1、建筑材料常見問題解答第2章 建筑材料的基本性質(zhì)1一般的講，建筑材料的基本性質(zhì)可歸納為哪幾類？答：一般的講，建筑材料的基本性質(zhì)可歸納為以下幾類：物理性質(zhì)：包括材料的密度、孔隙狀態(tài)、與水有關的性質(zhì)、熱工性能等。化學性質(zhì)：包括材料的的抗腐蝕性、化學穩(wěn)定性等，因材料的化學性質(zhì)相異較大，故該部分內(nèi)容在以后各章中分別敘述。力學性質(zhì)：材料的力學性質(zhì)應包括在物理性質(zhì)中，但因其對建筑物的安全使用有重要意義，故對其單獨研究，包括材料的強度、變形、脆性和韌性、硬度和耐磨性等。耐久性：材料的耐久性是一項綜合性質(zhì)，雖很難對其量化描述，但對建筑物的使用至關重要。2什么是材料的化學組成？答：材料化學組成的不同是造成其性能各

2、異的主要原因。化學組成通常從材料的元素組成和礦物組成兩方面分析研究。材料的元素組成，主要是指其化學元素的組成特點，材料的礦物組成主要是指元素組成相同，但分子團組成形式各異的現(xiàn)象。3建筑材料的微觀結構主要有哪幾種形式？各有何特點？建筑材料的微觀結構主要有晶體、玻璃體和膠體等形式。晶體的微觀結構特點是組成物質(zhì)的微觀粒子在空間的排列有確定的幾何位置關系。一般來說，晶體結構的物質(zhì)具有強度高、硬度較大、有確定的熔點、力學性質(zhì)各向異性的共性。建筑材料中的金屬材料（鋼和鋁合金）和非金屬材料中的石膏及水泥石中的某些礦物等都是典型的晶體結構。玻璃體微觀結構的特點是組成物質(zhì)的微觀粒子在空間的排列呈無序渾沌狀態(tài)。玻

3、璃體結構的材料具有化學活性高、無確定的熔點、力學性質(zhì)各向同性的特點。粉煤灰、建筑用普通玻璃都是典型的玻璃體結構。膠體是建筑材料中常見的一種微觀結構形式，通常是由極細微的固體顆粒均勻分布在液體中所形成。膠體與晶體和玻璃體最大的不同點是可呈分散相和網(wǎng)狀結構兩種結構形式，分別稱為溶膠和凝膠。溶膠失水后成為具有一定強度的凝膠結構，可以把材料中的晶體或其他固體顆粒粘結為整體。如氣硬性膠凝材料水玻璃和硅酸鹽水泥石中的水化硅酸鈣和水化鐵酸鈣都呈膠體結構。4什么是材料的構造？按照材料宏觀組織和孔隙狀態(tài)的不同可將材料的構造分為哪些類型？答：材料在宏觀可見層次上的組成形式稱為構造，按照材料宏觀組織和孔隙狀態(tài)的不同

4、可將材料的構造分為以下類型： 致密狀構造該構造完全沒有或基本沒有孔隙。具有該種構造的材料一般密度較大，導熱性較高，如鋼材、玻璃、鋁合金等。 多孔狀構造該種構造具有較多的孔隙，孔隙直徑較大（級以上）。該種構造的材料一般都為輕質(zhì)材料，具有較好的保溫隔熱性和隔音吸聲性能，同時具有較高的吸水性。如加氣混凝土、泡沫塑料、刨花板等。 微孔狀構造該種構造具有眾多直徑微小的孔隙，該種構造的材料通常密度和導熱系數(shù)較小，有良好的隔音吸聲性能和吸水性，抗?jié)B性較差。石膏制品、燒結磚具有典型的微孔狀構造。 顆粒狀構造該種構造為固體顆粒的聚集體，如石子、砂和蛭石等。該種構造的材料可由膠凝材料粘結為整體，也可單獨以填充狀態(tài)

5、使用。該種構造的材料性質(zhì)因材質(zhì)不同相差較大，如蛭石可直接鋪設作為保溫層，而砂、石可作為骨料與膠凝材料拌合形成砂漿和混凝土。 纖維狀構造木材、玻璃纖維、礦棉都是纖維狀構造的代表。該種構造通常呈力學各向異性，其性質(zhì)與纖維走向有關，一般具有較好的保溫和吸聲性能。 層狀構造該種構造形式最適合于制造復合材料，可以綜合各層材料的性能優(yōu)勢，其性能往往呈各向異性。膠合板、復合木地板、紙面石膏板、夾層玻璃都是層狀構造。5材料的孔隙狀況由哪三個指標來說明？各有何特點？答：材料的孔隙狀況由孔隙率、孔隙連通性和孔隙直徑三個指標來說明。孔隙率是指孔隙在材料體積中所占的比例。一般孔隙率越大，材料的密度越小、強度越低、保溫

6、隔熱性越好、吸聲隔音能力越高。孔隙按其連通性可分為連通孔和封閉孔。連通孔是指孔隙之間、孔隙和外界之間都連通的孔隙（如木材、礦渣）；封閉孔是指孔隙之間、孔隙和外界之間都不連通的孔隙（如發(fā)泡聚苯乙烯、陶粒）；界于兩者之間的稱為半連通孔或半封閉孔。一般情況下，連通孔對材料的吸水性、吸聲性影響較大，而封閉孔對材料的保溫隔熱性能影響較大。孔隙按其直徑的大小 可分為粗大孔、毛細孔、極細微孔三類。粗大孔指直徑大于mm級的孔隙，其主要影響材料的密度、強度等性能。毛細孔是指直徑在mmm級的孔隙，這類孔隙對水具有強烈的毛細作用，主要影響材料的吸水性、抗凍性等性能。極細微孔的直徑在m以下，其直徑微小，對材料的性能反

7、而影響不大。礦渣、石膏制品、陶瓷錦磚分別以粗大孔、毛細孔、極細微孔為主。5材料與質(zhì)量有關的性質(zhì)主要是指材料的哪些指標？答：材料與質(zhì)量有關的性質(zhì)主要是指材料的各種密度和描述其孔隙與空隙狀況的指標。6單體材料的體積主要由哪些體積組成？如何定義表觀體積和堆積體積？答：單體材料的體積主要由絕對密實的體積V、開口孔隙體積（之和）V開、閉口孔隙體積（之和）V閉組成。絕對密實的體積V與閉口孔隙體積V閉的和定義為表觀體積V，而將材料的自然體積即 V+V閉+V開（也即V+V孔）用V0表示。將材料的空隙體積（之和）V空與自然體積V0的和定義為材料的堆積體積，用V0表示。7什么是材料的密度、表觀密度、體積密度和堆積

8、密度？分別用什么方法求得?答：（1）密度密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。用下式表示 (21)式中 材料的密度（g/cm3或kg/m3）； m材料的質(zhì)量（g或kg）；V材料在絕對密實狀態(tài)下的體積（cm3或m3）。對于絕對密實而外形規(guī)則的材料如鋼材、玻璃等，V可采用測量計算的方法求得。對于可研磨的非密實材料，如砌塊、石膏，V可采用研磨成細粉，再用密度瓶測定的方法求得。（2）表觀密度 （22） 式中 ，材料的表觀密度（g/cm3或kg/m3）； m 材料的質(zhì)量（g或kg）；V材料的表觀體積（cm3或m3）。對于顆粒狀外形不規(guī)則的堅硬顆粒，如砂或石子，V可采用排水法測得，但此時所得體積為

9、表觀體積V，（3）體積密度材料的體積密度是材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量，用下式表達： （23）式中 0體積密度（g/cm3或kg/cm3）； m材料的質(zhì)量（g或kg）； V0材料的自然體積（cm3或m3）。材料自然體積的測量，對于外形規(guī)則的材料，如燒結磚，砌塊，可采用測量計算方法求得。對于外形不規(guī)則的散粒材料，亦可采用排水法，但材料需經(jīng)涂蠟處理。根據(jù)材料在自然狀態(tài)下含水情況的不同，體積密度又可分為干燥體積密度、氣干體積密度（在空氣中自然干燥）等幾種。（4）堆積密度材料的堆積密度是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，用下式表達： （24）式中 0堆積密度（g/cm3或kg/

10、m3）； m材料的質(zhì)量（g或kg）； V0，材料的堆積體積（cm3或m3）。材料的堆積體積可采用容積筒來量測。8什么是材料的密實度和孔隙率？如何表示材料的密實度和空隙率？材料的密實度和孔隙率有何關系？答：材料的密實度和孔隙率（1）密實度密實度是指材料的體積內(nèi)，被固體物質(zhì)充滿的程度，用D表示： （25）（2）孔隙率孔隙率是指在材料的體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例，用P表示： （26）（3）材料的密實度和孔隙率的關系P+D=1 （27）即材料的自然體積僅由絕對密實的體積和孔隙體積構成。9什么是材料的填充率與空隙率？如何表示材料的填充率與空隙率？材料的填充率與空隙率有何關系？答：材料的填充率與空隙率（1

11、）填充率填充率是指散粒狀材料在其堆積體積中，被顆粒實體體積填充的程度，以D，表示。 （28）（2）空隙率空隙率是指散粒材料的堆積體積內(nèi)，顆粒之間的空隙體積所占的比例，以P表示。 （29）（3）材料的填充率與空隙率的關系P+ D=1 （210）空隙率反映了散粒材料的顆粒之間的相互填充的致密程度，對于混凝土的粗、細骨料，空隙率越小，說明其顆粒大小搭配的越合理，用其配制的混凝土越密實，水泥也越節(jié)約。10材料與水有關的性質(zhì)主要有哪些？答：材料與水有關的性質(zhì)主要有：材料的親水性和憎水性以及材料的吸水性、吸濕性、耐水性、抗凍性、抗?jié)B性等。11什么條件下材料是親水的？什么條件下材料是憎水的？答：若潤濕角90

12、°，說明材料與水之間的作用力要大于水分子之間的作用力，故材料可被水浸潤，稱該種材料是親水的。反之，當潤濕角90°，說明材料與水之間的作用力要小于水分子之間的作用力，則材料不可被水浸潤，稱該種材料是憎水的。12什么是材料的吸水性？材料的吸水性有哪兩種表示方式？兩種吸水率存在著什么關系？影響材料的吸水性的主要因素有哪些？材料的吸水率越大對材料的哪些性質(zhì)又影響？答：（1）材料的吸水性是指材料在水中吸收水分達飽和的能力。（2）材料的吸水性有質(zhì)量吸水率和體積吸水率兩種表達方式，分別以WW和WV表示： （211） （212）式中 Ww 質(zhì)量吸水率（%）；Wv體積吸水率（%）；m2材料在

13、吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g）；m1材料在絕對干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）；Vw材料所吸收水分的體積（cm3）；w水的密度，常溫下可取1g/cm3 。對于質(zhì)量吸水率大于100%的材料，如木材等通常采用體積吸水率，而對于大多數(shù)材料，經(jīng)常采用質(zhì)量吸水率。（3）兩種吸水率存在著以下關系：WV =Ww0/w （213）這里的0應是材料的干燥體積密度，單位采用g/cm3。（4）影響材料的吸水性的主要因素有材料本身的化學組成、結構和構造狀況，尤其是孔隙狀況。一般來說，材料的親水性越強，孔隙率越大，連通的毛細孔隙越多，其吸水率越大。（5）材料的吸水率越大，其吸水后強度下降越大，導熱性增大，抗凍性隨之下降。13什么是材

14、料的吸濕性？材料的吸濕性用什么來表達？影響材料吸濕性的因素有哪些？答：（1）材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的能力。（2）材料的吸濕性以含水率表達： (214) 式中 W材料的含水率（%）；mK材料吸濕后的質(zhì)量（g）；m1材料在絕對干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）。（3）影響材料吸濕性的因素，除材料本身（化學組成、結構、構造、孔隙），還與環(huán)境的溫濕度有關。14什么是材料的耐水性？耐水性用什么表示？通常對耐水材料的軟化系數(shù)有何要求？答：（1）耐水性是指材料在長期飽和水的作用下，不破壞、強度也不顯著降低的性質(zhì)。（2）耐水性用軟化系數(shù)表示： （215）式中 KP軟化系數(shù)，其取值在01之間；fW材料在吸

15、水飽和狀態(tài)下的抗壓強度（MPa）；f材料在絕對干燥狀態(tài)下的抗壓強度（MPa）。（3）軟化系數(shù)越小，說明材料的耐水性越差。通常Kp大于0.80的材料，可認為是耐水材料。15什么是材料的抗?jié)B性？抗?jié)B性用什么來表示？材料的抗?jié)B性主要哪些因素有關？答：（1）抗?jié)B性是指材料抵抗壓力水或其他液體滲透的性質(zhì)。（2）抗?jié)B性可用滲透系數(shù)表示。在一定的時間t內(nèi)，通過材料的水量Q與試件截面面積A及材料兩則的水頭差H成正比，而與試件厚度d成反比，而其比例數(shù)k即定義為滲透系數(shù)。即由：Q 可得 （216）式中 Q透過材料試件的水量(cm3)；H水頭差。(cm)；A滲水面積(cm2)；d試件厚度(cm)；t滲水時間（h）；

16、k滲透系數(shù)(cm/h)。材料的抗?jié)B性，也可用抗?jié)B等級P表示。即在標準試驗條件下，材料的最大滲水壓力（MPa）。如抗?jié)B標號為P6，表示該種材料的最大滲水壓力為0.6 MPa。（3）材料的抗?jié)B性主要與材料的孔隙狀況有關。材料的孔隙率越大，連通孔隙越多，其抗?jié)B性越差。絕對密實的材料和僅有閉口孔或極細微孔的材料實際是不滲水的。16什么是材料的抗凍性？材料的抗凍性用什么來表示？抗凍等級是根據(jù)哪些因素決定的？答：（1）抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，抵抗多次凍融循環(huán)，不破壞、強度也不顯著降低的性質(zhì)。（2）抗凍性用抗凍等級F表示。例如，抗凍等級F10表示在標準試驗條件下，材料強度下降不大于25%，質(zhì)量損失不

17、大于5%，所能經(jīng)受的凍融循環(huán)的次數(shù)最多為10次。（3）抗凍等級的確定是根據(jù)建筑物的種類、材料的使用條件和部位、當?shù)氐臍夂驐l件等因素決定的。17材料與熱有關的性質(zhì)主要有哪些？答：材料與熱有關的性質(zhì)主要有：材料的導熱性、熱容、耐燃性和耐火性等。18什么是材料的導熱性？材料的導熱性用什么來表示？材料的導熱系數(shù)主要與哪些因素有關？答：（1）導熱性是指材料傳導熱量的能力。（2）材料的導熱性用導熱系數(shù)表示，可表達為下式：Q （217） 比例系數(shù)則定義為導熱系數(shù)。由式（2-17）可得： （218）式中 導熱系數(shù)。單位為W/（m·K）；T1-T2材料兩側溫差（K）； d材料厚度（m）；A材料導熱面積

18、（m2）； t導熱時間（s）。（3）材料的導熱系數(shù)主要與以下各因素有關：1）材料的化學組成和物理結構：一般金屬材料的導熱系數(shù)要大于非金屬材料，無機材料的導熱系數(shù)大于有機材料，晶體結構材料的導熱系數(shù)大于玻璃體或膠體結構的材料。2）孔隙狀況：材料的孔隙率越高、閉口孔隙越多、孔隙直徑越小，則導熱系數(shù)越小。3）環(huán)境的溫濕度：因空氣、水、冰的導熱系數(shù)依次加大，故保溫材料在受潮、受凍后，導熱系數(shù)可加大近100倍。因此，保溫材料使用過程中一定要注意防潮防凍。19什么是材料的熱容與比熱容？材料的熱容用什么來表示？材料的熱容量有何意義？答：（1）材料受熱時吸收熱量,冷卻時放出熱量的性質(zhì)稱為熱容。比熱容是指單位質(zhì)

19、量的材料溫度升高1K(或降低1K)時所吸收(或放出)的熱量，其表達式為： （2-19）式中 Q材料吸收（或放出）的熱量（J）；m材料的質(zhì)量（g）；T2-T1材料受熱（或冷卻）前后的溫度差（K）；C材料的比熱容(J/g ·K)。（2）材料的熱容可用熱容量表示，它等于比熱容C與質(zhì)量m的乘積，單位為kJ/K。（3）材料的熱容量對于穩(wěn)定建筑物內(nèi)部溫度的恒定和冬季施工有很重要的意義。熱容量大的材料可緩和室內(nèi)溫度的波動，使其保持恒定。20什么是材料的耐燃性？按耐燃性材料可分為哪兩類？答：耐燃性是指材料在火焰和高溫作用下可否燃燒的性質(zhì)。我國相關規(guī)范把材料按耐燃性分為非燃燒材料（如鋼鐵、磚

20、、石等）、難燃材料（如紙面石膏板、水泥刨花板等）和可燃材料（如木材、竹材等）。21什么是材料的耐火性？材料的耐火性用什么來表示？耐燃性和耐火性概念的區(qū)別如何？答：（1）耐火性是材料在火焰和高溫作用下，保持其不破壞、性能不明顯下降的能力。（2）材料的耐火性用其耐受時間（h）來表示，稱為耐火極限。（3）耐燃性和耐火性概念的區(qū)別，耐燃的材料不一定耐火，耐火的一般都耐燃。如鋼材是非燃燒材料，但其耐火極限僅有0.25h，故鋼材雖為重要的建筑結構材料，但其耐火性卻較差，使用時須進行特殊的耐火處理。22什么是材料的強度？影響材料強度試驗結果的因素有哪些？什么是比強度？答：（1）材料在外力作用下抵抗破壞的能力

21、稱為強度。（2）影響材料強度試驗結果的因素：1）試件的形狀和大小：一般情況下，大試件的強度往往小于小試件的強度。棱柱體試件的強度要小于同樣尺度的正立方體試件的強度。2）加荷速度：強度試驗時，加荷速度越快，所測強度值越高。3）溫度：一般情況，試件溫度越高，所測強度值越低。但鋼材在溫度下降到某一負溫時，其強度值會突然下降很多。4）含水狀況：含水試件的強度較干燥的試件為低。5）表面狀況：作抗壓試驗時，承壓板與試件間磨擦越小，所測強度值越低。（3）比強度是指材料的強度與其體積密度之比，是衡量材料輕質(zhì)高強性能的指標。23什么是材料的彈性和塑性？答：彈性和塑性是材料的變形性能。它們主要描述的是材料變形的可恢復特性。彈性是指材料在外力作用下發(fā)生變形，當外力解除后，能完全恢復到變形前形狀的性質(zhì)。這種變形稱為彈性變形或可恢復變形。塑性是指材料在外力作用下發(fā)生變形，當外力解除后，不能完全恢復原來形狀的性質(zhì)。這種變形稱為塑性變形或不可恢復變形。24什么是材料的韌性與脆性？脆性材料力學性能的特點是什么？答：在沖擊、震動荷載作用下，材料可吸收較大的能量產(chǎn)生一定的變形而不破壞的性質(zhì)稱為韌性或沖擊韌性。建筑鋼材（軟鋼）、木材、塑料等是較典型的