建筑材料的基本性质(ppt 59页)

导热性
定义：材料传导热量的能力（冬季材料保持热量不传递出去；夏季材料阻碍 热量传入室内）。
表示方法：用导热系数λ表示，导热系数的物理意义是：厚度为1 m的材料， 当温度每改变1 K时，在l h时间内通过1 m2面积的热量。用公式表示为
Qd
At(T2 T1)
式中 λ—— 材料的导热系数，w/（m·K）； Q —— 传导的热量，J； d —— 材料的厚度，m； A —— 材料传热的面积，m2； t —— 传热时间，h；
材料的性质除了与孔的多少有关外，还与孔的特征、孔的形状有关。
孔的特征：包括开口孔和闭口孔，孔隙尺寸的大小、孔的形状、孔隙 在材料内部的分布均匀程度等。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
观察与讨论
某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面。请 问选择何种材料？
建筑钢材、木材、塑料等是较典型的韧性材料。 路面、桥梁、吊车梁以及有抗震要求的结构都要
考虑材料的韧性。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
大理石和玻璃谁更坚硬？
课堂讨论
大理石
玻璃
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
硬度
材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬 物刻划、压入其表面的能力。通常用刻划法、回弹 法和压入法测定材料的硬度。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
常见建筑材料的强度/MPa 小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
比强度
比强度是指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度与其 体积密度之比（f /ρ0）。在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比 强度较高的材料。是反映材料轻质高强的力学参数。
V的测定：
a. 比较密实的材料，如玻璃、钢材等，通常认为其处于绝对密实状 态下，直接测其体积；
b. 一般多孔材料，如砖，应磨成细粉（粒径小于0.2mm）排除其 内部孔隙，用密度瓶测其实际体积。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
表观密度
定义：材料在包含其内部闭口孔隙条件下的单位体积所具有
孔隙率
定义：材料体积内，孔隙体积占总体积的比例。
表达式： P 0 0 1% 0 0 1 0 1% 0 0 1 0 1% 00
孔隙率与密实度的关系？ 孔隙率与材料性质的关系？
材料的强度、材料的表观密度、吸水率、抗渗性、抗冻性、 保温性能等。 两个孔隙率相同的同种同体积的材料吸水率是否一定相同？
V 0 的测定：用既定容积的容器测定。
V 0
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
密实度 • 定义：在材料体积内，固体物质的体积占总体积的比例。
• 表达式：
m
D V V0
100%

m

0
100%
0
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比强度较高的材料。这类 轻质高强的材料，也是未来土木建筑材料发展的主要方向。
例如 木材强度值虽比混凝土低，但其比强度却高于混凝土，这说 明木材与混凝土相比较是典型的轻质高强材料。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
几种主要材料的比强度 小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
热容
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
3.3 建筑材料的力学性质
强度
• 材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。通常情况下，材料内 部的应力多由外力（或荷载）作用而引起，随着外力增加，应力也随之 增大，直至应力超过材料内部质点所能抵抗的极限，即强度极限，材料 发生破坏。
脆性
• 材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生 突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性 质称为脆性。
• 砖、石材、玻璃、混凝土等都是脆性材料。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
韧性
材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能 量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为 韧性。
体积密度
定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。 表达式：m―― 0材 料Vm0 的质量（（g/gcm或3kg））或(kg/m3 )
V0――材料在自然状态下的体积，也称表观体积 (cm3 或 m3 )。包括材料孔隙在内的体积，既包括开口孔隙， 也包括闭口孔隙。 意义：反映材料轻重的量，也与材料的强度有关，是选择结 构材料和承重材料的依据。 V0的测量：对形状规则的材料，直接测量；
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
影响导热性的因素
• 材料的化学组成与结构
化学组成不同的材料，其导热系数不同，所以不同材料的导热系数不同。
如：一般情况下，导热系数的大小为：
金属材料﹥非金属材料﹥有机材料 棉袄浸水后保暖性变差？
• 孔隙率和空隙构造特征
孔多的材料保温性能好？
A
B
小田 @ 《绿色建筑材料》的影响，材料保温性能的主要描述指标为 导热系数和热容量，其中导热系数越小越 好。观察两种材料的剖面，可见A材料为多 孔结构，B材料为密实结构，多孔材料的导 热系数较小，适于作保温层材料。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
DVV0010%00010%0
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
空隙率 • 定义：在散粒材料的堆积体积中，空隙体积占总体积的比例。 • 表达式：
P 0 0 0 1% 0 1 0 0 0 1% 0 1 0 0 0 1% 0 1 0 D
GreenBuilding Materials
章建筑材料的基本性质
《绿色建筑材料》讲义
问题导入
选择结构材料——关注什么？ 选择保温材料——关注什么？ 选择防水材料——关注什么？
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
教学目标
通过本章的学习，了解在不同使用环境下，各类 建筑材料的基本性质，并掌握各性质的涵义和影响 这些性质的因素。并能联系工程中的实际应用，研 究和改进材料的性质，对后面具体材料的学习作一 个很好的铺垫。
2.1.1 3.1 建筑材料的基本物理参 数
密度
定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
表达式： ρ=m/V （g/cm3 ）
m――材料干燥时的质量（g）
是否存在绝对密实 的材料？
V――材料在绝对密实状态下的体积（cm3 ）
即不包括任何孔隙在内的体积。
意义：反映材料的结构状态，例如：用密度控制玻璃的生产。
弹性与塑性
• 材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完 全恢复到原始形状的性质称为弹性。
• 材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有 一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性。
• 弹性变形与塑性变形的区别在于，前者为可逆变 形，后者为不可逆变形。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
对形状不规则的材料，蜡封后用排水法测量。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
堆积密度
定义：堆积密度指粉状、粒状、或纤维状材料在自然堆积 状态下，单位体积的质量。
表达式：
m―0 ―Vm材0（料k的g/质m3量）（kg）

的特点：包V括0 了孔―隙―及堆材积料体颗积粒（间m3 的）空隙体积。
思考题
1.中空玻璃为什么比同厚度的实心玻璃保温性能好？
2.保温材料为什么保持干燥状态保温效果较 好？
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
定义：材料受热时吸收热量， 冷却时放出热量的性质。用 比热容C表示。
在建筑工程中的作用：大比 热容的材料对保持室内温度 的相对稳定有很大影响。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
• 材料的抗压、抗拉、抗剪强度可直接由下式计算：
f Fmax A
f------- 材料强度，MPa Fmax---材料破坏时的最大荷载，N A------试件受力面积，mm2
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
多数为“墨水瓶”结构，肚大口小，毛 细管作用差，只有少数孔是水分蒸发形 成的毛细孔。故吸水及导湿均缓慢，材 料的吸水性不仅要看孔数量多少，还需 看孔的结构。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
2.1.3
填充率
• 定义：在散粒材料的堆积体积中，颗粒体积占总体积的比例。
• 表达式：
的质量。
表达式：

'

m V'
（g/cm3 ）或(kg/m3 )
m――材料的质量（g 或kg） V’――材料在自然状态下不含开口孔隙的体积。
意义：实际密度的近似密度，测量某些较致密的不规则的散 粒材料。
V’的测量：排水法，水中称重法。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
本章内容
3.1 建筑材料的基本物理参数 3.2 建筑材料的热学性质 3.3 建筑材料的力学性质 3.4 建筑材料与水有关的性质 3.5 建筑材料的耐久性 3.6 建筑材料的环境协调性
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
一般来说：P↑，导热性↓，原因是静止空气的λ＜一般材料的λ。
P一定时，随着连通孔和粗孔的增多，λ↑，因为若孔隙粗大 或贯通，对流作用加强，λ↑。
• 材料的湿度和温度
材料受潮后，λ↑，导热性↑，保温隔热性↓（λ水＞λ空气）。材料受潮后 再受冻，λ进一步↑，保温隔热性进一步↓(λ冰＞λ水)。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
• 在工程上，通常采用破坏试验法对材料的强度进行实测。将预先制作的 试件放置在材料试验机上，施加外力（荷载）直至破坏，根据试件尺寸 和破坏时的荷载值，计算材料的强度。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
• 根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强度、 抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等 形式。如下图所示：
• 材料的抗弯强度与受力情况有关，一般试验方法是将条形试 件放在两支点上，中间作用一集中荷载，对矩形截面试件， 则其抗弯强度用下式计算：
fw

3FmaxL 2bh2
式中
fw------材料的抗弯强度， MPa Fmax---材料受弯破坏时的最大荷载，N L------两支点的间距，mm b、h---试件横截面的宽及高，mm
（T1-T2）——材料两侧温度差，K 在建筑工程中的意义：判断材料的保温隔热性能（ λ 越大，传热越快，保温
性越差）。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
各种材料的导热系数差别很大，常见建筑材料的导热系数范围是 0.035～3.5 W／(m·K)，工程中通常把λ ＜0.23 W／(m·K)的材 料称为绝热材料（保温和隔热材料）。 常用建筑材料的热工性质指标
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
3.2 建筑材料的热学(工)性 质
• 能源紧缺是一个世界性的问题，建筑行业是个耗能大户， 国家规定高层建筑必须采用节能建筑材料，其中包括墙体 节能、屋面节能和门窗节能。
建筑节能
保温材料
热学性质
导热性 热容量
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
案例分析
某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、容量仅 700 kg/m3的加气混凝土砌块。在抹灰前往墙上浇水，发 觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌 块表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。
小田 @ 《绿色建筑材料》讲义
分析
加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大