1、石家庄铁道大学石家庄铁道大学材料科学与工程学院材料科学与工程学院2012年年9月月制作制作建筑材料建筑材料2 基本要求基本要求 材料的材料的组成和结构组成和结构 材料的基本物理性质材料的基本物理性质 材料的基本力学性质材料的基本力学性质 材料的耐久性材料的耐久性主要内容主要内容建筑材料建筑材料3基本要求基本要求 教学目标教学目标掌握材料的基本物理性质、力学性质、耐久性；掌握材料的基本物理性质、力学性质、耐久性；了解材料与热有关的性质了解材料与热有关的性质教学重点教学重点各种物理性质和力学性质的基本概念、表示方法、性质各种物理性质和力学性质的基本概念、表示方法、性质测定方法；测定方法；耐久性的基
2、本概念及提高措施耐久性的基本概念及提高措施建筑材料建筑材料4 材料的组成材料的组成 材料的结构材料的结构 材料的构造材料的构造第一节第一节 材料的材料的组成和结构组成和结构建筑材料建筑材料5建筑材料建筑材料61.1.化学组成化学组成建筑材料建筑材料7 2.2.矿物组成矿物组成建筑材料建筑材料8 3.3.相组成相组成建筑材料建筑材料9建筑材料建筑材料101.1.宏观结构宏观结构建筑材料建筑材料112.2.细观结构细观结构建筑材料建筑材料123.3.微观结构微观结构 建筑材料建筑材料133.3.微观结构微观结构原子排列示意图原子排列示意图建筑材料建筑材料143.3.微观结构微观结构建筑材料建筑材料
3、153.3.微观结构微观结构建筑材料建筑材料163.3.微观结构微观结构建筑材料建筑材料17u 建筑材料建筑材料18u密度、表观密度和堆积密度密度、表观密度和堆积密度u孔隙率和空隙率孔隙率和空隙率u材料与水有关的性质材料与水有关的性质u材料的热工性质材料的热工性质第二节第二节 材料的基本物理性质材料的基本物理性质 建筑材料建筑材料19n 密度密度n 表观密度表观密度n 堆积密度堆积密度建筑材料建筑材料20u定义：定义：材料在材料在绝对密实状态下绝对密实状态下单位体积的质量。单位体积的质量。mVu计算式：计算式：u 测定方法：测定方法：李氏瓶法、排水法。李氏瓶法、排水法。注意：注意：测试时，材料
4、必须是测试时，材料必须是绝对干燥绝对干燥状态。状态。1.1.密密 度度 绝对密实材料绝对密实材料u绝密体积：绝密体积：材料在材料在绝对密实绝对密实状态下的体积。状态下的体积。不包括内部孔隙的体积。如图：不包括内部孔隙的体积。如图：建筑材料建筑材料21李氏瓶法李氏瓶法1.1.密密 度度试试验验演演示示建筑材料建筑材料22u 定义定义：材料在自然状态下单位体积的质量。材料在自然状态下单位体积的质量。u 表观体积：表观体积：整体材料的外观体积整体材料的外观体积V0（如图）（如图）（V0=闭口孔+开口孔开口孔+实体实体）u 计算公式：计算公式：u 测定方法测定方法规则材料：几何法规则材料：几何法不规则
5、材料：不规则材料：蜡封排液法蜡封排液法 2.2.表观密度表观密度00Vm 开口孔开口孔闭口孔闭口孔 建筑材料建筑材料23u 定义定义 指散粒材料（粉状或粒状材料）在指散粒材料（粉状或粒状材料）在堆积状态堆积状态下单位体下单位体 积的重量。积的重量。u 堆积体积堆积体积V 0：即容器的容积。：即容器的容积。V V 0 0=V0+空隙体积空隙体积u 计算式计算式：u 测试方法：测试方法：密度筒法密度筒法 3.3.堆积密度堆积密度00VmV0建筑材料建筑材料24n相同点相同点 均为单位体积的质量（质量均为单位体积的质量（质量/体积）。体积）。n不同点不同点l各种密度值不同各种密度值不同 l体积的测试
6、方法不同，体积值不同体积的测试方法不同，体积值不同 V 0 V 实体体积实体体积V 李氏比重瓶法李氏比重瓶法(粉末粉末)表观体积表观体积（V 0=V 闭口开口闭口开口）规则试件：计算法；规则试件：计算法；不规则试件：饱和排水法不规则试件：饱和排水法堆积体积堆积体积(=V 0 空隙空隙)密度筒法密度筒法0 几种密度的比较几种密度的比较00V0V建筑材料建筑材料25孔隙率孔隙率空隙率空隙率密实度密实度孔隙率孔隙率填充率填充率空隙率空隙率单块材料单块材料散粒状材料散粒状材料建筑材料建筑材料26u 密实度（密实度（D）定义）定义 材料体积内被固体物质充实的程度。材料体积内被固体物质充实的程度。u 计算
7、公式：计算公式：1)1)固体固体 2,2,3)3)孔隙孔隙%100%100%10000VVD总体积实体体积1.1.孔隙率和密实度孔隙率和密实度建筑材料建筑材料27u 孔隙率定义孔隙率定义 材料体积内孔隙体积所占总体积的比例，用符号材料体积内孔隙体积所占总体积的比例，用符号P表示。表示。u 孔隙分类孔隙分类按孔隙特征分按孔隙特征分按孔径大小分按孔径大小分：粗空、细孔和微孔粗空、细孔和微孔u计算公式计算公式1)固体 2）闭口孔 3)开口孔%100)1(%100%10000oVVVP总体积孔隙体积1.1.孔隙率和密实度孔隙率和密实度开口孔闭口孔建筑材料建筑材料28吸吸 水率水率强强 度度耐耐 久性久
8、性表观表观 密度密度孔隙对材料性能的影响孔隙对材料性能的影响u 孔隙率与密实度的关系：孔隙率与密实度的关系：P+D=1u孔隙率对材料性能的影响（见下图）孔隙率对材料性能的影响（见下图）1.1.孔隙率和密实度孔隙率和密实度建筑材料建筑材料291 1、某材料密度为、某材料密度为2.65g/cm2.65g/cm3 3，表观密度为，表观密度为2.53g/cm2.53g/cm3 3，将，将表观体积为表观体积为367cm367cm3 3、重量为、重量为929g929g的该材料浸入水中，吸的该材料浸入水中，吸水饱和后称得重量为水饱和后称得重量为933g933g，问此材料的孔隙率、开口孔，问此材料的孔隙率、开
9、口孔隙率和闭口孔隙率各为多少隙率和闭口孔隙率各为多少?(1(1）孔隙率：）孔隙率：解解：P=1-2.33/2.65=4.53%例 题(2)(2)开口孔隙率：开口孔隙率：（3）闭口孔隙率闭口孔隙率9.557.631.92%bkPPP4.53%-1.1%=3.43%1.1%100367929957%100/)(%1000120VmmVVPwk0 00 0建筑材料建筑材料30u填充率填充率D：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。u 空隙率空隙率P：散粒材料空隙体积占堆积体积的比例。散粒材料空隙体积占堆积体积的比例。%100%100%1000000VVD堆积体积颗粒
10、体积%100)1(%100%10000000VVVP堆积体积空隙体积2.2.空隙率和填充率空隙率和填充率建筑材料建筑材料31在绝对密实状态在自然状态在堆积状态密 度表观密度堆积密度孔隙率空隙率孔隙率和空隙率对比孔隙率和空隙率对比建筑材料建筑材料32u 亲水性与憎水性亲水性与憎水性u 吸水性与吸湿性吸水性与吸湿性u 耐水性耐水性u 抗渗性抗渗性建筑材料建筑材料33v定义定义 在空气中与水接触能够被水润湿的性质（见下图）。在空气中与水接触能够被水润湿的性质（见下图）。（1)1)亲水性亲水性v亲水材料亲水材料具有亲水性的材料成为亲水材料。具有亲水性的材料成为亲水材料。例如混凝土、水泥、砂浆均属于亲水
11、性材料。例如混凝土、水泥、砂浆均属于亲水性材料。1.1.亲水性与憎水性亲水性与憎水性材料被水润湿示意图材料被水润湿示意图建筑材料建筑材料34v定义定义 在空气中与水接触不能够被水润湿的性质在空气中与水接触不能够被水润湿的性质（见下图）。（见下图）。v憎水材料憎水材料 具有憎水性的材料成为憎水材料。具有憎水性的材料成为憎水材料。如，沥青、石蜡、塑料等均属于憎水性材料。如，沥青、石蜡、塑料等均属于憎水性材料。1.1.亲水性与憎水性亲水性与憎水性（2)2)憎水性憎水性憎水性材料示意图憎水性材料示意图建筑材料建筑材料35v润湿边角润湿边角：材料、空气和水三相接触角如下图。：材料、空气和水三相接触角如下
12、图。亲水性亲水性憎水性憎水性 亲水性材料：亲水性材料：90;憎水性材料憎水性材料：90180（3 3）评定方法）评定方法1.1.亲水性与憎水性亲水性与憎水性建筑材料建筑材料361.1.亲水性与憎水性亲水性与憎水性亲水性与憎水性演示图：亲水性与憎水性演示图：建筑材料建筑材料37n定义定义材料与水接触时，其内部孔隙会吸收水分，这材料与水接触时，其内部孔隙会吸收水分，这种性质称为吸水性。种性质称为吸水性。n指标指标（吸水率）（吸水率）质量吸水率：质量吸水率：体积吸水率：体积吸水率：二者关系：二者关系：（1 1）吸水性）吸水性%100001mmmWm%100001VVVWv0mvWW2.2.吸水性与吸
13、吸水性与吸湿性湿性建筑材料建筑材料38n定义定义 材料吸收空气中水分的性质称为吸湿性。材料吸收空气中水分的性质称为吸湿性。n指标指标含水率；含水率；（2 2）吸湿性）吸湿性%100001mmmW2.2.吸水性与吸吸水性与吸湿性湿性建筑材料建筑材料39 （3 3）影响因素）影响因素u 材料通过内部开口或连通的孔隙吸收外部环境的水材料通过内部开口或连通的孔隙吸收外部环境的水开口孔隙越多，材料吸水率越大；开口孔隙越多，材料吸水率越大；开口连通孔径较小，因毛细管作用而容易吸水。开口连通孔径较小，因毛细管作用而容易吸水。u 亲水性材料的吸水（湿）性比憎水性材料强亲水性材料的吸水（湿）性比憎水性材料强亲水
14、性孔壁使水自动吸入；亲水性孔壁使水自动吸入；憎水性孔壁难以使水吸入。憎水性孔壁难以使水吸入。2.2.吸水性与吸吸水性与吸湿性湿性建筑材料建筑材料401.1.为什么房屋一楼潮湿？如何解决？为什么房屋一楼潮湿？如何解决？原因：地下水沿材料毛细管上升，然后原因：地下水沿材料毛细管上升，然后在空气中挥发。在空气中挥发。解决问题的原理与办法解决问题的原理与办法阻塞毛细通道，掺加引气剂阻塞毛细通道，掺加引气剂对材料中的毛细管壁进行憎水处理。对材料中的毛细管壁进行憎水处理。思考题思考题建筑材料建筑材料41 2 2、某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、容量、某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、容量
15、700 kg/m700 kg/m3 3的加气混凝土砌块。在抹灰前往墙上浇水，发的加气混凝土砌块。在抹灰前往墙上浇水，发觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。块表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。案例分析解答：加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为“墨水瓶墨水瓶”结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸发结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸发形成的毛细孔。故吸水及导湿均缓慢，材料的吸水性不仅形成的毛细孔。故吸水及导湿均缓
16、慢，材料的吸水性不仅要看孔数量多少，还需看孔的结构。要看孔数量多少，还需看孔的结构。建筑材料建筑材料423.3.耐水性耐水性 广义定义：广义定义：材料抵抗水破坏作用的能力。材料抵抗水破坏作用的能力。狭义定义：狭义定义：材料浸水饱和后不被破坏，强度也不显著材料浸水饱和后不被破坏，强度也不显著 降低的性质。降低的性质。指标：指标：软化系数软化系数KR材料吸水饱和时的抗压强度,MPa材料干燥状态的抗压强度，MPaffKwR建筑材料建筑材料43X 用于水中、潮湿环境中的重要结构材料，应选用：用于水中、潮湿环境中的重要结构材料，应选用：软化系数软化系数0.850.85的材料；的材料；X 用于受潮湿较轻或
17、次要结构的材料，则应选用用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则应选用 软化系数软化系数 0.750.75的材料的材料耐水性材料选择：耐水性材料选择：3.3.耐水性耐水性建筑材料建筑材料44例例 题题1 1、某材料的抗压强度为、某材料的抗压强度为28.0MPa28.0MPa，在水中吸水饱和后测得，在水中吸水饱和后测得其强度为其强度为21.3MPa21.3MPa，问该材料能否用于长期与水接触的环境，问该材料能否用于长期与水接触的环境中？中？解解：76.00.283.21ffKwR因此，不能用于长期与水接触的环境。因此，不能用于长期与水接触的环境。0.85建筑材料建筑材料45抗渗等级抗渗等级or渗透系数
18、渗透系数定义定义：材料抵抗压力水渗透的性质。：材料抵抗压力水渗透的性质。指标：指标：4.4.抗渗性抗渗性在一定时间在一定时间t内，透过材料试件内，透过材料试件的水量的水量Q，与试件的渗水面积，与试件的渗水面积A及水头差及水头差H成正比，与渗透成正比，与渗透距离距离(试件的厚度试件的厚度)d成反比。成反比。在标准试验方法下进行透在标准试验方法下进行透水试验，以规定的试件在水试验，以规定的试件在透水前所能承受的最大水透水前所能承受的最大水压力来确定。压力来确定。建筑材料建筑材料46AtHQdK 计算公式：计算公式：A 透水面积透水面积cm2；t 透水时间，透水时间，h；d 试件厚度，试件厚度，cm
19、；H 压力水头，压力水头，cm。Q 透透水量水量cm3；K K的物理意义的物理意义：一定厚度的材料，在单位时间、单位水压、：一定厚度的材料，在单位时间、单位水压、单位面积内的渗水量。单位面积内的渗水量。渗透系数越小，表明抗渗性能越好。渗透系数越小，表明抗渗性能越好。4.4.抗渗性抗渗性建筑材料建筑材料47 定义定义：指砼或砂浆所指砼或砂浆所能承受的最大水压力。能承受的最大水压力。测试方法：测试方法：6个个试件中试件中4个试件个试件未出现渗水的未出现渗水的最最大水压力。大水压力。表示方法：若最大承水表示方法：若最大承水压力为压力为0.2MPa，表示为，表示为P24.4.抗渗性抗渗性混凝土抗渗压力
20、实验建筑材料建筑材料48u 导热性导热性u 热容量热容量建筑材料建筑材料49l定义：定义：材料传导热量的能力。材料传导热量的能力。l指标：导热系数指标：导热系数 1.1.导热性导热性)(12TTAtQd式中：式中：材料的导热系数，材料的导热系数，W/（mK）；）；Q 传导的热量，传导的热量，J；d材料的厚度，材料的厚度，m；A 材料传热的面积，材料传热的面积，m2；t传热时间，传热时间，h；（T2-T1）材料两侧温度差，材料两侧温度差，K 建筑材料建筑材料50常用建筑材料的热工性质指标常用建筑材料的热工性质指标材料名称材料名称 导热系数导热系数W/(mK)比热J/(gK)钢钢 55 0.46
21、玻璃0.9 花岗岩 3.49 0.92 普通混凝土 1.510.88 水泥砂浆 0.93 0.84 普通粘土砖 0.81 0.84 粘土空心砖 0.64 0.92 松木 0.170.35 2.51 泡沫塑料 0.03 1.30 冰冰 2.20 2.05 水水 0.60 4.19 静止空气静止空气 0.023 1.1.导热性导热性建筑材料建筑材料51n材料的化学组成材料的化学组成u不同组成：金属材料非金属材料不同组成：金属材料非金属材料 有机材料有机材料u相同组成：晶体材料微晶体材料相同组成：晶体材料微晶体材料 非晶体材料非晶体材料n孔隙率和孔隙特征孔隙率和孔隙特征 uP，细小、闭口孔，细小、闭
22、口孔（固体固体物质物质 空气空气），），保温隔，保温隔热性热性；uP ，连通孔、粗孔，连通孔、粗孔（孔隙粗大或贯通，空气对流作（孔隙粗大或贯通，空气对流作用加强），用加强），导热性，导热性，保温隔热性，保温隔热性。l影响导热性的因素：影响导热性的因素：1.1.导热性导热性建筑材料建筑材料52n材料的温度和湿度材料的温度和湿度uT，将促使分子热运动加剧，将促使分子热运动加剧，。u材料受潮后（材料受潮后（水水空气空气），），导热性，导热性，保温隔热，保温隔热性性。u 材料受潮后再受冻材料受潮后再受冻(冰冰水水)，进一步进一步，保温隔热，保温隔热性进一步性进一步棉袄浸水后保暖棉袄浸水后保暖性变差？性
23、变差？l影响导热性的因素：影响导热性的因素：1.1.导热性导热性建筑材料建筑材料532.2.热容量热容量l定义：定义：材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。l表示方法：表示方法：用比热容用比热容C表示。表示。u单位质量材料在温度变化单位质量材料在温度变化1时，材料吸收或放出的时，材料吸收或放出的热量。热量。u热容量热容量=CMl意义：意义：热容量热容量，有利于保持室内温度的相对稳定。，有利于保持室内温度的相对稳定。建筑材料建筑材料54观察与讨论某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面。请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
24、何种材料？问选择何种材料？AB建筑材料建筑材料55解答：保温层的目的是外界温度变化对住户的影响，材料保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。系数越小越好。观察两种材料的剖面，可见观察两种材料的剖面，可见A A材料为多孔结构，材料为多孔结构，B B材料材料为密实结构，多孔材料的导热系数较小，适于作保温层为密实结构，多孔材料的导热系数较小，适于作保温层材料。材料。观察与讨论建筑材料建筑材料56l强度强度l弹性与塑性弹性与塑性l脆性与韧性脆性与韧性l硬度与耐磨性硬度与耐磨性第三节第三
25、节 材料的基本力学性质材料的基本力学性质建筑材料建筑材料57建筑材料建筑材料581.1.强度的定义强度的定义u 从定性角度从定性角度:为材料抵抗外力作用的能力。为材料抵抗外力作用的能力。返返 回回u 定量角度定量角度:是指是指材料发生破坏的极限应力值。材料发生破坏的极限应力值。u 实验方法：实验方法：采用破坏试验法来测混凝土的强度采用破坏试验法来测混凝土的强度 建筑材料建筑材料59 材料受力示意图材料受力示意图u 抗压强度抗压强度（图（图（a a）u 抗拉强度抗拉强度（图（图（b b）u 抗剪强度抗剪强度（图（图（c c）u 抗折强度抗折强度（图（图（d d）2.2.强度的分类与计算强度的分类
26、与计算（1 1）强度的分类）强度的分类（d）建筑材料建筑材料60S 抗压、抗拉、抗剪强度计算公式：抗压、抗拉、抗剪强度计算公式：AFfmax受力截面的面积受力截面的面积，mm2材料破坏时的最大荷载，材料破坏时的最大荷载，N（2 2）强度的计算）强度的计算2.2.强度的分类与计算强度的分类与计算建筑材料建筑材料61S 抗弯强度计算公式抗弯强度计算公式：2maxbhLFfm2max23bhLFfmu 单分点集中加荷：单分点集中加荷：u 三分点加荷：三分点加荷：ppppLpLL/3L/3L/3P/2P/2bpp(a)(b)(c)(d)bh2.2.强度的分类与计算强度的分类与计算建筑材料建筑材料62常
27、见建筑材料的强度常见建筑材料的强度/MPa抗拉强度 抗弯强度 58 1014 2.65.0 混凝土 10100 14 松木(顺纹)3050 80120 60100 建筑钢材 2401500 2401500 材料 抗压强度 花岗岩 100250 普通粘土砖 1030 3.3.常用建筑材料的强度常用建筑材料的强度建筑材料建筑材料63（1 1）材料的强度等级材料的强度等级 对于砖石、混凝土等：按对于砖石、混凝土等：按抗压强度抗压强度划分强度等级。划分强度等级。对于建筑钢材等：按对于建筑钢材等：按 抗拉强度抗拉强度划分牌号。划分牌号。4.4.与强度相关的两个概念与强度相关的两个概念 根据极限强度的大小
28、，划分的不同等级或牌号根据极限强度的大小，划分的不同等级或牌号。如：C30，M10，Q235建筑材料建筑材料64|定义：定义：指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的 强度与其表观密度之比（强度与其表观密度之比（f/0）。）。|意义：意义：比强度比强度，轻质高强，轻质高强在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比强度较高的在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比强度较高的材料，减轻自重，节约材料。材料，减轻自重，节约材料。轻质高强是未来材料的发展方向。轻质高强是未来材料的发展方向。（2)2)比强度比强度4.4.与强度相关的两个概念与强度相关的两个概念建筑材料建筑材
29、料65（2）比强度应用）比强度应用建筑材料建筑材料66两种主要材料的比强度两种主要材料的比强度材料材料 表观密度表观密度/(kg/m3)强度强度/MPa 比强度比强度 普通混凝土（抗压）普通混凝土（抗压）2 400 40 0.017 松木（顺纹抗拉）松木（顺纹抗拉）50100.200（2）比强度比强度建筑材料建筑材料67（1 1）材料的）材料的组成组成（2)2)材料的结构、孔隙率与孔隙特征材料的结构、孔隙率与孔隙特征（3)3)试件的试件的形状形状和和尺寸尺寸（4)4)加荷速度加荷速度（5)5)试件湿度试件湿度（6)6)受力面状态受力面状态5.5.强度的影响因素强度的影响因素建筑材料建筑材料68
30、 弹性弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去材料在外力作用下产生变形，当外力除去 后变形后变形 随即消失，完全恢复原来形状的性质。随即消失，完全恢复原来形状的性质。弹性变形弹性变形：这种可以完全恢复的变形这种可以完全恢复的变形（或瞬时变形）（或瞬时变形）指标：指标：弹性模量弹性模量E 意义：意义：u E表示材料抵抗变形的能力；表示材料抵抗变形的能力；u E值越大，材料越不易变形，即抵抗变形的能力越强，值越大，材料越不易变形，即抵抗变形的能力越强，材料的刚度越大。材料的刚度越大。建筑材料建筑材料69 塑性塑性 材料在外力作用下，当应力超过一定的限值时产生材料在外力作用下，当应力超过一定的限值
31、时产生显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取 消后，消后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质。仍保持变形后的形状和尺寸的性质。塑性变形塑性变形 这种不能恢复的变形（或永久变形）。这种不能恢复的变形（或永久变形）。建筑材料建筑材料70BA0A0BCB0DCEDFEC上C下钢材的弹塑性变形曲线图钢材的弹塑性变形曲线图混凝土的弹塑性变形曲线图混凝土的弹塑性变形曲线图 建筑材料建筑材料71u 脆性：脆性：材料在外力作用下突然破坏，无明显塑性变形。材料在外力作用下突然破坏，无明显塑性变形。u 韧性韧性：冲击、振动荷载下，能吸收较大的能量，产生一定冲击、振动荷载下，能
32、吸收较大的能量，产生一定 变形不破坏。变形不破坏。脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。建筑材料建筑材料721.铸铁造桥酿成灾祸铸铁造桥酿成灾祸u概况概况：1876年6月，英国人用铸铁在北海的Tay湾上建造了全长3160m，单跨73.5m的跨海大桥，采用梁式 架结构，在石材和砖砌筑的基础上采用铸铁管做桥面。结果不到两年，在一次台风袭击的夜晚，在台风加上火车冲击荷载的作用下桥墩脆断、桥梁倒塌、车毁人亡。案例分析u原因分析：原因分析：主要是铸铁的桥墩在冲击荷载作用下发生主要是铸铁的桥墩在冲
33、击荷载作用下发生 脆断造成的。脆断造成的。u对钢材与铸铁的性能进行了深入的对比：对钢材与铸铁的性能进行了深入的对比：发现钢材不仅具有很高的抗压强度发现钢材不仅具有很高的抗压强度很高的抗拉强度和抗冲击韧性很高的抗拉强度和抗冲击韧性人们开始用钢材建造桥梁。人们开始用钢材建造桥梁。建筑材料建筑材料732.泰坦尼克号的沉没泰坦尼克号的沉没u概况：概况：1912年，当时世界上最大的客船泰坦尼克号年，当时世界上最大的客船泰坦尼克号初航，不幸撞上冰山，初航，不幸撞上冰山，35m厚度船钢板在水线处像拉厚度船钢板在水线处像拉开拉链一样被撕裂，海水排山倒海般涌向船内，约开拉链一样被撕裂，海水排山倒海般涌向船内，约
34、3小时后沉没。小时后沉没。u原因分析：原因分析：l人们对泰坦尼克号的钢板进行测试：发现其抗压强人们对泰坦尼克号的钢板进行测试：发现其抗压强度比现在钢材还要高。度比现在钢材还要高。l对钢板进行冲击韧性试验：发现钢材断裂时吸收的对钢板进行冲击韧性试验：发现钢材断裂时吸收的冲击功很低，是韧性差的脆性材料。冲击功很低，是韧性差的脆性材料。l化学分析表明化学分析表明:改钢材的含改钢材的含S量高，导致钢材的脆性量高，导致钢材的脆性增加。增加。案例分析建筑材料建筑材料74u 硬度定义：硬度定义：材料表面能抵抗其它较硬物体压入或材料表面能抵抗其它较硬物体压入或 刻刻 划的能力。划的能力。u 硬度实验方法硬度实
35、验方法 金属材料金属材料：压入法压入法l布氏硬度布氏硬度：单位压痕面积上所承受的压力。：单位压痕面积上所承受的压力。l洛氏硬度：洛氏硬度：压头压入试件的深度来表示钢压头压入试件的深度来表示钢材硬度。材硬度。无机非金属材料无机非金属材料：刻划法刻划法l莫氏硬度莫氏硬度莫氏硬度10 金刚石9 刚玉8 黄玉7 石英6 长石5 磷石灰4 萤石3 方解石2 石膏1 石墨建筑材料建筑材料75u 指标：指标：磨耗率磨耗率u 计算公式：计算公式：AmmG21G材料的磨耗率（g/cm2）m1材料磨损前的质量（g）m2材料磨损后的质量（g）A材料试件的受磨面积（cm2）u 耐磨性定义：耐磨性定义：是材料表面抵抗磨
36、损的能力。是材料表面抵抗磨损的能力。建筑材料建筑材料76l 定义定义l 破坏作用破坏作用l 耐久性指标耐久性指标l 提高措施提高措施第四节第四节 材料的耐久性材料的耐久性建筑材料建筑材料77 是指材料在使用条件下，抵抗其自身和是指材料在使用条件下，抵抗其自身和环境的长期破坏作用，保持其原有性质不环境的长期破坏作用，保持其原有性质不破坏、不变质的能力。破坏、不变质的能力。建筑材料建筑材料78化学作用化学作用生物作用生物作用干湿交替、温度变化干湿交替、温度变化冻融循环冻融循环酸、碱、盐等物质的水溶酸、碱、盐等物质的水溶液或有害气体的侵蚀。液或有害气体的侵蚀。虫蛀或菌类的腐朽作用虫蛀或菌类的腐朽作用
37、而产生的破坏。而产生的破坏。物理作用物理作用建筑材料建筑材料79 耐久性是一个综合性性能耐久性是一个综合性性能 耐久性主要包括：耐久性主要包括：v耐水性耐水性v抗渗性抗渗性v抗冻性抗冻性v抗腐蚀性抗腐蚀性v抗老化性抗老化性v耐磨性耐磨性耐久性耐久性抗渗抗渗性性耐水性耐水性耐磨性耐磨性抗腐蚀性抗腐蚀性抗冻性抗冻性抗老化性抗老化性建筑材料建筑材料80n提高材料本身对外界作用的抵抗能力提高材料本身对外界作用的抵抗能力提高提高D、降低、降低P，使侵蚀性介质不易进入材料内部；，使侵蚀性介质不易进入材料内部；在在P一定情况下，尽量增加材料内部微小封闭的孔隙。一定情况下，尽量增加材料内部微小封闭的孔隙。n将
38、材料与周围介质隔离将材料与周围介质隔离 如涂层，表面处理。如涂层，表面处理。建筑材料建筑材料81 重点：重点：v掌握各种密度、空隙率、孔隙率、密实度和填充率掌握各种密度、空隙率、孔隙率、密实度和填充率的概念、计算公式、测定方法及其相互关系。的概念、计算公式、测定方法及其相互关系。v掌握与水有关的各种性质的概念和计算。掌握与水有关的各种性质的概念和计算。v掌握强度的计算公式及影响因素。掌握强度的计算公式及影响因素。v掌握弹性、塑性、脆性、韧性的基本概念及工程意掌握弹性、塑性、脆性、韧性的基本概念及工程意义义。难点：难点：材料的组成、结构、构造与性质的关系。材料的组成、结构、构造与性质的关系。本章
39、小结本章小结建筑材料建筑材料82 1.有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下测得的破坏荷有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下测得的破坏荷载为载为185KN，干燥状态下测得的破坏荷载为，干燥状态下测得的破坏荷载为207KN（受（受压面积为压面积为115mm120mm），问砖的吸水饱和状态下和），问砖的吸水饱和状态下和干燥状态下抗压强度各为多少？是否适能用于长期与水干燥状态下抗压强度各为多少？是否适能用于长期与水接触的工程结构物中？接触的工程结构物中？2.生产材料时，在组成一定的情况下，可采取什么措施生产材料时，在组成一定的情况下，可采取什么措施来提高材料的强度？来提高材料的强度？3.决定材料耐久性的内
40、在因素是什么？决定材料耐久性的内在因素是什么？作 业建筑材料建筑材料83 1.当当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的如下性能如何变某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的如下性能如何变化？化？思考题P密度密度表观密度表观密度强度强度吸水性吸水性抗冻性抗冻性导热性导热性P密度密度表观密度表观密度强度强度吸水性吸水性抗冻性抗冻性导热性导热性建筑材料建筑材料842.2.怎么区分材料的亲水性与憎水性？怎么区分材料的亲水性与憎水性？3.3.弹性与塑性具有什么工程意义？弹性与塑性具有什么工程意义？4.4.中空玻璃为什么比同厚度的实心玻璃保温性能好？中空玻璃为什么比同厚度的实心玻璃保温性能好？5.5.保温材料为什么保持干燥状态保温效果较好？保温材料为什么保持干燥状态保温效果较好？思考题
