建筑材料的基本性能.ppt

单击此处编辑母版标题样式,材料基本性质,建筑材料,建筑材料的基本性能,内容,材料的组成与结构,材料的物理性质,材料的力学性质,材料的声学性质,材料的装饰性质,材料的耐久性,本章学习目标和要求,本章为全书的重点章节之一,。通过本章内容的学习，熟悉本课程经常涉及的与材料性质有关的基本概念，为学好以后各章节具体材料创造条件。要求了解材料的组成、结构，以及它们与材料性质的关系；,掌握材料的物理性质、与水有关的性质、热工性质的概念及表示方法，并能较熟练地应用。,要求了解材料的力学性质、声学性质及耐久性的基本概念。,1.1 材料的组成、结构与性质的关系,一.材料的组成,材料的组成是决定材料的性质的内在因素之一,(一)化学组成(化学成分),无机非金属材料 各氧化物含量,表示方法 金属材料 化学元素含量,有机材料 各化合物含量,(二)矿物组成(是由一种或几种化学组成经过一定的生产工艺过程，形成具有一定,结构特征,的单质或化合物，如水泥),1.1 材料的组成、结构与性质的关系,(三)宏观结构（mm）：主要研究材料中的大孔隙、裂纹、不同材料的组合与复合方式、各组成材料的分布。,单一材料,致密结构：高强，不透水（钢材、玻璃、沥青）,多孔结构：轻质、保温（泡沫玻璃、泡沫塑料）,纤维结构：高抗拉（木材、纤维）,聚集结构,:,强度较高（陶瓷、砖）,1.1 材料的组成、结构与性质的关系,(三)宏观结构,2.复合材料：,两种或两种以上组成材料以适当的方式结合而成的新材料（普通混凝土，钢筋混凝土，胶合板）,优点：,取长补短，使材料具有多种功能（如强度、防水、装饰、保温）或具有某些特殊功能。,粒状聚集结构：综合性能好、价格较低廉（混凝土）,纤维聚集结构：轻质、保温、吸声或抗拉（纤维板),多孔结构：轻质、保温（加气混凝土）,叠合材料：综合性能好（胶合板）,1.1 材料的组成、结构与性质的关系,宏观结构是影响材料性质的重要因素，材料的宏观结构,较易改变,。,三种结构的关系,组成及微观结构相同，宏观结构不同，物理性质不同,（玻璃和泡沫玻璃；普通混凝土和加气混凝土）,组成及微观结构不同，宏观结构相同，物理性质相似,（泡沫玻璃、泡沫塑料、加气混凝土）,1.1 材料的组成、结构与性质的关系,(二)孔隙的分类,1.按大小分类,微细孔隙（对于无机非金属材料而言 20nm的为无害孔隙）、毛细孔隙、较粗大孔隙、大孔,2.按形状分类,球形、片状（裂纹）、管状、尖角状,3.按常压进水与否分类,开口孔隙：对性能影响较大,闭口孔隙：水压较高时，水分也可进入,1.1 材料的组成、结构与性质的关系,(三)孔隙对材料性质的影响(孔隙增多),(1)材料的体积密度减小。,(2)材料受力的有效面积减小,强度降低。,(3)体积密度减小,导热系数和热容随之减小。,(4)透气性,透水性,吸水性变大。,(5)对抗冻性、抗渗性,要视孔隙大小和形态而定,有一些能提高抗冻性、抗渗性。,(6)吸声性、吸湿性、吸水性增强。,1.2 材料的基本物理性质,一.不同状态下的各种密度,密度,视密度,体积密度,堆积密度,(一)材料的密度,2.表观密度（视密度）,材料在自然状态下,不含开口孔隙,时，单位表观体积的质量。按下式计算：,式中：,r,材料的表观密度,g/cm,3,或 kg/m,3,；,m,材料的质量，g 或 kg；,V,材料的自然体积，cm,3,或 m,3,可用排水法求得的体积（cm3）,V=V+V,b,V,b,材料内部闭口孔隙的体积,(一)材料的密度,3.体积密度,体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算：,式中：,0,体积密度，g/cm,3,或 kg/m,3,；,m,材料的质量，g 或 kg；,V,0,材料的自然体积，cm,3,或 m,3,材料的质量可以是任意状态下的，但必须说明含水情况。通常所指的体积密度是材料在气干状态下的,称为气干体积密度，简称体积密度。材料在绝干状态时，则称为绝干体积密度，以P,0d,表示(P,0d,mV,0,)。,Vo=V+V,b,+V,k,材料的孔隙率越大，含水率越小，则材料的体积密度越小。,(一)材料的密度,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,(一)材料的密度,几种密度的比较,1.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,按下式计算：,式中：,V,材料的绝对密实体积，cm,3,或 m,3,；,V,0,材料的自然体积，cm,3,或 m,3,；,0,材料的体积密度,g/cm,3,或 kg/m,3,；,密度,g/cm,3,或 kg/m,3,。,(二)材料的孔隙率与密实度,(二)材料的孔隙率与密实度,2.开口孔隙率是指材料中开口孔隙的体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率。,公式:,式中m1干燥状态下材料的质量,g,m2水饱和状态下材料的质量,g,w,水的密度，常温下可取1 g/cm,3,3.与闭口孔隙率是指材料中闭口孔隙的体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率。p,b,为总空隙率与开口孔隙率之差。,即P,b,=P-P,K,(二)材料的孔隙率与密实度,材料的密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。密实度的计算式如下：,式中：,密度；,0,材料的体积密度。对于绝对密实材料，因,V,0,=,V,，故密实度,D,=1 或100%。对于大多数土木工程材料，因,V,V,0,，故密实度,D,1 或,D,100%。,孔隙率与密实度的关系为,P,+,D,=1。,(二)材料的空隙率与填充率,材料的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,P,+,D,=1。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,。,概念辨析,孔隙率与空隙率的区别,1.3 材料的力学性质,导 学,本节学习的内容：,一、材料的受力变形,二、材料的强度,三、材料的脆性和韧性,四、强度等级及标号,五、比强度,六、材料的硬度及耐磨性,二、强 度,根据外力作用方式的不同，材料强度有、抗压、抗剪、抗弯(抗折)强度等,。,抗压,抗拉,抗剪,抗弯,二、强 度,*影响强度的因素：,内因：组成与结构,外因：,试验条件,试件形状,试件尺寸,加荷速度,表面粗糙程度,含水程度,温度,三、材料的脆性和韧性,3.脆性和韧性,(2),韧性,又称冲击韧性，是材料抵抗冲击振动荷载的作用，而,不发生突发性破坏,的性质；或是在冲击振动荷载作用下，吸收能量、抵抗破坏的能力。如低碳钢、木材、竹材等。这类材料的特点是塑性变形大，且抗拉强度接近或高于抗压强度。在工程中使用时，承受冲击、振动荷载的结构，选用材料时，要考虑材料的塑性与韧性。,四、五、六,四、,强度等级,、标号为便于合理使用材料，对于以强度为主要指标的材料，通常按材料强度值的高低划分为成若干等级，称为材料的强度等级或标号。脆性材料主要以抗压强度来划分，塑性材料和韧性材料主要以抗拉强度来划分。,五、,比强度,是材料强度与体积密度的比值。比强度是衡丝材料轻质高强性能的一项重要指标。,比强度越大，则材料的轻质高强性能越好。,六、硬度与耐磨性,硬度,是材料抵抗较硬物体压入或刻划的能力。采用钢球或钢铁(圆锥或角铁)压入法来测定，有时也用刻划法(又称莫氏硬度)测定，并划分有十级。,耐磨性,是材料表面抵抗磨损的能力，以磨损前后单位表面的质量损失，即磨损率表示。,1.4 材料与水有关的性质,导 学,本节学习的内容：,(一)亲水性与憎水性,亲水性,憎水性,(二)吸水性,(三)吸湿性,(四)耐水性,(五)抗渗性,(六)抗冻性,影响材料吸水性的因素,1.4 材料与水有关的性质,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。,()亲水性材料,q,称为润湿边角,()憎水性材料,q,90,q,90,1.4 材料与水有关的性质,憎水性材料常用作防水材料，也可用于对亲水性材料进行表面处理，以降低吸水率，提高抗渗性。,2.材料的吸水性,材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。吸水性的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,W,质,表示。质量吸水率,W,质,的计算公式为：,式中：,m,饱,材料吸水饱和状态下的质量(g或kg)；,m,干,材料在干燥状态下的质量(g或kg)。,(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,W,体,表示。体积吸水率,W,体,的数学表达式为：,式中:,m,饱,材料吸水饱和状态下的质量(g或kg)；,m,干,材料在干燥状态下的质量(g或kg)。,V,0,材料在自然状态下的体积，(cm,3,或 m,3,)；,水,水的密度,(g/cm,3,或 kg/m,3,)，常温下取,水,=1.0 g/cm,3,。,体积吸水率与质量吸水率的关系是,W,体,=,W,质,0,1.4 材料与水有关的性质,1.4 材料与水有关的性质,(3)影响材料吸水性的因素,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,。,由于封闭孔隙不吸水(常压下)，而是开口孔隙吸水，因此可以认为当材料吸水饱和时，材料所吸水的体积与开口孔隙的体积相等，可得:,P,k,W,v,。,孔隙状态：,连通孔,闭口孔,1.4 材料与水有关的性质,3.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,含,表示，其计算公式为：,式中：,m,含,材料吸湿状态下的质量(g或kg),m,干,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。,1.4 材料与水有关的性质,3.材料的吸湿性,含水对材料性质的影响,(1)材料吸水或吸湿后，引起强度下降.,(2)材料的体积密度和导热性增加.,(3)几何尺寸略有增加.,(4)而使材料的保温性、吸声性下降，并使材料受到的冻害、腐蚀等加剧.,由此可见含水使材料的绝大多数性质下降或变差.,概念辨析,吸水率与含水率的区别,4.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,K,软,表示：,式中：,K,软,材料的软化系数；,f,饱,材料吸水饱和状态下的抗压强度(MPa)；,f,干,材料在干燥状态下的抗压强度(MPa),。,1.4 材料与水有关的性质,1.4 材料与水有关的性质,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,K,软,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,。,1.4 材料与水有关的性质,5.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。用渗透系数K或抗渗等级Pn表示。渗透系数越大，材料的抗渗性越差。抗渗标号越大，材料的抗渗性越好。如P4、P6分别表示可抵抗0.4、0.6MPa的水压力。,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。,1.4 材料与水有关的性质,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。,抗渗性与耐久性的关系,一般面言，材料的抗渗性越高，水及各种腐蚀性液体或气体越不易进入材料内部，则材料的其它耐久性越高。,地下建筑及水工建筑等所用材料应具有一定的抗渗性，对于防水材料则应具有很好的抗惨性。,1.4 材料与水有关的性质,6.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。,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。,1.4 材料与水有关的性质,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。,1.5、材料的热工性质,导 学,本节学习的内容：,一、材料导热性,二、材料热容量,三、材料耐急冷急热性,四、材料耐燃性与耐火性,1.5、材料的热工性质,传热指的是包括各种形式热能转移现象的总称。根据传热机理的不同，传热的基本式分为,导热、对流、辐射,三种。,导热,是由温度不同的质点(分子、原子、自由电子)，在热运动中引起的热能传递过程。在固体、液体和气体中均能产生导热现象，但在不同物质中导热的机理是有区别的。,对流传热,只发生在流体（液体或气体）之中，它是因温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的。促使流体产生对流的原因有二：一是本来温度相同的流体因其中某一部分受热(或冷却)而产生温度差，形成对流运动，这种对流叫“自然对流”；二是国受外力作用(如风吹、泵压等)，迫使流体产生对流，这叫作“受迫对流”。,1.5、材料的热工性质,辐射传热,与导热和对流有本质的区别，它是以电磁波传递热能的。凡温度高于绝对零度的物体都能发射辐射热。,在结构本身的传热过程中，实体材料层以导热为主，空气层一般以辐射传热为主。当然，即使是实体结构也因大多数建筑材料都合有或多或少的孔隙，而孔隙中的传热则又包括三种基本传热方式，特别是那些孔隙很多的轻质材料，孔隙传热的影响是很大的。,1.5、材料的热工性质,一.导热性,当材料两面存在温度差时，热量提高建筑材料传递的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数,表示：,式中：,导热系数，W/(mK)；,Q,传导的热量，J；,d,材料厚度，m；,F,热传导面积，m,2,；,Z,热传导时间，h；,(,t,2,t,1,)材料两面温度差，K。,物理意义：单位厚度(1m)的材料、两面温度差为1K时、在单位时间(1s)内通过单位面积(1 m,2,)的热量。,d,t,1,t,2,Q,Q,Q,F,Z,1.5、材料的热工性质,材料的,导热系数愈小,，表明材料愈不容易导热，其,绝热性能愈好,。,各种建筑材料导热系数的差别很大，非金属材料大致在,0.0353.000 W,(,mK,),之间，如发泡塑料,=0.035W,(,mK,),，大理石,=3.48 W,(,mK,),。,通常将,0.23W,(,mK,),的材料为绝热材料,习惯把用于控制室内热量外流的材料叫,保温材料,;,防止室外热量进入的材料叫,隔热材料,.,1.5、材料的热工性质,影响,导热性,的主要因素,导热系数与材料的化学组成、显微结构、孔隙率、形态特征、含水率及导热时的温度有关,。,(1),材料的组成与结构,金属,非金属、,无机,有机、,晶体,非晶体,(2),材料的孔隙率,P,及孔隙形态特征,P,越大，即体积密度越小，,越小。但当体积密度小到一定程度之后，如果再继续加大其孔隙率，则导热系数不仅不再降低，相反还会变大。,1.5、材料的热工性质,这是因为太大的孔隙率不仅意味着孔隙的数量多，且,孔隙必然越来越大。其结果，孔壁温差变大，辐射传热量,加大，同时，大孔隙内的对流传热也增多，特别是由于材,料骨架所剩无几，使许多孔隙变成互相贯通的，使对流传,热明显增大。,细小孔隙、闭口孔隙比粗大孔隙、开口孔隙对降低导,热系数更为有利。,(3)含水率 冰(2.33)水(0.58)空气(0.03),(4)温度 温度越高，越大(金属材料除外)。,(5)热流方向 表现在各向异性材料，当热流平行纤维方向时，导热系数较大，当热流方向垂直子纤维时，导热系数较小。,上述因素一定时，材料的导热系数为常数,1.5、材料的热工性质,二.传热系数和热阻,1.传热系数,墙体或其它围护结构的传热能力常用,传热系数,来表示，即导热系数与材料厚度的比值。,定义式 K,式中：K,材料层传热系数，W/(m,2,K)；,d,材料层厚度，m；,材料的导热系数，W/(mK)。,传热系数的物理意义：材料两面温差为1K时，单位时间内通过单位面积的热量。传热系数越小，墙体或其它围护结构的保温隔热性越好。,由上式可见，材料的导热系数越小，材料层或维护结构的传热系数越小。增加材料层的厚度也可降低传热系数，但会增加材料的用量和建筑物的自重。,1.5、材料的热工性质,导热系数与传热系数是评定材料保温隔热性能的主要指标。,2.热阻,是材料层(墙体或其它围护结构)抵抗热流通过的能力，热阻的定义及计算式为：,式中：,R,材料层热阻，(m,2,K)/W；,d,材料层厚度，m；,材料的导热系数，W/(mK)。,热阻的倒数,是K,热阻越大，材料层抵抗热流通过的能力越大，保温隔热性越好。,三.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。用热容量系数或比热表示。比热的计算式如下所示,：,式中：,C,材料的比热，J/(gK)；,Q,材料吸收或放出的热量(热容量)；,m,材料质量，g；,(,t,2,t,1,),材料受热或冷却前后的温差，K。,三、材料的热工性质,1.5、材料的热工性质,热容量值材料比热与材料质量之积。,公式：Q=cm,材料的热容量大，则有利于保证室内温度相对稳定。,材料的导热系数和热容量cm是设计建筑物围护结构(墙体、屋面)的重要参数，应选用,小，cm,较大的建筑材料，以使建筑物保持室内温度的稳定性。,为了正确选择保温材料,除首先考虑其物理性能外,还应了解材料的强度、耐久性、耐火及耐侵蚀性能等是否满足要求。一般地说，无机材料的耐久性好，耐化学侵蚀性强，也能耐较高的温、湿度作用，而有机材料则相对差些。多孔材料因质量轻，导热系数小，应用最广。,1.5、材料的热工性质,四、耐燃性与耐火性,1.耐燃性：材料抵抗和延缓燃烧的性质。其是影响建筑物防火或耐火等级的重要因素。,按燃烧的性质分为：（受到火或高温作用时）,不燃性材料,：不起火、不燃烧、不炭化。无机材料（砖，钢筋),难燃性材料,：难起火、难燃烧、难炭化，离开火源后，燃烧或微燃立即停止。复合材料（刨花板、沥青混凝土）,可燃性材料,：立即起火或燃烧，离开火源后，仍继续燃烧或微燃（木材及大部分有机材料）,易燃性材料,：立即起火并迅速燃烧，离开火源后，仍继续迅速燃烧,1.5、材料的热工性质,四、耐燃性与耐火性,2.耐热性（耐火性）：长期高温作用下（30min），不失去使用功能的性质。,表示方法：,耐火极限，从材料受到火的作用时间起，到材料失去支持能力，完整性及隔火作用的时间（h），如钢柱（0.25h),长期高温作用下，发生性质变化，影响材料的正常使用,：热变质（如石英的相变、二水石膏化学分解、木材的炭化）,热变形（钢材、混凝土）,提高耐热性的方法：在表面涂刷防火涂料（水玻璃）,1.5、材料的热工性质,四、耐燃性与耐火性,必须指出的是，这里所说的,耐火等级,与高温窑池工业中耐火材料的,耐火性,完全不同。,耐火材料的耐火性,是指材料抵抗熔化的性质，用,耐火度,来表示，即材料在不发生软化时所能抵抗的最高温度。耐火材料一般要求材料能长期抵抗高温或火的作用，具有一定的高温力学强度、高温体积稳定性、,抗热震性,等。,五、耐急冷急热性（抗热震性）：材料抵抗急冷急热交替作用，保持其原有性质的能力。,许多无机非金属材料,在急冷急热交替,作用下，易产生巨大的,温度应力,而使材料开裂或炸裂破坏。,1.6、材料的声学性质,当声波传播到材料的表面时，一部分声波被反射，另一部分穿透材料，其余部分则由于材料的振动或声音在其中传播时介质摩擦和热传递而被消耗，通常说它被材料吸收。这里介绍吸声性和隔声性。,一、吸声性：声能穿透材料和被材料消耗的性质。,1.6、材料的声学性质,1.6、材料的声学性质,4.吸声机理,多孔材料吸声的先决条件是声波进入孔隙中。,对于含有大量开口孔隙的多孔材料(如各种有机和无机纤维制品、膨胀珍珠岩制品等)，传递给材料的声能在材料的孔隙中引起空气分子与孔壁的摩擦和粘滞阻力，使相当一部分的声能转化为热能而被吸收或消耗掉。,对于含有大量封闭孔隙的柔性多孔材料(如聚氯乙烯泡沫塑料制品)，传递给材料的声能在空气振动的作用下孔壁也产生振动，使声能在振动时因克服内部摩擦而被消耗掉。,对材料进行构造处理，也可获得较好的吸声性。例如穿孔吸声结构、微孔吸声结构、薄壁薄板吸声结构。,1.6、材料的声学性质,5.影响因素,（1）孔隙率：P越小，对低频声音的吸收效果越好，高频声音的吸收降低。,（2）孔隙特征：,开口孔隙,的多孔材料，开口孔隙越多，则吸声效果越好（纤维制品膨胀珍珠岩）,封闭孔隙,的多孔材料，吸声效果差。,但大部分,封闭孔隙,的,柔性,多孔材料（聚氯乙烯泡沫塑料吸板），吸声效果越好。,（3）材料的厚度：增加多孔材料的厚度，可提高对低频声音的吸收效果，而对高频声音没有多大的效果。,吸声材料能抑制噪声和减弱声波的反射作用。在音质要求高的场所，如音乐厅、影剧院、播音室等，必须使用吸声材料。在燥声大的某些工业厂房，为改善劳动条件，也应使用吸声材料。,1.6、材料的声学性质,二、隔声性,1.,隔声性：阻隔声能透射的能力。隔声,是控制躁声的重要措施。,2.声波传播的基本途径,按传播规律分析，声波在围护结构中的传播分三种途径,（1）经由空气直接传播。如敞开的门窗，门窗、管道的缝隙,（2）通过围护结构传播。经由空气传播的声音遇到密实的墙壁时，墙壁在声波作用下受到激发而产生振动，使声音透过壁而传到邻室。,（3）由于建筑物中机械的撞击或振动的直接作用，使围护结构产生振动而发声。,（1）、（2）为空气传声（3）为固体传声。对空气传声和固体传声的控制方法不同。隔声性包括隔空气声和隔固体声。,1.6、材料的声学性质,1.6、材料的声学性质,提高轻质材料隔声性的措施,(1)将密实材料用多孔弹性材料分隔，做成夹层结构。,(2)对多层材料，应使各层的厚度相同而质量不同，,以防止引起结构的谐振。,(3)将空气层增加到7.5cm以上，增加隔声量810dB,(4)在空气层中填充松软的吸声材料,增加隔声量,28dB,1.6、材料的声学性质,4.隔固体声,（1）固体声,是由于振源撞击固体材料，引起固体材料受迫振动而发声，并向四周辐射声能。,固体声在沿固体传播时，声能衰减极少。,（2）隔固体声主要措施,a.表面设置弹性面层，如楼板上铺设地毯、木板、橡胶片等。（减弱撞击能量）,b.在楼板的结构层与面层间设置弹性垫层。（减振，以降低结构层的振动）,c.在楼板下做吊顶处理。（解决空气声的隔绝）,1.7、材料的装饰性质,1.7、材料的装饰性质,一、重要意义：满足人们的需求，美观舒适,二、建筑装饰材料的功能：,1.装饰作用,2.保护建筑结构作用,3.改善使用功能作用（绝热、防潮、防火、吸声、,隔音或耐磨）,三、建筑装饰材料的基本要求,建筑装饰材料是用于建筑物表面，起到装饰作用的材料。对装饰材料的基本要求有以下几个方面。,1.7、材料的装饰性质,1.颜色、光泽、透明性（显示材料外观特征）,颜色,：材料对光的反射效果，通过人的眼睛感到的着色光。不同的颜色给人以不同的感觉。,浅色：庞大、肥胖；深色：瘦小、苗条,暖色：红橙黄（热烈、兴奋）冷色：绿蓝紫（宁静、优雅）,光泽,：镜面反射的结果。用光泽度（反射的与入射的光通量之比）表示。光洁度越高，反射越强，光泽度越高。,透明性,：光线透射材料的结果。用透明度（透射的与入射的光通量之比）表示。,透明体：透视又透光,半透明体：透光不透视,不透明体：不透光、不透视,利用不同的透明度可隔断或调整光线的明暗，造成特殊的,1.7、材料的装饰性质,2.花纹、图案、形状、尺寸,改变装饰材料的形状和尺寸，并配合花纹、颜色、光泽等可拼镶山各种线型和图案，从而获得不同的装饰效果，以满足不同建筑型体和线型的需要，最大限度地发挥材料的装饰性。例如小房间：花纹、图案、形状不可过于复杂，尺寸不易过大。,3.质感：表面视感和触感，综合性。钢材、陶瓷、木材、玻璃、呢绒等材料在人的感官中的表面粗细、软硬、冷暖、纹理构造、明暗色差等感觉。,四、选用原则,充分考虑建筑装饰材料的上述三项性质及建筑装饰材料的其它性质，最大限度地表现出建筑装饰材料的,装饰效果,，并做到,经济、耐久,。,1.8、材料的耐久性,一、耐久性,材料在使用环境中，受多种因素的作用，能经久不变质，不破坏且保持原有性质的能力。,二、影响耐久性的主要因素,1.内部因素：组成、结构,2.外部因素：,（1）,化学作用:,化学腐蚀或氧化（金属材料）,（2）,物理作用:,光、电、热、温度差、湿度差、干湿循环，冻融循环，导致材料结构变化，产生微裂纹或孔隙率增加等,（3）,机械作用:,冲击荷载、疲劳荷载，各种气、液、固引起材料的磨损与磨耗,（4）,生物作用:,菌类、昆虫等导致材料的腐朽等,1.8、材料的耐久性,实际工程中，材料受到的外界破坏因素是,多种因素,共同作用，因此,耐久性是一项综合性质,。,不同种类的材料,，其耐久性的内容各不相同；即使,同种材料，由于其使用部位不同、所处环境不同,，其耐久性的内容也各不相同。提高材料的耐久性应根据,材料种类及所处的使用条件,进行具体分析。,三、耐久性的评定,根据使用条件和要求，进行快速试验。,实验室快速试,验,包括：干湿循环，冻融循环，加湿与紫外线干燥循环，碳化，盐溶液浸渍与干燥循环，化学介质浸渍等。,小结,1、材料的组成、结构与构造是影响材料性质的内因.宏观结构对材料的许多性质影响极大。,2、材料的基本物理性质:根据材料所处状态不同,材料分为密度、视密度、体积密度和堆积密度,它们与孔隙率、空隙率等描绘材料在不同状态下的疏密程度。,3、材料的物理性质包括与水有关的性质及与热有关的,性质.这些性质主要取决于材料的组成、结构,外界环境条件对其也有影响。,小结,4、材料的力学性质主要包括在外力作用下的变形和抵抗破坏的能力.按外力取消后变形能否恢复分为弹性与塑性变形。按破坏前有无明显塑性变形，分为脆性材料与韧性材料。脆性材料具有较大的抗压强度，宜承受静压荷载，不宜承受冲击振动荷载。韧性材料具有较高的抗拉强度，宜承受冲击振动荷载。材料受冲击振动作用时，应考虑材料的冲击韧性。,5、声学性质包括吸声性质和隔声性质。吸声性质由吸声系数评定。吸声系数与声音的频率和入射方向有关。吸声系数越大，材料的吸声性能越好。隔声性包括隔空气声和隔固体声。对隔空气声采用质量大的材料，对隔固体声最有效的措施是采用不连续的结构处理。,小结,6.对装饰材料的基本要求有颜色、光泽、透明性，花纹、图案、形状、尺寸，质感等几方面。,7、耐久性受多种因素共同作用，是一项综合性质。其耐久性的内容是多方面的。提高材料的耐久性应根据材料种类及所处的使用条件进行具体分析。根据使用条件和要求，进行快速试验加以评定。,习题,填空题,1 材料的吸湿性是指材料的性质。,2 材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的来表示。,3 水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为。,4.孔隙率增大，材料的密度，体积密度,，保温性,，强度,。,5.材料在水中吸收水分的性质称为。,答案1.在空气中吸收水分2.冻融循环次数3.亲水性4.不变、变小、提高、降低5.吸水性,习题,选择填空题,1.理想的保温材料往往具有的特征是（）。,A,孔隙率大、孔隙尺寸小，吸水率大,B,孔隙率大、孔隙尺寸大、且为开孔隙,C,孔隙率大、孔隙尺寸小，吸水率小,D,孔隙率小，吸水率小,2.致密结构的材料具有的特性有（）。,A,导热系数小B,强度高C,抗渗性差D,体积密度小,3.多孔结构的材料具有的特性有（）。,A,体积密度小、导热系数小B,体积密度大、强度高,C,保温性差、抗渗性差 D,体积密度小、导热性高,答案：C B A,习题,4.脆性材料适合的荷载类型为（）。,A,拉力B,冲击振动荷载,C,压力D,弯曲力,5.材料含水率增加时，材料的（）。,A,强度下降 B,体积密度下降,C,导热系数下降D,吸水率下降,6.材料含水率变化时，随之变化的材料性质为（）。,A,密度 B,体积密度 C,视密度 D吸水率,7.材料吸水后，材料的（）,A强度提高 B抗冻性提高 C导热系数增大 D吸水率增大,答案：C A B C,习题,8.对同一材料而言，其不同状态下的密度关系为（）。,A,密度体积密度视密度堆积密度,B,密度视密度体积密度堆积密度,C,密度视密度堆积密度体积密度,D,视密度视密度体积密度堆积密度,9.材料开口孔隙率在数值上等于材料的（）。,A,空隙率 B,质量吸水率,C,体积含水率D,体积吸水率,10.某材料的在气干状态、绝干状态和吸水饱和状态下的抗压强度分别为128、132、112MPa，则该材料的软化系数为（）。,A,0.88 B,0.85,C,0.97 D,0.15,答案：B D B,习题,11.提高材料的密实度，材料的耐久性（）。,A,提高B,降低C,不变D,不确定,12.选择墙体材料时通常选用（）。,A,导热系数小、热容（热容量）小,B,导热系数小、热容（热容量）大,C,导热系数大、热容（热容量）大,D,导热系数大、热容（热容量）小,13.对材料抗冻性影响最大的因素是材料的（）。,A,抗渗性B,吸水饱和程度（水饱和度）,C,孔隙率D,吸水率,14.能对冻融破坏作用起到缓冲作用的是（）。,A,开口孔隙B,闭口孔隙C,毛细孔隙D,粗大孔隙,答案：A B B B,习题,15.F15表示材料在吸水饱和状态下，最多能抵抗（）。,A,15次冻融循环 B,15个昼夜的冻融循环,C,15个月的冻融循环D,15年的冻融循环,16.承受冲击振动荷载的结构应选用（）。,A,塑性材料B,韧性材料,C,弹性材料D,弹塑性材料,17.抗压强度大于（或大大高于）抗拉强度的材料通常属于（）。,A塑性材料B韧性材料,C弹性材料D脆性材料,答案：A B D,习题,18.比强度是衡量材料（）。,A,抗拉强度与抗压强度比值大小的一项指标,B,抗压强度与抗拉强度比值大小的一项指标,C,强度与弹性变形比值大小的一项指标,D,轻质高强的一项指标,答案：D,习题,计算题,1、某种材料在气干、绝干、吸水饱和情况下测得质量分别为2570g、2550g、2900g，并已知该材料的密度为2.55g/cm,3,，求该材料的绝对体积、质量吸水率、含水率？,解：绝对体积V=m/=2550/2.55=1000(cm,3,),质量吸水率W,m,=m,2,-m,1,/m,1,=(2900-2550)/2550=13.7%,含水率W,H,=m,K,-m,1,/m,1,=(2570-2550/2550=0.78%,习题,2、某材料的绝干体积密度为1400/m,3,密度为2.7g/cm,3,质量吸水率为17%，求其孔隙率，体积吸水率，及开口孔隙率占孔隙率的百分比？,解：,孔隙率P=（1-,0,/）100%=(1-1.4/2.7)100%=48.2%,体积吸水率W,v,=W,m,0,=17%1.4=23.8%,开口孔隙率=体积吸水率=23.8%,开口孔隙率占孔隙率的百分比=P,k,/P=23.8%/48.2%=49.4%,习题,3.某材料的质量吸水率为10%，密度为3.0 g/cm,3,，绝干体积密度为1500 kg/m,3,。求该材料的体积吸水率、孔隙率、开口孔隙率、视密度，并估计该材料的抗冻性如何？,解：,体积吸水率W,v,=W,m,0,=10%1.5=15%,孔隙率P=（1,0,/）100%=（1,1.5/3.0）100%=50%,习题,开口孔隙率P,k,=W,v,=15%,视密度=,0,/（1-P,k,）=1.5/(1-0.15)=1.76,（g/cm,3,）,或=m/V=m/(V,0,-V,k,)=1500/(1-0.15),=1760（kg/m,3,）=1.76 g/cm,3,水饱和度,s,=W,v,P=0.15/0.50=0.30,因水饱和度,s,小于0.80（或小于0.91），因而该材,料的抗冻性良好。,复习思考题,例1-1 材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？如何测定？材料含水后对四者有什么影响？,解：密度：表观密度：体积密度：堆积密度：,V,为材料的绝对密实体积,V,为材料在自然状态下的表观体积,V,0,为材料在自然状态的体积,V,0,为材料的堆积体积,四、材料的硬度及耐磨性,(1)硬度,材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。,刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为10个硬度等级。,回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度,。,(2)耐磨性,耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：,式中：,G,材料的磨耗率，(g/cm,2,)；,m,1,材料磨损前的质量，(g)；,m,2,材料磨损后的质量，(g)；,A,材料试件的受磨面积(cm,2,)。,四、材料的硬度及耐磨性,抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：,式中：,f,材料强度，,MPa,；,F,max,材料破坏时的最大,荷载，,N,；,A,试件受力面积，,mm,2,。,抗弯强度的计算：,中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：,式中：,f,w,材料的抗弯强度，,MPa,；,F,max,材料受弯破坏时的最大,荷载，,N,；,A,试件受力面积，,mm,2,；,L,两支点的间距,b,、,h,试件横截面的宽及,高，,mm,。,一、强 度,-,注意：试件受力面积的方向,第三节 材料的耐久性,第三节 材料的耐久性,第三节 材料的耐久性,导 学,本节学习的内容：,一、材料耐久性定义,二、自然界对材料的作用,(一)物理作用,(二)化学作用,(三)机械作用,(四)生物作用,第三节 材料的耐久性,材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。,材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用,。,第三节 材料的耐久性,物理作用可有干湿变化、温度变化及冻融变化等。,化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。,机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。,生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。,本章小结：,材料的基本物理性质；,材料的力学性质；,材料的耐久性。,复习思考题,例1-2,某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm,3,、体积密度为2.62g/cm,3,、表观密度为2.6