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1、宿迁职业技术学院 施工教研室 杨云,第一章 建筑装饰材料的基本性质,本章内容,一、材料与质量有关基本物理性质 二、材料与水有关的性质 三、 材料的热工性质 四、 材料的声学性质 五、 材料的光学性质 六、 材料的力学性质 七、材料的耐久性 八、 材料的装饰性,一、材料与质量有关的基本物理性,第一章 建筑装饰材料的性质,空隙率,材料的体积构成 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。,密度计算公式,=m/v,材料在绝对密实状态下的体积,材料的 密度,材料的 质量,绝对密实体积 干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积
2、。一般以表示。 一般将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得到其体积。,表观密度计算公式,o=m/vo,材料的表观密度,材料的 质量,材料在自然状态下的体积,材料的自然体积 材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分）。一般以V0 表示。 形状规则的材料可根据其尺寸计算其体积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然后用排开液体的方法得到其体积。,堆积密度计算公式,o=m/vo,材料的堆积密度,材料在堆积状态下的体积,材料的 质量,材料的堆积体积 粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。一般以 表示。,（一）材料的密
3、度、表观密度与堆积密度,材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。,g/cm3,材料在自然状态下，单位体积的质量。,/m3或g/cm3,材料在堆积状态下，单位体积的质量。,/m3,（二）密实度与孔隙率,密实度,密实度是指材料体 积内，被固体物质 所充实的程度。,图1-1 材料孔隙率示意图,孔隙率,孔隙率是指材料体 积内，孔隙体积占 总体积的百分率。,图1-1 材料孔隙率示意图,（三）填充率与空隙率,填充率,填充率是指散粒材料 在其堆积体积中，被 其颗粒填充的程度 。,材料空隙率示意图,空隙率,空隙率是指散粒材料在 其堆积体积中，颗粒之 间的空隙体积占材料堆 积体积的百分率 。,材料空隙率示意图,思
4、考：孔隙率和空隙率的区别？,孔隙率与空隙率的区别,二、材料与水有关的性质,1.材料的亲水性与憎水性 与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性；材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性。 具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子作用力，大于水分子相互之间的内聚力；憎水性材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之间的内聚力。,（）亲水性材料 （）憎水性材料,2.材料的吸水性 材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。 吸水性的大小以吸水率来表示。 （1） 质量吸水率（例：砂石） 质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以m
5、表示。质量吸水率m 的计算公式为： 式中： mb材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； mg材料在干燥状态下的质量（g或kg）。,（2） 体积吸水率（例：泡沫） 体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WV表示。体积吸水率WV的计算公式为： 式中: mb材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； mg材料在干燥状态下的质量（g或kg）。 V0 材料在自然状态下的体积，（cm3 或 m3）； w 水的密度,（g/cm3 或 kg/m3）， 常温下取 w =1.0 g/cm3。,（3）影响材料吸水性的因素 材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过材料
6、的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。,3. 材料的吸湿性 材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率h表示，其计算公式为： 式中：ms材料吸湿状态下的质量（g或kg） mg材料在干燥状态下的质量（g或kg）。 当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率称为平衡含水率。,思考：吸水率和吸湿率的区别？,吸水率与含水率的区别,4. 材料的耐水性 材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。材料耐水性的指标用软化系数KR表示： 式中： KR 材料的软化系数
7、； fb 材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）； fg 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。,软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。 一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。 软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将KR0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75 。,5.抗冻性 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻
8、融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。 材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。,冻融破坏的原因,材料有孔且孔隙含水； 水冰，体积膨胀9，结冰压力高达100MPa， 结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂； 裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度， 饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏； 反复多次加剧破坏，最终材料崩溃； 严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏。,抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损失不超过一定
9、限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为抗冻等级。 材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。,影响抗冻性的因素 1.材料的密实度（孔隙率） 密实度越高则其抗冻性越好。 2.材料的孔隙特征 开口孔隙越多则其抗冻性越差。 3.材料的强度 强度越高则其抗冻性越好。 4.材料的耐水性 耐水性越好则其抗冻性也越好。 5.材料的吸水量大小 吸水量越大则其抗冻性越差。,6.材料的抗渗性 抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。用渗透系数或抗渗等级表示。 （1）渗透系数 材料的渗透系数K可通过下式计算:
10、式中：K渗透系数,（cm / h）; Q渗水量， （cm3 ）； A渗水面积,（cm2 ）； H材料两侧的水压差，（cm）； d试件厚度 （cm）；t渗水时间 （h）。 材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。,（2） 抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、P10等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa的水压而不渗透。 （3）影响材料抗渗性的因素 材料亲水性和憎水性 通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料； 材
11、料的密实度 密实度高的材料其抗渗性也较高； 材料的孔隙特征 具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。,三、 材料的热工性质,1.导热性 当材料两面存在温度差时，热量提高建筑材料传递的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数表示： 式中：导热系数，W/（mK）； Q传导的热量，J； d材料厚度，m； F热传导面积，m2； Z热传导时间，h； （t2t1）材料两面温度差，K。 物理意义：单位厚度（1m）的材料、两面温度差为1K时、在单位时间（1s）内通过单位面积（1 m2 ）的热量。,2. 热容量和比热 材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。用热容量系数或比热表示。比热的计算式如下所
12、示： 式中：C材料的比热，J/（gK）； Q材料吸收或放出的热量(热容量)； m材料质量，g； （t2 t1）材料受热或冷却前后的温差，K。,3.材料的温度变形性 材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。用线膨胀系数表示。 L =（t2 t1） L 式中：L线膨胀或线收缩量 ，mm 或 cm； （t2t1）材料前后的温度差，K； 材料在常温下的平均线膨胀系数，1/K； L材料原来的长度，mm或m。 材料的线膨胀系数与材料的组成和结构有关，常选择合适的材料来满足工程对温度变形的要求。,例如：钢筋混凝土的结合。,4.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
13、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。,（2）建筑材料的燃烧性能分级 建筑材料按其燃烧性
14、能分为四个等级，见表1-2。,表1-2 建筑材料的燃烧性能分级,在选用建筑装饰材料时，应优先考虑采用不燃或难燃的材料。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。,思考钢结构建筑为什么着火？,5.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mi
15、n（分钟）计。,表 几种典型材料的热工性质指标,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。,四、材料的声学性质,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
16、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。当声波遇到材料表面时，被材料吸收的声能E与全部入射声能E0之比，称为材料的吸声系数。用公式表示如下： 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。,（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
