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建 筑 材 料 主讲人： 教研室：,,第一章 绪论 第二章 建筑材料的基本性质 第三章 气硬性胶凝材料 第四章 水泥 第五章 水泥混凝土 第六章 砂浆 第七章 墙体材料 第八章 建筑钢材 第九章 木材 第十章 防水材料 第十一章 建筑装饰材料,第一章 绪论1、定义——建筑结构物中使用的各种材料及其制品，它是一切建筑工程的物质基础 2、分类 根据化学成分建筑材料可分为无机材料，有机材料和复合材料见表1——建筑材料分类 按功能可以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料见表2——建筑材料分类,3.标准分级 企业：QB 地方：DB 行业： 国家：国际：ISO,行业建材标准 JC，建工标准 JG 工程建设标准 CECS，石油标准 SY,中国国标 GB, 德国工业标准 DIN 英国国标 BS, 美国材料试验标准 ASTM,返回键,返回键,第二章 建筑材料的基本性质,,§2-1 材料的物理性质,§2-2 材料的力学性质,§2-3 材料的耐久性,,§1,返回键,,,一、与构造状态有关的物理性质,§2-1 材料的物理性质,,,,1．孔隙、孔隙率和密实度 孔隙：材料内部的空隙。

孔隙从两个方面对材料产生影响，一是孔隙的多少，二是孔隙的特征材料中含有孔隙的多少常用孔隙率表征 孔隙率定义：指材料内部孔隙体积（Vp）占材料总体积（Vo）的百分率因为Vp=Vo－V，孔隙率计算公式：与孔隙率相对应的是材料的密实度， 密实度定义：材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率，可用下式表示：材料的孔隙特征包括许多内容，以下仅介绍以后章节涉及的三个特征： （1）按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为微孔，细孔和大孔三种 （2）按孔隙之间是否相互贯通，把孔隙分为互相隔开的孤立孔，或互相贯通的连通孔§1,,,一、与构造状态有关的物理性质,§2-1 材料的物理性质,,,,（3）按孔隙与外界之间是否连通，把孔隙分为与外界相连通的开口孔，或不相连通的封闭孔若把开口孔的孔体积记为VOP，闭口孔的孔体积记为VCL，则有Vp=VOP+VCL另外，定义开口孔孔隙率为POP=VOP/V0，闭口孔孔隙率为PCL=VCL/V0，则孔隙率P=POP+PCL2．空隙、空隙率和填充率 空隙：散粒材料颗粒间的空隙 空隙率定义：散料材料颗粒间的空隙体积（VS）占堆积体积的百分率，因为VS=V0’-V0， 空隙率计算公式： 与空隙率相对应的是填充率， 填充率定义：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率，可按下式计算,,,,§1,,1. 密度（又称为真密度、绝对密度，absolute density） 定义：材料在绝对密实状态下单位体积的质量， 单位：g/cm3；kg/m3,式中ρ——材料的密度（g/cm3 、kg/m3）m——材料在干燥状态下的质量（g、kg）；V——材料的绝对密实状态下的体积（cm3 、m3 ）,二、与质量状态有关的物理性质,§2-1 材料的物理性质,2.表观密度（又称为视密度、近似密度，apparent density） 定义：材料单位细观外形体积（包括内部封闭孔隙）的质量称为表观密度，单位：kg/m3，,式中ρ′——材料的表观密度（kg/m3）；m ——材料的质量（kg）；V′——材料在自然状态下的体积（m3）。

§1,计算公式：,计算公式：,式中 ——材料的容积密度（kg/m3）m ——材料的质量（kg）V0 ——材料的自然体积（m3）,定义：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度，单位：g/cm3；kg/m3,式中 ——散粒材料的堆积密度（kg/m3）m ——散料材料的质量（kg）V0/ ——散粒材料的自然堆积体积（m3）,,,二、与质量状态有关的物理性质,§2-1 材料的物理性质,4.堆积密度（bulk density）,,,,§1,3. 容积密度（又称为体积密度、表观毛密度、容重，volume density）,定义：材料单位宏观外形体积（包括内部封闭孔隙和开口孔隙）的质量称为容积密度，单位：g/cm3；kg/m3,计算公式：,计算公式：,,二、与质量状态有关的物理性质,§2-1 材料的物理性质,,同种材料: 密度＞表观密度＞容积密度＞堆积密度,§1,,,三、与水有关的性质,§2-1 材料的物理性质,,,,,,,1. 亲水性和憎水性 当固体材料与水接触时，由于水分与材料表面之间的相互作用不同，会产生如图所示两种情况图中在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为润湿边角。

当θ≤90°时，材料能被水润湿表现出亲水性，这种材料称为亲水性材料； 当θ>90°时，材料不能被水润湿表现出憎水性，这种材料称为憎水性材料 由此可见，润湿边角越小，材料亲水性越强，越易被水润湿，当θ=0时 ，表示该材料完全被水润湿大多数土木工程材料，如砖、木、混凝土等均属于亲水性材料；沥青、石蜡等则属于憎水性材料§1,,,三、与水有关的性质,§2-1 材料的物理性质,,,,,,,2．材料的含水状态 亲水性材料的含水状态可分为如图所示四种基本状态： 干燥状态——材料的孔隙中不含水或含水极微； 气干状态——材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡； 饱和面干状态——材料表面干燥，而孔隙中充满水达饱和； 湿润状态——材料不仅孔隙中含水饱和，而且表面上为水润湿附有一层水膜 除上述四种基本含水状态外，材料还可以处于两种基本状态之间的过渡状态中a）干燥状态（b）气干状态（c）饱和面干状态（d）湿润状态,§1,,,三、与水有关的性质,§2-1 材料的物理性质,,,,,,,3．材料的吸湿性和吸水性 1）吸湿性和含水率 吸湿性定义：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性 材料的吸湿性用含水率表示， 含水率计算公式：,式中Wh——材料含水率（%）ms——材料吸湿状态下的质量；mg——材料干燥状态下的质量。

§1,三、与水有关的性质,§2-1 材料的物理性质,§1,材料的含水率随环境的温度和湿度变化发生相应的变化，在湿度较大，温度较低时，材料含水率变大，反之变小平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时的含水率称为 平衡含水率材料开口的微孔越多，吸湿性越强 影响因素：亲水性、孔隙率、孔特征,,,三、与水有关的性质,§2-1 材料的物理性质,,,,,,,2）吸水性和吸水率 吸水性定义：是指材料在水中吸水的性质 材料的吸水性用吸水率表示，它有以下两个定义： 质量吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时重量的百分率 计算式：,式中Wm——材料的质量吸水率（%）mb——材料吸水饱和时的质量（g）mg——材料在干燥状态下的质量（g）,§1,,,三、与水有关的性质,§2-1 材料的物理性质,,,,,,,式中ρW=1g/cm3为水在常温下的密度 材料的开口孔越多，吸水量越多虽然水分很易进入开口的大孔，但无法存留，只能润湿孔壁，所以吸水率不大而开口细微连通孔越多，吸水量就越大体积吸水率——材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百分率，计算式：,影响因素：亲水性、孔隙率、孔特征。

亲水性↑、孔隙率↑、微细连通孔↑→吸水性↑,§1,,,四、与热有关的性质,§2-1 材料的物理性质,,,,,,1．导热性、导热系数和热阻 定义：材料的导热性是指材料两侧有温差时，热量由高温侧流向低温侧传递的能力，常用导热系数表示 计算公式：,式中λ——导热系数（W/m.k）；Q——传导热量（J）；δ——材料厚度（m）；A——材料传热面面积（m2）；T1－T2——材料两侧温差（K）；t——传热时间（S） 材料的导热性与孔隙特征有关，增加封闭孔隙能降低材料的导热能力 λ的影响因素：组成、结构，孔隙率、孔隙特征、受潮、受冻 绝热材料定义： λ≤0.23 w/m·k,,,,,,四、与热有关的性质,§2-1 材料的物理性质,,,,,,,热阻定义—— 热量通过材料时所受到的阻力，定义为材料层厚度与导热系数的比值 热阻计算：单位：m2·K/W,2．热容（量）和比热 同种材料的热容性差别，常用热容量比较， 热容量定义：热容量是指材料在温度变化时的吸收或放出热量的能力 计算公式：,式中：Q——热量（kJ）m——材料的质量（kg）T1－T2——材料受热或冷却前后的温差（K）；C——材料的比热（kJ/kg·K） 不同材料间的热容性，可用比热作比较。

四、与热有关的性质,§2-1 材料的物理性质,,,比热定义：比热是指单位质量的材料升高单位温度时所需热量 计算公式如下：,3．热变形性和线膨胀系数 热变形性定义：材料的热变形性是指温度变化时的材料尺寸变化 除个别的如水结冰之外，一般材料均符合热胀冷缩这一自然规律 材料的热变形性常用线膨胀系数表示，计算公式如下：式中：α—— 线膨胀系数（1/K）；L——材料的原来长度（mm）；△L——材料的线变形量（mm）；T2－T1——材料在升、降温前后的温度差（K）土木工程，总体上要求的材料是热变形不要太大，在有隔热保温要求的工程中，设计时应尽量选用热容量（或比热）大，导热系数小的材料五、与声有关的性质,§2-1 材料的物理性质,,,,,,,1、吸声性和吸声系数 材料能吸收声音的性质称为吸声性，以吸声系数来表示： 式中：α——吸声系数；E1 ——被材料吸收的声能；E0——入射到材料表面的总声能吸声材料定义：吸声系数 > 0.2的材料,,2、隔声性和隔声量 材料隔绝声音的性质称为隔声性，以隔声量R表示： 式中：R——隔声量，分贝（dB）;E2 ——透过材料的声能；E0——入射到材料表面的总声能。

室内隔声效果取决于：材料、结构,,,返回键,§2-2 材料的力学性质 一、强度与比强度,1、强度 定义： 分类： 影响因素：,抵抗外力破坏的最大应力值抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度材料内因……组分、结构 试验条件……试件(尺寸、形状、含水率)温度、加荷速度等,2、比强度 定义： 作用： 实例：,强度/表观密度 轻质高强的指标,,材料的抗拉、抗压、抗剪强度可用下式计算：,,式中：f——抗拉或抗压或抗剪强度（MPa）；P——材料破坏时的最大荷载（N）；A——受力面面积（mm2）,§1,抗弯（折）强度计算公式为：,式中：ff——抗弯（折）强度（MPa）；P——试件破坏时的最大荷载（N）；L——二支点之间距离（mm）；b、h——试件截面的宽度和高度（mm）§1,§2-2 材料的力学性质 二、弹性和塑性,弹性定义：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来形状的性质 这种可恢复的变形称弹性变形，如图（a） 塑性定义：若去除外力，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质，称为塑性，此种不可恢复的变形称为塑性变形如图（b）a）弹性变形曲线 （b）塑性变形曲线 （c）弹塑性变形曲线,§1,§2-2 材料的力学性质 二、弹性和塑性,材料在弹性范围内应力与应变之间的关系符合如下虎克定律：σ=Eε 式中σ——应力（MPa）；ε——应变；E——弹性模量（MPa）。

弹性模量是材料刚度的度量，反映了材料抵抗变形的能力，是结构设计中的主要参数之一实际材料 较小外力作用下，表现为弹性变形； 受力超过限度后，表现为塑性变形 受力后，弹性变形与塑性变形同时产生,§1,§2-2 材料的力学性质 三、脆性和韧性,脆性：材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质，称为脆性 具有这种性质的材料称为脆性材料，它的变形曲线如右图 韧性（冲击韧性）：材料在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏的性质 它可用材料受荷载达到破坏时所吸收的能量来表示由下式计算： aK=AK/A 式中aK——材料的冲击韧性（J/mm2）；AK——试件破坏时所消耗的功（J）；A——试件受力净截面积（mm2）,。