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建筑材料性质教案简介（约500字）

本教案围绕“建筑材料的性质”展开，适用于建筑类专业基础课程教学。通过本课的学习，学生能够掌握常见建筑材料的基本物理、力学和耐久性等性质，为后续建筑设计、施工与材料选用打下坚实基础。

教学内容主要包括：建筑材料的分类及其在建筑工程中的作用；材料的基本物理性质，如密度、孔隙率、吸水率等；力学性质如抗压强度、抗拉强度、韧性等；以及材料的耐久性，包括抗冻性、耐腐蚀性、耐火性等。同时，结合实例分析不同材料在实际工程中的应用特点，如混凝土、钢材、砖石、木材及新型复合材料等。

教学目标在于使学生理解材料性质对建筑结构性能和使用寿命的影响，培养其根据工程要求合理选择建筑材料的能力。教学过程中采用讲授法、案例分析法与课堂互动相结合的方式，增强学生的理解与应用能力。

总之，本教案注重理论联系实际，突出重点db63∕t 885-2010 裹体碎石桩法处理地基技术规程，适合中职或高职层次建筑相关专业使用，也可作为初学者入门学习的参考资料。

1.1材料的基本物理性质1.2材料的力学性质1.3材料的耐久性

1.1材料的基本物理性质

　　材料在绝对密实状态下（内部不含任何孔隙），单位体积的质量称为材料的密度，以ρ表示。其计算式为：　　绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔隙的固体物质的真实体积。

1.1.1材料的基本物性参数

　　　表观密度是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量，其计算式为：　　　表观体积是指包含材料内部孔隙在内的体积。对外形规则的材料，其几何体积即为表观体积；对外形不规则的材料，可用排水法测定。　　一般所指的表观密度，是以干燥状态下的测定值为准。

1.1.1.2表观密度

　　　堆积密度（旧称松散容重），是指散状（粉状、粒状或纤维状）材料在自然堆积状态下单位体积（包含了颗粒内部的孔隙即颗粒之间的空隙）所具有的质量。　　其计算式为：　　　　　常用建筑材料的基本物理参数见表1.1。

1.1.1.3堆积密度

表1.1常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率

(1)密度　　密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例，以D表示。　　其计算式为：

1.1.1.4密实度与孔隙率

(2)孔隙率　　孔隙率是指材料体积内孔隙体积占材料总体积的百分率，以P表示。　　其计算式为：

　　材料的总体积是由该材料的固体物质与其所包含的孔隙所组成的。　　建筑材料的许多性能如强度、吸水性、耐久性、导热性等均与材料的孔隙有关。　　孔隙按其尺寸大小又可分为微孔、细孔和大孔。　　　几种常用建筑材料的孔隙率见表1.1。

(1)填充率　　填充率是指散粒状材料在其堆积体积内，被其颗粒填充的程度，以D′表示。　　其计算式为：

1.1.1.5填充率与空隙率

(2)空隙率　　空隙率是指散粒状材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率，以P′表示。　　其计算式为：

　　空隙率的大小反映了散粒状材料的颗粒之间相互填充的致密程度。

填充率与空隙率的关系为：

　　润湿是水在材料表面被吸附的过程，材料被水润湿的程度可用润湿角θ表示，如图1.1所示。　　一般认为，润湿角θ≤90°（如图1.1（a）所示）的材料为亲水性材料。反之，θ＞90°时，表明该材料不能被水润湿，称为憎水性材料(如图1.1（b）所示)。

1.1.2材料与水有关的性质

1.1.2.1亲水性与憎水性

图1.1　材料的润湿示意图

(a)亲水性材料；（b）憎水性材料

(1)吸水性　　材料在浸水状态下吸入水分的能力称为吸水性。吸水性的大小，以吸水率表示，有两种表示方法：质量吸水率和体积吸水率。　　①质量吸水率　　材料吸水达饱和时，其所吸收水分的质量占材料干燥时质量的百分率，可表示为：

1.1.2.2吸水性与吸湿性

　　②体积吸水率　是指材料体积内被水充实的体积。即材料吸水达饱和时，所吸收水分的体积占干燥材料自然体积的百分率，可按下式计算：

质量吸水率与体积吸水率有如下的关系：

(2)吸湿性　　材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小可用含水率表示。　材料所含水的质量占材料干燥质量的百分率，称为材料的含水率，可用下式计算：

　　材料长期在饱和水作用下而不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。　　一般材料随着含水量的增加，会减弱其内部的结合力，强度也会不同程度地降低。　　材料的耐水性用软化系数表示，可按下式计算：

　　材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性（或不透水性），可用渗透系数K表示。　　材料的透水性可用达西定律来描述，即在一定时间内，透水材料试件的水量与试件的断面积及水头差（液压）成正比，与试件的厚度成反比。可用下式表示：

　　渗透系数反映了材料抵抗压力水渗透的性质。渗透系数越大，材料的抗渗性越差。　　对于混凝土和砂浆材料，抗渗性常用抗渗等级S表示。　　材料抗渗性的好坏与材料的孔隙率和孔隙特征有关。

　　抗冻性是材料抵抗冻融循环作用，保持其原有性能的能力。　　对结构材料，主要指保持强度的能力，并以抗冻标号来表示。　　抗冻标号是用材料在吸水饱和状态下（最不利状态），经冻融循环作用，强度损失和质量损失均不超过规定值时，所能抵抗的最多冻融循环次数来表示，记作D25、D50、D100、D150等。

　　材料抗冻性的高低决定于材料的吸水饱和程度和材料对结冰体积膨胀所产生的压力的抵抗能力。　　抗冻性常作为考查材料耐久性的一个指标。　　材料的强度愈高，耐水性愈好，其抗冻性愈好。

　　材料传导热量的能力，称为导热性。材料导热能力的大小可以用导热系数（λ）表示。　　导热系数在数值上等于厚度为1m的材料，当其相对两侧表面的温度差为1K时，经单位面积（1m2）单位时间（1s）所通过的热量。　　

1.1.3材料的热工性质

　　材料的导热系数除与其本身的性质、结构、密度有关外，还与材料的含水率及环境温度等有关。

　　材料加热或冷却时，吸收或放出热量的性质，称为热容量。　　热容量的大小用比热容（也称热容量系数，简称比热）表示，比热容表示1g材料，温度升高1K时所吸收的热量，或降低1K时放出的热量。　　材料吸收或放出的热量和比热，可用下式计算：

　　比热是反映材料的吸热或放热能力大小的物理量。　　常见建筑材料的热工指标见表1.2。

表1.2　几种典型材料的热工性质指标

　　在建筑工程中常把1/λ称为材料的热阻，用R表示。　　导热系数和热阻都是评定建筑材料保温隔热性能的重要指标。材料的导热系数越小，其热阻越大，则材料的保温隔热性能越好。　　常将λ≤0.175W/（m·K）的材料称为绝热材料。

1.1.3.3材料的保温隔热性

　　声能穿透材料和被材料消耗的性质称为材料的吸声性，用吸声系数α(吸收声功率与入射声功率之比)表示。　　吸声系数α越大，材料的吸声性越好。吸声系数与声音的频率和入射方向有关。　　通常使用的六个频率为125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz和4000Hz。

1.1.4材料的声学性质

　　一般将上述6个频率的平均吸声系数α≥0.20的材料称为吸声材料。最常用的吸声材料大多为多孔材料。　　影响材料吸声效果的主要因素有：(1)材料的孔隙率和体积密度(2)材料的孔隙特征(3)材料的厚度

(1)隔空气声　　透射声功率与入射声功率的比值称为声透射系数，用τ表示，该值越大则材料的隔声性越差。　　材料的隔声能力用隔声量R（R=10lg(1/τ)来表示，单位为dB。　　与声透射系数τ相反，隔声量越大，材料的隔声性能越好。

(2)隔固体声　　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。　　固体声在传播过程中，声能的衰减极少。弹性材料如地毯、木板、橡胶片等具有较高的隔固体声的能力。

　　材料的力学性能，就是指材料在外力（荷载）作用下，抵抗破坏和变形的能力。

　　材料因抵抗外力（荷载）作用而引起破坏的最大能力，即为该材料的强度。其值是以材料受力破坏时单位面积上所承受的力表示。计算式为：

　　材料在建筑物上所承受的力，主要有拉力、压力、弯曲力及剪应力等。材料抵抗上述外力破坏的能力，分别称为抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度。静力强度的分类和计算公式见表1.3。　　大部分建筑材料，根据极限强度的大小，可划分为若干不同的强度等级。　　材料的强度与材料本身的组成、结构和构造等有很大关系。钢材的抗拉、抗压强度都很高，如表1.4所示。

表1.3　静力强度分类

地下室施工组织设计(两层)表1.4钢材、木材和混凝土的强度比较

　　材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质，称为弹性。　　这种当外力取消后瞬间即可完全消失的变形，称为弹性变形。　　这种变形属于可逆变形，其数值的大小与外力成正比。其比例系数E称为弹性模量。

1.2.2材料的弹性和塑性

　　在弹性变形范围内，弹性模量E为常数，其值等于应力σ与应变ε的比值，即：　　材料在外力作用下产生变形，但不破坏，并且当外力停止作用后，不能自动恢复原来形状的性质，称为塑性。这种不能消失的变形称为塑性变形或不可恢复变形。

　　在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质，称为脆性。　　在冲击、震动荷载作用下，材料能吸收较大的能量，产生一定的变形而不致破坏的性质，称为韧性。韧性值可用材料受荷载达到破坏时所吸收的能量来表示，即：

1.2.3材料的脆性和韧性

　　硬度是材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。硬度的测定方法有刻划法和压入法。按刻划法，材料的硬度可划分为1~10级(莫氏硬度)。木材、混凝土、钢材等的硬度常用钢球压入法测定（布氏硬度HB）。　　耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力装修施工工艺流程及质量验收标准88页，常用磨损率表示：

1.2.4材料的硬度和耐磨性