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1、Klicken Sie,um das Titelformat zu bearbeiten,Klicken Sie,um die Formate des Vorlagentextes zu bearbeiten,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,Fnfte Ebene,*,第二章建筑材料的基本性質(zhì),土木工程材料,的基本性質(zhì)，是指材料處于不同的使用條件和使用環(huán)境時(shí)，通常必須考慮的最基本的、共有的性質(zhì)。因?yàn)橥聊窘ㄖ牧纤幗ǎ?gòu)）筑物的部位不同、使用環(huán)境不同、人們對(duì)材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性質(zhì)也就有所不同。,第一節(jié),材料的物理性質(zhì),

2、1.材料的密度,材料的密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計(jì)算：,=m/v,式中：,密度,g/cm,3,或,kg/m,3,m,材料的質(zhì)量，,g,或,kgV,材料的絕對(duì)密實(shí)體積，,cm,3,或,m,3,測(cè)試時(shí)，材料必須是絕對(duì)干燥狀態(tài)。含孔材料則必須磨細(xì)后采用排開液體的方法來測(cè)定其體積。,2.材料的表觀密度,表觀密度（俗稱,“,容重,”,）是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：,式中,0,材料的表觀密度,g/cm,3,或,kg/m,3,m,材料的質(zhì)量，,g,或,kgV,0,材料的表觀體積，,cm,3,或,m,3,材料的表觀體積是指包括內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積。因?yàn)榇蠖鄶?shù)材料的表觀

3、體積中包含有內(nèi)部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量（有時(shí)還影響其表觀體積）。因此，材料的表觀密度除了與其微觀結(jié)構(gòu)和組成有關(guān)外，還與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān),3.,材料的堆積密度,堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。,按下式計(jì)算：,式中,0,，,材料的堆積密度,g/cm,3,或,kg/m,3,m,材料的質(zhì)量，,g,或,kgV,0,，,材料的堆積體積，,cm,3,或,m,3,粉狀或粒狀材料的質(zhì)量是指填充在一定容器內(nèi)的材料質(zhì)量，其堆積體積是指所用容器的容積而言。因此，材料的堆積體積包含了顆粒之間的空隙。,在土木建筑工程中，計(jì)算材料用量、構(gòu)件的

4、自重，配料計(jì)算以及確定堆放空間時(shí)經(jīng)常要用到材料的密度、表觀密度和堆積密度等數(shù)據(jù)。,4.材料的密實(shí)度,密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。密實(shí)度的計(jì)算式如下：,對(duì)于絕對(duì)密實(shí)材料，,因,0,=,，,故密實(shí)度,D=1,或,100%,。對(duì)于大多數(shù)土木工程材料，,因,0,，,故密實(shí)度,D,1,或,D,100%,。,密度；,0,材料的表觀密度,5.,孔隙率,材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率。孔隙率,P,按下式計(jì)算：,V,材料的絕對(duì)密實(shí)體積，,cm,3,或,m,3,V,0,材料的表觀體積，,cm,3,或,m,3,0,材料的表觀密度,g/cm,3,或,kg/m,3,密度,g/cm,

5、3,或,kg/m,3,6.,空隙率,空隙率是指散粒材料在其堆集體積中,顆粒之間的空隙體積所占的比例。空隙率,P,，,按下式計(jì)算：,0,材料的表觀密度;,0,，,材料的堆積密度,空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭取？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與計(jì)算含砂率的依據(jù)。,第二節(jié)材料與水有關(guān)的性質(zhì),一,.,材料的親水性與憎水性,與水接觸時(shí)，有些材料能被水潤(rùn)濕，而有些材料則不能被水潤(rùn)濕，對(duì)這兩種現(xiàn)象來說，前者為親水性，后者為憎水性。,材料具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。親水性材料與水分子之間的分子親合力，大于水分子本身之間的內(nèi)聚力；反之，憎水性材料與水分子之間的親合力，小于

6、水分子本身之間的內(nèi)聚力。,工程實(shí)際中，材料是親水性或憎水性，通常以潤(rùn)濕角的大小劃分，潤(rùn)濕角為在材料、水和空氣的交點(diǎn)處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角。其中潤(rùn)濕角,愈小，表明材料愈易被水潤(rùn)濕。當(dāng)材料的潤(rùn)濕角,時(shí)，為親水性材料；當(dāng)材料的潤(rùn)濕角,時(shí)，為憎水性材料。水在親水性材料表面可以鋪展開，且能通過毛細(xì)管作用自動(dòng)將水吸入材料內(nèi)部；水在憎水性材料表面不僅不能鋪展開，而且水分不能滲入材料的毛細(xì)管中，,見,圖,-1,圖1 材料潤(rùn)濕示意圖（）親水性材料；（）憎水性材料,二.,材料的吸水性,材料能吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。吸水的大小以吸水率來表示。,質(zhì)量吸水率,質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽

7、和時(shí)，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比，并以,m,表示。質(zhì)量吸水率,m,的計(jì)算公式為：,式中,m,b,材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（或,kg）m,g,材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（或,kg）。,體積吸水率,體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水的體積占材料自然體積的百分率，并以,W,表示。體積吸水率,W,的計(jì)算公式為,：,式中,m,b,材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（或,kg）m,g,材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（或,kg）。V,0,材料在自然狀態(tài)下的體積，（,cm,3,或,m,3,）,w,水的密度,（,g/cm,3,或,kg/m,3,），,常溫下取,w,=1.0 g/cm,3,材料的吸水率與其孔隙率有關(guān)，更

8、與其孔特征有關(guān)。因?yàn)樗质峭ㄟ^材料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。,三.,材料的吸濕性,材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。干燥的材料處在較潮濕的空氣中時(shí)，便會(huì)吸收空氣中的水分；而當(dāng)較潮濕的材料處在較干燥的空氣中時(shí)，便會(huì)向空氣中放出水分。前者是材料的吸濕過程，后者是材料的干燥過程。由此可見，在空氣中，某一材料的含水多少是隨空氣的濕度變化的。,材料在任一條件下含水的多少稱為材料的含水率，并以,h,表示，其計(jì)算公式為：,式中,m,s,材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（或,kg）m,g,材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（或,kg）。,顯然，材料的含水率受所處

9、環(huán)境中空氣濕度的影響。當(dāng)空氣中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，其含水率叫作材料的平衡含水率。,四,.材料的耐水性,材料的耐水性是指材料長(zhǎng)期在飽和水的作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量材料耐水性的指標(biāo)是材料的軟化系數(shù),K,R,：,式中,K,R,材料的軟化系數(shù),f,b,材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（,MPa）。f,g,材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（,MPa）,軟化系數(shù)反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度，是材料吸水后性質(zhì)變化的重要特征之一。一般材料吸水后，水分會(huì)分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，強(qiáng)度則有不同程度的降低。當(dāng)材料內(nèi)含有可溶性物

10、質(zhì)時(shí)（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強(qiáng)度的嚴(yán)重降低。,材料耐水性限制了材料的使用環(huán)境，軟化系數(shù)小的材料耐水性差，其使用環(huán)境尤其受到限制。軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在0至1之間。工程中通常將,0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時(shí)，材料軟化系數(shù)也不得小于0.75,。,五,.,材料的抗?jié)B性,抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。土木建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，當(dāng)材料兩側(cè)的水壓差較高時(shí)，水可能從高壓側(cè)通過內(nèi)部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲透到低壓側(cè)。這種壓力水的滲透，不僅會(huì)影響工程的使用，而且滲入的水還會(huì)帶入

11、能腐蝕材料的介質(zhì)，或?qū)⒉牧蟽?nèi)的某些成分帶出，造成材料的破壞。,.1,滲透系數(shù),材料的滲透系數(shù)可通過下式計(jì)算,:,式中,K,滲透系數(shù),（,cm/h,）,;w,滲水量，,（,cm,3,）,A,滲水面積,（,cm,2,）,H,材料兩側(cè)的水壓差，（,cm,）,d,試件厚度,（,cm,）,t,滲水時(shí)間,（,h,）,材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越強(qiáng)。,5,.2,抗?jié)B等級(jí),材料的抗?jié)B等級(jí)是指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，材料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母,P,及可承受的水壓力（以,0.1,MPa,為單位）來表示抗?jié)B等級(jí)。,如,P4,、,P6,、,P8,、,P10,等，表示試件能承受逐步增

12、高至,0.4,MPa,、,0.6MPa,、,0.8MPa,、,1.0MPa,的水壓而不滲透。,6.,抗凍性,材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。,抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性能。,抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失、外形變化或強(qiáng)度降低不超過一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，或稱為抗凍等級(jí)。,材料的抗凍等級(jí)可分為,15,、,25,、,50,、,100,、,200,等，分別表示此材料可承受,1

13、5,次、,25,次、,50,次、,100,次、,200,次的凍融循環(huán)。材料的抗凍性與材料的強(qiáng)度、孔結(jié)構(gòu)、耐水性和吸水飽和程度有關(guān)。,第三節(jié),材料的力學(xué)性質(zhì),1.材料的強(qiáng)度,材料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。通常情況下，材料內(nèi)部的應(yīng)力多由外力（或荷載）作用而引起，隨著外力增加，應(yīng)力也隨之增大，直至應(yīng)力超過材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)所能抵抗的極限，即強(qiáng)度極限，材料發(fā)生破壞。,在工程上，通常采用破壞試驗(yàn)法對(duì)材料的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)測(cè)。將預(yù)先制作的試件放置在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力（荷載）直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度。,根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有,抗拉、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度

14、等,。材料的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度的計(jì)算式如下：,式中,f-,材料強(qiáng)度，,MPaF,max,-,材料破壞時(shí)的最大荷載，,NA-,試件受力面積，,mm,2,材料的抗彎強(qiáng)度與受力情況有關(guān)，一般試驗(yàn)方法是將條形試件放在兩支點(diǎn)上，中間作用一集中荷載，對(duì)矩形截面試件，則其,抗彎強(qiáng)度,用下式計(jì)算：,式中,f,w,-,材料的抗彎強(qiáng)度，,MPaF,max,-,材料受彎破壞時(shí)的最大荷載，,NA-,試件受力面積，,mm,2,L-,兩支點(diǎn)的間距，,mmb、h-,試件橫截面的寬及高，,mm,2.,彈性和塑性,材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時(shí)

15、變形）。材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。,3.,脆性和韌性,材料受力達(dá)到一定程度時(shí)，突然發(fā)生破壞，并無明顯的變形，材料的這種性質(zhì)稱為脆性。大部分無機(jī)非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒結(jié)普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂漿等。脆性材料的另一特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折強(qiáng)度低。在工程中使用時(shí)，應(yīng)注意發(fā)揮這類材料的特性。,第四節(jié),.,材料的熱工性質(zhì),1.,導(dǎo)熱性,當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，熱量從材料一面通過材料傳導(dǎo)至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù),表示。導(dǎo)熱系數(shù)的定義

16、和計(jì)算式如下所示：,式中,導(dǎo)熱系數(shù)，（）；傳導(dǎo)的熱量，&材料厚度，；,A,熱傳導(dǎo)面積，,m,2,t,一熱傳導(dǎo)時(shí)間，,h；（T,2,-T,1,）,材料兩面溫度差，,K,在物理意義上，導(dǎo)熱系數(shù)為單位厚度(1,m),的材料、兩面溫度差為1時(shí)、在單位時(shí)間(1,s),內(nèi)通過單位面積(1)的熱量。,2.,熱容量和比熱,材料在受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)稱為材料的熱容量。單位質(zhì)量材料溫度升高或降低1所吸收或放出的熱量稱為熱容量系數(shù)或比熱。比熱的計(jì)算式如下所示：,式中,C-,材料的比熱，,J/（gK）Q-,材料吸收或放出的熱量(,熱容量),m-,材料質(zhì)量，,g（t,2,-t,1,）-,材料受熱或冷卻前后的溫差，,K,材料的溫度變形性,材料的溫度變形是指溫度升高或降低時(shí)材料的體積變化。,除個(gè)別材料以外，多數(shù)材料在溫度升高時(shí)體積膨脹，溫度下降時(shí)體積收縮。這種變化表現(xiàn)在單向尺寸時(shí)，為線膨脹或線收縮，相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)為線膨脹系數(shù)（,）。,第五節(jié),材料的耐久性,材料的耐久性,是泛指材料在使用條件下，受各種內(nèi)在或外來自然因素及有害介質(zhì)的作用，能長(zhǎng)久地保持其使用性能的性質(zhì)。,材料在建筑物之中，除要受到各種外力