教案61(材料的物理性质)

课题1：建筑材料的基本性质

1.2材料的物理性质

提问：建筑材料的分类有哪些？

建筑工程在选用建筑材料的时候，首先要考虑建筑材料的耐久性、装饰性、防火性、防放射性等等，这些都是建筑材料的物理性质以及力学性质。建筑材料在建筑物的各个部位的功能不同，均要承受各种不同的作用，因而要求建筑材料必须具有相应的基本性质。

基本性质主要包括物理性质、力学性质、耐久性、装饰性、防火性、防放射性等物理性质包括密度、密实性、空隙率（计算材料用量、构件自重、配料计算、确定堆放空间）。

力学性质包括强度、弹性、塑脆韧性、硬度。

提出任务

怎样进行建筑材料基本物理性质？

如何检测材料的物理性质？

介绍知识

一、建筑材料的物理性质

（一）材料的密度、表观密度与堆积密度

（二）材料的密实度、孔隙率与空隙率

（三）材料与水有关的性质

（四）材料的热工性质

（一）材料的密度、表观密度与堆积密度

密度是指物质单位体积的质量。单位为g/cm3或kg／m3。由于材料所处的体积状况不同，故有实际密度（以前称为真密度）、表观密度和堆积密度之分。

１.实际密度(Density)

以前称比重、真实密度(True Density)，简称密度(Density)。

实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。

式中：ρ—实际密度（g/cm3）

m—材料的质量（g）

V—材料在绝对密实状态下的体积（cm3 ）

绝对密实状态下的体积的测定：

近于绝对密实的材料（金属、玻璃等）：直接以排水法测定；有孔隙的材料（砖、混凝土、石材）：将材料磨成细粉以排除其内部孔隙，经干燥后用密度瓶（李氏瓶）测定其实际体积，该体积即可视为绝对密实状态下的体积。

2. 表观密度 (Apparent Density）

也称容重，是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：

作用：计算构件的自重。

3.堆积密度

散粒材料在自然堆积状态下单位体积的重量称为堆积密度。可用下式表示

作用：计算材料的堆放空间。

3.亲水性材料与憎水性材料

用润湿边角θ来反映

θ角愈小，表明材料愈易被水润湿。

当θ＜90°时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而表现出亲水性，这种材料称亲水性材料。

θ>90°时，材料表面不吸附水，此称憎水性材料。

当θ=0°时，表明材料完全被水润湿。

上述概念也适用于其它液体对固体的润湿情况，相应称为亲液材料和憎液材料。

材料的润湿示意图

（a）亲水性材料；（b）憎水性材料

（二）材料的吸水性与吸湿性

1.吸水性(Water Absorption)

材料在水中能吸收水分的性质称吸水性。材料的吸水性用吸水率(Ratio of Water Absorption)表示，有质量吸水率与体积吸水率两种表示方法。

（1）质量吸水率

质量吸水率是指材料在吸水饱和时，内部所吸水分的质量占材料干燥质量的百分率，用下式计算：

S γSL

γθ

式中 Wm ——材料的质量吸水率（％）；

mb —材料在吸水饱和状态下的质量（g ）； mg —材料在干燥状态下的质量（g ）

（2）体积吸水率

式中 wv ——材料的体积吸水率（％）；

V0——干燥材料在自然状态下的体积（cm3）；

ρ w ——水的密度（g/cm3）

工程用建筑材料一般采用质量吸水率，质量吸水率与体积吸水率的关系 0

ρ⨯=m v W W

2.吸湿性 材料在超市的空气中吸收水分成为吸湿性，吸湿性大小哟个含水率表示，即

%100⨯=-干

干含含m m m w 3.耐水性

材料长期在饱和水下不被破坏、强度也不显著降低的性质称为耐水性。计算公式为

干饱软f f =K

4.抗渗性

材料抵抗压力水渗透的的性质称为抗渗性。

5.抗冻性

材料在吸水饱和状态下经受多次冻融循环而不破坏，同时也不显著降低强度的性质称为抗冻性。

（四）材料的热工性质

1. 影响导热系数的因素:

无机材料的导热系数大于有机材料；

材料的孔隙率愈大,即空气愈多,导热系数愈小同类材料的孔隙率是随体积密度的件小而增大,则导热系数随体积密度的减小而减小；

导热系数与孔隙形态特征的关系,认为有微细而封闭孔隙组成的材料,导热系数小,反之大；

材料的含水率增加,导热系数也增加。

2.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1Ｋ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：

式中

C---材料的比热，J/（g·K）

Q--材料吸收或放出的热量(热容量)

m---材料质量，g

（t2-t1）--材料受热或冷却前后的温差，K

比热是反映材料的吸热和放热能力的理量。不同材料的比热不同，它对保持建筑物内部温度温度有很大的意义，比热大的材料，能在热流变动或采暖设备供热不均匀时，缓和室内的温度波动。

分析任务

根据老师的讲解和结合课前导入的知识请同学们按照学习小组进行讨论并举例说明问题。

学生跟进

学生记好听课笔记，考虑课前布置任务中的问题。老师检查任务中提出的问题，开拓学生的想象力，发掘学生的创新设计，并给予引导。

完成任务

提问布置任务，小组代表回答教师给予评价。

通过本课的讲解，学生对建筑材料的物理性质有了基本的了解，但是掌握起来比较吃力，因为较多学生的高中基础稍差，今后应该用更简单的方法为学生讲解。

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