页数：26页文件大小：647.1 KB来源： 建筑材料与检测ppt课件
本课件讲授建筑材料的基本性质，先梳理实际密度、表观密度、堆积密度与密实度、孔隙率、填充度、空隙率等与质量有关的指标，再展开亲水性、吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性、抗冻性等与水有关的性质，并说明导热性、热容量、吸声与隔声性能，最后介绍材料的强度、弹性与塑性、脆性与韧性、硬度耐磨性及耐久性的影响因素与提高措施。
《建筑材料与检测》教学课件 第二章 建筑材料的基本性质
通过了解建筑材料的基本性质，初步具备判断材料的性质和正确运用材料的能力，为后续章节的学习和正确选择合理使用建筑材料奠定基础。
| 权重 | 知识要点 | 能力目标 |
|---|---|---|
| 65% | 与质量、水有关性质；热工及声学性质 | 掌握材料的物理性质及特点 |
| 30% | 材料的强度；弹性与塑性；脆性与韧性 | 掌握材料的力学性质 |
| 5% | 材料的耐久性 | 了解材料的耐久性 |
2.1.1 材料与质量有关的性能
| 密度 | 符号 | 习惯单位 | 研究对象 | 测定方法 | 对应状态 | 注意事项 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 实际密度 | ρ | g/cm³ | 固体材料 | 磨细排水法 | 绝对密实 | 理想状态 |
| 表观密度 | ρ0 | kg/m³ | 固体材料 | 涂蜡排水法 | 自然状态 | 其值受含水率影响 |
| 堆积密度 | ρ0’ | kg/m³ | 散粒材料 | 容量筒法 | 堆积状态 | 堆积有紧密与松散态之分 |
三种密度的大小关系：V ≤ V0 ≤ V0’，ρ ≥ ρ0 ≥ ρ0’；计算式与符号见原图。
2.1 材料的基本物理性质 2. 材料的密实度与孔隙率
材料内部孔隙一般由自然形成或在生产、制造过程中产生。材料的孔隙构造特征对建筑材料的各种基本性质具有重要的影响，一般可由孔隙率、孔隙连通性和孔隙直径三个指标来描述。
2.1 材料的基本物理性质 3. 材料的填充度与空隙率
| 典型材料 | 密度 ρ（g/cm³） | 表观密度 ρ0（kg/m³） | 堆积密度 ρ0’（kg/m³） | 孔隙率 P（%） |
|---|---|---|---|---|
| 石灰岩 | 2.60 | 1800～2600 | — | — |
| 花岗岩 | 2.6～2.9 | 2500～2800 | — | 0.5～3.0 |
| 碎石（石灰岩） | 2.60 | — | 1400～1700 | — |
| 砂 | 2.60 | — | 1450～1650 | — |
| 粘土 | 2.60 | — | 1600～1800 | — |
| 普通粘土砖 | 2.5～2.8 | 1600～1800 | — | 20～40 |
| 粘土空心砖 | 2.50 | 1000～1400 | — | — |
| 水泥 | 3.10 | — | 1200～1300 | — |
| 普通混凝土 | — | 2100～2600 | — | 5～20 |
| 轻骨料混凝土 | — | 800～1900 | — | — |
| 木材 | 1.55 | 400～800 | — | 55～75 |
| 钢材 | 7.85 | 7850 | — | — |
| 泡沫塑料 | — | 20～50 | — | — |
| 玻璃 | 2.55 | — | — | — |
源文件该表为列优先排版、数字与材料名分离，此处按材料顺序重新对齐；建议对照原图核对后使用。
2.1.2 材料与水有关的性能
主要包括吸水性、吸湿性、抗冻性、抗渗性等指标。
大多数建筑材料，如石料、砖及砌块、混凝土、木材等都属于亲水性材料；憎水性材料不仅可用作防水材料，还可用于亲水性材料的表面处理，以降低其吸水性。
2. 吸水性：指材料在浸水状态下吸入水分的能力，以质量吸水率（W质）表示，也可用体积吸水率（W体）表示。材料吸水性不仅取决于材料本身的亲憎水性，还与其孔隙率的大小及孔隙特征有关。
材料吸水后，许多性能会发生改变，如强度降低、表观密度加大、保温效果变差，甚至有的材料会因吸水发生化学反应而变质。
3. 吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收空气中水分的能力，以含水率（W含）表示。材料的含水率除与材料本身特性有关外，还与周围环境的温度、湿度有关。W含,max = W质。
6. 抗冻性：指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用（冻融循环）而不破坏，同时也不严重降低强度，质量也不显著减少的性质。
材料受冻破坏机理：材料内部孔隙中的水分结冰时体积增大（9%），对孔壁产生很大压力，冰融化时压力又骤然消失，材料冻融交界层间产生明显的压力差并作用于孔壁使材料受损。
表征指标多用抗冻等级，混凝土的抗冻等级以符号“F”加数字表示，数字为最大耐受冻融循环次数，如F50、F100。抗冻性取决于材料的吸水饱和程度和其对结冰体积膨胀压力的抵抗能力，影响因素为孔隙率、孔隙构造特征与自身强度等。
2.1.3 材料的热工性能
主要包括导热性、热容量、保温隔热性、抗渗性等指标。
1. 导热性：指材料传导热量的能力，表征指标为λ。导热系数越小，绝热性能越好。各种建筑材料的导热系数差别很大，大致在0.035～3.5 W/(m·K)之间。
影响因素主要包括孔隙率、孔隙构造特征和含水率等。一般来讲，材料孔隙率较小、微孔和封闭孔较多、含水率低（干燥）则其导热性较小。
2. 热容量：指材料加热时吸收热量、冷却时放出热量的性质，表征指标为比热容C（简称比热）。采用热容量大的围护材料，对于保持室内温度稳定具有重要意义。
| 材料名称 | 比热 J/(g·K) | 导热系数 W/(m·K) |
|---|---|---|
| 水 | 4.18 | 0.58 |
| 密闭空气 | 1.00 | 0.023 |
| 花岗岩 | 0.92 | 3.49 |
| 烧结普通砖 | 0.88 | 0.80 |
| 松木 | 2.72 | 1.17～0.35 |
| 混凝土 | 0.84 | 1.51 |
| 钢材 | 0.48 | 58 |
原文中密闭空气比热识别为“1.OOO”，按标准值记为1.00。
2.1.3 材料的声学性能
一般来讲，材料内部孔隙越多、越细小，吸声效果越好。但对同一种多孔材料，孔隙率减小时，对低频声波的吸声效果有所提高，而高频吸声效果则有所降低。
2. 隔声性能：声音按传播途径分为空气声（通过空气传播的声音）和固体声（通过固体的撞击或振动传播的声音）两种，两者隔声原理不同。
结构的隔声性能用隔声量表示，隔声量是指入射与透过材料声能相差的分贝（dB）数，隔声量越大隔声性能越好。
2.2.1 材料的强度和比强度
1. 材料的强度：指材料抵抗外力（荷载）作用引起的破坏的最大能力。工程上通常采用破坏试验法实测：将试件放置在试验机上施加外力直至破坏，根据试件尺寸和破坏时的荷载值计算强度。
根据外力作用方式不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。抗拉、抗压、抗剪强度计算式：f = Fmax / A
材料静力强度分类：a—抗拉强度；b—抗压强度；c—抗剪强度；d—抗弯强度。受力方式图示见原图。
材料抗弯（折）强度计算式见原图，式中符号含义如下。
试验测出的材料强度值主要取决于材料的组成、结构等内在因素，但会受到试件形状、尺寸、表面状态、含水率、温度及加荷速度等试验条件影响。为使试验结果具有可比性，材料强度的测定必须按照统一的标准试验方法进行。
2. 强度等级：一般建筑材料根据其极限强度大小可划分为若干强度等级，便于生产、设计及施工。如混凝土按抗压强度分为C15至C80等14个强度等级；烧结多孔砖按抗压强度分为MU10至MU30等6个强度等级。
3. 比强度：指按单位质量计算的材料强度，等于材料强度与其表观密度之比，是衡量材料轻质高强的主要指标。优质结构材料的比强度应比较高，如镁铝合金、玻璃钢等。
2.2.2 材料的弹性和塑性
有些材料受力不大时仅产生弹性变形，受力超过一定限度后即产生塑性变形，如建筑钢材；有的材料受力时弹性变形和塑性变形同时产生，称为弹塑性材料，普通混凝土硬化后可看作典型的弹塑性材料。
2.2.3 材料的脆性和韧性
建筑工程中，对于承受冲击荷载和有抗震要求的结构，其材料要考虑冲击韧性。
2.2.4 材料的硬度和耐磨性
指材料表面抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力。按刻划法，矿物硬度分为10级（莫氏硬度），硬度递增顺序依次为：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。
木材、混凝土、钢材等的硬度常用钢球压入法测定（布氏硬度HB）。一般来说，强度较高且密实的材料，其硬度较大，耐磨性较好。
2.3 材料的耐久性
耐久性是指材料在使用过程中，受内部和外部多种因素作用，长久地保持其使用性能的性质。影响材料的内外因素很多，因而耐久性是一项综合性指标，主要包括：
工程中常用一些实验室可测定又能基本反映耐久性特性的短时试验指标来表征耐久性，如用软化系数反映耐水性，用实验室冻融循环试验测出的抗冻等级反映抗冻性等。
提高材料耐久性的措施主要包括：
本章是学习建筑材料课程应首先具备的基础知识和理论，也是全书的重点内容之一。
本章小结 · 复习思考题
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