1.1材料的物理性质（课件）- 《建筑材料（第4版） 》同步教学（机械工业版）

1.1材料的物理性质 1. 材料的亲水性与憎水性 工程实际中，材料是亲水性或憎水性，通常以润湿角的大小划分。润湿角为在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线()与水和固体接触面()所成的夹角。其中润湿角θ愈小，表明材料愈易被水润湿。当材料的润湿角θ≤90˚ 时，为亲水性材料；当材料的润湿角θ＞90˚ 时，为憎水性材料。水在亲水性材料表面可以铺展开，且能通过毛细管作用自动将水吸入材料内部；水在憎水性材料表面不仅不能铺展开，而且水分不能渗入材料的毛细管中 1.1.1材料与水有关有关的性质 1.1.1材料与水有关有关的性质 a．填充率 填充率是指散粒或粉状材料颗粒体积占其自然堆积体积的百分率，用表示。 空隙率与填充率的关系为。由上可见，材料的密度、表观密度、孔隙率及空隙率等是认识材料、了解材料性质与应用的重要指标，常称之为材料的基本物理性质。 b．体积吸水率： 材料吸水饱和时，吸入水分的体积占干燥材料自然体积的百分率。 式中： —— 体积吸水率，％； —— 干燥材料在自然状态下的体积，cm3； —— 水的密度，常温下取1g/cm3。 体积吸水率与质量吸水率的关系 式中： —— 材料在干燥状态下的表观密度。 1.1.1材料与水有关有关的性质 2. 吸湿性 材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。 含水率为材料所含水的质量占材料干燥质量的百分数。可按下式计算： 1.1.1材料与水有关有关的性质 式中： —— 材料的含水率，％； —— 材料含水时的质量，g； —— 材料干燥至恒重时的质量，g。 1.1.1材料与水有关有关的性质 3.耐水性 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。 材料长期在饱和水作用下而不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数表示。 1.1.1材料与水有关有关的性质 式中： —— 材料的软化系数； —— 材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa； —— 材料在干燥状态下的抗压强度，MPa。 1.1.1材料与水有关有关的性质 a. 渗透系数 材料在压力水作用下透过水量的多少遵守达西定律，即在一定时间内，透过材料试件的水量W与试件的渗水面积A及水头差h成正比，与试件厚度d成反比，如图1—5所示 1.1.1材料与水有关有关的性质 图2—4 材料透水示意图 式中：K—— 渗透系数，cm/h W—— 透过材料试件的水量，cm3 A —— 透水面积，cm2 h —— 材料两侧的水压差，cm d —— 试件厚度，cm t —— 透水时间， h 1.1.1材料与水有关有关的性质 解： W0=Wρ0=0.23×1.6×100%=36.8% P=（1-ρ0/ρ）×100%=40.74% KB=W0/P=0.9>0.8 抗冻性差 案例1 某墙体材料的密度为2.7g/cm³，干燥状态下体积为1600kg/cm³，其质量吸水率23%。试求其孔隙率并估计该材料的抗冻性。 案例2 （1）某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174Mpa、178Mpa、165Mpa，判断该石材能否用于水下工程。 （2）有一块普通烧结砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为240mm×115mm×53mm，经干燥并磨成细粉后取50g，有用排水法测得绝对密实体积为18.62cm³。试计算该砖的吸水率、密度、孔隙率。 （3）加气混凝土块体积密度为500kg/m³，抗压强度为2.8Mpa。此加气混凝土块是否可以作为保温材料？ （4）根据以上3种不同的建筑材料特征，试问在建筑工程上，材料的使用应主要注意哪些事项？ 解（1）：该石材的软化系数为 由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。 【评注】软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比，与材料在气干状态下的抗压强度无关。 解（2）： 该砖的吸水率为 该砖的密度为 表观密度为 【评注】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。 解（3）：该加气混凝土块可以作为保温材料。 解（4）：建筑材料在使用过程中要着重了解该种材料的孔隙率。孔隙率的大小及空隙本身的特征与材料的许多性质如强度、吸水性、抗渗性、导热性等都有密切关系。以上3种材料的孔隙率有很大的差别，故在建筑工程中有不同的使用部位。石材可作为承重构件及装饰材料，砖可作为墙体材料，加气块可作为轻质隔墙和保温材料。 1.1.2材料与热有关的性质 1.与热有关的性质 a.导热性 材料传导热量的能力称为导热性。其大小用热导率λ表示。在物理意义上，热导率为单位厚度的材料，当两侧面温度差为1Ｋ时，在单位时间内通过单位面积的热量。 1.1.2材料与热有关的性质 均质材料的热导率可用下式表示： 式中： —— 热导率，Ｗ/(m·K)； Q —— 传导的热量，J； d —— 材料厚度，m； A—— 热传导面积，m2； t —— 热传导时间，s； —— 材料两侧温度差，K。 b.热容量 材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。热容量的大小用比热容表示。比热容为单位质量(1g)材料温度升高或降低(1Ｋ)所吸收或放出的热量。 1.1.2 材料与热有关的性质 比热容的计算式如下所示： 式中：c ——材料的比热容，J/(gk)； Q ——材料吸收或放出的热量，J； m ——材料的质量，g。 ——材料受热或冷却前后的温差，K。 1.1.2 材料与热有关的性质 材料的热导率和比热容是设计建筑物维护结构、进行热工计算时的重要参数，选用热导率小，比热容大的材料可以节约能耗并长时间的保持室内温度的稳定。常见建筑材料的热导率和比热容见表。 1.1.2 材料与热有关的性质 表2—2 常用建筑材料的热导率和比热容指标 感谢观看 $$