建筑材料的基本性质知识

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公式: ρˊ =m/ Vˊ式中 ρˊ -表观密度( g/cm3 )
m-材料的质量(g)
Vˊ -用排水法求的的体积(cm3)
堆积密度
堆积密度-材料的堆积密度是指粉状、颗粒 状或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质 量。单位g/cm3或kg/m3。
V0ˊ= V0 + V空 公式: ρ0ˊ =m/ V0ˊ式中
毛细孔:直径在um-mm级孔隙; 极细微孔:直径在um以下。
孔隙的类型及对材料性质的影响
(三).孔隙对材料性质的影响 孔隙率越大,材料的密度越小、强度越低、保
温隔热性能越好、吸声隔声性能越高; 连通孔对材料的吸水性、吸声性影响较大,封
闭孔对材料的保温隔热性能影响较大; 粗大孔,影响材料的密度、强度;
体积密度的测量: 1).对形状规则的材料:砖、混凝土、石材
烘干-量测几何体积-称重-代入公式 2).对形状不规则的材料:
烘干-蜡封-浮力天平
密度
2、密度-材料在绝对密实状态下单位体
积的质量。 单位g/cm3或kg/m3。
公式: ρ=m/v
式中
ρ-材料的密度( g/cm3 ) m-材料的质量(g)
Kp≥0.8 耐水材料
长期水浸,受潮严重重要工程(如地下构筑物、基础、水工结构) : Kp≮0.85~0.9
受潮较轻或次要结构:Kp≮0.70~0.85
5、抗渗性 材料抵抗压力水或其他液体渗透的能力。
(1)渗透系数K
Q = KhA t / d K=Qd / Ath
K-渗透系数,cm/h Q-渗透水量,cm3 A-渗水面积,cm2
(2).体 积 吸 率
公式:Wv= Vw/ V0=(m2-m1)/V0* ρw *100% 式中: Wv --体积吸水率
Vw—材料所吸收水分的体积 ρw—水的密度,常温下取1=g/ cm3
V0 —材料的自然体积 体积吸水率与质量吸水率的关系为:
Wv= Ww * ρo
ρo —材料的干燥体积密度
分为以下类型: 致密状构造:钢材、玻璃、铝合金 多孔状构造:加气混凝土、泡沫塑料 微孔状构造:石膏制品、烧结砖 颗粒状构造:石子、砂、蛭石 纤维状构造:木材、玻璃纤维 层状构造:胶合板、复合木地板、夹层玻璃
四.材料的孔隙
(一).孔隙形成的原因 (1).水分子的占据作用
建筑材料加水拌和,用水量通常超过理论上 的用 水量, 多余的水分占据的空间即为孔隙 (2).外加的发泡作用
◇显微结构
指借助光学显微镜和电子显微镜观察到的结构, 它可分为结晶和无定型两种.结晶和无定型是同一物 质的不同状态,晶体呈稳定状态,而无定型则具有化学 活性。
◇微观结构
指原子排列结构,根据质子间键的特性分为原 子晶体,离子晶体,分子晶体
二、材料的微观结构
材料的微观结构只要是指材料在原子、粒子 、分子层次上的组成形式。
ρ0,ρ0 中 m为自然状态下的质量(可能含水)
密实度
密实度-指材料的体积内,被固体物质充 满的程度.
D= V/ V0= ρ0/ ρ×100%
(二).材料的孔隙
1.、孔隙率-指材料中孔隙体积与材料在自然状态下的体积之 比的百分率,或称总孔隙率。
公式 :P=V孔/ Vo *100% 式中: P—孔隙率
(2).体 积 吸 率
影响材料的吸水性的主要因素有: 材料的本身的化学组成、结构、构造、孔隙 状况。 材料的亲水性越强,孔隙率越大,连通的毛 细孔隙越多,吸水率越大。
பைடு நூலகம் 吸水率对材料性能影响:(指吸水饱合后 )
Wv、 Ww ↑ ρo ↑导热性↑强度↓抗冻性↓
(3) .水 饱 和 度
公式: KB= Wv /P KB —水饱和度 Wv —材料的体积吸水率,% P—材料的孔隙率,%
ρ0ˊ -堆积密度( g/cm3 )
m-材料的质量(g)
V0ˊ -材料的堆积体积(cm3)
(4)几种密度间的区别
(1)大小:ρ≥ρ≥ρ0≥ρ0 (同一材料) (2)影响因素: (3)计算表示式中体积的不同
ρ : V=V+V闭; ρ0 : V0=V+V闭+V开=V+V孔 ρ0: V0=V+V闭+V开+V空=V+V孔+V空 (4)计算表达式中质量的不同 ρ,ρ 中 m为绝对干燥的质量
空隙率
4、空隙率-散粒材料在自然堆积状态下,其中 的空隙体积与散粒在自然堆积状态下的体积之 比的百分率称为空隙率
公式: ρ0ˊ /
ρP’o) =×(11-00V%0
/
V0ˊ)×
100%=(1-
P’—散粒材料的空隙率
ρ0ˊ—散粒材料的堆积密度 ρo--材料的体积密度
填充率:Dˊ
=
V0
/
Vˊ 0
P’+ Dˊ =1
一.状态参数
(一)材料的密度
1、体积密度-材料在自然状态下单位体积的
质量。单位g/cm3或kg/m3。
公式:
ρo =m/ Vo
式中
ρo-表观密度( g/cm3 ) m-材料的质量(g)
Vo-材料在自然状态下的体积(cm3)
体积密度的测量
自然状态下的体积-是指构成材料的固体物质的体积 与全部孔隙体积之和。根据材料在自然状态下含水情 况的不同,体积密度又可分为干燥体积密度、气干体 积密度(在空气中自然干燥)等几种。
第一章 建筑材料的基本性质
内容:
第一节 材料的化学组成、结构和构造 第二节 材料的物理性质 第三节 材料的力学性质 第四节 材料的耐久性
第一节 材料的组成、结构和构造
一.材料的化学组成
材料的化学组成的不同是造成其性能各异的主 要原因。 化学组成通常从材料的元素组成和矿物组成两 方面分析研究。
一.材料的化学组成
二、材料与水有关的性质
1、亲水性与憎水性 材料在空气中与水接触时,根据其是
否能被水润湿,将材料分为亲水性和憎 水性两大类。常用润湿角θ表示。
亲水性材料 θ≤90° 憎水性材料 θ>90°
二、材料与水有关的性质
1、亲水性与憎水性
润湿角:材料、水、空气三相交点处水滴表面的切线与 材料表面(经过水)所成的角度。
建筑材料的微观结构主要有晶体、玻璃体和 胶体等形式。
二、材料的微观结构
晶体的微观结构特点是组成物质的微观粒子在空间的排 列有确定的几何位置关系。如金刚石和石墨,元素 组成都为碳,由于各自的晶体结构形式不同,性质 上反差巨大。
晶体物质具有强度高、硬度大、有确定的熔点、力 学性质各项异性的共性。
建筑材料中的金属材料(钢、铝合金)和非金属材 料中的石膏及水泥石中的某些矿物(水化硅酸钙、 水化硫铝酸钙)等都是典型的晶体结构
影响因素:材料本身(除与吸水率的影响 因素相同外),还与环境的温湿度有关。
4.耐水性
材料在长期饱合水作用下,保持其原有性质(不破坏,强度也 不显著降低)的能力。
技术指标:软化系数KP
KP=fw/f
(0~1)
fw-材料浸水饱合状态下的抗压强度,MPa。
f-材料干燥状态下的抗压强度,MPa。
Kp↑耐水性↑ Kp↓耐水性↓,
V-材料在绝对密实状态下的体积(cm3)
密度的测量
绝对密实状态下的体积-是指构成材料的固 体物质本身的体积。
实际密度的测量: 1)对近于绝对密实的材料:金属、玻璃等
直接以排水法作为密实态体积近似值 2)对有孔隙的材料:砖、混凝土、石材
磨成细粉- 排水法求的体积即为密实态体积
表观密度
3、表观密度-对密实材料直接以排水法求 的体积v’作为密实态体积的近似值。单位 g/cm3或kg/m3。
第二节 材料的物理性质
一、材料与质量有关的性质 体积构成: 单体材料的体积主要有: 绝对密实的体积V 开口孔隙体积V开 闭口孔隙体积V闭组成, 表观体积Vˊ= V+ V闭
自然体积V0= V+ V开+ V闭 对于堆积材料, V0ˊ= V0 + V空 V0ˊ——材料的堆积体积 V空—材料的空隙体积
d-试件厚度,cm 。 h-水头差,cm。 t-渗水时间,h。
(2)抗渗标号S:
按规定方法制作的材料试件,在标准试验方法下所能承受的最大水压(MPa) 值。
如S6代表所能承受的最大水压为0.6MPa, 影响抗渗性因素:
孔隙率;孔隙特征。(P↓密实或P闭↑的S↑)。
材料结构:
◇宏观结构 ◇显微结构 ◇微观结构
(一).宏观结构 指用肉眼或放大镜能观察到的结构,它分
为散粒结构,聚集结构,多孔结构,致密结构,纤 维结构,层状结构
◇宏观结构
1.散粒结构 2.聚集结构
3.多孔结构
4.致密结构 5.纤维结构 6.层状结构
由单独的颗粒组成 材料中的颗粒通过胶结材料 彼此牢固地结合在一起 材料中含有大量的,大的 ,或微 小的均匀分布的孔隙 材料在外观上和结构上都是致密的 是木材,玻璃纤维制品所特有的结构 是板材常见的结构
胶体与晶体和玻璃体最大的不同点是可呈分散相和 网状结构两种结构形式,可分为溶胶和凝胶。
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 和水化铁酸钙呈胶体结构。
三.材料的构造
材料在宏观可见层次上的组成形式称为构造。 按照材料宏观组织和孔隙状态的不同可将材料的构造
毛细孔,对水具有极强的毛细作用,主要影 响材料的吸水性、抗冻性; 极细微孔,对材料的性能影响不大
第二节 材料的物理性质
内容: 材料与质量有关的性质 材料与水有关的性质 材料与热有关的性质
第二节 材料的物理性质
一、材料与质量有关的性质 材料与质量有关的性质主要是指材料
的各种密度和描述其孔隙与空隙状况 的指标,在这些指标的表达式中都有 质量这一参数。
如生产加气混泥土等的各种发泡剂,可在材料中 形成 大量的孔隙 (3).火山作用
火山爆发时,喷到空中的岩浆,,冷却后在岩石中 形成大量的孔隙 (4).烧作用
四.材料的孔隙
(二)材料的孔隙状况由孔隙率、孔隙连通性和 孔隙直径三个指标说明
孔隙率:指孔隙在材料体积中所占的比例。 孔隙连通性:连通孔、封闭孔、半连通半封闭孔 孔隙直径:粗大孔:直径大于mm级的孔隙;
KB可在0—1之间波动,当KB =0时即Wv =0说明 该材料所有的孔隙均未充水,孔隙为闭口孔隙 ;当KB =1时即Wv = P ,说明材料所有的孔隙全 部充满水,孔隙为开口孔隙
3、吸 湿 性
3、吸湿性-材料在潮湿空气中吸收水分的 能力。
公式: W=(mK-m1)/m1 W -材料的含水率(%) mK-材料吸湿后的质量(g) m1 -材料在绝对干燥状态下的质量(g)
亲水性材料:θ≤90的材料 (水与材料间吸引力>水分子
间吸引力 )
材料能被水润湿(亲水)
憎水性材料:θ>90的材料 (水与材料间吸引力<水分子间 吸引力) 材料不能被水润湿(憎水)
2. 吸 水 性
材料吸收水分饱和的能力称为吸水性 (1)质量吸水率:
Ww=(m2-m1)/m1*100% 式中: Ww—质量吸水率,% m1 —材料在绝对干燥状态下的质量,g m2—材料在浸水饱和状态下的质量,g
V孔—材料中全部孔隙的体积 Vo—材在自然状态下的体积 又由于P=(Vo –V)/ Vo *100%
=(1-V/Vo )*100% =(1-ρo/ρ)*100%
P+D=1
2.开口孔隙率与闭口孔隙率
开口孔隙率是指材料中能被水所饱和的孔隙体积 与材料在自然状态下的体积百分率: PK=(m1-m2)/V0 × ρw × 100% 式中: m1—水饱和状态下材料的质量, g m2—干燥状态下材料的质量,g ρw—水的密度,常温下可取1g/ cm3 闭口孔隙率pb为总孔隙率与开口孔隙率之差 即PB=P- PK
元素组成:主要是指其化学元素的组成特点,例如 ,不同种类合金钢的性质不同,主要是其所含合 金元素如C、Si、Mn、V、Ti 的不同所致。
矿物组成:主要是指元素组成相同,但分子团组 成形式各异的现象。如黏土和由其烧结而成的陶 瓷中都含SiO2和Al2O3两种矿物,其含化学元素相 同,均为Si、Al、O元素,但黏土在焙烧中由 SiO2和Al2O3分子团结合生成的3SiO2. Al2O3矿物 ,即莫来石晶体,使陶瓷具有了强度、硬度等特 性。
二、材料的微观结构
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混沌状态。
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。
二、材料的微观结构
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形成。
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