建筑材料教材

2、表观密度和容积密度�表观密度 �又称为视密度、近似密度�表示材料单位细观外
形体积�包括内部封闭孔隙�的质量�容积密度 �又称为体积密度、表观毛密度、容
重�表示材料单位宏观外形体积�包括内部封闭孔隙和开口孔隙�的质量。——表观密
度 细观外形体积
�含闭口孔� 干燥材料浸入水中�待吸水饱和后�测量排开水的体积 V
材料的亲水性越大�连通微细孔越多�则吸水率、含水率越大。
四、耐水性
材料长期在饱和水作用下不破坏�而且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�K 软�f 软�f 干�表示。软化系数愈小�表示材料的耐水性愈差。工程上� 通常将 K 软≥0.85 的材料称为耐水性材料。 表达式� 用软化系数 KP 表示 。
容积 V
计算式
ρ 0'= m/ v0 ' =m /(V+ VP + Vv ) 式中 ρ 0'--- 材料的堆积密度�kg/ m3 。
VP --- 颗粒内部孔隙的体积�m3 。 Vv --- 颗粒间空隙的体积�m3 。
注意 �自然堆积状态下的体积含颗粒内部的孔隙积及颗粒之间的空隙体积。
二、 材料的密实度与孔隙率
具有极细孔隙的材料�可以认为是不透水的。开口大孔材料抗渗性最差。此外�亲水性材料
的毛细孔由于毛细作用而有利于水的渗透
六、抗冻性
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�同时也不严重降低强度的
性质称为抗冻性。材料的抗冻性用抗冻等级�D 或 F�表示�即在一定条件下能够经受的冻 融循环次数。
比热�单位质量的材料温度变化一度吸收或放出的热量。 材料的热容量对保持建筑物内部温度稳定有重要意义�能在热流变动或采暖设备供暖不 均匀时�缓和室内温度的波动。
§2、5 材料的耐久性 定义�材料在长期使用过程中�抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏的性质�称为耐久性。 内容�材料的耐久性是一项综合性能,包括有抗渗性、抗冻性、耐腐性、抗老化性、 耐 磨性、耐光性等。 影响因素�内部因素是造成材料耐久性下降的根本原因。内部因素包括材料的组成、结 构与性质等。外部因素是影响耐久性的主要因素。
表达式 用导热系数λ 表示 。 λ = Q a / ( T1 - T2 ) A t 式中 λ --- 导热系数�w/(m .k ) 。 Q --- 传递的热量�J 。 a --- 材料的厚度�m 。 T1 - T2 --- 材料两侧的温差�k 。 A --- 材料传热面的面积�㎡。 t ---传热的时间�s 或 h 。
质量吸水率和体积吸水率的关系
ω v = ρ0×ω m
注意 � 对多孔吸水材料�其质量吸水率往往超过 100��此时用体积
吸水率表示�材料受潮后导热性增大�故保温隔热材料需保持干燥状态。
三、吸湿性
材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性常以含水率�W 含�表 示�含水率等于含水量占材料绝干质量的百分率。含水率随环境温度和空气湿度的变化而改
1、密实度�D�即材料体积内被固体物质充实的程度� D�1�P。
表达式
D =V/V0×100 % =�ρ 0 /ρ �×100 %
2、孔隙率�P�指材料内部孔隙体积占其总体积的百分率。
表达式
P=[(V0-V)/V0 ]=[1-V/V0 ] =(1-P0 /P)×100 %
孔隙率和密实度的关系 D + P= 1
比强度�比强度是按单位体积的质量计算的材料强度�其值等于材料强度与其容积密度
之比。
比强度是评价材料是否轻质高强的重要指标。选用比强度大的材料对增加建筑高度、减
轻结构自重、降低工程造价等具有重大意义 。
三、 材料的变形性质
弹性�材料受力就发生变形�外力撤除后变形可完全恢复的性质
塑性�材料在外力作用下产生变形�当外力除去后�材料仍保留一部分残余变形、且不
第二章
石材
三、变质岩 沉积岩变质�性质提高�如石灰岩变质的大理石。 深成岩变质�性质下降�如花岗岩变质的片麻岩。
§3�2 天然石材的技术性质 一、表观密度 分为轻质石材和重质石材�分界点 1800kg/m3 二、吸水性 波动很大�岩石吸水后强度降低�抗冻性、耐久性下降�分为低、中、高三类吸水性的
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计算式 式中
ρ '= m /v ' ρ '--- 材料的表观密度�g/cm3 。
m --- 材料在干燥状态下的质量�g 。 v '--- 材料不含开口孔隙的 体积�cm3 。
3、堆积密度�堆积密度是指散粒材料或粉状材料�在自然堆积状态下单位体积的质量。 ——堆积密度 自然堆积体积 (含材料间空隙) 颗粒材料正好装满容器�测量该容器的
-1-பைடு நூலகம்
第一章、建筑材料的基本性质
§2、1 材料的基本物理性质
一、 材料的密度、表观密度与堆积密度
1、密度�密度是材料在绝对密实状态下�单位体积的质量。——密度 自身体积
�不含孔隙� 磨成细粉消除内部孔隙�材料的排水体积 V
计算式
ρ = m/v
式中 ρ --- 材料的密度�g/㎝ 3 。
m --- 材料在干燥状态下的质量�g 。 v --- 材料在绝对密实状态下的体积�㎝ 3 。
取决于矿物成分和构造
八、耐磨性
石材的强度越高�耐磨性能越好。分为耐磨损性和耐磨耗性。
九、抗风化性
由化学水、冰等因素造成岩石开裂或剥落的过程称为风化。
十、放射性
若超过相应标准对人体不利。
一、花岗岩
§3�3 建筑中常用岩石的特性与应用
其品质决定于矿物组成和晶体结构。按晶粒大小分为粗晶、细晶、微晶三种。结晶颗粒
因空气中的二氧化硫遇水生成亚硫酸�与大理石中的碳酸钙反应�生成易溶于水的硫酸
钙�使表面失去光泽�变得粗糙多孔�故大理石不宜用于室外装饰。
三、石灰岩
天然石灰石板又称“灰岩”或“青石”�主要化学成分为碳酸钙。常呈灰白或浅灰色�有时 因杂质而呈现灰黑、浅黑、浅红等色。表面具有自然纹理�抗压强度较前两种低�为 20� 120MPa��不属高档饰面材料。工程上可用作建筑物墙面或路面装饰�并可作建材生产原料。
细而均匀的强度高,达 120�150MPa。其名称以产地及颜色命名,如泰山青、墨玉、黑色等。 花岗石板外观稳重大方、抗压强度高�耐磨性�耐水、耐风化、耐腐蚀及抗冻性均较好�
适于内外墙面、地面及柱面的装饰。使用年限达 75-200 年。 耐火性差�800℃以上晶格转化�体积膨胀�开裂。 二、大理岩
天然大理石又称云石。大理石质地密实�强度可达 300MPa�具有灰色、绿色、红色、 白色、黑色等多种色彩�而且带有花纹。纯大理岩为白色�常称为汉白玉。
KP = fsw / fd 式中 fsw--- 材料吸水饱和状态下的抗压强度�MPa 。
fd --- 材料在干燥状态下的抗压强度�MPa 。
五、抗渗性
材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性�不透水性�。材料的抗渗性可用渗透系数 K 或 抗渗等级 S 或 P 表示。渗透系数愈小或抗渗等级愈大�表示材料的抗渗性愈好。 材料抗渗性好坏�与其孔隙率和孔隙特征有关。绝对密实的材料和具有闭口孔隙的材料�或
一、 亲水性与憎水性
材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性。材料与水接触时不能被水润湿的性质称
为憎水性。
材料的亲水性与憎水性可用润湿边角 θ 来说明。θ 愈小�表明材料易被水润湿。当 θ≤90°时� 该材料被称为亲水性材料�当 θ�90°时�称为憎水性材料。
二、 吸水性
吸水性�材料在水中吸收水分的能力称为吸水性。吸水性的大小常以吸水率表示。有以
四、砂岩
分为硅质、钙质、铁质、泥质砂岩�纯白色砂岩俗称白玉石�可用于雕刻及作装饰。
一、石材的加工类型
§3�4 石材的加工类型与选用原则
1、 块状石材 �1�毛石�分为乱毛石和平毛石�一般用于砌筑�配混凝土或铺路。 �2�料石�至少有一个边角整齐�便于合缝�分为毛料石、粗细料石、半细料石、细料 石�可用于砌筑及装饰。
意义�通常把λ <0.23 w/(m·k) 的材料称为绝热材料�在运输、存放、施工及使用过程 中�须保持干燥状态 。
导热系数越小�材料的绝热性越好 材料含水�导热系数会明显增大�高温下比常温下大�顺纤维方向导热系数也会大些。
二、 热容量
热容量�材料受热时吸收热量�冷却时放出热量的性质�称为热容量�其值为比热 C 与 材料重量 m 的乘积。
产生裂缝的性质称为塑性。
脆性�外力作用于材料并达到一定限度后�材料无明显塑性变形而发生突然破坏的性质
称为脆性。
韧性�在冲击或震动荷载作用下�材料能吸收较大能量�同时产生较大变形�而不发生
突然破坏的性质称为材料的冲击韧性�简称韧性�。
一、 导热性
§2、4 材料的热工性质
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导热性�材料传导热量的性质称为导热性。大小用导热系数表示 导热系数�评价材料导热能力的指标。其物理意义为单位面积、单位厚度的材料�在单 位温差下�单位时间内传导的热量。
下两种表示方法�
质量吸水率�Wm��指材料吸水饱和时�所吸水量占材料绝干质量的百分率。 体积吸水率�WV�� 指材料吸水饱和时�所吸水分的体积占绝干材料自然体积的百分率。 体积吸水率在数值上等于开口孔隙率。
表达式 用质量吸水率ω m 或体积吸水率ω v 表示。表达式分别如下。
ω m = mSw / m×100% = [( msw'- m )/ m ]×100%
1、填充率�D�1�P�是散粒状材料在某堆积体积中被其颗粒填充的程度。
2、空隙率�P�是指在某堆积体积中�散粒状材料颗粒之间的空隙体积所占的百分率。
孔隙率的大小反映了散以及填充率和孔隙率的定义、关系。要求能够进行简单的计算。
粒材料的颗粒之间互相填充的致密程度。
表达式
P'=Vv /V0'=(V0'-V0 )/ V0' =(1-P0'/P0 )×100 %
ω v =VSw /v0×100% = [( msw„ - m )/v0 /ρw ]×100%
式中 msw --- 材料吸水饱和时所吸水的质量�g 或 kg 。
ω Sw„ --- 材料吸水饱和时材料的质量�g 或 kg 。 VSw --- 材料吸水饱和时所吸水的体积�cm3 或 m3 。 ρ w --- 水的密度�g/cm3 或 kg/m3 。
材料孔隙率或密实度大小直接反映材料的密实程度。材料的孔隙率高�则表示密实程度小。
计算式
P0'= m/ V0 ' =m /(V+ VP + Vv ) 式中 P0'--- 材料的堆积密度�kg/ m3 。
VP --- 颗粒内部孔隙的体积�m3 。
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Vv --- 颗粒间空隙的体积�m3 。
三、 材料的填充率与孔隙率
岩石。
三、耐水性
含有粘土或易溶于水的物质耐水性低�分为低、中、高三类耐水性的岩石。软化系数小
于 0.8 的石材不允许用于重要结构。 四、抗冻性
是衡量石材耐久性的重要指标�室外饰面石材�抗冻次数大于 25 次。 五、耐热性
造岩矿物高温分解变质�各种矿物热膨胀系数不同�产生崩裂。
六、强度
采用边长为 70mm 的立方体试块测试�饰面石材可采用 50mm 的试块测试。代码为 MU。 七、硬度
表达式 用比热 C 表示,又称比热容或热容量系数,其表达式为� C = Q / m ( T2 - T1 )
式中 C --- 材料的比热容�J / (kg . K ) 。 Q --- 材料吸收�或放出�的热量�J 。 m --- 材料的质量�kg 。 (T2 -T1)--- 材料受热�或冷却�前后的温度差�K 。
变。当与空气温湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率。用含水率ω 'm 表示
式中
ω 'm = mw /m×100% mw --- 材料在空气中吸收水分的量, kg 。
m ---材料干燥时的质量, kg 。
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注意 �材料在与空气湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率, 建筑材料在正常状态下, 均 处于平衡含水率状态。
注意�对致密材料�如天然砂、石�可用表观密度ρ ′近似代替干燥时体积密度ρ 0 。
总结�建筑材料与质量有关的性质——密度、表观密度、堆积密度之间的关系�材料密实度、
孔隙率的定义和关系复习�
1、 材料的密度、表观密度、堆积密度的定义以计算方法 2、 材料的密实度与孔隙率 3、 材料的填充率与孔隙率
§2、2 材料与水有关的性质
材料的孔隙率低、孔径小、开口孔隙少�则抗冻性好。另外还与材料吸水饱和的程度、
材料本身的强度以及冻结条件等有关。
一、 理论强度
§2、3 材料的力学性质
材料受外力作用而引起破坏的原因�由于拉力造成质点间结合键断裂�或由于剪力或
切应力而造成的破坏。
二、 强度、比强度
强度�材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。