1-建筑材料的基本性质.ppt

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1、模块模块1 建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质本模块主要讲述建筑材料的基本物理性质、力本模块主要讲述建筑材料的基本物理性质、力学性质、耐久性及其影响建筑材料性质的因素。学性质、耐久性及其影响建筑材料性质的因素。 本章的相关知识，集合到一点，都和材料的体积本章的相关知识，集合到一点，都和材料的体积有关，特别是开口孔隙体积。在其他条件一致下，有关，特别是开口孔隙体积。在其他条件一致下，某种材料的孔隙率越大，一般与水有关的性质，如某种材料的孔隙率越大，一般与水有关的性质，如吸水性、吸湿性越大，耐水性、抗渗性、抗冻性越吸水性、吸湿性越大，耐水性、抗渗性、抗冻性越差；而孔隙率一定的条件下，开口孔隙体积

2、越大，差；而孔隙率一定的条件下，开口孔隙体积越大，则与水有关的性质受其影响越大。则与水有关的性质受其影响越大。模块概述模块概述学习目标学习目标掌握建筑材料的各项物理性质的概念、表达掌握建筑材料的各项物理性质的概念、表达方式及计算分析；方式及计算分析；了解建筑材料的力学性质及耐久性。了解建筑材料的力学性质及耐久性。技能目标技能目标掌握孔隙和孔隙特征对材料性能的影响；掌握孔隙和孔隙特征对材料性能的影响；掌握材料的工程选用与判断。掌握材料的工程选用与判断。工程导入工程导入 质量为质量为3.4kg，容积为，容积为10L的容量筒装满绝干石的容量筒装满绝干石子后的总质量为子后的总质量为18.4kg。若向筒

3、内注入水，待石子。若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，为注满此筒共注入水吸水饱和后，为注满此筒共注入水4.27kg。将上述。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为18.6kg（含筒重）。求该石子的吸水率，表观密度，堆积密（含筒重）。求该石子的吸水率，表观密度，堆积密度，开口孔隙率。度，开口孔隙率。章节结构：章节结构：1.1 1.1 材料的基本物理性质材料的基本物理性质1.2 1.2 材料的力学性质材料的力学性质1.3 1.3 材料的耐久性材料的耐久性1.1 材料的基本物理性质材料的基本物理性质 材料的总体积材料的总体积=材料固体物质所占体积V+孔隙体积Vp

4、+ 空隙体积Vs孔隙体积孔隙体积Vp=自身封闭的孔隙体积Vb+外界连通的（开 口）孔隙体积Vk1.1.1 1.1.1 与质量有关的物理性质与质量有关的物理性质 1.1.材料的体积组成材料的体积组成 孔隙大小孔隙大小孔隙状态：孔隙状态：孔径 0.01 极细孔隙孔径 1.0 细小孔隙孔径 1.0 粗大孔隙封闭孔隙指常压下吸不到水，当水压太大时可以通过材料内部的毛细通道进入其中材料的孔隙特征材料的孔隙特征 绝对密实状态下的体积绝对密实状态下的体积是指不包括材料内部孔隙的固体物质的真实体积。 绝对密实状态下的体积测定：绝对密实状态下的体积测定：将材料磨成粒径少于0.2mm的细粉，用排液法（密度瓶法）测

5、定的实际体积。33gmgmmVmV式中：实际密度（ /c）；材料在干燥状态下的质量（ ）；材料在绝对密实下的体积（c）。 2. 密度密度是指材料在绝对密实状态下单位体积所具有的质量。计算式为： 2.2.密度密度表观密度表观密度是指材料在包含内部闭口孔隙下（即自然状态下）单位体积的质量。计算式为： 材料的表观体积材料的表观体积是指包含孔隙的体积。一般是指材料长期在空气中干燥，即气干状态下的表观密度气干状态下的表观密度。在烘干状态下的表观密度，称为干表观密度干表观密度。 3. 3. 表观密度表观密度bbbbkggkggV+VmVmVV（ ）3333（ ）（ ）式中： 材料的表观密度（/cm 或 /

6、cm）；材料在干燥状态下的质量（或 ）；材料在自然状态下不含开口孔隙的体积（m 或cm），。 体积密度体积密度是指材料在自然状态下单位体积所具有的质量。计算式为： 4. 4. 体积密度体积密度003303300Pg/cmkg/mgkgcmmV+VmVmVV式中：体积密度（或）；材料的质量（ 或）；材料在自然状态下的体积或称表观体积（或）， 。 表观体积表观体积是指包含材料内部孔隙在内的体积。外形规则的材料： 几何体积为表观体积外形不规则的材料： 排液法测定，测前其表面用薄蜡 层密封体积密度一般以干燥状态干燥状态下的测定值为准。【工程实例工程实例1.11.1】： 某种材料试样，其形状不规则，要求

7、测定某种材料试样，其形状不规则，要求测定其体积密度。已知材料的干燥质量为其体积密度。已知材料的干燥质量为m，表面涂以密度为，表面涂以密度为蜡的石蜡的石蜡后，称得质量为蜡后，称得质量为m1。将涂以石蜡的石子放入水中称得在水中的。将涂以石蜡的石子放入水中称得在水中的质量为质量为m2。试求该材料的体积密度。试求该材料的体积密度。 解解假设石蜡和涂以石蜡的石子的体积分别为假设石蜡和涂以石蜡的石子的体积分别为V蜡和蜡和V固，则固，则1mmV蜡蜡12mmV固水VVV 0固蜡该材料的体积密度为：该材料的体积密度为： 1210=mmmmmmmVVV0固蜡水蜡堆积密度堆积密度是指粉状、颗粒状或纤维状材料在自然堆

8、积状态下单位体积的质量。计算式为： 砂子、石子等散粒材料的堆积体积砂子、石子等散粒材料的堆积体积，是在特定条件下所填充的容量筒的容积。材料的堆积体积包含了颗粒之间或纤维之间的孔隙。5. 5. 堆积密度堆积密度0003300P0k g /mk gmV + V+ VSSmVmVVVV式 中 ： 堆 积 密 度 （） ； 材 料 的 质 量 （） ； 材 料 的 堆 积 体 积 （） ， 。表表1.1 常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率 材料 密度(g/cm3) 体积密度0(kg/m3) 堆积密度0(kg/m3)孔隙率(%)石灰岩 2.601

9、8002600_花岗岩 2.602.9025002800_0.53.0碎石(石灰岩) 2.60_14001700_砂 2.60_14501650_粘土2.60_16001800_普通粘土砖 2.502.8016001800_2040常用建筑材料的有关数据见表1.1所示。材料 密度(g/cm3) 表观密度0(kg/m3) 堆积密度0(kg/m3)孔隙率(%)粘土空心砖 2.5010001400_水泥 3.10_12001300_普通混凝土 _21002600_520木材 1.55400800_5575钢材 7.857850_0泡沫塑料 _2050_玻璃2.55续表续表1.1 常用建筑材料的密度、

10、表观密度、堆积密度和孔隙率常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率【思考题思考题1 1】：有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g2900g，其绝干质量为，其绝干质量为2550g2550g。砖的尺寸为。砖的尺寸为24024011511553mm53mm，经干燥并磨成细粉后取经干燥并磨成细粉后取50g50g，用排水法测得绝对密实体积，用排水法测得绝对密实体积为为18.62 cm3 18.62 cm3 。试计算该砖的密度及体积密度。试计算该砖的密度及体积密度。解解该砖的密度为该砖的密度为体积密度为体积密度为3/69. 262.1850cmgVm300

11、/74. 13 . 55 .11252550cmgVm1. 1. 密实度与孔隙率密实度与孔隙率（1 1） 密实度密实度 密实度密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例。密实度反映材料的致密程度。计算式为： 1.1.2 1.1.2 与体积有关的物理性质与体积有关的物理性质 000100%100%mVDmV（2 2）孔隙率）孔隙率 孔隙率孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占材料总体积的百分率即孔隙体积所占的比例。计算式为： 孔隙率与密实度的关系为：0000100%(1) 100%(1) 100%VVVPVV1PD【工程实例工程实例1.2】 已知某种普通粘土砖o=1

12、700kg/m，=2.5g/cm。求其密实度和孔隙率。【解解】依已知条件可求其密实度为：依已知条件可求其密实度为： D =（o）100% =（17002500）100% = 68% 其孔隙率为：其孔隙率为： P =（1-0)100% =(1-0.68)100%=32% 对于含有孔隙的固体材料密实度均小于1 根据材料内部孔隙构造的不同，孔隙分为连通的连通的和封闭的封闭的两种。 几种常用材料的孔隙率列于表表1.1。 （1） 填充率填充率 填充率填充率是指散粒材料在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度。其计算式为： 2. 2. 材料的填充率与空隙率材料的填充率与空隙率0000100%100%VDV

13、 （2 2） 空隙率空隙率 空隙率空隙率是指散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率。 其计算式为： 空隙率与填充率的关系为： 注：注：空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。0000000100% (1) 100% (1) 100% 1VVVPDVV 1PD【思考题思考题2】某工地所用卵石材料的密度为某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为、堆积密度为1680 kg/m3，计算此，计算此石子的孔隙率与空隙率？石子的孔隙率与空隙率？解解石子的孔隙率石子的孔隙率P为：为：石子的空隙率石子的空隙率P为：为：

14、%51. 165. 261. 211%100000VVVP00000001.68100%11135.63%2.61VVVPVV 材料在空气中与水接触时，根据材料表面被水润湿的情况，分亲水性材料亲水性材料和憎水性材料憎水性材料两类当材料分子与水分子间的相互作用力大于水分子间的作用力时，材料表面就会被水所润湿。此时在材料、水和空气的三相交点处，沿水滴表面所引切线与材料表面所成的夹角90图图1.1(a)，这种材料属于亲水性材料亲水性材料。1.1.3 1.1.3 与水有关的物理性质与水有关的物理性质1. 1. 亲水性与憎水性亲水性与憎水性如果材料分子与水分子间的相互作用力小于水本身分子间的作用力，则表

15、示材料不能被水润湿。此时，润湿角90180图图1.1(b)，这种材料称为憎水性憎水性材料材料。亲水性材料：大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混凝土、木材等；依据其含水情况分为干燥、气干、饱和面干、湿润状态四种基本状态。 憎水性材料：沥青、石蜡和某些高分子材料等；可用作防水材料和亲水性材料的表面处理。 图1.1 材料的润湿示意图 （a）亲水性材料 （b）憎水性材料吸水性吸水性是指材料在浸水状态下吸入水分的能力。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率吸水率为材料浸水后在规定时间内吸入水的质量（或体积）占材料干燥质量（或干燥时体积）的百分比。有质量和体积吸水率之分。质量吸水率指材料吸水饱和时，其所吸收的

16、水分的质量占材料干燥时质量的百分率。2. 2. 吸水性吸水性100%mmWm干湿质干体积吸水率体积吸水率指材料体积内被水充实的程度。00V1100%=100%VVmmW水干湿体水材料吸水率的大小与材料的孔隙率和孔隙构造特征有关。 1WWW00体质质水质量吸水率与体积吸水率的关系： 一般孔隙率越大，吸水性越强，封闭的孔隙，水分不易进入；粗大开口的孔隙，水分不易存留，其体积吸水率常小于孔隙率，用质量吸水率表示其吸水性。 轻质材料，具有很多开口而微小的孔隙，其质量吸水率超过100%，用体积吸水率表示其吸水性。 吸水对材料的不良影响不良影响：体积密度、导热性增大 体积膨胀，强度降低【思考题思考题3】：有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为。砖的尺寸为24011553mm，经干燥并磨成细粉后取，经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对，用排水法测得绝对密实体积为密实体积为18.62 cm3 。试计算该砖的吸水率、密度、孔。试计算该砖的吸水率、密度、孔隙率。隙率。解解该砖的吸水率为该砖的吸水率为该砖的