园林工程材料的基本性质

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思考题1、何谓材料的密实度和孔隙率？两者有什么关系？2、软化系数是反映材料什么性质的指标？为什么要控制这个指标？3、何谓材料的强度？根据外力作用方式不同，各种强度如何计算？其单位如何表示？4、何谓材料的耐久性？它包括哪些内容？ 第一章园林建筑材料的基本性质 导言材料性质:基本物理性质力学性质与水有关的性质耐久性热工性质装饰性能(生态性能) §1材料的基本物理性质材料的基本物理性质是表示材料物理状态特点的性质.孔隙：材料内部常含有两大类型的孔隙：自身封闭的孔隙；与外界连通的（开口）孔隙。如果是堆积在容器中的散粒材料，颗粒之间还存在着空隙。 一、密度概念：材料在绝对密实状态下，单位体积的的质量，又称比重。ρ=vρ---材料的密度(g/cm3)m---材料在干燥状态下的质量(g)V----材料在绝对密实状态下的体积(cm3)m 二、表观密度概念:是材料在自然状态下单位体积的质量，又称容量.ρo=mvom---材料的质量(g或kg)V0----材料在自然状态下的体积(cm3或m3)注意：1.Vo=V+V孔2.表观密度须注明含水状态 三、堆积密度概念:是指粉状材料或粒状材料在堆积状态下,单位体积的质量.Ρ’o=mV’om---材料的质量(kg/m3)V’0----材料的堆积体积(m3) 四、密实度是指材料体积内固体物质充实的程度.D=VVo×100%D=ρoρ×100% 五、孔隙率概念:是材料中孔隙体积与材料在自然状态下的体积之比.P=Vo－Vvo（）×100%=（1－）ρoρ×100%孔隙类型：连通、封闭 六、空隙率概念:是指散粒材料在堆积状态下,其颗粒之间的空隙体积与堆积体积的百分比.P=V’o－VoV’o（）×100%V’0：颗粒之间的空隙体积 材料名称密度（g/cm3）表观密度（kg/m3）堆积密度（kg/m3）孔隙率（％）钢材7.8～7.97850—0花岗岩2.7～3.02500～2900—0.5～3.0石灰岩2.4～2.61800～26001400～1700（碎石）—砂2.5～2.6—1500～1700—粘土2.5～2.7—1600～1800—水泥2.8～3.1—1200～1300—烧结普通砖2.6～2.71600～1900—20～40烧结空心砖2.5～2.71000～1480——红松木1.55～1.60400～600—55～75常用材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率 §2材料的力学性质强度弹性塑性脆性韧性硬度耐磨性 一、材料的强度1概念材料在力(荷载)作用下抵抗破坏的能力为强度.2类型:抗拉抗压抗剪抗弯(折) 一、材料的强度 一、材料的强度3.公式1）抗拉强度抗压强度抗剪强度公式R=P/F（Mpa）R----材料的极限强度（Mpa）P----受弯时的破坏荷载（N）F----试件受力的截面面积（mm2） 一、材料的强度2）抗弯强度公式Rw=3PL/2bh2（Mpa）Rw-----抗弯极限强度（Mpa）P-----弯曲破坏时的最大荷载（N）L-----两支点间的距离（mm）b、h---材料截面的宽度、高度（mm） 常用材料的强度（MPa）材料抗压强度抗拉强度抗弯强度花岗岩100~2505~810~14烧结普通砖7.5~30—1.8~4.0普通混凝土7.5~601~4—松木30~5080~12060~100建筑钢材235~1600235~1600— 二、弹性和塑性1.弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质。这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）2.塑性：材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质。这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。 三、脆性和韧性1.脆性：材料在外力作用下，无明显塑性变形而发生突然破坏的性质。例如：混凝土、玻璃、石料等，可用作承压构件。 三、脆性和韧性2.韧性：材料在冲击荷载作用下，能吸收大量能量，产生一定变形而不破坏的性质。例如：低碳钢、低合金钢、钢筋混凝土等。用作承受冲击和震动荷载的构件（冲击韧性） 四、硬度与耐磨性硬度：材料抵抗其他物体压入或刻划的能力称为硬度。测量方法：刻划法、压入法耐磨性：是材料表面抵抗磨损的能力. §3材料与水有关的性质亲水性与憎水性吸水性与吸湿性耐水性抗渗性抗冻性 一、亲水性与憎水性1、润湿角：在材料、水和空气三相的交点处，沿水滴表面所引起的切线与材料表面形成的夹角。是亲水材料与憎水材料的判断指标。 一、亲水性与憎水性a、亲水性材料90º亲水性=0º完全润湿b、憎水性材料>90º憎水性=180º完全不润湿 一、亲水性与憎水性2、大多数建筑材料都属于亲水性材料，表面均能被润湿，其含水情况可分为四种基本状态1）干燥状态——不含水或含水极微；2）气干状态——所含水与大气湿度相平衡；3）饱和面干状态——表面干燥，而孔隙中水达到饱和4）湿润状态——孔隙中含水饱和，且表面附有一层水膜 二、吸水性与吸湿性1、吸水性：材料在水中吸收水的性质。m——材料在干燥状态下的质量(g)m1——材料在吸水饱和状态下的质量(g)W=m1－mm×100%质量吸水率 二、吸水性与吸湿性体积吸水率：与质量吸水率的关系： 二、吸水性与吸湿性2、吸湿性：材料在空气中吸收水的性质。m含——材料含水时的质量(g)m——材料干燥状态下的质量(g)W含=m含－mm×100%含水率 三、耐水性材料长期处于水的作用下不破坏，其强度也不严重降低的性质。软化系数KR=材料在干状态下的抗压强度=fbfg软化系数KR≥0.80的材料，认为是耐水的材料。材料在水饱和状态下的抗压强度 四、抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质。混凝土、砂浆的抗渗性用抗渗等级表示。例如：W4、W6、W8分别表示材料能承受0.4、0.6、0.8MPa的水压而不透水。抗渗等级越高抗渗性越好。对地下建筑、水工建筑物、压力管等，要求材料具有一定的抗渗性。 五、抗冻性材料在水饱和状态下抵抗多次冻融循环而不破坏，同时强度也不显著降低的性质。抗冻等级----指材料当质量损失小于5%，强度损失小于25时所能经受的冻融循环次数。例如：抗冻等级用FN表示，N表示最大冻融循环次数，如：F25、F50，分别表示此材料可承受、25次、50次的冻融循环 柱开胀 §4材料的耐久性1概念：材料在使用过程中，能长期抵抗各种环境因素作用而不破坏，且能保持原有性质的性能。耐久性是一个综合性质：抗冻性、抗渗性、抗化学侵蚀性、抗碳化性能等等不同材料所处的工作环境不同，耐久性包含的内容不同。 §5材料的热工性质一、导热性：材料两侧有温差时热量由高温侧向低温侧传递的能力。指标：导热系数λ导热系数越小，材料的保温隔热性能越好。 §5材料的热工性质二、热容量：是比热容与材料质量之积。表示材料温度升高1K所需的热量或降低1K所放出的热量。热容量高的材料，能对室内温度起调节作用。 §6材料的装饰性能一、基本要求色彩、光泽、表面组织及形状尺寸、质感二、选用原则环境部位使用要求 §7材料的组成、结构和构造1、材料的组成：化学组成、矿物组成、相组成1）化学组成：无机非金属建筑材料的化学组成以各种氧化物含量来表示。金属材料以元素含量来表示。化学组成决定着材料的化学性质，影响其物理性质和力学性质。 §7材料的组成、结构和构造2)矿物组成材料中的元素和化合物以特定的矿物形式存在并决定着材料的许多重要性质。矿物组成是无机非金属材料中化合物存在的基本形式。3)相组成材料中结构相近性质相同的均匀部分。 §7材料的组成、结构和构造2、材料的结构宏观结构细观结构微观结构致密结构多孔结构纤维结构层状结构晶体玻璃体胶体3、材料的构造：孔隙纹理疵病