建筑装饰材料的基本性质.ppt
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1、建筑装饰材料,第一章,建筑装饰材料的基本性质,建筑材料的基本性质,1.1 材料的基本物理性质 1.2 材料的力学性质1.3 材料的装饰性和耐久性,1.1 材料的基本物理性质,1.1.1材料的密度、表观密度、堆积密度、孔隙率(1)密度 密度是指材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。用下式表示:(1-1)式中 密度,g/cm3;m材料在干燥状态的质量,g;v材料在绝对密实状态下的体积,cm3。,1.1 材料的基本物理性质,材料在绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积。除了钢材、玻璃等少数材料外,绝大多数材料内部都存在一些孔隙。因此,在测定有孔隙的材料密度时,应把材料磨成细粉,来测定其在绝对密
2、实状态下的体积。材料磨得越细,测得的密度值越精确。,1.1 材料的基本物理性质,(2)表观密度 表观密度是指材料在自然状态下,单位体积的质量。用下式表示:(1-2)式中 表观密度,g/cm3或kg/m3;材料的质量,g或kg;材料在自然状态下的体积,cm3或m3。,1.1 材料的基本物理性质,材料在自然状态下的体积又称表观体积,是指包含材料内部孔隙在内的体积。几何形状规则的材料,可直接按外形尺寸计算出表观体积;几何形状不规则的材料,可用排液法测量其表观体积。当材料含有水分时,其质量和体积将发生变化,影响材料的表观密度,故在测定表观密度时,应注明其含水情况。一般情况下,材料的表观密度是指在在烘干
3、状态下的表观密度,又称为干表观密度。,1.1 材料的基本物理性质,(3)堆积密度堆积密度是指粉状(水泥、石灰等)或散粒材料(砂子、石子等)在堆积状态下,单位体积的质量。用下式表示:(1-3)式中 堆积密度,kg/m3;材料的质量,kg;材料的堆积体积,m3。,1.1 材料的基本物理性质,材料的堆积体积包含了颗粒内部的孔隙和颗粒之间的空隙。测定材料的堆积密度时,按规定的方法将散粒材料装入一定容积的容器中,材料质量是指填充在容器内的材料质量,材料的堆积体积则为容器的容积。在建筑工程中,计算材料的用量和构件的自重,进行配料计算以及确定材料的堆放空间时,经常要用到密度、表观密度和堆积密度等数据。表1-
4、1列举了常用建筑材料的密度、表观密度和堆积密度。,1.1 材料的基本物理性质,(4)孔隙率孔隙率是指在材料体积内,孔隙体积所占的比例,以P表示。可按下式计算:(1-4)孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。孔隙率越小,说明材料越密实。材料内部孔隙可分为连通孔隙和封闭孔隙两种构造。连通孔隙不仅彼此连通而且与外界相通,封闭孔隙不仅彼此封闭且与外界相隔绝。孔隙按其孔径尺寸大小可分为细小孔隙和粗大孔隙。材料的许多性能,如表观密度、强度、吸湿性、导热性、耐磨性、耐久性等,都与材料孔隙率的大小和孔隙特征有关。,1.1 材料的基本物理性质,表1-1 常用建筑材料的密度、表观密度和堆积密度,1.1 材料的基本
5、物理性质,1.1.2 材料与水有关的性质(1)亲水性与憎水性材料与水接触时能被水润湿的性质称为称为亲水性。具备这种性质的材料称为亲水性材料。大多数建筑材料,如砖、混凝土、木材、砂、石、钢材、玻璃等都属于亲水性材料。材料与水接触时不能被水润湿的性质称为称为憎水性。具备这种性质的材料称为憎水性材料,如沥青、石蜡、塑料等。憎水性材料一般能阻止水分渗入毛细管中,因而可用作防水材料,也可用于亲水性材料的表面处理,以降低其吸水性。,1.1 材料的基本物理性质,(2)吸水性 材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。材料吸水性的大小常用质量吸水率表示。质量吸水率是指材料在吸水饱和时,所吸收水分的质量占材料干燥质量
6、的百分率。质量吸水率的计算公式为:(1-5)式中 材料的质量吸水率,%;材料在吸水饱和状态下的质量,g或kg;材料在干燥状态下的质量,g或kg。,1.1 材料的基本物理性质,材料吸水性的大小,主要取决于材料孔隙率和孔隙特征。一般孔隙率越大,吸水性也越强。封闭孔隙水分不易渗入,粗大孔隙水分只能润湿表面而不易在孔内存留,故在相同孔隙率的情况下,材料内部的封闭孔隙、粗大孔隙越多,吸水率越小;材料内部细小孔隙、连通孔隙越多,吸水率越大。各种材料由于孔隙率和孔隙特征不同,质量吸水率相差很大。如花岗岩等致密岩石的质量吸水率仅为0.5%0.7%,普通混凝土为2%3%,普通粘土砖为8%20%,而木材及其他轻质
7、材料的质量吸水率常大于100%。,1.1 材料的基本物理性质,(3)吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。含水率是指材料含水的质量占材料干燥质量的百分率,可按下式计算:(1-6)式中 材料的含水率,%;材料含水时的质量,g或kg;材料在干燥状态下的质量,g或kg。,1.1 材料的基本物理性质,当较干燥的材料处于较潮湿的空气中时,会吸收空气中的水分;而当较潮湿的材料处于较干燥的空气中时,便会向空气中释放水分。在一定的温度和湿度条件下,材料与周围空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。材料含水率的大小,除与材料的孔隙率、孔隙特征有关外,还与周围环境的温度和湿度
8、有关。一般材料孔隙率越大,材料内部细小孔隙、连通孔隙越多,材料的含水率越大;周围环境温度越低,相对湿度越大,材料的含水率也越大。,1.1 材料的基本物理性质,(4)耐水性材料长期在饱和水作用下不破坏,其强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料耐水性的大小用软化系数表示,软化系数的计算公式如下:(1-7)式中 材料的软化系数;材料在吸水饱和状态下的抗压强度,MPa;材料在干燥状态下的抗压强度,MPa。,1.1 材料的基本物理性质,软化系数的值在01之间,软化系数越小,说明材料吸水饱和后的强度降低越多,其耐水性就越差。通常将软化系数大于0.85的材料称为耐水性材料,耐水性材料可以用于水中和潮湿环境中
9、的重要结构;用于受潮较轻或次要结构时,材料的软化系数也不宜小于0.75。处于干燥环境中的材料可以不考虑软化系数。,1.1 材料的基本物理性质,(5)抗渗性材料抵抗压力水(也可指其它液体)渗透的性质称为抗渗性。建筑工程中许多材料常含有孔隙、空洞或其它缺陷,当材料两侧的水压差较高时,水可能从高压侧通过材料内部的孔隙、空洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力水的渗透,不仅会影响工程的使用,而且渗入的水还会带入腐蚀性介质或将材料内的某些成分带出,造成材料的破坏。材料抗渗性的大小用抗渗等级表示。抗渗等级是以规定的试件、在标准试验方法下所能承受的最大水压力来确定。抗渗等级以符号“P”和材料可承受的最大水压力值
10、(以0.1MPa为单位)来表示,如混凝土的抗渗等级为P6、P8、P12、P16,表示分别能够承受0.6MPa、0.8MPa、1.2MPa、1.6MPa的水压力而不渗水。材料的抗渗等级越高,其抗渗性越强。,1.1 材料的基本物理性质,(6)抗冻性材料的抗冻性是指材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,同时也不严重降低强度的性质。冰冻的破坏作用是由于材料孔隙内的水分结冰而引起的,水结冰时体积约增大9%,从而对孔隙产生压力而使孔壁开裂。当冰被融化后,某些被冻胀的裂缝中还可能再渗入水分,再次受冻结冰时,材料会受到更大的冻胀和裂缝扩张。如此反复冻融循环,最终导致材料破坏。材料的抗冻性主要与
11、孔隙率、孔隙特性、抵抗胀裂的强度等有关,工程中常从这些方面改善材料的抗冻性。对于室外温度低于 的地区,其主要工程材料必须进行抗冻性试验。,1.1 材料的基本物理性质,1.1.3 材料的热工性能(1)导热性 材料传导热量的能力称为导热性。导热性的大小以导热系数表示,导热系数的含义是:当材料两侧的温差为1K时,在单位时间(1h)内,通过单位面积(1m2),并透过单位厚度(1m)的材料所传导的热量。导热系数的计算公式为:(1-8)式中 材料的导热系数,W/(mK);传导的热量,J;材料厚度,m;材料的传热面积,m2;传热时间,h;材料两侧温度差,K。,1.1 材料的基本物理性质,导热系数越小,材料传
12、导热量的能力就越差,其保温隔热性能越好。通常把0.23 W/(mK)的材料叫做绝热材料。材料的导热系数与材料的成分、孔隙构造、含水率等因素有关。一般金属材料、无机材料的导热系数分别大于非金属材料、有机材料。材料孔隙率越大,导热系数越小;在孔隙率相同的情况下,材料内部细小孔隙、封闭孔隙越多,导热系数越小。材料含水或含冰时,会使导热系数急剧增加,这是因为空气的导热系数仅为0.023 W/(mK),而水的导热系数为0.58 W/(mK),冰的导热系数为2.33 W/(mK)。因此,保温绝热材料在使用和保管过程中应注意保持干燥,以避免吸收水分降低保温效果。,1.1 材料的基本物理性质,(2)温度变形性
13、材料的温度变形性,是指温度升高或降低时材料的体积变化。绝大多数建筑材料在温度升高时体积膨胀,温度下降时体积收缩。这种变化表现在单向尺寸时,为线膨胀或线收缩。材料的单向线膨胀量或线收缩量计算公式为:(1-8)式中 线膨胀或线收缩量,mm或cm;材料升温或降温前后的温度差,K;材料在常温下的平均线膨胀系数,1/K;材料原来的长度,mm或cm。,1.1 材料的基本物理性质,(3)材料的燃烧性能近年来,我国发生的重大伤亡性火灾,几乎都与建筑装修和建筑装饰材料有关。因此,在选择建筑装饰材料时,对材料的燃烧性能应给予足够的重视。1建筑装饰材料燃烧所产生的破坏和危害 燃烧作用 在建筑物发生火灾时,燃烧可将金
14、属结构红软、熔化,可将水泥混凝土脱水粉化及爆裂脱落,可将可燃材料烧成灰烬,可使建筑物开裂破坏、坠落坍塌、装修报废等,同时燃烧产生的高温作用对人也有巨大的危害。发烟作用 材料燃烧时,尤其是有机材料燃烧时,会产生大量的浓烟。浓烟会使人迷失方向,且造成心理恐惧,妨碍及时逃逸和救援。毒害作用 部分建筑装饰材料,尤其是有机材料,燃烧时会产生剧毒气体,这种气体可在几秒至几十秒内,使人窒息而死亡。,1.1 材料的基本物理性质,2建筑材料的燃烧性能分级 建筑材料按其燃烧性能分为四个等级,见表1-2。,裱1-2 建筑材料的燃烧性能分级,1.1 材料的基本物理性质,在选用建筑装饰材料时,应优先考虑采用不燃或难燃的
15、材料。对有机建筑装饰材料,应考虑其阻燃性及其阻燃剂的种类和特性。如果必须采用可燃型的建筑材料,应采取相应的消防措施。(4)材料的耐火性材料的耐火性是指材料抵抗高温或火的作用,保持其原有性质的能力。金属材料、玻璃等虽属于不燃性材料,但在高温或火的作用下在短时间内就会变形、熔融,因而不属于耐火材料。建筑材料或构件的耐火性常用耐火极限来表示。耐火极限是指按规定方法,从材料受到火的作用起,直到材料失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用的时间,以h(小时)或min(分钟)计。,1.1 材料的基本物理性质,1.1.4 材料的声学性质声音是靠振动的声波来传播的,当声波到达材料表面时出产生三种现象:反射、透
16、射、吸收。反射容易使建筑物室内产生噪音或杂音,影响室内音响效果;透射容易对相邻空间产生噪音干扰,影响室内环境的安静。通常当建筑物室内的声音大于50dB,就应该考虑采取措施;声音大于120dB,将危害人体健康。因此,在建筑装饰工程中,应特别注意材料的声学性能,以便于给人们提供一个安全、舒适的工作和生活环境。(1)材料的吸声性吸声性是指材料吸收声波的能力。吸声性的大小用吸声系数表示。,1.1 材料的基本物理性质,当声波传播到材料表面时,一部分被反射,另一部分穿透材料,其余的部分则传递给材料,在材料的孔隙中引起空气分子与孔壁的摩擦和粘滞阻力,使相当一部分的声能转化为热能而被材料吸收掉。当声波遇到材料
17、表面时,被材料吸收的声能与全部入射声能之比,称为材料的吸声系数。用公式表示如下:(1-10)材料的吸声系数越大,吸声效果越好。材料的吸声性能除与声波的入射方向有关外,还与声波的频率有关。同一种材料,对于不同频率的吸声系数不同,通常取125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz等六个频率的吸声系数来表示材料吸声的频率特征。凡6个频率的平均吸声系数大于0.2的材料,称为吸声材料。,1.1 材料的基本物理性质,(2)材料的隔声性 声波在建筑结构中的传播主要通过空气和固体来实现,因而隔声可分为隔绝空气声(通过空气传播的声音)和隔绝固体声(通过固体的撞击或振动传播的声音)
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