410 likes | 491 Vues
第一章 建筑材料的基本性质. 本章教学目标. 掌握:材料各种基本性质的概念、指标的计算。. 熟悉:主要技术性质的物理意义、影响因素及 对其它性质的影响。. 了解:材料的各性质在工程实践中的意义 。. 本章内容. 第一节 材料的基本物理性质. 第二节 材料的力学性质. 第三节 材料的耐久性. 建筑材料的分类. 按化学组成分为:无机材料、有机材料及复合材料。. 按材料的使用功能:结构材料、墙体材料、装饰材料及其他功能材料。. 第一节 材料的基本物理性质. 一、材料与质量有关的基本物理性质. (一)材料的密度、表观密度与堆积密度.
E N D
本章教学目标 掌握:材料各种基本性质的概念、指标的计算。 熟悉:主要技术性质的物理意义、影响因素及 对其它性质的影响。 了解:材料的各性质在工程实践中的意义。
本章内容 • 第一节 材料的基本物理性质 • 第二节 材料的力学性质 • 第三节 材料的耐久性
建筑材料的分类 • 按化学组成分为:无机材料、有机材料及复合材料。 • 按材料的使用功能:结构材料、墙体材料、装饰材料及其他功能材料。
一、材料与质量有关的基本物理性质 (一)材料的密度、表观密度与堆积密度 材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。 g/cm3 ㎏/m3或g/cm3 材料在自然状态下,单位体积的质量。 材料在堆积状态下,单位体积的质量。 ㎏/m3
(二)密实度与孔隙率 • 密实度 密实度是指材料体 积内,被固体物质 所充实的程度。 图1-1 材料孔隙率示意图
(二)密实度与孔隙率 • 孔隙率 孔隙率是指材料体 积内,孔隙体积占 总体积的百分率。 图1-1 材料孔隙率示意图
(三)填充率与空隙率 • 填充率 填充率是指散粒材料 在其堆积体积中,被 其颗粒填充的程度 。 图1-2 材料空隙率示意图
(三)填充率与空隙率 • 空隙率 空隙率是指散粒材料在 其堆积体积中,颗粒之 间的空隙体积占材料堆 积体积的百分率 。 图1-2 材料空隙率示意图
(一)材料的亲水性与憎水性 二、材料与水有关的性质 (a) 亲水性材料 (b) 憎水性材料
(二)吸水性 • 定义:吸水性是指材料在水中吸收水分的性质,其大小用吸水率表示。
影响吸水性的因素 影响吸水性的因素: • 材料的本身的性质,如亲水性或憎水性; • 材料的孔隙率; • 孔隙构造特征,如孔径大小、开口与否等 。
(三)吸湿性 • 定义:材料在空气中,吸收空气中水分的性质,称为吸湿性。其大小用含水率表示。
影响吸湿性的因素 影响吸湿性的因素: • 材料的本身的性质,如亲水性或憎水性; • 材料的孔隙率; • 孔隙构造特征,如孔径大小、开口与否等; • 周围空气的温度和湿度 。
(四)材料的耐水性 • 定义:材料在长期饱和水作用下,其强度也不显著降低的性质,称为耐水性。其衡量指标为: • 软化系数越小,说明材料吸水饱和后的强度降低越多,其耐水性越差。
材料软化系数的要求 工程对材料软化系数的要求 • 对经常处于水中或受潮严重的重要结构物(如地下构筑物、基础、水工结构)的材料,其K软≥0.85; • 受潮较轻的或次要结构物的材料,其K软≥0.75; • K软≥0.80的材料,一般称为耐水的材料。
H A d (五)材料的抗渗性 Q • 定义:材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。 衡量指标: ①渗透系数k,单位cm/h k越大,材料的抗渗性越差。 ②抗渗等级Pn
抗渗等级 • 对于混凝土和砂浆,抗渗性常用抗渗等级(S)表示: S=10H-1 H-试件开始渗水时的水压力(MPa) • 影响材料抗渗性的因素:孔隙率、孔隙特征 • 地下建筑(地铁、人防建筑、地下室)、水工结构、防水材料等均要求较高的抗渗性。
(六)材料的抗冻性 • 定义:材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,强度也不显著降低的性质。 • 衡量指标:抗冻性指标用抗冻等级Fn表示,表示经过n次冻融循环次数后,质量损失不超过5%,强度损失不超过25%。
冻融破坏的原因 • 材料有孔且孔隙含水; • 水→冰,体积膨胀9%,结冰压力高达100MPa, 结冰压力超过材料的抗拉强度时,材料开裂; • 裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度, 饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏; • 反复多次加剧破坏,最终材料崩溃; • 严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏。
Q t1 t2 A 三、材料的热工性质-导热性 导热性-材料传导热量的能力称为导热性。其大小用 热导率(λ)表示。 式中 λ-导热系数(W/m.K) Q-传导的热量(J) A-热传导面积(m2) d-材料的厚度(m) t-热传导时间(s) (T2-T1)-材料两侧温差(K)
导热系数λ的物理意义:表示单位厚度的材料,当两侧温差为1K时,在单位时间内通过单位面积的热量。导热系数λ的物理意义:表示单位厚度的材料,当两侧温差为1K时,在单位时间内通过单位面积的热量。 材料的组成与结构 孔隙率及孔隙特征 含水情况 影响材料导热系数的因素有:
第二节 材料的力学性质 一、材料的强度与强度等级 请看材料受拉破坏动画演示
第二节 材料的力学性质 一、材料的强度与强度等级 请看材料受压破坏动画演示
第二节 材料的力学性质 一、材料的强度与强度等级 请看材料受弯破坏动画演示
第二节 材料的力学性质 一、材料的强度与强度等级 请看材料受剪破坏动画演示
第二节 材料的力学性质 一、材料的强度与强度等级 • 强度--指材料抵抗破坏的能力。 • 材料的抗压、抗拉、抗剪强度。 单位:MPa,1MPa=1N/mm2 • 材料的抗弯强度
比强度 二、材料的比强度 衡量材料轻质高强的一个指标,材料的强度与其 表观密度之比,即: 比强度材料的强度与其表观密度的比值(f/ρo), 它是评价材料是否轻质高强的指标。 几种材料的强度比较
σ ε 三、弹性与塑性 • 材料在外力作用下产生变形,外力撤掉后变形能完全恢复的性质,称为弹性。 • 材料在外力作用下产生变形,若除去外力后仍保持变形后的形状和尺寸,并且不产生裂缝的性质称为塑性。
四、材料的脆性与韧性 1.脆性-在外力作用下,当外力达到一定限度后, 材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质。 脆性材料(如混凝土、玻璃、石材)抵抗冲击或震动荷载的能力很差。 2.韧性-在冲击、震动荷载的作用下,能吸收较大能量而不破坏的性质称为韧性。如钢材、木材、纤维等。 桥梁、牛腿柱、电梯井、高层建筑等处所用的材料须有较好的韧性。
五、硬度和耐磨性 1.硬度-指材料表面的坚硬程度,是抵抗其他物体 刻划、压入其表面的能力。 测定方法:刻划法、回弹法、压入法。
五、硬度和耐磨性 请看压入法测材料硬度动画演示
五、硬度和耐磨性 2.耐磨性-材料表面抵抗磨损的能力。用磨损率表示。 m1--试件磨损前的质量(g); m2--试件磨损后的质量(g); A--试件受磨面积(cm2)。
第三节 材料的耐久性 一、概念 材料的耐久性是指材料在使用期间,受到各种内在的 或外来因素的影响,能经久不变质不破坏,能保持原 有性能不影响使用的性质。这是一个综合性指标。 二、提高耐久性的措施 • 减轻介质对材料的破坏作用 • 提高材料密实度 • 对材料进行憎水或防腐处理 • 在材料表面设置保护层