建筑材料的基本性质

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建筑材料的基本性质第⼀章建筑材料的基本性质1.建筑材料的基本物理性质密度:材料在绝对密实状态下单位体积的质量。

表观密度:材料在⾃然状态下单位体积的质量堆积密度: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。

孔隙率:在材料⾃然体积内孔隙体积所占的⽐例。

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。

空隙率的⼤⼩反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。

材料的压实度:散粒堆积材料被碾压或振压等压实的程度。

相对密度:散粒材料压实程度的另⼀种表⽰⽅法。

2.材料与⽔有关的性质①亲⽔性:材料能被⽔润湿的性质(亲⽔性材料与⽔分⼦的亲和⼒⼤于⽔分⼦⾃⾝的内聚⼒)憎⽔性:材料不能被⽔润湿的性质。

②吸⽔性:材料浸⼊⽔中吸收⽔的能⼒(材料吸⽔率是固定的)吸湿性:材料在潮湿空⽓中吸收⽔分的性质。

【平衡含⽔率】:在⼀定温度和湿度条件下,材料与空⽓湿度达到平衡时的含⽔率。

③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。

④抗渗性:材料抵抗压⼒⽔渗透的性质。

⑤抗冻性:材料在吸⽔饱和状态下,能经受多次冻融作⽤⽽不破坏,且强度和质量⽆显著降低的性质。

3.①材料的强度:材料在外⼒作⽤下抵抗破坏的能⼒。

影响材料强度的因素:孔隙率低,强度⾼温度⾼含⽔率⾼,强度低②材料的⽐强度:是材料的强度与其表观密度的⽐值③材料的理论强度:指结构完整的理想固体从材料结构的理论上分析,材料所能承受的最⼤应⼒。

4.弹性:材料在外⼒作⽤下产⽣变形,当外⼒除去后,变形能完全恢复的性质。

塑性:材料在外⼒作⽤下产⽣变形,外⼒除去后,仍保持变形后的形状,并不破坏的性质5.耐久性:材料在所处环境下,抵抗所受破坏作⽤,在规定的时间内,不变质、不损坏,保持其原有性能的性质。

6.材料(微观结构):晶体、玻璃体、胶体晶体类型:原⼦晶体,离⼦晶体,分⼦晶体,⾦属晶体第三章⽓硬性胶凝材料1.胶凝材料:在⼀定条件下,通过⾃⾝的⼀系列变化⽽把其他材料胶结成具有强度的整体的材料①有机胶凝材料:以天然或⼈⼯合成的⾼分⼦化合物为主要成分的胶凝材料。

建筑材料的基本性质

建筑材料的基本性质

θ
γSL
(a)
γL
(b)
材料的润湿示意图 a亲水性材料;b憎水性材料
二 材料的吸水性与吸湿性
1.吸水性Water Absorption
材料在水中能吸收水分的性质称吸水性.材料的吸水
性用吸水率Ratio of Water Absorption表示,
有质量吸水率与体积吸水率两种表示
方法.
1质量吸水率
二、 材料的孔隙率与空隙率
1. 密实度Dense 密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例,
说明材料体积内被固体物质所充填的程度,即反映了材料 的致密程度,按下式计算:
DV V0
2.孔隙率Porosity
孔隙率材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率,称
为材料的孔隙率P.可用下式表示:
PV0 V V0
第二章 建筑材料的基本性质
建筑材料在建筑物的各个部位的功能不同,均要承受 各种不同的作用,因而要求建筑材料必须具有相应的基本 性质.
基本性质主要包括物理性质、力学性质、耐久性、 装饰性、防火性、防放射性等 物理性质包括密度、密实性、空隙率计算材料用量、 构件自重、配料计算、确定堆放空间 力学性质包括强度、弹性、塑脆韧性、硬度.
如混凝土抗冻等级F15是指所能承受的最大冻融次数是15次在15℃的温度冻结后,再在20 ℃的水中融化,为一次冻融循环,这时 强度损失率不超过25%,质量损失不超过5%.
五材料的抗冻性Frost Resistance
• 材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱 和程度有关. • 材料抗冻等级的选择,是根据结构物的种类、使用条件、气 候条件等来决定的.
Wv Wm0
材料的吸水性与其亲水性、疏水性、孔隙率大小、孔隙特征有关.

2 建筑材料的基本性质

2 建筑材料的基本性质

1.2 材料与水有关的性质
影响材料吸水性的因素
材料的吸水率与其孔隙率有关,更与其孔隙特征 有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通 孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多, 其吸水率就愈大。对于细微连通孔隙,孔隙率愈大, 则 吸水率愈大,闭口孔隙水分不能进去,而开口大孔 虽然水分易进入,但不能存留,只能润 湿孔壁,所以 吸水率仍然较小。
K Wd AtH
式中:K——渗透系数,(cm / h); W——渗水量, (cm3 ); A——渗水面积,(cm2 ); H——材料两侧的水压差,(cm); d——试件厚度 (cm);t——渗水时间 (h)。
材料的渗透系数越小,说明材料的抗渗性越强。
(2) 抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时,材料
建筑材料的基本性质
建筑材料选择要求: 建筑材料是一切建筑工程的物质基础。对建筑材料的基本
要求是: (1)必须具备足够的强度,能安全地承受设计荷载; (2)材料自身的质量以轻为宜,以减小建筑下部结构和
地基的负荷; (3)具有与使用环境相适应的耐久性,以减小维修费用; (4)具有一定的装饰性,美化建筑; (5)具有相应的功能性,如隔热、防水,隔声等。
各种材料的吸水率很不相同,差异很大,如花岗 石的吸水 率只有0. 5%~0. 7%,混凝土的吸水率2%~3%, 粘土砖的吸水率达8%~20%,而木材的吸水率可超过 100%。
1.2 材料与水有关的性质
2. 材料的吸湿性
材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。
用含水率Wh表示,其计算公式为:
1 建筑材料的基本性质
1. 1 材料的物理性质 1. 2 材料与水有关的性质 1. 3 材料的力学性质 1. 4 材料的热工性质 1. 5 材料的化学性质 1. 6 材料的耐久性

建筑材料的基本性质

建筑材料的基本性质
1)一般材料的孔隙率越大,吸水性越强。开口而连通的细 小的孔隙越多,吸水性越强;闭口孔隙,水分不易进入;开 口的粗大孔隙,水分容易进入,但不能存留,故吸水性较小, 故材料的体积吸水率常小于孔隙率,这类材料常用质量吸水 率表示它的吸水性。如木材 2)一般情况下都有质量吸水率来表示材料的吸水性,但是 轻质、吸水率强的材料其质量吸水率常大于100%,而采用 体积吸水率表示。如软木、海棉等
3)影响材料吸湿性的因素: (1)与吸水性相同。 材料的亲、憎水性 材料的孔隙率
材料的孔隙特征
(2)周围环境条件的影响,空气的湿度大、温度低时,材 料的吸湿性大,反之则小。
4)材料吸水与吸湿后对其性质的影响:会产生不利的影响, 如材料吸水或吸湿后,使其质量增加,体积膨胀,导热性增 大,强度和耐久性下降。
有一块砖重2625g,其含水率为5% ,该湿砖所含水
量为多少? 解:
(二)材料的吸水性与吸湿性 1、 吸水性:
1)概念:材料在水中能吸收水的性质。 2)指标:吸水率为材料浸水后在规定时间内吸入水的 质量(或体积)占材料干燥质量(或干燥时体积)的百分比。
质量吸水率:材料吸水饱和状态,所吸水分质量占干质量的百分率 体积吸水率:材料吸水饱和状态,所吸收水分体积占干体积百分率 材料吸水饱和
开口细微连通且孔隙率大,吸水性强。
·
2.吸湿性:
1)概念:材料在潮湿空气中吸收水分的性质
2)指标
含水率:自然状态, 材料所含水的质量占材料干
燥质量的百分比。
m含 m干 mw W含 100 % 100 % m干 m干
材料的含水率随温度和空气湿度的变化而变 化。当材料中的湿度与空气湿度达到平衡时的 含水率称为平衡含水率。
与质量有关的性质

建筑材料 基本性质

建筑材料 基本性质
玻璃体微观结构的特点是组成物质的微观粒子在空间的排列呈无序浑沌状态。玻 璃体结构的材料具有化学活性高、无确定的熔点、力学性质各向同性的特点。粉煤灰、 建筑用普通玻璃都是典型的玻璃体结构。
胶体是建筑材料中常见的一种微观结构形式,通常是由极细微的固体颗粒均匀分 布在液体中所形成。胶体与晶体和玻璃体最大的不同是可呈分散相和网状结构两种结 构形式,分别祢为溶胶和凝胶。溶胶失水后成为具有一定强度的凝胶结构,可以把材 料中的晶体或其他固体颗粒粘结为整体,如气硬性胶凝材料水玻璃和硅酸盐水泥石中 的水化硅酸钙和水化铁酸钙都呈胶体结构。
(2)体积密度 也称容重,是指材料在自然状态下,单位体积所具有的质量,按下式计算
材料在自然状态下的体积是指包含材料内部孔隙在内的体积。 当材料含有水分时,其质量和体积就均有所变化。故测定体积密度时,须注明 含水情况。 在烘干状态下的体积密度,称为干体积密度。
(3)堆积密度 堆积密度是指粉状、颗粒或纤维材料在自然堆积状态下,单位体积(包含颗粒
材料的含水率大小,除与材料本身的特性有关外,还与周围环境的温度、湿度 有关。气温越低、相对湿度越大,材料的含水率也就越大。材料堆放在工地现场, 不断向空气中挥发水分,又同时从空气中吸收水分,其稳定的含水率是达到挥发与 吸收动态平衡时的一种状态。在混凝土施工配合比设计中要考虑砂、石料含水率的 影响。
材料含水或吸水对材料的影响:会使材料的表观胀,木材腐朽等结果。
5.层状构造 该种构造形式最适合于制造复合材料,可以综合各层材料的性能优势, 其性能往往呈各向异性。胶合板、复合木地板、纸面石膏板、夹层玻璃都 是层状构造。
2.1.4 建筑材料的孔隙
材料实体内部和实体间常常部分被空气所占据,一般称材料实体内部 被空气所占据的空间为孔隙,而材料实体之间被空气所占据的空间称为空 隙。孔隙状况对建筑各种基本性质具有重要的影响。

建筑材料 第一章 建筑材料的基本性质

建筑材料 第一章 建筑材料的基本性质

解: 孔隙率
P V0 V 100% V0
1
0
100%
ρ0=m/V0=2420/(24×11.5×5.3)=1.65g/cm3
ρ=m/V=50/19.2=2.60g/cm3
P
1
1.65 2.6
100%
36.5%
§1.2 材料的力学性质
一、材料的强度
材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为材料 的强度,以材料受外力破坏时单位面积上所承受 的外力表示。材料在建筑物上所承受的外力主要 有拉力、压力、剪力和弯力,材料抵抗这些外力 破坏的能力,分别称为抗拉、抗压、抗剪和抗弯 强度。
§1.3 材料与水有关的性质
建筑物中的材料在使用过程中经常会直接或 间接与水接触,如水坝、桥墩、屋顶等,为防 止建筑物受到水的侵蚀而影响使用性能,有必 要研究材料与水接触后的有关性质。
§1.3 材料与水有关的性质
(一)材料的亲水性与憎水性 材料容易被水润湿的性质称为亲水性。具有
这种性质的材料称为亲水性材料,如砖、石、 木材、混凝土等。
§1.2 材料的力学性质
课堂练习: 3、已知甲材料在绝对密实状态下的体积为40cm3,
在自然状态下体积为160 cm3;乙材料的密实度为 80%,求甲、乙两材料的孔隙率,并判断哪种材料 较宜做保温材料?
解:(1)甲材料的孔隙率
P甲=(V0-V)/V0×100%=(160-40)/160×100% =75%
§1.1 材料的基本物理性质
(一)密度 钢材、玻璃等少数密实材料可根据外形尺
寸求得体积。
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,干燥后用李氏瓶测定其体 积(排液法)。材料磨的越细, 测得的密度数值就越精确。砖、 石等材料的密度即用此法测得。

1建筑材料的基本性质

1建筑材料的基本性质
相同的化学成分组成的材料,不同矿物的矿物成 分,材料的性质也是不同的。
例如:硅酸盐水泥熟料中,铝酸三钙、硅酸三钙、 硅酸二钙和铁铝酸四钙的性能都是不同的;
3. 相组成
系统:把一种或一组从周围环境中被想象 地孤 立起来的物质称为系统。 相:把系统中一切具有相同组成、相同物理性 质和化学性质的均匀部分的总和称为相。 材料内部,特别是固体相和结构特征直接决定 材料的力学性能。
4. 耐燃性
耐燃性是指材料能够经受火焰和高温的作用而 不破坏,强度也不显著降低的性能,是影响建 筑物防火、结构耐火等级的重要因素。 根据材料的耐燃性可分为四类: (1)不燃材料,混凝土,石材等 (2)难燃材料,沥青混凝土 (3)可燃材料,木材,沥青等 (4)易燃材料,纤维植物
5. 温度变形 温度变形是指材料在温度变化时产生体积变
Qa
AZ(t2 t1)
显然,导热系数越小,材料的隔热性能越好。
材料的导热系数决定于: (1)材料的化学组成、结构、构造; (2)孔隙率与孔隙特征、含水状况导热时的温度。
2. 热容量 材料加热时吸收热量,冷却时放出热量的性质称 为热容量。 热容量的大小用比热容来表示。 比热容在数值上等于1g材料,温度升高或降低 1K时所吸收或放出的能量Q。
化,多数的材料在温度升高时体积膨胀,温度 下降时体积收缩。用线膨胀系数α来表示
L
(t2 t1)L
第二节 材料的力学性质
材料的力学性质,主要是指在外力(荷载)作用 下抵抗破坏的能力和变形的有关性质。
一、理论强度 二、强度、比强度 三、材料的变形性质
一、理论强度
➢固体材料的强度主要取决于结构质点间的相互 作用力。 ➢理论上来说,材料受外力作用后破坏主要是由于 拉力造成质点间的断裂,或者是剪力造成质点间 的滑移。 ➢材料的理论强度一般都远远大于实际强度。

1建筑材料的基本性质

1建筑材料的基本性质

1建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质指的是材料在建筑工程中所表现出来的特性和本质。

建筑材料的基本性质对于建筑设计、施工和维护具有重要的影响,下面将介绍建筑材料的几个基本性质。

1.强度和稳定性:建筑材料的强度是指材料抵抗外部力的能力。

建筑材料应具有足够的强度来承受荷载和维持结构的稳定。

不同的建筑材料具有不同的强度,如混凝土、钢材和木材等。

此外,建筑材料还应具有稳定性,即在长期使用和环境变化的情况下,材料的性能应保持稳定。

2.耐久性:建筑材料的耐久性是指在长期使用和环境条件下材料的性能是否能够保持。

耐久性对于建筑工程的整体安全和使用寿命至关重要。

一般来说,建筑材料应具有耐久性,能够抵抗腐蚀、变形、老化等现象。

3.导热性:建筑材料的导热性是指材料对热的传导能力。

建筑中需要考虑材料的导热性,以确保室内温度的控制和节能效果的实现。

例如,保温材料通常具有较低的导热性,能够防止室外热量传导到室内。

4.导电性:建筑材料的导电性是指材料对电流的传导能力。

对于一些建筑结构,如电气系统和照明系统,需要考虑材料的导电性以确保电流的安全传输。

5.吸声性:建筑材料的吸声性是指材料对声音的吸收能力。

在室内设计中,吸声性是非常重要的,可以减少噪音的传播和反射,提供良好的声学环境。

6.抗震性:建筑材料的抗震性是指材料在地震或其他振动情况下的稳定性和抵抗能力。

建筑材料应具有足够的抗震性能,以确保在地震等自然灾害中建筑结构的安全性。

7.可塑性和可加工性:建筑材料的可塑性和可加工性是指材料能够通过加工和成型来满足建筑设计的要求。

可塑性通常指材料的变形能力,而可加工性指材料的加工难易程度。

8.轻质性和重质性:建筑材料的轻质性和重质性是指材料的密度和重量。

不同的建筑材料具有不同的重量和密度特性,这将直接影响到建筑结构的设计和施工成本。

9.可回收性:建筑材料的可回收性是指材料能否进行再利用或回收利用。

建筑工程产生的废弃材料对环境造成很大的影响,因此可回收性成为了现代建筑施工的一个重要考量因素。

建筑材料的基本性质

建筑材料的基本性质

建筑材料的基本性质1.力学性能:建筑材料的力学性能包括强度、刚度和韧性等。

强度是材料抵抗外部负荷的能力,是材料在拉伸、压缩、剪切和弯曲等力学行为中所表现出的性能。

刚度是材料对外部力反应的刚性程度,反映了材料在受力时的变形能力。

韧性是材料在受力过程中的延展能力,表征了材料在受到剪切力或冲击力时的抵抗能力。

2.耐久性:建筑材料的耐久性是指材料在使用环境中长期抵抗自然环境和人为因素的侵蚀能力。

材料的耐久性直接影响建筑物的使用寿命和维护成本。

主要影响材料耐久性的因素包括水分、温度、紫外线、化学腐蚀、微生物和物理破坏等。

3.热学性能:建筑材料的热学性能包括导热性、热膨胀性和隔热性等。

导热性是指材料传导热量的能力,是设计建筑物保温节能的重要指标。

热膨胀性是指材料在受热后体积变化的能力,影响着建筑物在温差变化时的变形和破坏。

隔热性是指材料对热量传递的阻止作用,是建筑物保温隔热的基础。

4.声学性能:建筑材料的声学性能包括隔声性和吸声性。

隔声性是指材料抵制声音传导的能力,是建筑物降低室内外噪音干扰的重要指标。

吸声性是指材料对声音能量的吸收能力,用于调节建筑内部声学环境。

5.光学性能:建筑材料的光学性能包括透光性、反射性和折射性等。

透光性是指材料对光的透过能力,影响建筑物室内外的采光和景观观赏效果。

反射性是指材料对光的反射作用,决定了建筑表面的光亮度和光线分布。

折射性是指材料对光的弯曲偏折作用,影响着建筑物玻璃幕墙和光学设备的使用效果。

6.造型性能:建筑材料的造型性能是指材料在加工和施工过程中的可塑性和可加工性。

可塑性是指材料在受力后的变形能力,影响着建筑结构设计和装饰效果。

可加工性是指材料在加工过程中的易加工性和加工效果,影响着建筑物施工工艺和表面质量。

总的来说,建筑材料的基本性质是多方面的,涵盖了力学、耐久、热学、声学、光学和造型等各方面。

这些性质的综合考虑对建筑设计和施工起着决定性的作用,能够保证建筑物的结构稳定、功能合理和寿命长久。

第一章 建筑材料的基本性质

第一章 建筑材料的基本性质

第一章 建筑材料的基本性质 土木工程材料的基本性质,是指材料处于不同的使用条件和使用环境时,通常必须考虑的最基本的、共有的性质。

(1)材料的基本物理性质 1 密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量用ρ表示。

按下式计算:V m=ρ材料的绝对密实体积是指不包括材料孔隙在内的体积。

钢材、玻璃等少数密实材料可根据外形尺寸求得体积。

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,干燥后用李氏瓶测定其体积。

材料磨得越细,测得的密度数值就越精确。

2 表观密度材料在自然状态下单位体积的质量称为表观密度,用ρ 表示。

按下式计算:00V m=ρ材料在自然状态下的体积是指包含材料内部孔隙的体积。

当材料孔隙内含有水分时,其质量和体积(可以忽略)均有所变化,故测定表观密度时,须注明其含水情况。

按照含水状态分为:干表观密度、气干表观密度和饱和表观密度。

孔隙的分类 ①按尺寸大小:微细孔隙(D <0.01mm)细小孔隙( 0.01mm < D < 1mm)粗大孔隙(D>1mm)②孔隙的构造:开口孔隙 闭口孔隙干表观密度(干燥状态) 气干表观密度 (与空气湿度有关 平衡时的状态)00V m =ρoV m m 水+=0ρ 饱和表观密度(吸水饱和状态)饱和表观密度(吸水饱和状态)0V m m 饱和水+=ρ3 孔隙率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。

按下式计算:%100)1(1%1000000⨯-=-=⨯-=ρρV V V V V P bk p p p +=孔隙率=开口孔隙率+闭口孔隙率开口孔隙率Pk=%1000⨯V V 开口孔隙闭口孔隙率Pb=%1000⨯V V 闭口孔隙4堆积密度散粒或粉状材料,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ρ' 表示。

按下式计算:00V m '='ρ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。

建筑材料的基本性质

建筑材料的基本性质

混凝土强度等级:C30、C35等 硅酸盐水泥强度等级:42.5级、52.5级等
强度值与强度等级不能混淆,强度 值是表示材料力学性质的指标,强度等 级是根据强度值划分的级别。
(3)比强度
思考:不同的材料如何比较强度?
比强度是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 f
0
几种主要材料的比强度值
材料
低碳钢 烧结普通砖
松木 普通混凝土
表观密度

' 0
(kg/m3)
7850
1700
500
2400
强度f (MPa)
420 10 100 40
比强度(f/ρo)
0.054 0.006 0.200 0.017
1.2.2 弹性和塑性
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。 相应的变形称为弹性变形。
V0
0
2)空隙率
指散粒材料在其堆积体积中,颗粒之 间空隙体积占材料堆积体积的百分率 。
P ' V0 V0 100% (1 0 ) 100% 1 D
V0
0
P’+D’=1
1.1.2 材料与水有关的性质
思考:水滴在粘土砖表面和塑料表面有什 么不同?
材料在与水接触时,不同材料遇水后 和水的互相作用情况是不一样的,根据材 料表面被水润湿的情况,分为亲水性材料 和憎水性材料。
W含

m含 - m干 m干
100%
影响吸湿性的因素:
材料本身的性质,如亲水性或憎水性; 孔隙大小及孔隙特征等; 周围空气的温度和湿度 。 平衡含水率:与空气湿度相平衡时的含水率。
例:有100g湿砂,含水率为10%, 请问干砂有多少?

建筑材料的基本性质有哪些

建筑材料的基本性质有哪些

建筑材料的基本性质有哪些1.力学性能:建筑材料需要具备一定的强度和刚度,以承受荷载并保持结构的稳定性。

强度指材料抗拉、抗压和抗弯的能力,刚度指材料在受力下变形的能力。

2.耐久性:建筑材料需要耐久,即在长期使用和环境影响下仍能保持其性能和功能。

耐久性受到材料的化学稳定性、耐热性、耐候性和耐腐蚀性等因素的影响。

3.导热性和隔热性:建筑材料需要具备良好的导热性和隔热性能。

导热性指材料传导热量的能力,隔热性指材料阻止热量传导的能力。

合适的导热性和隔热性能可以节约能源,并提高建筑的舒适度。

4.导电性:对于一些特殊需求,如电气工程中,材料的导电性成为一个重要的性能指标。

导电性指材料能否传导电流的能力。

5.透明性:建筑材料的透明性是指材料对可见光的透过能力。

对于建筑物中的窗户和立面材料,透明性是重要的设计和功能要求。

6.阻燃性:建筑材料需要具备一定的阻燃性能,以保证建筑物在火灾发生时不易燃烧及蔓延,并提供逃生通道和安全时间。

7.声学性能:建筑材料对声音的传播和吸收具有不同的性能。

声学性能的好坏直接影响建筑物的声学环境。

8.环境友好性:建筑材料的环境友好性包括对环境的污染程度、可再生性和回收利用率等方面。

环境友好的材料可减少对环境的影响,并推动可持续发展。

9.施工性能:建筑材料需要具备良好的施工性能,方便加工、搬运、安装和连接。

施工性能可以影响工程进度和质量。

10.经济性:建筑材料的经济性是指材料的成本效益和使用寿命之间的关系。

材料的经济性需要综合考虑材料的性能、价格和维护等因素。

综上所述,建筑材料的基本性质涉及了力学性能、耐久性、导热性和隔热性、导电性、透明性、阻燃性、声学性能、环境友好性、施工性能和经济性等方面。

在选择和使用建筑材料时,需要综合考虑这些性质的要求,并根据具体的工程需求做出合适的选择。

建筑材料的基本性质

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1.1 基本物理性质
含孔材料的体积组成示意图如图1-1所示。从图-1可知,含孔材料 的体积可用以下三种方式表示。
(1)材料绝对密实体积。用V表示,是指材料在绝对密实状态下的体
积。
(2)材料的孔体积。用VP 表示,指材料所含孔隙的体积,分为开口 孔体积(记为VK)和闭口孔体积(记为VB )。
材料的堆积密度定义中亦未注明材料的含水状态。根据散粒材料的 堆积状态,堆积体积分为自然堆积体积和紧密堆积体积(人工捣实后)。 由紧密堆积测得的堆积密度称为紧密堆积密度。
常用建筑材料的密度、表观密度和堆积密度如表1-1所示。
三、密实度与孔隙率、填充率与空隙率
1.密实度
密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度,即材料的绝对密 实体积与总体积之比。可按材料的密度与表观密度计算如下:
2.孔隙率
孔隙率是指材料内部孔隙(开口的和封闭的)体积所占总体积的比例 ,按下式计算:
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1.1 基本物理性质
P V0 V 1 V 1 0 1 D
V0
V0
式中 P —— 材料的孔隙率,常以(%)表示。
材料的孔隙率与密实度是从两个不同方面反映材料的同一个性质。 通常采用孔隙率表示,孔隙率可分为开口孔隙率和闭口孔隙率。
V 0 = V0+ Vj = V + VP +Vj;
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1.1 基本物理性质
二、材料的密度、表观密度和堆积密度 1.密度 密度是指多孔固体材料在绝对密实状态下,单位体积的质量(俗称 比重)。用下式计算:
m
V
式中 ρ—— 材料的密度(g/cm3或kg/m3)
m —— 材料的质量(干燥至恒重)(g或kg)

2 建筑材料的基本性质

2 建筑材料的基本性质

1.2 材料与水有关的性质
(四)材料的抗渗性(不透水性) 抗渗性(不透水性) 抗渗性
抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能.用渗 透系数或抗渗等级表示.
(1)渗透系数 材料的渗透系数K可通过下式计算:
Wd K= AtH
式中:K——渗透系数,(cm / h); W——渗水量, (cm3 ); A——渗水面积,(cm2 ); H——材料两侧的水压差,(cm); d——试件厚度 (cm);t——渗水时间 (h).
1.1 建筑材料的物理性质
(二)材料的孔隙率 空隙率 孔隙率与空隙率 孔隙率
2. 材料的空隙率 . 材料的空隙率 材料的空隙率是散粒材料在其堆集体积中, 颗粒之间的空隙体积 空隙率是 空隙率 所占的比例.按下式计算: .
′ V0′ V0 V0 ρ0 P′ = = 1 = 1 V0′ V′ ρ0
式中: 式中: ρ0—材料的表观密度;ρ0,—材料的堆积密度 ρ 空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度.空隙率 可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据.
1 建筑材料的基本性质
西南民族大学化学与环境学院
建筑材料的基本性质
建筑材料基本性质是指材料处于不同的使用条 建筑材料基本性质 材料处于不同的使用条 件和使用环境时,通常必须考虑的最基本的, 件和使用环境时,通常必须考虑的最基本的, 共有的性质.因为建筑材料所处建( 共有的性质.因为建筑材料所处建(构)筑物 的部位不同,使用环境不同, 的部位不同,使用环境不同,人们对材料的使 用功能要求不同,所起的作用就不同, 用功能要求不同,所起的作用就不同,要求的 性质也就有所不同. 性质也就有所不同. 因此在工程设计和施工中必须充分了解和 掌握各种材料的性质和特点,才能正确选择和 合理使用材料.
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第一章建筑材料的基本性质建筑材料在建筑物中承受各种不同的作用,要求具有相应的性质;同时,建筑物在使用过程中,还经常受到各种环境因素的作用,使材料逐渐遭受破坏。

因此,材料在满足建筑物所要求的功能性质的同时,还需具有抵抗这些破坏作用的性质,以保证在所处环境中经久耐用。

所谓材料的性质是指在负荷与环境因素联合作用下材料所表现的行为。

因此,工程中讨论的材料各种性质,都是在一定环境条件下测试的各种性能指标。

建筑材料的性质是多方面的,不同材料又有其特殊性质。

本章将具有共同性和比较重要的材料性质作为基本性质重点论述。

第一节材料的组成、结构与构造材料的组成、结构与构造是决定材料性质的内部因素。

一、材料的组成材料的化学组成,是指组成材料的化学元素种类和数量。

通常金属材料以化学元素含量百分数表示;无机非金属材料以元素的氧化物含量表示;有机高分子材料常以构成高分子材料的一种或几种低分子化合物(单体)来表示。

材料的化学成分,直接影响材料的化学性质,也是决定材料物理性质及力学性质的重要因素。

材料的矿物组成,是指组成材料的矿物种类和数量。

所谓矿物,是指具有一定化学成分和一定结构及物理力学性质的物质或单质的总称。

矿物是构成岩石及各类无机非金属材料的基本单元。

例如,花岗岩的矿物组成主要是石英和长石;石灰岩的矿物组成为方解石。

材料的矿物组成直接影响无机非金属材料的性质。

有机高分子材料分子组成的基本单元为链节。

所谓链节,是由一种或几种低分子化合物按特定结构构成的基本单元。

链节的多次重复即构成合成高分子材料。

例如,聚氯乙烯的链节为氯乙烯,其重复次数称为聚合度。

二、材料的结构材料的结构是指材料的微观组织状况。

可分为微观结构和显微结构两个层次。

(一)微观结构微观结构是指用电子显微镜观察到的组成材料原子、分子的排列方式、结合状况等。

材料的微观结构可分为晶体、非晶体。

1.晶体晶体是由质点(原子、离子或分子)在三维空间作有规律的周期性重复排列(远程有序)而形成的固体。

质点的这种规则排列构架称为晶格。

构成晶格的最基本的几何单元称为晶胞。

晶体就是由大量形状、大小和位向完全相同的晶胞堆砌而成。

故晶体结构取决于晶胞的类型及尺寸。

晶体的物理力学性质,除与其质点的本性及其晶体结构形态有关外,还与质点间结合力有关,这种结合力称为结合键。

可分为离子键、共价键、金属键和分子键四种。

按组成材料的晶体质点及结合键的不同,晶体可分为如下几种。

(1)离子键和离子晶体。

由正、负离子间的静电引力所形成的离子键构成的晶体称为离子晶体。

离子键的结合力比较大,故离子晶体具有较高的强度、硬度和熔点,但较脆。

其固体状态是电热的不良导体,熔、溶状态时可导电。

(2)共价键和原子晶体。

共价键的特点是两个原子共享价电子对。

由原子以共价键构成的晶体为共价晶体(或称原子晶体),如石英、金刚石等。

共价键的结合力很大,故原子晶体具有高强度、高硬度和高熔点。

但塑性变形能力很差,只有将共价键破坏才能使材料产生永久变形。

通常为电、热的不良导体。

(3)金属键和金属晶体。

金属键结合的特点是价电子的“公有化”。

由金属阳离子组成晶格,自由电子运动其间,阳离子与自由电子形成金属键,金属键的结合力较强。

金属晶体的晶格一般是排列密集的晶体结构,如铁的体心立方体结构,故金属材料一般密度较大。

金属晶体有较高的硬度和熔点,具有很好的塑性变形性能,并具有导电和传热性质。

(4)分子键和分子晶体。

分子键也称范德瓦尔斯力,是存在于中性原子或分子之间的结合力,本质上是一种物理键,依分子键结合起来的晶体称为分子晶体。

分子键结合力很弱,分子晶体具有较大的变形性能、熔点很低,为电、热的不良导体。

分子键是普遍存在的,但当有前述化学键存在时,它会被遮盖而被忽略;对由数个分子或由多个分子组成的微细颗粒或超微细颗粒(如纳米颗粒),其间范德瓦尔斯力的作用则是很重要的。

此外,还有一种特殊的分子键——氢键,它是由氢原子与O、F、N等原子相结合时,形成的一种附加键。

氢键是一种物理键,但比范氏键强。

在实际材料中,大多数晶体并不是由前述某一种类型键结合的,而是存在着混合键。

实际材料中的晶体,都有各种晶格缺陷。

主要有点缺陷、线缺陷及面缺陷三种。

(1)点缺陷:是指晶格中有空位和填隙原子。

这是由于晶体内原子热运动,某些质点脱离了晶格,出现了暂时的晶格空位。

晶格空位削弱了晶体材料强度,但它是材料发生固相反应的媒介。

晶格间隙中嵌入的杂质原子(原子直径较小)称为填隙原子。

填隙原子造成晶格畸变,使晶体强度增加、塑性降低。

(2)线缺陷(位错):是指晶体中存在着多余的半平面。

位错使晶面容易滑移产生塑性变形。

当晶体受力后,位错线很容易在晶粒内移动,当其移至晶粒表面时,晶粒即产生了永久变形。

因此,位错是使晶体材料成为不完全弹性体的原因之一,也是影响晶体结晶生长、造成杂质在晶体中扩散并改变其性能的原因。

(3)面缺陷:晶体材料中相邻两晶粒的晶格常存在相位差。

在界面处原子排列不规则,称为面缺陷。

面缺陷使界面处原子滑移困难。

相邻两晶粒,若其一的晶格滑移(位错在其中运动)至面缺陷后滑移终止,使位错不易向另一晶粒传递。

因此,面缺陷使晶体材料强度提高、塑性降低。

此外,材料的性质还与晶粒大小及分布状态有关。

一般晶粒越细、分布越均匀,材料的强度越高。

2.非晶体非晶体结构又称无定形结构或玻璃体结构。

它与晶体的区别在于质点排列没有一定规律性(或仅在局部存在规律性,也称近程有序)。

非晶体没有特定的几何外形,是各向同性的,也没有固定的熔点,如石英玻璃等。

由于玻璃体凝固时没有结晶放热过程,在内部蓄积着大量内能,因此,它是一种不稳定的结构,可逐渐地发生结构转化。

它具有较高的化学活性,也是它能与其它物质起化学反应的原因之一。

(二)显微结构显微结构是指用光学显微镜可以观察到的材料组成及结构。

一般可分辨的范围是1mm~10-3mm。

材料在这一层次上的组成及其聚集状态,对其性质有重要影响。

例如水泥混凝土材料,可以分为水泥基体相、集料分散相、界面相及孔隙等。

它们的状态、数量及性质将决定水泥混凝土的物理力学性质。

(三)微粉、超微颗粒及胶体(1)微粉。

是指粒径在10-4mm~0.1mm间的各种矿物或金属粉末,通常属散粒的显微层次。

将宏观物体破碎成微粉,其比表面积随粒径减小而增大,可加快颗粒溶解及表面化学反应速度;也可消除宏观物体裂纹、内部孔隙等构造缺陷,是进行材料密度测量时的重要手段。

(2)超微颗粒。

是指粒径在10-6mm~10-4mm间的各种微粒(金属或非金属、晶体或非晶体等)。

它一般大于微观尺度的原子团,小于通常的微粉。

其性质既不同于单个原子或分子,又不同于粗粒固体,称为纳米微粒,由它可构成各种纳米材料。

当微粒的尺寸进入纳米量级时,它有很大的比表面积,表面原子数增多,界面组元所占体积分数显著增大,表面能和表面张力显著增加,其本身和由它构成的各种材料,具有传统材料所不具备的许多优越物理力学性质。

此外,纳米材料的热学、电学、光学及磁学等许多性能,都不同于一般材料,具有优异的特殊性质。

(3)胶体。

是指超微颗料在介质中形成的分散体系。

当胶体的物理力学性质取决于介质时,此种胶体称为溶胶。

溶胶具有可流动的性质。

由于微粒具有很大的表面积和表面能,当其数量较多(胶体浓度大)或在其物理化学作用下,颗粒相互吸附凝聚而会形成网状结构。

此时,胶体反映出微粒的物理力学性质,称为凝胶。

凝胶体中颗粒之间由范德华力结合。

在搅拌、振动等剪切力的作用下,结合键很容易断裂,使凝胶变为溶胶,粘度降低,重新具有流动性。

但静置一定时间后,溶胶又会慢慢地恢复成凝胶,这一转变过程可以反复多次。

凝胶——溶胶这种互变的性质称为触变性。

上述有关胶体的各种性质,随微粒尺寸的减小而更为突出,对于粒径不十分小的微粉颗粒也会在一定程度上表现出胶体各种性质。

如含水较多的水泥浆体具有溶胶性质,开始初凝的水泥浆具有凝胶性质及触变性。

三、材料的构造材料的构造是指材料的宏观组织状况。

如岩石的层理,木材的纹理,钢铁材料中的气孔等。

材料的性质与其构造有密切关系。

构造致密的材料强度高;疏松多孔的材料密度低,强度也较低;层状或纤维状构造的材料,是各向异性的。

多孔材料的各种性质,除与材料孔隙率的大小有关外,还与孔隙的构造特征有关。

材料中的孔隙,有与外界相连通的开口孔隙和与外界隔绝的闭口孔隙。

孔隙本身又按粗细分为:极细孔隙(孔径D<0.01mm)、细小孔隙(孔径D<1.0mm)、粗大孔隙(孔径D>1.0mm)。

粗大的开口孔隙水分易于透过,但不易被水充满;极细孔隙,水分及溶液易被吸入,但不易在其中流动;介于二者之间的毛细孔隙,既易被水充满,水分又易在其中渗透,它对材料的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性有不利影响。

闭口孔隙,不易被水分及溶液侵入,对材料的抗渗、抗冻及抗侵蚀性能的影响较小。

有时还可起有益的作用。

随着孔隙率的增大,材料表观密度减小,强度下降。

含有大量分散不连通孔隙的材料,常有良好的保温隔热性能。

含有大量与外界连通的微孔或气泡的材料,能吸收声波能量,可作为隔音吸声材料。

第二节 材料的密度、表观密度和孔隙率一、密 度密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。

材料的密度可按式(1-1)计算,即V m =ρ (1-1)式中 ρ——密度,g/cm 3;m ——材料在干燥状态下的质量,g ; V ——干燥材料在绝对密实状态下的体积,或称绝对体积,cm 3。

二、表观密度材料在自然状态下(包含孔隙)单位体积的质量,称为材料的表观密度。

材料表观密度可按式(1-2)计算,即0V m =γ (1-2)式中 γ——表观密度,kg/m 3(g/cm 3); m ——材料的质量,kg (g ); V 0——材料在自然状态下的体积,m 3(cm 3)。

每种材料的密度是固定不变的。

当材料含有水分时,其自然状态下质量、体积的变化会导致表观密度的改变,故对所测定的材料而言,其表观密度必须注明含水状态。

通常,材料表观密度是指在气干状态(长期在空气中存放的干燥状态)下的表观密度,材料在烘干状态下测得的表观密度,称为干表观密度;材料在潮湿状态下测得的表观密度,称为湿表观密度。

三、孔隙率孔隙率是指材料中孔隙体积占总体积的百分比。

材料的孔隙率(P )按式(1-3)计算,即%1001(%10000×−=×−=ργV V V P (1-3) 密度、表观密度与孔隙率可反映材料最基本的物理状态。

材料孔隙率的大小,反映出材料结构(或构造)的疏密程度。

密度和表观密度还可用来估算材料的体积和质量。

几种常用材料的密度、表观密度及孔隙率的约值见表1-1。

四、散粒材料的视密度、堆积表观密度及空隙率砂、石子及水泥等散粒状材料,在测定其密度时,常采用排液置换法测定颗粒体积,所得体积一般包含颗粒内部的闭口孔隙体积,并非颗粒绝对密实体积。

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