建筑材料的性质

绪论
一、建筑材料的定义 二、建筑材料的分类 三、建筑材料的发展概况和发展方向 四、建筑材料的标准化
一、建筑材料的定义
➢ 建筑材料：是指构成建筑物或构筑物本 身所使用的材料。
➢ 如常见的砖、石材、石灰、木材、水泥、 混凝土、钢材、陶瓷砖、沥青、玻璃、涂料 等。
二、 建筑材料的分类
➢ 1、按材料组成分类
❖ 2试件尺寸 强度测定值逐渐减小
100100100 150150150 200200200
❖ 3、加荷速度 加荷速度越快，测定的强度值越大
❖ 4、试验环境的温、湿度
4 材料的强度等级 按强度值的高低划分为若干等级，
❖ 3 材料的温度变形性 材料的温度变形性是指温度升高或降低
时体积变化的性质。
L
(T2 T1)L
几种材料的比热和导热系数及线膨胀系数
材料名称
建筑 钢材
普通 混凝土
粘土砖
花岗岩
泡沫 混凝土
石膏板
导热系数
58 1.51 0.55
3.49
0.03
0.24
W/（m·K）
比热
0.48 0.88 0.84 0.85 1.30
材料在外力作用下抵抗破坏的能力， 称为材料的强度。
以外力破坏时单位面积上所承受的 外力（拉力、压力、剪力等）表示。
2 材料的抗拉、抗压和抗剪强度
P
P
P
P P
P
f P A
P
l
P 2
a
a
l =3a
3 影响材料强度的外界因素
❖ 1、试件的形状
相同底面积的试件，高度 越大，强度值越小。
大于
150150150 150150300
➢ 大多数有孔隙的材料，在测定材料的密度时， 应把材料磨成细粉（粒径小于0.2mm），干 燥后用李氏瓶（密度瓶）通过排液法测定其 体积。材料磨得越细，细粉体积越接近其密 实体积，测得的密度数值就越精确。
➢ 2、表观密度
➢ 表观密度：是指多孔固体材料在自然状态下 单位体积的质量。
➢ 计算公式： ➢ ρ0—表观密度（g/cm3） ➢ m—材料的质量（g） ➢ V0—材料在自然状态下的体积（cm3） ➢ 材料在自然状态下的体积是指材料的固体物
Wv
Vsw V0
100 %
➢ 吸水饱和状态时，吸入水的体积等于材料内
开口孔隙的体积。
➢ 因此体积吸水率等于开口孔隙率。
➢ 质量吸水率与体积吸水率的关系为：
Wv
干 Wm w
➢ 工程中常用质量吸水率表示材料的吸水性。
➢ 同一材料的吸水率基本是一固定值。
➢ 吸湿性:
➢
材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为
在材料自然体积 内孔隙体积所占的比 例，称为材料的孔隙 率，用Ρ表示。按下
m
V
闭 口 孔 隙
开 口 孔 隙
式计算：
v0
P V0 V 100 % 1 V (1 0 ) 100 %
V0
V0
p pk pb
孔隙率=开口孔隙率+闭口孔隙率
开口孔隙率Pk=
V开口孔隙 100 % V0
闭口孔隙率Pb=
❖ 影响材料抗冻性的因素 （1）孔隙率、孔隙特征 （2）材料的强度、韧性 （3）材料的软化系数 （4）冻结条件：冻结温度、冻结速度、冻
融循环作用的频繁程度
❖ 1. 某轻质板材，其密度为2.80g/cm3，干燥状 态时表观密度为800kg/m3，测得其体积吸水 率为66.4%，试计算该板的
（1）质量吸水率（Wm） （2）闭口孔隙率（Pb）
黑色金属
无机材料
金属材料
有色金属
非金属材料
有机材料
天然有机材料 合成有机材料
复合材料
金属与非金属复合 有机与无机复合
➢ 无机材料
➢ 金属材料：黑色金属－钢铁、不锈钢； 有色金属－铝、铜、铝合金
➢ 非金属材料：天然石材－砂、石等、 烧土制品－粘土砖、瓦、陶瓷 胶凝材料－石灰、石膏、水泥
➢ 无机纤维材料－玻璃纤维、碳纤维
V
v0
➢ 3、堆积密度：是指粉
状、颗粒状态材料在堆 积状态下单位体积的质 量
散粒或粉状材料，如砂、
石子、水泥等，在自然堆积
状态下单位体积的质量称为
堆积密度，用 0表示。按下式
计算：
0
m V0
➢ 由于散粒材料堆积的紧密程度不同，堆积密 度可分为疏松堆积密度、振实堆积密度和紧 密堆积密度。
➢ 4、 孔隙率
大小用导热系数（λ）表示。 λ=Q*a/A(T2-T1)t
式中 λ－导热系数（W/m.K） Q－传导的热量（J） A－平壁面积（m2） a－材料的厚度（m） t－传热时间（s） (T2-T1)－材料两侧温差（K）
❖ 影响导热系数的因素 无机材料的导热系数大于有机材料 晶体的导热系数大于无定形体的导热系数 材料的孔隙率愈大,即空气愈多,导热系数愈
❖ （1）质量吸水率Wm为：
Wm
Wv 水
66.4% 1000 800
83%
❖ （2）材料的孔隙率P为：
P
1
0
100%
1
0.8 2.8
100%
71.4%
材料的体积吸水率即为材料的开口孔隙率，因
此闭口孔隙率为：
Pb=P- Pk=71.4%-66.4%=5%
（3）材料与热有关的性质
1 导热性 材料传导热量的能力称为导热性。其
d
At H
❖ 抗渗等级
抗渗等级指材料在标准试验方法下进行 透水试验，以试件在透水前所能承受的最大 水压力（0.1MPa）来确定的。如W6、W8 表 示材料能承受0.6、0.8ＭPa的水压而不渗水。
❖ 影响抗渗性的主要因素 （1）亲水性 （2）孔隙率 （3）孔隙特征
❖ 5 抗冻性 材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻
吸湿性，吸湿性常用含水率来表示。即
W含＝
m含 m
m
100%
➢ 平衡含水率：
➢
材料中的水分与周围空气的湿度达到平
衡时的含水率，称为平衡含水率。
➢ 3 材料的耐水性
➢
材料长期在水作用下不破坏，且其强度
也不显著降低的性质称为耐水性，材料的耐
水性用软化系数表示。可按下式计算：
Kr
fb fg
➢ 耐水性材料要求软化系数大于0.85
➢ ②孔隙的构造：
开口孔隙 闭口孔隙
开口气孔 闭口气孔
➢ 干表观密度（干燥状态） 气干表观密度
（与空气湿度 平衡时的状态）
0
m V0
0
m m水 Vom水m源自 口 孔 隙开 口 孔 隙
m
闭 口 孔 隙
开 口 孔 隙
v0
v0
➢ 饱和表观密度（吸 水饱和状态）
0
m m饱和水 V0
M水
闭
m口 孔 隙
开 口 孔 隙
❖ 1).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。
❖ 2).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；
❖
❖ 4 抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质称为材料的抗
渗性（不透水性）。 渗透系数 ：
K Qd At H
H
Q
A
K Qd
X100%
➢ 7密实度
❖ 密实度是指材料体积内，被固体物质充实的 程度
❖ D=V/V0X100%= ρ0 /ρX100%
➢ （2）材料与水有关的性质
➢ 1 材料的亲水性与憎水性
➢ 亲水性：材料能被水润湿的性质 ➢ 亲水性材料：砖、木材、混凝土 ➢ 憎水性：材料不能被水润湿的性质 ➢ 憎水性材料：石蜡、沥青、油漆、塑料
V闭口孔隙 V0
100
%
➢ 5 空隙率
散粒材料自然堆积体积中颗粒之间的空隙 体积所占的比例称为散粒材料的空隙率。用下式 计算：
P V0 V0 1 V0 (1 0 ) 100 %
V0
V0
0
➢ 6填充率
❖ 填充率是指散粒材料的堆积体积中，被其颗 粒所填充的程度。
❖
D/=
V0 V0
X100
%
=
0 0
小； 材料的含水率增加,导热系数也增加 大多数材料的导热系数随温度和湿度升高而
增加
❖ 2 热容量与比热 材料加热时吸收热量，冷却时放出热量的
性质，称为热容量。 大小用比热表示 公式 Q=cm(T2－T1) 式中 Q－材料吸收或放出的热量（J）
c－材料的比热(J/g.K) m－材料的质量（g） (T2－T1) －材料受热或冷却前后的温差 （K)
➢ 2、按功能和使用部位分类
➢ 结构材料－构成建筑物受力构件（梁、板、 柱、基础、框架）和结构所用的材料。常用 石材、混凝土、钢材、钢筋混凝土等。
➢ 墙体材料－构成建筑物内外和分隔室内空间 所用的材料。砖、砌块、复合板材等。
➢ 建筑功能材料－具有某种特殊功能的非承重 材料。如防水材料、吸声材料、装饰材料等。
θ
(a)
θ
(b)
（a）亲水性材料 （b）憎水性材料
➢ 2 吸水性和吸湿性
吸水性：材料浸入水中吸收水的能力称为材 料的吸水性，常用质量吸水率表示：
Wm
m1 m
m
100%
m——材料干燥状态下的质量
m1——材料吸水饱和状态下的质量
➢ 体积吸水率：
指材料吸水饱和时，所吸水分的体
积占自然状态体积的百分率。
➢ 1、 建筑材料的标准及其作用
➢ 建材工业企业必须严格按技术标准进行设计、 生产、以确保产品质量，生产出合格的产品。
➢ 建筑材料的使用者必须按技术标准选择、使 用质量合格的材料，使设计、施工标准化， 以确保工程质量，加快施工进度，降低工程 造价。