的堆積密度； ρ0 —材料的表觀密度。,空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒互相填充的致密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算砂率的依據(jù)。,30,已知某種建筑材料試樣的孔隙率為24%，此試樣在自然狀態(tài)下的體積為40m3，質(zhì)量為85.50g，吸水飽和后的質(zhì)量為89.77g，烘干后的質(zhì)量為82.30g。試求該材料的密度、表觀密度、開口

33、孔隙率、閉口孔隙率、含水率。,[例],解：,31,親水性是指與水接觸時，材料表面能被水潤濕的性質(zhì)；憎水性是指材料表面不能被水潤濕的性質(zhì)。,具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。親水性材料與水分子之間的分子作用力，大于水分子相互之間的內(nèi)聚力；憎水性材料與水分子之間的作用力，小于水分子相互之間的內(nèi)聚力。,材料的親水性和憎水性,材料與水有關(guān)的性質(zhì),32,材料的吸水性,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料的吸水性指的是材料能吸收水分的能力。材料吸

34、水性的大小用吸水率來表示。,式中：W質(zhì)—材料的質(zhì)量吸水率; W體—材料的體積吸水率; m飽—材料吸水飽和后的質(zhì)量, kg; m干—材料烘干到恒重時的質(zhì)量, kg; V0 —材料在自然狀態(tài)下的體積, m3; ρW —水的密度, kg/ m3。,33,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料的吸濕性,材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水

35、分的性質(zhì)。材料吸濕性的大小用含水率來表示。,式中：W含 —材料的含水率; m含 —材料含水時的質(zhì)量, kg; m干 —材料烘干到恒重時的質(zhì)量, kg。,材料可以從濕潤空氣中吸收水分, 也可以向干燥的空氣中擴散水分, 最終使自身的含水率與周圍空氣濕度持平, 此時材料的含水率稱為平衡含水率。,34,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料的耐水性,式中：K飽—材料的軟化系數(shù); f

36、飽 —材料在飽和狀態(tài)下的抗壓強度, MPa; f干 —材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度, MPa。,材料的軟化系數(shù)范圍在0～1 之間, 當軟化系數(shù)大于0 .85 時,便認為該材料是耐水的。在潮濕的環(huán)境及浸泡在水中的構(gòu)件, 應(yīng)選用軟化系數(shù)大的材料, 因為軟化系數(shù)越大, 意味著材料的耐水性能越好。,材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量材料耐水性的指標是材料的軟化系數(shù)K軟：,35,材料

37、與水有關(guān)的性質(zhì),材料的抗?jié)B性,材料的抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。,材料的抗?jié)B性可用抗?jié)B等級來表示, 即用材料抵抗壓力水滲透的最大水壓力值來確定, 其抗?jié)B等級越高, 則表明材料的抗?jié)B性能越好。材料的抗?jié)B性還可用滲透系數(shù)K表示, 滲透系數(shù)的計算方法如下式:,式中: K —滲透系數(shù), m/ h ; Q —透水量, m3 ; d —試件厚度, m; A —透水面積, m2

38、 ; t —時間, h; H —靜水壓力水頭, m。,36,材料的滲透系數(shù)越大, 表明材料的透水性越好, 抗?jié)B性越差。建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，當材料兩側(cè)的水壓差較高時，水可能從高壓側(cè)通過內(nèi)部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲透到低壓側(cè)。這種壓力水的滲透，不僅會影響工程的使用，而且滲入的水還會帶入能腐蝕材料的介質(zhì)，或?qū)⒉牧蟽?nèi)的某些成分帶出，造成材料的破壞。,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料抗?jié)B性能的

39、好壞, 主要決定于材料本身孔隙率的大小及孔隙的特征。密實材料, 具有封閉口孔或極微細孔的材料, 一般是不會透水的;具有較大孔隙率, 且孔徑大并且開口連通孔的材料,其抗?jié)B性往往較差。,37,材料的抗凍性,材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料毛細孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞?？箖鲂允侵覆牧显谖柡蜖顟B(tài)下，

40、能經(jīng)受反復凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。,抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失、外形變化或強度降低不超過一定限度時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，或稱為抗凍等級。材料的抗凍等級可分為D15、D25、D50、D100、D200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。材料受到凍融循環(huán)作用次數(shù)越多, 所遭受的損害也越嚴重。材料的抗凍性與材料的強度、孔結(jié)構(gòu)、耐水性和吸水飽和程度有關(guān)。,38,材料與溫

41、度有關(guān)的性質(zhì),材料的導熱性,當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料傳導至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導熱性。用導熱系數(shù)λ表示。材料的導熱系數(shù)λ越小, 則材料的絕熱性能越好。材料傳熱能力主要與傳熱面積、傳熱時間、傳熱材料兩面溫度差及材料的厚度、自身的導熱系數(shù)大小等因素有關(guān), 可用下面公式計算:,式中: λ—材料的導熱系數(shù); Q—材料傳導的熱量, J; d —材料的厚度, m;

42、 A —材料導熱面積, m2 ; t —材料傳熱時間, s; T2 - T1 —傳熱材料兩面的溫度差, K。,39,材料與溫度有關(guān)的性質(zhì),材料的熱容量,材料加熱時吸收熱量, 冷卻時釋放熱量的性質(zhì)稱為熱容量, 材料單位質(zhì)量的熱容稱為比熱容 c , 可用下式進行計算:,式中: Q—材料吸收或放出的熱量, J; m—材料的質(zhì)量, g; c—比熱容, J/ K ;

43、 T2 - T1 —材料受熱或冷卻前后的溫度差, K。,導熱系數(shù)、熱容量系數(shù)綜合表示材料的熱工性能, 對于建筑物的保溫、隔熱, 實現(xiàn)建筑節(jié)能具有重要意義。,40,材料的力學性質(zhì),材料的強度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。通常情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力多由外力（或荷載）作用而引起，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)點所能抵抗的極限，即強度極限，材料發(fā)生破壞。在工程上，通常采用破壞試驗法對材料的強度進行實測

44、。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。,材料的強度,材料的抗拉、抗壓、抗剪強度可按下式進行計算:,式中: f—抗拉、抗壓、抗剪強度,MPa; P—材料受拉、壓、剪破壞時的荷載, N; A—材料的受力面積, mm2 。,41,材料的力學性質(zhì),材料的抗彎強度(抗折強度) 與材料受力情況有關(guān), 試驗時將試件放在兩支點上, 中間作用一集中力

45、, 對矩形截面的試件, 其抗彎強度可按下式進行計算:,式中: fmax —材料的抗彎強度, MPa ; P —材料受彎時的破壞荷載, N; L—試件受彎時兩支點的間距, mm; b、h—材料截面寬度、高度, mm。,不同材料具有不同的抵抗外力的特性, 混凝土、磚、石材等抗壓強度較高, 鋼材的抗拉、抗壓強度都很高, 在建筑設(shè)計中選擇材料時應(yīng)了解清楚不同材料所具有的不同強度特性。材料

46、的強度大小主要決定于其本身的成分、構(gòu)造。一般情況下, 材料的表觀密度越小、孔隙率越大、越疏松, 其強度就越低。,42,材料的力學性質(zhì),彈性與塑性,材料在外力作用下產(chǎn)生變形, 外力去掉后, 變形能完全消失的性能稱為彈性。材料在外力作用下產(chǎn)生變形, 外力去掉后, 變形不能完全恢復、并且材料也不即行破壞的性質(zhì), 稱為塑性。材料不能恢復的殘留變形, 叫塑性變形。,43,材料的力學性質(zhì),應(yīng)該說明, 在外力作用下工程材料中單純的彈性變形是不存在的。

47、一些材料在外力不大的情況下, 外力與變形成正比，產(chǎn)生彈性變形；當外力超過一定數(shù)值后, 接著便出現(xiàn)塑性變形, 如建筑鋼材中的低碳鋼；也有些材料受到外力作用后，彈性變形和塑性變形同時發(fā)生，如混凝土。,上圖說明混凝土材料受力后彈性、塑性變形共生, 去掉外力后彈性變形ab 可以恢復, 其塑性變形ob 則要保留。,44,材料的力學性質(zhì),脆性與韌性,材料在外力作用下未發(fā)生顯著變形就突然破壞的現(xiàn)象稱為脆性，如石材、磚、混凝土等。脆性材料的抗壓強度大大

48、地高于其抗拉強度。,材料在動荷載的作用下產(chǎn)生較大的變形尚不致破壞的性質(zhì)稱為韌性，也叫沖擊韌性。如鋼材、木材等。沖擊韌性指標系指用帶缺口的試件做沖擊破壞試驗時，斷口處單位面積所吸收的功。其計算公式為 ：,式中: αK— 材料的沖擊韌性指標，單位是J／mm2；     AK— 試件破壞時所消耗的功，單位是J；     A—試

49、件受力凈截面積，單位是mm2。,45,材料的耐久性,材料的耐久性是泛指材料在使用條件下，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性能的性質(zhì)。,材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經(jīng)常要受到環(huán)境中許多自然因素的破壞作用。這些破壞作用包括物理、化學、機械及生物的作用。,物理作用可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。這些作用將使材料發(fā)生體積的脹縮，或?qū)е聝?nèi)部裂縫的擴展。時間長久之后即會使材料逐漸破壞。在寒冷地區(qū)，

50、凍融變化對材料會起著顯著的破壞作用。在高溫環(huán)境下，經(jīng)常處于高溫狀態(tài)的建筑物或構(gòu)筑物，所選用的建筑材料要具有耐熱性能。在民用和公共建筑中，考慮安全防火要求，須選用具有抗火性能的難燃或不燃的材料。,46,化學作用包括大氣、環(huán)境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用。,材料的耐久性,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，沖擊、磨損、磨耗等。,生物作用包括菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、蛀蝕而破壞。,影響處在

51、建筑物各部位材料的耐久性的因素是多方面的， 從實際意義上講, 材料的耐久性是一項綜合的技術(shù)性質(zhì)，它包括抗?jié)B性、抗凍性、抗風化性、耐熱性、耐蝕性、抗老化性以及耐磨性等各方面的內(nèi)容。,47,提高材料的耐久性具有重要的經(jīng)濟意義和實際意義。應(yīng)用耐久性好的材料, 雖會提高原材料的價格, 施工的難度也可能會增加, 但因材料的使用壽命長, 建筑物的有效使用壽命也相應(yīng)延長,且在使用過程中各項維修費用低, 利用率高, 收益大, 最終使整體建筑的綜合費用下