建筑材料孔隙率.ppt

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1、项目一建筑材料的基本性质 建筑材料的基本性质，是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、共有的性质。因为建筑材料所处建（构）筑物的部位不同、使用环境不同、人们对材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性质也就有所不同。材料的组成、结构及构造对性质的影响材料的组成： 化学组成 矿物组成材料的结构和构造：宏观结构、细观结构和微观结构 任务一 材料的物理性质材料的物理性质一、与质量有关的基本物理性质一、与质量有关的基本物理性质1. 1. 材料的密度材料的密度 材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算： =m/v式中：密度, g/cm3 或 kg/m3

2、m材料的质量，g 或 kgV材料的绝对密实体积，cm3 或 m3 测试时，材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必须磨细后采用排开液体的方法来测定其体积。2. 2. 材料的表观密度材料的表观密度 表观密度（俗称“容重”）是指多孔固体材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算：00Vm 材料的表观体积是指包括内部孔隙在内的体积。因为大多数材料的表观体积中包含有内部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量（有时还影响其表观体积）。因此，材料的表观密度除了与其微观结构和组成有关外，还与其内部构成状态及含水状态有关 3. 3. 材料的堆积密度材料的堆积密度 堆积密度是指堆积密度

3、是指粉状或颗粒状粉状或颗粒状材料，在堆积状态材料，在堆积状态下单位体积的质量。下单位体积的质量。按下式计算：按下式计算：式中式中 0 0，材料的堆积密度材料的堆积密度, , g/cmg/cm3 3 或或 kg/mkg/m3 3m m 材料的质量，材料的质量，g g 或或 kgkgV V0 0，材料的堆积体积，材料的堆积体积，cmcm3 3 或或 m m3 300Vm 粉状或粒状材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。 在土木建筑工程中，计算材料用量、构件的自重，配料计算以及确定堆放空间时经常要用到材料的密度、表观密度

4、和堆积密度等数据。|例例1-11-1 材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？|解 密度：表观密度：堆积密度：Vm00Vm0VmV为材料的绝对密实体积V0为材料的表观体积 (固、液、气）V0，为材料的堆积体积4 . 4 . 材料的密实度材料的密实度 密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度的计算式如下： 对于绝对密实材料， 因 0 = ，故密实度D =1 或 100%。对于大多数土木工程材料， 因 0 ，故密实度D 1 或 D 100%。 密度；00VVD5. 5. 孔隙率孔隙率 材料的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

5、式计算：V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3密度, g/cm3 或 kg/m30001VVVP孔隙率的组成：开孔、闭孔 开孔隙率：材料内部开口孔隙体积开孔隙率：材料内部开口孔隙体积与材料在自然状态下体积的白分比，与材料在自然状态下体积的白分比，即被水饱和的孔隙体积所占的白分率。即被水饱和的孔隙体积所占的白分率。WKVMMVVP10120图图1-1材料内部孔隙示意材料内部孔隙示意 6. 6. 空隙率空隙率 空隙率是指散粒材料在其堆集体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率P， 按下式计算：0 0，材料的堆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

6、为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。 00VVD7填充率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/0/0/00/1%100%100pVVD某地发生历史罕见的洪水。洪水退后，许多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的多孔的红砖，见图。请分析原因。 这些红砖没有烧透，砖内开口孔隙率大这些红砖没有烧透，砖内开口孔隙率大，吸水率高。吸水后，红砖强度下降，特，吸水率高。吸水后，红砖强度下降，特别是当有水进入砖内时，未烧透的粘土遇别是当有水进入砖内时，未烧透的粘土遇水分散，强度下降更大，不能承受房屋的水分散，强度下降更大，不能承受房屋的重量，从而导致房屋倒塌

7、。重量，从而导致房屋倒塌。 常见问题解答常见问题解答1 1 测定含大量开口孔隙的材料表观密度时，直接用排水法测定其体积，为何该材料的质量与所测得的体积之比不是该材料的表观密度？解答：表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量。所谓自然状态下的体积包含材料内的孔隙。而直接将含大量开口孔隙的材料放入水中，部分水进入材料的开口孔隙中，故，所测得的体积已不是材料在自然状态下的体积。正确的做法是将材料表面涂蜡将其密封，然后方能用排水法测定其自然状态下的体积。|例例1-1-1 1 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与

8、空隙率？|解石子的孔隙率P为：%51. 165. 261. 21110000VVVVVP石子的空隙率P，为：%63.3561. 268. 11110000000VVVVVP温温 故故1、建筑材料的标准种类、建筑材料的标准种类2、建筑材料与质量有关的性质有哪些？、建筑材料与质量有关的性质有哪些？3、绝对密实体积、表观体积和堆积体积、绝对密实体积、表观体积和堆积体积测量？测量？二材料与水有关的性质二材料与水有关的性质 （一） 材料的材料的亲水性亲水性与与憎水性憎水性与水接触时，有些材料能被水润湿，而有些材料则不能被水润湿，对这两种现象来说，前者为亲水性，后者为憎水性。材料具有亲水性或憎水性的根本原

9、因在于材料的分子结构。亲水性材料分子与水分子之间的相互作用力大于水分子之间亲合力；反之，憎水性材料分子与水分子之间的亲合力，小于水分子本身之间的内聚力。图13 材料润湿示意图（）亲水性材料；（）憎水性材料 在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线，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此切线与材料和水接触面的夹角，称为，称为润湿边角润湿边角。 当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。 当=0时 ，表示该材料完全被水润湿。大多数建筑材料，如砖、木、混凝土等均属沥青、

10、玻璃、毛石、木材、混凝土、沥青、玻璃、毛石、木材、混凝土、石蜡、粘土砖、塑料、油毡、钢材？石蜡、粘土砖、塑料、油毡、钢材？应用？应用？ （二）材料的吸水性材料的吸水性材料能吸收水分的能力，称为材料的吸水性。吸水的大小以吸水率来表示。 质量吸水率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m 表示。质量吸水率m 的计算公式为：%100ggbmmmmW体积吸水率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W表示。体积吸水率W的计算公式为：%10010WgbvVmmWgWmWv？材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有

11、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。 （三）（三）. . 材料的吸湿性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。干燥的材料处在较潮湿的空气中时，便会吸收空气中的水分；而当较潮湿的材料处在较干燥的空气中时，便会向空气中放出水分。前者是材料的吸湿过程，后者是材料的干燥过程。由此可见，在空气中，某一材料的含水多少是随空气的湿度变化的。材料在任一条件下含水的多少称为材料的含水率，并以h表示，其计算公式为： %100gghmmmWh空气湿度空气湿度 平衡平衡含水率含水率 （四） 材料的耐水性材料的耐水性材料的耐水性是

12、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。衡量材料耐水性的指标是材料的软化系数KR：gbRffK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）01潮湿环境：潮湿环境：0.85较轻潮湿环境：较轻潮湿环境： 0.75|例例1-1-2 2 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165 MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。|解|该石材的软化系数为:93.0178165gbRffK 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。 （五） 材料的

13、抗渗性材料的抗渗性抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。 土木建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，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、孔洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力水的渗透，不仅会影响工程的使用，而且渗入的水还会带入能腐蚀材料的介质，或将材料内的某些成分带出，造成材料的破坏。.1 .1 渗透系数渗透系数材料的渗透系数可通过下式计算:AtHwdK 式中K渗透系数, （cm / h）;w渗水量， （cm3 ）A 渗水面积, （cm2 ）H 材料两侧的水压差，（cm）d 试件厚度 （cm）t 渗水时间 （h）材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。5.2

14、.2 抗渗等级抗渗等级 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。 （六）（六） 抗冻性抗冻性 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，体积膨涨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。 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

15、的性能。 抗冻性以试件在冻融后的质量损失、外形变化或强度降低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15、25、50、100、200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。材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱和程度有关。三 材料的热工性质材料的热工性质 1. 1. 导热性导热性当材料两面存在温度差时，热量从材料一面通过材料传导至另一面的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数 表示。导热系数的定义和计算式如下所示：)(12TTAtQ 在物理意义上，导热系数为单位厚度(1m)的材料、两面温度差为1时、在

16、单位时间(1s)内通过单位面积(1)的热量。|2. 2. 热容量和比热热容量和比热 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。单位质量材料温度升高或降低1所吸收或放出的热量称为热容量系数或比热。比热的计算式如下所示：)(12TTmQC热容量) 任务二 材料的力学性质材料的力学性质一、强度与比强度一、强度与比强度（一）强度定义：抵抗外力破坏的最大应力值分类：抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度 外力外力引起引起 内部的应力内部的应力 外力增加外力增加 应力应力随之随之增大增大 超过抵抗的极限（即超过抵抗的极限（即强度极限强度极限） 破坏破坏！在工程上，通常采用破坏试验法对材料的强度进行实在工程上，通常采用破坏试验法对材料的强度进行实测。将预先制作的试件放置在材料试验机上，施加外力测。将预先制作的试件放置在材料试验机上，施加外力（荷载）直至破坏，根据试件尺寸和破坏时的荷载值，计（荷载）直至破坏，根据试件尺寸和破坏时的荷载值，计算材料的强度。算材料的强度。P PP PP P材料的抗拉、抗压、抗剪强度可用下式计算：材料的抗拉、抗压、抗剪强度可用下式计算：APf 式中：f抗拉或抗压或抗剪