第02章 节 建筑材料的基本性质 建筑材料学.ppt

第二章   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。
所谓材料的性质是指在负荷与环境因素联合作用下材料所具有的属性。
第一节材料的组成、结构及构造
一、材料的组成
1、材料的化学组成,是指组成材料的化学元素种类和数量。
材料的化学成分,直接影响材料的化学性质,也是决定材料物理
性质及力学性质的重要因素。
因此,材料种类常按其化学组成来划分。
2、材料的矿物组成,是指组成材料的矿物种类和数量。
矿物,是指具有一定化学成分和一定结构及物理力学性质的物质
或单质的总称。
矿物是构成岩石及各类无机非金属材料的基本单元。
例,花岗岩的矿物组成主要是石英和长石;
石灰岩的矿物组成为方解石。
材料的矿物组成直接影响无机非金属材料的性质。
有机高分子材料分子组成的基本单元为链节。
链节,是由一种或几种低分子化合物按特定结构构成的
基本单元。链节的多次重复即构成合成高分子材料。
例如,聚***乙烯的链节为***乙烯,其重复次数称为聚合
度。
二、材料的结构
材料的结构是指其微观组织状态而言,有晶体、非晶体
及胶体三种。
1、晶体结构
晶体是由质点(原子、离子或分子)在三维空间作有规
则的周期性重复排列而形成的固体,具有固定外形。
质点的这种规则排列框架成为晶格。构成晶格的最基本
的几何单元成为晶胞。晶体就是由大量形状、大小和位
向完全相同的晶胞堆砌而成,故晶体结构取决与晶胞的
种类及尺寸。
晶体的物理力学性质,除与其质点的本性及其晶体结构形态有关
外,还与质点间结合力有关,这种结合力称为结合键,可分为离
子键、共价键、金属键和分子键四种。在实际材料中,大多数晶
体并不是由某一种类型键结合的,而是存在着混合键。
例,硅酸盐结构是由共价键和离子键混合而成的。
2、非晶体结构
非晶体结构又称为无定形结构或玻璃体结构。
与晶体的区别在于质点排列没有一定规律性。非晶体没有一定的
几何外形,而且是各向同性的。
如石英玻璃在生产过程中,由于熔融物急速冷却,使内部的质点
来不及按一定的规则进行排列,便凝固成固体,故称为玻璃体。
由于生成玻璃体时没有结晶放热过程,在其内部蓄积着大量的内
能,是一种不稳定的结构,可逐渐发生结构转化。它具有较高的
化学活性,也是其能与别的的物质起化学反应的原因之一。
合成树脂、橡胶也是非晶体物质。
3、胶体结构
胶体是指含有粒径10-6~10-4mm的固体颗粒分散在介质
中的分散体系,如分散介质是液体时,则此种胶体称
为溶胶。溶胶具有可流动的性质。
由于溶胶的颗粒很细,使体系具有很大的表面积,因
而具有很大的表面能。当数量较多(胶体浓度大)或
在物理化学作用下胶粒有自发相互吸附凝聚成大颗粒
的趋势,凝聚后构成连续的网状结构,使体系失去流
动性,成为半固体状态,称为凝胶。
凝胶体中颗粒之间由范德华力结合。所以凝胶在搅拌、
振动等剪切力的作用下,其结合键很容易断裂,使凝
胶变成溶胶,粘度降低,重新具有流动性。但静置一
定时间后,溶胶又会慢慢恢复成凝胶。这一转变过程
可以反复多次。凝胶、溶胶这种可逆互变的性能称为
触变性。新拌水泥浆、石灰浆具有触变性。
2. 材料的表观密度表观密度(俗称“容重”)是指材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算:
式中ρ0—材料的表观密度, g/cm3 或 kg/m3 m —材料的质量,g 或 kg V0—材料的表观体积,cm3 或 m3
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。
材料在烘干状态下测得的表观密度,称为干表观密度;材料在潮湿状态下测得的表观密度,称为湿表观密度。通常,材料表观密度是指在气干状态下的表观密度。
3. 材料的堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料,在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算:   式中 ρ0,—材料的堆积密度, g/cm3 或 kg/m3 m —材料的质量,g 或 kg V0,—材料的堆积体积,cm3 或 m3