PP电子 PP电子平台PP电子 PP电子平台1.1 材料基本物理性质 1.2 材料的基本力学性质 1.3 材料的热工、声学性质及材料的耐久性 材料的热工、 1.4 材料的组成与结构

　　1.1.3 材料的填充率与空隙率（散粒体） 材料的填充率与空隙率（散粒体）

　　亲水性（被水润湿 亲水性（被水润湿θ= 90°） ° 憎水性（润湿角θ90°） 憎水性（润湿角 °

　　吸水性：材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质。 吸水性：材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质。

　　吸湿性：材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力。 吸湿性：材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力。

　　(3) 材料的耐水性 抗水性 材料抵抗水破坏作用的性质 材料的耐水性(抗水性 抗水性):材料抵抗水破坏作用的性质

　　水结冰时体积约增大9％，从而对孔隙产生压力而使 水结冰时体积约增大 ％，从而对孔隙产生压力而使 ％， 孔壁开裂。 孔壁开裂。 冻融循环 抗冻等级(grade) 抗冻等级

　　1. 材料的内部一般都充满着孔隙， 3. 气温下降，孔隙中的水会结冰并膨胀

　　2. 如果浸入水中，孔隙中便会吸水 4. 气温上升，孔隙中的冰会逐渐融化

　　5. 经过反复的浸水、冰冻、融化、干燥，材料的内部逐渐出现裂缝，表面会逐渐脱落，使 材料的强度逐渐损失，质量变小。 6. 材料的质量损失5％，强度损失25％时，冻融的循环次数为材料的抗冻等级 end

　　(1)材料的抗压、抗拉及抗剪强度 材料的抗压、 材料的抗压 (2)材料的抗弯强度 材料的抗弯强度

　　(1)材料的导热性（thermal conductivity) 材料的导热性（ 材料的导热性 导热系数 影响材料导热系数的主要因素 ①材料的表观密度 ②孔隙大小与构造 ③湿度 ④温度 ⑤热流方向 (2)材料的热容量 材料的热容量(heat capacity) 材料的热容量

　　建筑物失火时， 建筑物失火时，材料能经受高温与火的作用不 破坏，强度不严重下降的性能。 破坏，强度不严重下降的性能。

　　材料根据耐燃性可分为三大类： 材料根据耐燃性可分为三大类： 1)不燃烧类，如石材、混凝土、砖、 不燃烧类， 不燃烧类 如石材、混凝土、 石棉等； 石棉等； 2)难燃烧类，如沥青混凝土、经防 难燃烧类， 难燃烧类 如沥青混凝土、 火处理的木材等； 火处理的木材等； 3)燃烧类，如木材、沥青等。 燃烧类， 燃烧类 如木材、沥青等。

　　(4)耐火性（耐高温）（耐热性）(fire resistance) 耐火性 耐高温）（耐热性） ）（耐热性

　　材料在长期高温作用下，保持不熔性并能工作的性能。 材料在长期高温作用下，保持不熔性并能工作的性能。

　　按耐火性高低可将材料分为以下3类 按耐火性高低可将材料分为以下 类： 1)耐火材料，耐火度 耐火材料， 耐火材料 耐火度15800C，如耐火 ， 砖中的硅砖、镁砖、铝转、铬砖等； 砖中的硅砖、镁砖、铝转、铬砖等； 2)难熔材料，耐火度 难熔材料， 难熔材料 耐火度13500C~15800C， ， 如难熔粘土砖、耐火混凝土等； 如难熔粘土砖、耐火混凝土等； 3)易熔材料，耐火度 易熔材料， 易熔材料 耐火度13500C，如普通 ， 粘土砖。 粘土砖。

　　(1)物理作用 如干湿、冷热、冻融变化等； 物理作用,如干湿 冷热、冻融变化等； 物理作用 如干湿、 (2)化学作用，如酸、盐、碱等溶液的侵蚀。 化学作用， 碱等溶液的侵蚀。 化学作用 如酸、 (3)生物作用，如虫蛀、腐朽。 生物作用， 生物作用 如虫蛀、腐朽。

　　(1)宏观结构 宏观结构(100µm以上 以上) 宏观结构 以上 按孔隙特征可分为： 按孔隙特征可分为： 1)致密结构 致密结构 2)多孔结构 多孔结构 3)微孔结构 微孔结构 按存在状态或构造特征分为： 按存在状态或构造特征分为： 1)堆聚结构 堆聚结构 2)纤维结构 纤维结构纤维结构 3)层状结构 层状结构 4)散粒结构 散粒结构 (2)显微结构 显微结构(0.2~100µm) 显微结构 陶瓷和水泥熟料中各种晶体例子的聚集方式、 陶瓷和水泥熟料中各种晶体例子的聚集方式、分布及其相互 结合的状况等。 结合的状况等。

　　(3) 细观结构 亚微观结构 细观结构(亚微观结构 亚微观结构)(0.01~0.2µm)

　　(4)微观结构 微观结构(0.01µm) 微观结构 1)晶体 晶体 ①原子晶体 ②离子晶体 ③分子晶体 ④金属晶体 2)玻璃体 玻璃体 3)胶体 胶体

　　(1)某石灰岩的密度为 某石灰岩的密度为2.62g/cm3，孔隙率 孔隙率1.2%。今 某石灰岩的密度为 。 将石灰岩破碎成碎石，碎石的堆积密度为1580kg/m3。 将石灰岩破碎成碎石，碎石的堆积密度为 求此碎石的表观密度和空隙率。 求此碎石的表观密度和空隙率。 (2)一块烧结普通砖的外型尺寸为 (2)一块烧结普通砖的外型尺寸为240×115 × 53，吸 一块烧结普通砖的外型尺寸为240× 53， × 水饱和后重为2940g，烘干至恒重为 水饱和后重为 ，烘干至恒重为2580g。今将该 。 砖磨细并烘干后取50g ,用李氏瓶测得其体积为 砖磨细并烘干后取 用李氏瓶测得其体积为 18.58cm3。试求该砖的密度、表观密度、孔隙率、质 试求该砖的密度、表观密度、孔隙率、 量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。 量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。 (3)某材料的体积吸水率为 某材料的体积吸水率为10%，密度为 某材料的体积吸水率为 ，密度为3,0g/cm3， 绝干时的表观密度为1500kg/m3。试求该材料的质量 试求该材料的质量 绝干时的表观密度为 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率， 吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率，并估计该材料的抗 冻性如何？ 冻性如何？

　　(1)当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观 当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、 当某一建筑材料的孔隙率增大时 密度、强度、吸水率、抗冻性及导热性是下降、 密度、强度、吸水率、抗冻性及导热性是下降、上升还是 不变? 不变 (2)材料的密度、近似密度、表观密度、堆积密度有何差 材料的密度、 材料的密度 近似密度、表观密度、 别? (3)材料的孔隙率和空隙率的含义如何 如何测定 了解它 材料的孔隙率和空隙率的含义如何?如何测定 材料的孔隙率和空隙率的含义如何 如何测定?了解它 们有何意义? 们有何意义 (4)亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的 举例说明怎样 亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的?举例说明怎样 亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的 改变材料的亲水性与憎水性? 改变材料的亲水性与憎水性 (5)普通粘土砖进行抗压实验，浸水饱和后的破坏荷载为 普通粘土砖进行抗压实验， 普通粘土砖进行抗压实验 183kN，干燥状态的破坏荷载为 ，干燥状态的破坏荷载为207kN(受压面积为 受压面积为 115mm×l20mm)，问此砖是否宜用于建筑物中常与水 × ， 接触的部位? 接触的部位

　　(6)塑性材料和脆性材料在外力作用下，其变形 塑性材料和脆性材料在外力作用下， 塑性材料和脆性材料在外力作用下 性能有何区别? 性能有何区别 (7)材料的耐久性应包括哪些内容 材料的耐久性应包括哪些内容? 材料的耐久性应包括哪些内容 (8)建筑物的屋面、外墙、基础所使用的材料各 建筑物的屋面、 建筑物的屋面 外墙、 应具备哪些性质? 应具备哪些性质

　　式中：ρ——密度，g／cm3； m ——材料在干燥状态的质量，g； V ——材料的绝对密实体积，cm3。

　　材料在自然状态下，单位体积的质量。按下式计算： 材料在自然状态下，单位体积的质量。按下式计算：

　　式中： 表观密度， ／ 式中：ρ0——表观密度，kg／m3； 表观密度 m ——材料的质量，kg； 材料的质量， ； 材料的质量 V0——材料在自然状态下的外形体积，m3。 材料在自然状态下的外形体积， 材料在自然状态下的外形体积

　　材料为散粒或粉状，如砂、石子、水泥等，在堆积状态下， 材料为散粒或粉状，如砂、石子、水泥等，在堆积状态下， 单位体积的质量。按下式计算： 单位体积的质量。按下式计算：

　　式中： 材料的堆积密度， ／ 式中： ρ 0 ——材料的堆积密度，kg／m3； 材料的堆积密度 m ——材料的质量，kg； 材料的质量， ； 材料的质量 V0 ——材料的自然 松散 堆积体积 包括材料颗粒 材料的自然(松散 堆积体积(包括材料颗粒 材料的自然 松散)堆积体积 体积和颗粒之间空隙的体积)，m3。 体积和颗粒之间空隙的体积 ，

　　材料体积内被固体物质充实的程度。按下式计算： 材料体积内被固体物质充实的程度。按下式计算：

　　材料体积内，孔隙体积所占的比例。按下式计算： 材料体积内 ，孔隙体积所占的比例 。 按下式计算：

　　或密实度＋ 即：D＋P=1或密实度＋孔隙率 。 ＋ 或密实度 孔隙率=1。

　　散粒材料堆积体积中， 颗粒填充的程度。 散粒材料堆积体积中 ， 颗粒填充的程度 。 按下式计 算：

　　散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。 散粒材料堆积体积中 ， 颗粒之间的空隙体积所占的比例 。 用下式计算： 用下式计算：

　　或填充率＋ 即：D’＋P’=1或填充率＋空隙率 。 ＋ 或填充率 空隙率=1。

　　材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质， 材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质，用吸水 率表示， 率表示，即 m −m

　　式中： 材料质量吸水率， ； 式中：Wm——材料质量吸水率，%； 材料质量吸水率 m——材料干燥状态下质量，g； 材料干燥状态下质量， ； 材料干燥状态下质量 m1——材料吸水饱和状态下质量，g。 材料吸水饱和状态下质量， 。 材料吸水饱和状态下质量

　　材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力， 材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力，用含水率表 示，即

　　式中： 材料质量吸水率， ； 式中：W含——材料质量吸水率，%； 材料质量吸水率 m含——材料含水时的质量，g； 材料含水时的质量， ； 材料含水时的质量 m——材料干燥状态下的质量，g。 材料干燥状态下的质量， 。 材料干燥状态下的质量

　　材料抵抗水破坏作用的性质称为耐水性， 材料抵抗水破坏作用的性质称为耐水性，用软化系 数表示， 数表示，即

　　式中： 材料的软化系数； 式中：KP——材料的软化系数； 材料的软化系数 fw—— 材料在吸水饱和状态下的 抗压 强度 ， MPa； ； f ——材料在干燥状态下的抗压强度，MPa。 材料在干燥状态下的抗压强度， 材料在干燥状态下的抗压强度 。

　　材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性， 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性 ， 用渗透 系数表示， 系数表示，即

　　式中： 渗透系数， ／ ； 式中：K——渗透系数，cm／h； 渗透系数 Q——透水量，cm3； 透水量， 透水量 d——试件厚度，cm； 试件厚度， ； 试件厚度 A——透水面积，cm2； 透水面积， 透水面积 t——渗水时间，h； 渗水时间， ； 渗水时间 H——静水压力水头，cm。 静水压力水头， 。 静水压力水头

　　P=10H－1 － 式中：P——抗渗等级； 式中： 抗渗等级； 抗渗等级 H——试件开始渗水时的水压力 MPa。 H——试件开始渗水时的水压力，MPa。 试件开始渗水时的水压力，

　　材料的抗压、抗拉及抗剪强度按下式计算： 材料的抗压、抗拉及抗剪强度按下式计算：

　　式中： 材料的强度， 式中：f——材料的强度，MPa； 材料的强度 ； Fmax——破坏时最大荷载，N； 破坏时最大荷载， ； 破坏时最大荷载 A——受力截面面积，mm2。 受力截面面积， 受力截面面积 。

　　1)二分法。将条形试件放在两支点上，中间作用一集中荷载，对矩形 二分法。将条形试件放在两支点上，中间作用一集中荷载， 二分法 截面试件，则抗弯强度按下式计算： 截面试件，则抗弯强度按下式计算：

　　2)三分法。在跨度的三分点上作用两个相等的集中荷载，则抗弯强度 三分法。在跨度的三分点上作用两个相等的集中荷载， 三分法 按下式计算： 按下式计算：

　　式中： 抗弯强度， 式中：fm——抗弯强度，MPa； 抗弯强度 ； Fmax——弯曲破坏时最大荷载，N； 弯曲破坏时最大荷载， ； 弯曲破坏时最大荷载 b、h——试件横截面的宽及高，mm； 试件横截面的宽及高， 、 试件横截面的宽及高 ； L——两支点间的距离，mm。 两支点间的距离， 两支点间的距离 。

　　弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后， 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后， 变形能完全消失的性质。 变形能完全消失的性质。 塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去后不 材料在外力作用下产生变形， 能恢复原状的性质。 能恢复原状的性质。 • 脆性：材料在外力作用下，当外力达到一定限度后， 材料在外力作用下，当外力达到一定限度后， 材料突然破坏，而破坏时无明显的塑性变形的性质。 材料突然破坏，而破坏时无明显的塑性变形的性质。 • 韧性：材料在冲击、震动荷载作用下，能够吸收较大 材料在冲击、震动荷载作用下， 的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。 的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。 材料韧性可用冲击韧性和断裂韧性来表示。 材料韧性可用冲击韧性和断裂韧性来表示。断裂韧性 表示材料抵抗裂缝扩展的能力。 表示材料抵抗裂缝扩展的能力。

　　材料传导热量的性质称为导热性，以导热系数表示， 材料传导热量的性质称为导热性，以导热系数表示，即

　　式中： 导热系数， ／ 式中：λ——导热系数，W／(m·K)； 导热系数 ； Q——总传热量，J； 总传热量， ； 总传热量 a——材料厚度，m； 材料厚度， ； 材料厚度 A——热传导面积，m2； 热传导面积， 热传导面积 t——热传导时间，h； 热传导时间， ； 热传导时间 T2—T1——材料两面温度差，K。 材料两面温度差，

　　材料受热(或冷却 时吸收 或放出)热量的性质称为材料的 材料受热 或冷却)时吸收 或放出 热量的性质称为材料的 或冷却 时吸收(或放出 热容量，用比热容表示， 热容量，用比热容表示，即

　　式中： 材料比热容， 式中：C——材料比热容，J/(g·K) 材料比热容 Q——材料吸收或放出的热量，J； 材料吸收或放出的热量， ； 材料吸收或放出的热量 m——材料的质量，g； 材料的质量， ； 材料的质量 T2—T1——材料受热或冷却前后温差，K。 材料受热或冷却前后温差，

　　声能穿透材料和被材料消耗的性质称为材料的吸声性， 声能穿透材料和被材料消耗的性质称为材料的吸声性，评 定材料的吸声性能好坏的主要指标称为吸声系数(α)， 定材料的吸声性能好坏的主要指标称为吸声系数 ，即

　　式中： 材料吸收的声能； 式中：E——材料吸收的声能； 材料吸收的声能 E0——入射到材料表面的全部声能。 入射到材料表面的全部声能。 材料的吸声特性与声波的方向、频率， 材料的吸声特性与声波的方向 、 频率 ， 以及材料的表观密 孔隙构造、厚度等有关。 度、孔隙构造、厚度等有关。

　　将无机非金属材料中具有特定的晶体结 构、特定的物理力学性能的组织结构称 为矿物。 为矿物。矿物组成指构成材料的矿物的种 类和数量。如水泥的矿物组成： 类和数量。如水泥的矿物组成： 3CaO.SiO2 37~60% 2CaO.SiO2 15~37% 3CaO.AL2O3 7~15% 4CaO.AL2O3.Fe2O3 10~18%

　　材料中具有相同物理、 材料中具有相同物理、化学性质的均匀 部分称为相。自然界中的物质可分为气 液相和固相。 相、液相和固相。凡由两相或两相以上 物质组成的材料称为复合材料。 物质组成的材料称为复合材料。建筑材 料大多数是多相固体， 料大多数是多相固体，也可视为复合材 料。