1.模块一 建筑材料的基本性质_2（课件）- 《建筑材料》同步教学（机械工业版）

建筑材料 模块一 建筑材料的基本性质 1 任务一 了解建筑材料 任务二 学习建筑材料的基本性质 引导问题1：建筑材料由什么组成？其结构有哪些？ 任务二 学习建筑材料的基本性质 1、材料的组成 （1）化学组成：化学组成是指材料的化学元素及化合物的种类和数量，通常以化学分析获得的各种氧化物的百分率来表示，化学组成的不同是导致其性能各异的主要原因。 （2）矿物组成：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成结构称为矿物。 任务二 学习建筑材料的基本性质 （3）材料的组成：材料的组成是决定材料性质的内在因素之一。材料的组成包括化学组成、矿物组成和相组成、材料的组成与结构、构造是决定材料的本质因素。 （4）相组成：我们把一种或一组从周围环境中被想象地孤立起来的物质称为系统或物系，而把系统中一切具有相同组成、相同物理性质和化学性质的均匀部分的总和称为相。相与相之间恒有一定的界面。 任务二 学习建筑材料的基本性质 2、材料的结构 按其存在形态或构造特征划分 堆聚结构：由集料与胶凝材料胶结成的结构 纤维结构：由天然或人工合成纤维物质构成的结构 层状结构：将材料叠合成层状，用胶结材料或其他方法结合成整体 散粒结构：由大小不同的固体颗粒聚集而成 任务二 学习建筑材料的基本性质 （2）细观结构：用光学显微镜能观察到的材料结构 （3）微观结构 晶体 玻璃体 胶体 任务二 学习建筑材料的基本性质 3、建筑材料的孔隙和空隙 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的结构状态，如图1-1所示，因而表现出不同的体积。 图1-1 材料的结构状态 密实状态；(b) 内部有孔隙； (c) 内外有孔隙；(d) 堆积状态 1—闭口孔隙；2—开口孔隙；3—空隙 任务二 学习建筑材料的基本性质 引导问题2：建筑材料的物理性质有哪些 任务二 学习建筑材料的基本性质 1、材料与质量有关的性质 （1）材料的密度、表观密度和堆积密度 ①实际密度。材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，可按下式计算 ρ-材料的密度，g/cm3或kg/m3； m-材料的干质量，g或kg； V-材料在绝对密实状态下的体积，cm3或m3 任务二 学习建筑材料的基本性质 ②表观密度。表观密度是指材料在自然状态下（不含开口孔隙）单位体积的质量，可按下式计算 -材料的体积密度，g/cm3或kg/m3； m-材料的质量，g或kg； -材料的自然体积，cm3或m3。 任务二 学习建筑材料的基本性质 表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。 因此，材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。 工程中砂石材料，直接用排水法测定其表观体积 任务二 学习建筑材料的基本性质 砂表观密度ρs的测定（kg/m3） 式中： m0——砂试样的烘干质量，g； m0＝500g； m1——砂试样、水及容量瓶总质量，g; m2——水及容量瓶总质量，g。 容量瓶+砂+水的质量m1 容量瓶+水的质量m2 任务二 学习建筑材料的基本性质 ③堆积密度。堆积密度是指粉状、颗粒状或纤维材料在堆积状态下单位体积的质量，可按下式计算 -材料的堆积密度，g/cm3或kg/m3； m -材料的质量，g或kg； -材料的堆积体积，cm3或m3。 任务二 学习建筑材料的基本性质 砂堆积密度的测定 将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积 任务二 学习建筑材料的基本性质 几种密度的比较 比较项目 实际密度 表观密度 体积密度 堆积密度 材料状态 绝对密实 近似绝对密实状态 自然状态 堆积状态 材料体积 V V0 计算公式 应用 判断材料性质 用量计算、体积计算 任务二 学习建筑材料的基本性质 （2）材料的密实度与孔隙率 ①密实度是指材料的固体物质体积占自然状态下体积的百分率。密实度的计算式如下： 式中： ρ——密度； ρ0——材料的表观密度。 对于绝对密实材料， 因 ρ0 =ρ ，故密实度D =1 或100%。 对于大多数土木工程材料， 因 ρ0 ＜ρ ， 故密实度D ＜ 1 或 D ＜ 100%。 任务二 学习建筑材料的基本性质 ②孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率P按下式计算： 式中：V——材料的绝对密实体积，cm³或 m³ ； ——材料的表观体积， cm³ 或 m³ ； ——材料的表观密度, g/ cm³ 或 kg/ m³ ； ——密度, g/ cm³ 或 kg/ m³ 。 任务二 学习建筑材料的基本性质 ③空隙率是指散粒材料在其堆积体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率 按下式计算： 式中：ρ0——材料的体积密度； ——材料的堆积密度。 空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程 度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据。 任务二 学习建筑材料的基本性质 材料的填充率和空隙率 填充率 空隙率 任务二 学习建筑材料的基本性质 孔隙率与空隙率的区别 比较项目 孔隙率 空隙率 适用场合 个体材料内部 堆积材料之间 作 用 可判断材料性质 可进行材料用量计算 计算公式 任务二 学习建筑材料的基本性质 作业1： 现有密度、体积密度、堆积密度分别为2700kg/m³、2600kg/m³、1600kg/m³的石子，求： （1）该石子的孔隙率、空隙率 （2）容积为10m³的料仓，可装多少质量的该石子？如用砂子填充该石子的空隙，需多少质量的砂子？已知该砂子的堆积密度为1500kg/m³ 任务二 学习建筑材料的基本性质 作业2： 一块烧结普通砖的外形尺寸为240mm×115mm×53mm，吸水饱和后质量为2900g，烘干至恒重的质量为2550g；切下一小块磨细后取干粉55g，用容量瓶测得其密实状态下的体积为18.62cm3，求此砖的密度、表观密度、孔隙率。 任务二 学习建筑材料的基本性质 引导问题3：什么是亲水性与憎水性？ 任务二 学习建筑材料的基本性质 （1）材料的亲水性与憎水性 与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性；材料表 面不能被水润湿的性质称为憎水性。 具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性 材料与水分子之间的分子作用力，大于水分子相互之间的内聚力； 憎水性材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之间的内聚力。 任务二 学习建筑材料的基本性质 引导问题4：什么是润湿边角 任务二 学习建筑材料的基本性质 （ａ）亲水性材料 （ｂ）憎水性材料 任务二 学习建筑材料的基本性质 引导问题5：什么是材料的吸水性与吸湿性 任务二 学习建筑材料的基本性质 材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。 吸水性 大小以吸水率来表示。 ①质量吸水率 质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在 干燥状态下的质量百分比，并以表示。质量吸水率的计 算公式为： 式中： mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。 一、材料的吸水性 任务二 学习建筑材料的基本性质 ②体积吸水率 体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料 自然体积的百分率，并以WV表示。体积吸水率的计算公式为： 式中: 材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； 材料在干燥状态下的质量（g或kg）。 材料在自然状态下的体积，（cm³或 m³）； 水的密度，常温下取=1.0 g/cm³。 任务二 学习建筑材料的基本性质 影响吸水性的因素 材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。 任务二 学习建筑材料的基本性质 二、材料的吸湿性 材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率Ｗh表示，其计算公式为： 式中：mh——材料吸湿状态下的质量（g或kg） m——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。 当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和 干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变， 其含水率称为平衡含水率。 任务二 学习建筑材料的基本性质 作业1：收到含水率5%的砂子500t，实为干砂多少吨？若需干砂500t，应进含水率5%的砂子多少吨？ 任务二 学习建筑材料的基本性质 作业2：一块尺寸标准的烧结普通砖(240mm×115×53),在含水率为3.0%的条件下称得它的质量为2520g,并已知它的质量吸水率为11.0%，以及它的孔隙率为20.0%。试求该砖的闭口孔隙率。(提示：孔隙率=闭口孔隙率+开口孔隙率，开口孔隙率约等于体积吸水率)。 任务二 学习建筑材料的基本性质 作业3：从室外取来的质量为2700g的一块烧结普通粘土砖,浸水饱和后的质量为2850g，而绝干时的质量为2600g。求此砖的含水率、质量吸水率、表观密度、开口孔隙率（烧结普通砖实测规格为240 mm×115mm×53mm) 任务二 学习建筑材料的基本性质 作业4：一块烧结普通砖的外形尺寸为240mm×115mm×53mm,吸水饱和后重为2940 g,烘干至恒重为 2580 g。今将该砖磨细并烘干后去取50 g，用李氏密度瓶测得其体积为18.58 cm3. 试求该砖的密度、表观密度、孔隙率、质量吸水率 任务二 学习建筑材料的基本性质 作业5：取某岩石加工成100mm×100mm×100mm试件，测得其自然状态、吸水饱和状态和绝干状态下的质量分别为2658g，2660 g，2650g，已知其密度为2.70　　，求该岩石的表观密度、孔隙率、质量吸水率、体积吸水率、自然状态下的含水率。 任务二 学习建筑材料的基本性质 作业6：某材料的密度为2.68g/cm³，表观密度为2.34g/cm³，720g绝干的该材料浸水饱和后擦干表面并测得质量为740g。求该材料的孔隙率、质量吸水率、体积吸水率、开口孔隙率、闭口孔隙率。 任务二 学习建筑材料的基本性质 （3） 材料的耐水性 材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。材料耐水性的指标用软化系数KR表示： 式中： KR —— 材料的软化系数； fb—— 材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）； fg —— 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。 任务二 学习建筑材料的基本性质 软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。 一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。 软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将KR＞0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75 。 任务二 学习建筑材料的基本性质 例题1：某岩石在干燥状态下、水饱和状态下测得的抗压强度分别为178、168MPa。该岩石可否用于水下工程？ 任务二 学习建筑材料的基本性质 （4） 材料的抗渗性 材料的抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质。建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其他缺陷，当材料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔洞或其他缺陷渗透到低压侧。 任务二 学习建筑材料的基本性质 渗透系数 K—渗透系数（cm/h） Q—通过材料试件的水量（cm³） t—透水时间（h） A—透水面积（c㎡） H—材料两侧的水压差（cm） d—试件厚度（cm） 任务二 学习建筑材料的基本性质 抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料 标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及 可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。 如P4、P6、P8、P10…等，表示试件能承受逐步增高至 0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而不渗透。 任务二 学习建筑材料的基本性质 影响材料抗渗性的因素： 材料亲水性和憎水性：通常憎水性材料其抗渗性优于亲 水性材料； 材料的密实度：密实度高的材料其抗渗性也较高； 材料的孔隙特征：具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。 任务二 学习建筑材料的基本性质 （5）抗冻性 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。 材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。 任务二 学习建筑材料的基本性质 抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损失不超过 一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为 抗冻等级。 材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200 等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100 次、200次的冻融循环。 任务二 学习建筑材料的基本性质 影响抗冻性的因素 1、材料的密实度（孔隙率）：密实度越高则其抗冻性越好。 2、材料的孔隙特征：开口孔隙越多则其抗冻性越差。 3、材料的强度：强度越高则其抗冻性越好。 4、材料的耐水性：耐水性越好则其抗冻性也越好。 5、材料的吸水量大小：吸水量越大则其抗冻性越差。 任务二 学习建筑材料的基本性质 3、材料与热有关的性质 （1）材料的导热性 λ—导热系数[W/(m·k)] t—热传导时间（s） Q—传导的热量（J） —材料两侧温差（K） A—热传导面积（㎡） d—材料的厚度（m） 任务二 学习建筑材料的基本性质 （2）材料的热容性 Q—材料吸收或放出的热量（J） —材料的比热容[J/(g·k)] m—材料的质量（g） —材料受热或冷却前后的温差（K） 任务二 学习建筑材料的基本性质 某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面。请问选择何种材料？ A B 任务二 学习建筑材料的基本性质 保温层的目的是外界温度变化对住户的影响，材料保温性能的主要描述指标为导热系数和热容量，其中导热系数越小越好。观察两种材料的剖面，可见A材料为多孔结构，B材料为密实结构，多孔材料的导热系数较小，适于作保温层材料。 任务二 学习建筑材料的基本性质 作业： 已测得普通混凝土的导热系数 =1.8W/(m K)，烧结粘土砖的导热系数 =0.55W/(m K)。若在传热面积、温差、传热时间都相等的条件下，问要使普通混凝土墙与厚240mm的烧结粘土砖墙所传导的热量相等，则普通混凝土墙需要多厚。 任务二 学习建筑材料的基本性质 感谢聆听 $$