第一章材料的基本性質

2022-09-05 05:27:02 字數 4521 閱讀 2816

緒論學習目標:掌握建築材料的定義、分類、了解建築材料與建築、結構、施工、預算的關係及其在國民經濟建設中的地位和建築材料的現狀及發展,明確本課程的任務和基本要求。

一、建築材料的定義

用於土木建築結構物的所有材料的總稱,是建築物與構築物的重要物質基礎。

二、分類

根據組成成分 :無機材料:金屬材料非金屬材料

有機材料:植物材料合成高分子材料瀝青材料

複合材料:無機非金屬材料與有機材料復合

金屬材料與非金屬材料復合

其他材料復合

根據在建築上的用途:建築結構材料

牆體材料

建築功能材料

三、建築材料與建築、結構、施工、預算的關係及其在國民經濟建設中的地位

建築材料是建築、結構、施工、預算的物資基礎

四、建築材料的現狀及發展

建築材料工業不僅是發展建築業的基礎,也是國民經濟的主要基礎工業之一。

今年來,各種新型建築材料層出不窮,向輕質、高強度、多功能方面發展,建築技術正處於新的變革之中

五、課程的任務及基本要求

任務:使初學者具有建築材料的基礎知識和在實踐中合理選擇與使用材料的能力,並獲得主要建築材料試驗的基本技能訓練。

要求:掌握材料的組成、技術性質、特性,了解材料的組成、結構、外界因素等對材料性質的影響,了解各主要性質間的相互關係,初步學會主要建築材料的試驗方法。能夠根據工程性質和環境特點合理選用材料,熟悉常用建築材料的技術規範,了解材料使用方法的要點,同時對材料的儲運方法也有所了解。

第一章、建築材料的基本性質

學習目標:了解建築材料基本性質的分類,掌握各種基本性質的概念、表示方法及有關的影響因素。牢固掌握表示材料基本性質的術語。

§1、1材料的基本物理性質

一、 材料的密度、表觀密度與堆積密度

1、密度:密度是材料在絕對密實狀態下,單位體積的質量。——密度自身體積

(不含孔隙) 磨成細粉消除內部孔隙,材料的排水體積v

計算式m/v

式中 ρ--- 材料的密度,g/㎝3 。

m --- 材料在乾燥狀態下的質量,g 。

v --- 材料在絕對密實狀態下的體積,㎝3 。

2、表觀密度和容積密度:表觀密度(又稱為視密度、近似密度)表示材料單位細觀外形體積(包括內部封閉孔隙)的質量,容積密度(又稱為體積密度、表觀毛密度、容重)表示材料單位巨集觀外形體積(包括內部封閉孔隙和開口孔隙)的質量。——表觀密度細觀外形體積

(含閉口孔) 乾燥材料浸入水中,待吸水飽和後,測量排開水的體積v

計算式m /v '

式中材料的表觀密度,g/cm3 。

m --- 材料在乾燥狀態下的質量,g 。

v '--- 材料不含開口孔隙的體積,cm3 。

3、堆積密度:堆積密度是指散粒材料或粉狀材料,在自然堆積狀態下單位體積的質量。——堆積密度自然堆積體積 (含材料間空隙) 顆粒材料正好裝滿容器,測量該容器的容積v

計算式 ρ0'= m/ v0 ' =m /(v+ vp + vv )

式中 ρ0'--- 材料的堆積密度,kg/ m3 。

vp --- 顆粒內部孔隙的體積,m3 。

vv --- 顆粒間空隙的體積,m3 。

注意 :自然堆積狀態下的體積含顆粒內部的孔隙積及顆粒之間的空隙體積。

二、 材料的密實度與孔隙率

1、密實度(d)即材料體積內被固體物質充實的程度,d=1-p。

表示式 d =v/v0×100 % =(ρ0 /ρ)×100 %

2、孔隙率(p)指材料內部孔隙體積佔其總體積的百分率。

表示式 p=[(v0-v)/v0 ]=[1-v/v0 ] =(1-p0 /p)×100 %

孔隙率和密實度的關係 d + p= 1

材料孔隙率或密實度大小直接反映材料的密實程度。材料的孔隙率高,則表示密實程度小。計算式 p0'= m/ v0 ' =m /(v+ vp + vv )

式中 p0'--- 材料的堆積密度,kg/ m3 。

vp --- 顆粒內部孔隙的體積,m3 。

vv --- 顆粒間空隙的體積,m3 。

三、 材料的填充率與孔隙率

1、填充率(d=1-p)是散粒狀材料在某堆積體積中被其顆粒填充的程度。

2、空隙率(p)是指在某堆積體積中,散粒狀材料顆粒之間的空隙體積所佔的百分率。

孔隙率的大小反映了散以及填充率和孔隙率的定義、關係。要求能夠進行簡單的計算。粒材料的顆粒之間互相填充的緻密程度。

表示式 p'=vv /v0'=(v0'-v0 )/ v0' =(1-p0'/p0 )×100 %

注意:對緻密材料,如天然砂、石,可用表觀密度ρ′近似代替乾燥時體積密度ρ0 。

總結:建築材料與質量有關的性質——密度、表觀密度、堆積密度之間的關係;材料密實度、孔隙率的定義和關係

複習:1、 材料的密度、表觀密度、堆積密度的定義以計算方法

2、 材料的密實度與孔隙率

3、 材料的填充率與孔隙率

§1、2材料與水有關的性質

一、 親水性與憎水性

材料與水接觸時能被水潤濕的性質稱為親水性。材料與水接觸時不能被水潤濕的性質稱為憎水性。

材料的親水性與憎水性可用潤濕邊角θ來說明。θ愈小,表明材料易被水潤濕。當θ≤90°時,該材料被稱為親水性材料;當θ>90°時,稱為憎水性材料。

二、 吸水性

吸水性:材料在水中吸收水分的能力稱為吸水性。吸水性的大小常以吸水率表示。有以下兩種表示方法:

質量吸水率(wm):指材料吸水飽和時,所吸水量佔材料絕幹質量的百分率。

體積吸水率(wv):指材料吸水飽和時,所吸水分的體積佔絕幹材料自然體積的百分率。體積吸水率在數值上等於開口孔隙率。

表示式用質量吸水率ωm 或體積吸水率ωv 表示。表示式分別如下。

m = msw / m×100% = [( msw'- m )/ m ]×100%

v =vsw /v0×100% = [( msw『 - m )/v0 /ρw ]×100%

式中 msw --- 材料吸水飽和時所吸水的質量,g 或 kg 。

sw『 --- 材料吸水飽和時材料的質量,g 或 kg 。

vsw --- 材料吸水飽和時所吸水的體積,cm3 或 m3 。

w --- 水的密度,g/cm3 或 kg/m3 。

質量吸水率和體積吸水率的關係 ωv = ρ0×ωm

注意 : 對多孔吸水材料,其質量吸水率往往超過100%,此時用體積

吸水率表示;材料受潮後導熱性增大,故保溫隔熱材料需保持乾燥狀態。

三、吸濕性

材料在潮濕空氣中吸收水分的性質稱為吸濕性。材料的吸濕性常以含水率(w含)表示,含水率等於含水量佔材料絕幹質量的百分率。含水率隨環境溫度和空氣濕度的變化而改變。

當與空氣溫濕度相平衡時的含水率稱為平衡含水率。用含水率ω'm 表示

m = mw /m×100%

式中 mw --- 材料在空氣中吸收水分的量, kg 。

m ---材料乾燥時的質量, kg 。

注意 :材料在與空氣濕度相平衡時的含水率稱為平衡含水率, 建築材料在正常狀態下, 均處於平衡含水率狀態。

材料的親水性越大,連通微細孔越多,則吸水率、含水率越大。

四、耐水性

材料長期在飽和水作用下不破壞,而且強度也不顯著降低的性質稱為耐水性。材料的耐水性用軟化係數(k軟=f軟/f幹)表示。軟化係數愈小,表示材料的耐水性愈差。

工程上,通常將k軟≥0.85的材料稱為耐水性材料。

表示式: 用軟化係數kp 表示 。

kp = fsw / fd

式中 fsw--- 材料吸水飽和狀態下的抗壓強度,mpa 。

fd --- 材料在乾燥狀態下的抗壓強度,mpa 。

五、抗滲性

材料抵抗壓力水滲透的性質稱為抗滲性(不透水性)。材料的抗滲性可用滲透係數k或抗滲等級s或p表示。滲透係數愈小或抗滲等級愈大,表示材料的抗滲性愈好。

材料抗滲性好壞,與其孔隙率和孔隙特徵有關。絕對密實的材料和具有閉口孔隙的材料,或具有極細孔隙的材料,可以認為是不透水的。開口大孔材料抗滲性最差。

此外,親水性材料的毛細孔由於毛細作用而有利於水的滲透

六、抗凍性

材料在吸水飽和狀態下,能經受多次凍融迴圈作用而不破壞,同時也不嚴重降低強度的性質稱為抗凍性。材料的抗凍性用抗凍等級(d或f)表示,即在一定條件下能夠經受的凍融迴圈次數。

材料的孔隙率低、孔徑小、開口孔隙少,則抗凍性好。另外還與材料吸水飽和的程度、材料本身的強度以及凍結條件等有關。

§1、3材料的力學性質

一、 理論強度

材料受外力作用而引起破壞的原因:由於拉力造成質點間結合鍵斷裂,或由於剪力或切應力而造成的破壞。

二、 強度、比強度

強度:材料在外力作用下抵抗破壞的能力稱為強度。

比強度:比強度是按單位體積的質量計算的材料強度,其值等於材料強度與其容積密度之比。

比強度是評價材料是否輕質高強的重要指標。選用比強度大的材料對增加建築高度、減輕結構自重、降低工程造價等具有重大意義 。

三、 材料的變形性質

彈性:材料受力就發生變形,外力撤除後變形可完全恢復的性質

塑性:材料在外力作用下產生變形,當外力除去後,材料仍保留一部分殘餘變形、且不產生裂縫的性質稱為塑性。

第一章建築材料的基本性質

緒論一 建築材料在建築工程中的重要作用 1 建築材料是工程建設中不可缺少的物質基礎 2 建築材料的質量直接影響工程質量 3 建築材料的費用決定工程造價和經濟效益 4 新型材料的研製和發展將促進工程結構和施工技術的進步。二 建築材料的分類 黑色金屬 鐵 鋼 金屬材料 有色金屬 鋁 銅 木材有機材料瀝青...

第一章建築材料的基本性質答案

1.材料的實際密度是指材料在 絕對密實 狀態下 單位體積的質量 用公式表示為 m v 2.材料的體積密度是指材料在 自然 狀態下 單位體積的質量 用公式表示為 0 m v0 3.材料的外觀體積包括 固體物質 和 孔隙 兩部分。4.材料的堆積密度是指 散粒狀 纖維狀 材料在堆積狀態下 單位體積 的質量...

第一章建築材料的基本性質習題

一 名詞解釋 1 材料的空隙率 2 堆積密度 3 材料的強度 4 材料的抗滲性 二 填空題 1 材料的吸濕性是指材料在 的性質。2 材料的抗凍性以材料在吸水飽和狀態下所能抵抗的 來表示。3 水可以在材料表面展開,即材料表面可以被水浸潤,這種性質稱為 4 材料地表觀密度是指材料在 狀態下單位體積的質量...