第二章 建筑材料基本性质

学
弹、塑性变形
性 质 抗冲击性——韧性、脆性
表面性能——耐磨性、硬度
一. 强度
强度的定义：材料在外力（荷载）的作用 下抵抗破坏的能力。
（一）理论强度
L
Er d
L——理论抗拉强度（Pa） E——弹性模量（N/m2） r——固体表面能（J /m2 ） d——原子间距离（m，平均为2×10-10m）
（二） 实际强度
（一）材料的导热性
1． 导热性：材料传递热 量的能力。
2． 导热系数： λ
Q
(t
2
t1
),
A,
Z,
1 d
1
Q (t2 t1 )AZ d
将λ ≤0.15W/(m•k)的材料称为 绝热材料
3． 影响材料导热性的因素
1）材料本身的组成 2）材料的构造
•孔隙率 •孔特征 3）外界的温度 4）外界的湿度
mg (H A
h)
四、材料的表面性能
（一）硬度：材料表 面抵抗硬物压入或 刻划的能力。
1 、刻划法 2 、压入法
HB
2P
D(D D2 d2 )
（二） 耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力
§3 材料的耐久性
一．耐久性 材料在各种环境因素作用下，能经久不变
质、不破坏、长久地保持其使用性能的性质。 二．影响材料耐久性的因素
（1 ） K
四． 声学性质
（一） 吸声性能 1． 吸声性：材料吸收声波 的能力。
2． 吸声系数 E E0
平均吸声系数> 0.2为吸声材料
（二） 隔声性能
§2 材料的基本力学性质
材料在外力作用下的变形 性和抵抗破坏的性质。
抗压强度
抗拉强度
材 料
强度 抗剪强度 抗弯（折）强度
的
弹性变形
力 变形性 塑性变形
（真）密 ρ 度
ρ=m/v
视密度 ρˊ ρˊ=m/vˊ
表观密度 ρ0 ρ0=m/ v0 堆积密度 ρ0ˊ ρ0ˊ=m/v0ˊ
体积状态
①绝干状态②绝对 密实
①绝干状态②含闭 口孔隙、不含开口 孔隙 ①自然状态②含闭 口、开口孔隙
①自然堆积状态② 含闭口、开口孔隙 ③含颗粒间的空隙
（二）材料的孔隙率与空隙率
2） 表示方法：含水率
Wh
wenku.baidu.com
ms mg mg
100%
3）影响材料吸湿性的因素： 4）吸湿性大小对材料性能的影响
（四）耐水性
1．耐水性：材料长期在水作用下不破坏、 强度不显著降低的性质。
即材料抵抗水破坏的能力。
2． 软化系数： KR——软化系数
KR
fb fg
fb——材料在吸水饱和状态下的抗压强度
fg——材料在干燥状态下的抗压强度
（三）弹塑性变形
三、材料的脆性与韧性
（一） 脆性 脆性：材料受外力 作用，当外力达到 一定值时，材料发 生突然破坏，且破 坏时无明显的塑性 变形称为脆性变形。
（二） 冲击韧性 1． 冲击韧性
材料在受冲击或振动荷载作用下，吸 收较大的能量，产生一定的变形而不破 坏的性质。
2． 冲击韧性指标：
k
（六）抗冻性 1．抗冻性：材料在使用环境中能经受多次冻
融循环作用而不破坏、强度也不明显降低的 性质，即材料抵抗冻害的能力。 2．抗冻等级 Fn
n--循环次数
3．影响材料抗冻性的因素 1）材料本身的强度大小 2）材料的充水程度（水饱和度） 3）材料的孔隙率、孔隙特征 4）外界环境条件
三． 材料的热工性质
（一）亲水性（材料）与憎水性（材料）
润湿角（接触角）：θ
亲水性：材料与水之间的分子亲合力大于水本身分子间的内聚力 θ ≤900
憎水性：材料与水之间的分子亲合力小于水本身分子间的内聚力 θ＞900
（二）材料的含水状态
（三）材料的吸水性与吸湿性
1、 吸水性：
1）概念：材料在水中吸收水的性质。
2）表示方法：吸水率
一般规定KR>0.85为耐水材料
3．影响材料耐水性的因素
（五）抗渗性
1．抗渗性：材料抵抗压力水、油等液体渗 透的能力。
2．渗透系数
Q t, A, H, 1 d
Q K tAH d
K Qd HAt
3．抗渗等级 Pn
n--最大水压的10倍
4．影响材料抗渗性的因素
1）材料本身的亲水或憎水性能 2）材料的孔隙率 3）材料的孔隙特征
1 ．抗压、抗拉、抗剪强度
f Pmax A
．
2 ．抗折强度
ff
3PmaxL 2bh 2
ff
PmaxL bh 2
2．影响材料强度的因素 内因：化学组成、微观结构、宏观结构 外因：温、湿度，试件尺寸，加荷速度，
试件表面状况 3．强度等级
划分强度等级的意义：
对生产者——生产中控制质量的依据。 对使用者——便于合理选材、正确用材、保证
1、材料的孔隙率、密实度、孔隙特征 1） 孔隙率
P V0 V 100% （ 1 0 ）100%
V0
2） 密实度
D V 100% 0 100% 1 P
V0
其中： P D 1
3） 孔隙特征
a. 孔尺寸：细孔、微孔、大孔
b. 连通性：连通孔、孤立孔 c. 孔种类：开口孔、闭口孔
4）孔隙率（或密实度）、 孔隙特征在工程中的作 用。
（二） 热容量 1． 热容量（性）：材料受热时吸收热 量和冷却时放出热量的性质。 2． 比热（热容量系数）：
Q Cm(t2 t1 ) C Q
m(t2 t1 )
3 ．影响因素 1）化学组成 2）所处状态
（三） 热变形性
1．热变形性：材料的尺寸随温度变化的 性质
2．线膨胀系数α
L L(t 2 t1 )
内因： 外因：
三．耐久性的考察
四．提高材料耐久性的意义 1．节约材料 2．保证建筑物长期正常使用 3．减少维修费用 4．延长建筑物寿命
§4 材料的装饰性
1、色彩 2、光泽 3、透明性 4、表面质感 5、形状尺寸
作业
一、思考题 P10 1，2，4，5 二、书面作业题 试述材料的孔隙率和孔隙特 征对材料基本性质的影响
重 量 吸 水 率： W
m
mb mg mg
100%
体积吸水率：
Wv
Vb Vg V0
100%
mb mg V0
1 w
100%
Wv
Wm
0
1 w
3）影响材料吸水性的因素
• 材料的亲、憎水性 • 材料的孔隙率 • 材料的孔隙特征
4）吸水性大小对材料性能的影响
2、吸湿性：
1）概念：材料在潮湿空气中吸收水分 的性质 。
a. 影响材料的性质
b. 通过改变孔隙率和孔物征改 善材料性能
2. 材料的空隙率 1） 空隙率
P
V0 V0 V0
100% （
1
0 ） 100% 0
2）填充率
D
V0 V0
100%
0 0
100%
1
P
3. 影响材料孔隙特征的因素 内因：组成和结构 外因：1）加工工艺 2）性能
二、材料与水有关的性质
第二章 建筑材料的基本性质
与材料构造有关的性质
与水有关的性质
物理性质 热工性质
材
*光学性质 *电学性质
料
*声学性质
的 基 力学性质 本 耐久性
强度 变形性 抗冲击性
表面性质
性
透明度
质 *装饰性 形态 （线型）
质感
光泽
§1 材料的基本物理性质 一、与材料构造有关的性质
（一）不同体积状态下密度
Nn
密度类别 符号 表达式
工程质量。
4． 比强度
比强度=
强度 表观密度
二、材料的变形性
（一）弹性变形
材料在外力作用下 产生变形，当外力取消 后能够完全恢复原来形 状的性质称为弹性，这 种能够完全恢复的变形 称为弹性变形。
E
（二）塑性变形
材料在外力作 用下产生变形，当 外力取消后仍保持 变形后的形状和尺 寸，且不产生裂缝 的性质称塑性，这 种不可恢复的变形 称为塑性变形。