园林建筑材料与构成 园林建筑材料园林建筑材料 园林工程基本建筑材料园林工程基本建筑材料--------------是指构成园林建筑是指构成园林建筑物或构筑物的基础、梁、板、墙体、屋面、地面以物或构筑物的基础、梁、板、墙体、屋面、地面以及室内外景观装饰工程所用的材料及室内外景观装饰工程所用的材料 本节内容本节内容l第一点 材料与质量有关的性质l第二点 材料与水有关的性质l第三点 材料与热有关的性质l第四点 材料与力学有关的性质 第第1 1节节 建筑装饰材料的基本性质建筑装饰材料的基本性质1.1 与质量有关的性质与质量有关的性质l1 1 密度密度 l2 2 表观密度表观密度 l3 3 堆积密度（散粒体）堆积密度（散粒体）§4 4 密实度密实度§5 5 孔隙率孔隙率§6 6 空隙率空隙率 1 1、材料的密度、材料的密度 材料在绝对密实状态下，单位体积的质量按下式计算：式中：ρ——密度，g／cm3； m ——材料在干燥状态的质量，g； V ——材料的绝对密实体积，cm3 1密实材料，如金属材料、花岗岩等材料的内部密实而没有孔隙材料的密度－1密度 注意注意: :绝对密实状态下的体积绝对密实状态下的体积是指不包含材是指不包含材料内部孔隙的真实体积。
料内部孔隙的真实体积l对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内部是不含孔隙的，故体积很容易测定部是不含孔隙的，故体积很容易测定l但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下材料是含有一些孔隙的材料是含有一些孔隙的 有有孔隙孔隙材料的体积测定方法：材料的体积测定方法：一般采用一般采用密度瓶法密度瓶法测定有孔材料的实体积测定有孔材料的实体积思考题：思考题： 如何测量有孔隙材料的密度？如何测量有孔隙材料的密度？ *测量有孔隙材料密度的方法与步骤：取材料样品取材料样品烘烘 干干冷却到室温冷却到室温称量质量称量质量测定体积测定体积密密 度度烘箱烘箱105-110ºC干燥器干燥器天天 平平密度瓶密度瓶 2 2、材料的表观密度、材料的表观密度材料在自然状态下，单位体积的质量按下式计算：材料在自然状态下，单位体积的质量按下式计算：式中：式中：ρ0——表表观观密度，密度，kg／／m3；； m ——材料的材料的质质量，量，kg；； V0——材料在自然状材料在自然状态态下的外形体下的外形体积积，，m3。
材料的密度－2表观密度2材料的内部有许多孔隙孔隙材料，如砖头、混凝土、木材等 思考题：如何测定材料的表观密度？思考题：如何测定材料的表观密度？ 测定材料的自然体积V0 0（1）对于形状规则的材料，如砖、石块等： 用游标卡尺可定材料的自然体积； 对于六面体，测定长、宽、高； 对于圆柱体，测定其直径和高；（2）对于形状不规则的材料，如卵石、碎石 等，采用排液法确定其自然体积 材材料料为为散散粒粒或或粉粉状状，，如如砂砂、、石石子子、、水水泥泥等等，，在在堆堆积积状状态态下下，，单位体积的质量按下式计算：单位体积的质量按下式计算：式中：式中： ————材料的堆积密度，材料的堆积密度，kgkg／／m m3 3；； m m ————材料的质量，材料的质量，kgkg；； ————材材料料的的自自然然( (松松散散) )堆堆积积体体积积( (包包括括材材料料颗颗粒粒体体积和颗粒之间空隙的体积积和颗粒之间空隙的体积) )，，m m3 3。
3 3、材料的堆积密度、材料的堆积密度 3内部有孔隙材料的材料破碎成颗粒堆积在一起，如石子、砂砾等堆积材料颗粒的内部有许多孔隙堆积材料颗粒之间存在许多空隙材料的密度－3堆积密度endend 思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？（（1 1））首先采用前述方法测定其干质量首先采用前述方法测定其干质量m;m;（（2 2））然后采用然后采用容量升容量升来测定砂子、石子的堆积体来测定砂子、石子的堆积体积积 ，方法如下：，方法如下： a a））砂子砂子采用采用1L1L、、5L5L的容量升的容量升来测堆积体积来测堆积体积；； b b））石子石子采用采用10L10L、、20L20L、、30L30L的容量升的容量升来测定其来测定其堆积体积；堆积体积；（（3 3））利用公式计算堆积密度：利用公式计算堆积密度： 4、密实度：、密实度： 是指材料体积内被固体物质充实的程度，是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例，用也就是固体物质的体积占总体积的比例，用D D来来表示 5 5、材料的孔隙率、材料的孔隙率材料体材料体积积内，孔隙体内，孔隙体积积所占的比例。
按下式所占的比例按下式计计算：算：即：即：D＋＋P=1或或密密实实度度＋孔隙率＋孔隙率=1 v密实度和孔隙率反映了材料的致密程度密实度和孔隙率反映了材料的致密程度一般来说，同一种材料，孔隙率越小则：一般来说，同一种材料，孔隙率越小则：ü其强度越高；其强度越高；ü吸水越少吸水越少；；ü抗渗性和抗冻性越好；抗渗性和抗冻性越好； 6、空隙率、空隙率 指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的的空隙体积占堆积体积的百分率空隙体积占堆积体积的百分率，用，用P P’’表示：表示：v 空隙率的大小反映了散粒空隙率的大小反映了散粒 材料的颗粒之间材料的颗粒之间 相互填充的致密程度相互填充的致密程度；；思考：空隙率与孔隙率有什么区别？思考：空隙率与孔隙率有什么区别？（（1.61.6）） 1.2 1.2 材料与水有关的性质材料与水有关的性质l1 1 亲水性与憎水性亲水性与憎水性l2 2 吸水性吸水性l3 3 吸湿吸湿l 4 4 耐水性耐水性l 5 5 抗渗性抗渗性l 6 6 抗冻性抗冻性 1 1、亲水性和憎水性、亲水性和憎水性（1）亲（憎）水性： 材料在空气中与水接触时，能被水湿润的，称为亲水性，否则为憎水性；（2）亲（憎）水性材料： 具有亲水性的材料称为亲水性材料，如木材、砖、混凝土等；反之为憎水性材料，如沥青，石蜡、塑料等。
思考：材料亲水和憎水的原因是什么？思考：材料亲水和憎水的原因是什么？ 是指材料与水接触吸收水分的性质，吸水是指材料与水接触吸收水分的性质，吸水性的大小用吸水率表示，吸水率用两种表示方性的大小用吸水率表示，吸水率用两种表示方式1 1）质量吸水率：）质量吸水率：2 2、吸水率、吸水率指能够吸取大量水分的材料如：木材及板材料、砖等 （（2 2）体积吸水率：）体积吸水率：材料在材料在吸水饱和状态下，所吸水饱和状态下，所吸收水的体积占吸收水的体积占干燥材料自然体积干燥材料自然体积的百分率的百分率2 是指材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性是指材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质质，吸湿性的大小用吸湿性的大小用含水率含水率表示含水率含水率是指材料中所含是指材料中所含水的质量占其干质量的百分率水的质量占其干质量的百分率用用WW 含含表示；表示；计算公式如下计算公式如下：：3 3 、吸湿性、吸湿性指用于易潮解的材料如石膏、石灰等材料 干干燥燥的的材材料料吸收空气中吸收空气中的水分的水分潮潮湿湿的的材材料料平衡含水率平衡含水率平衡含水率：平衡含水率：当材料中所含水分与空气湿度达到当材料中所含水分与空气湿度达到相对平衡时的含水率。
相对平衡时的含水率释放水分释放水分 4 4、耐水性、耐水性 是指材料长期在饱和水的作用下，其强度是指材料长期在饱和水的作用下，其强度也没有显著下降的性质也没有显著下降的性质；一般用一般用软化系数软化系数表示：表示： 材料的软化系数材料的软化系数( (附动画附动画) ) 材材料料抵抵抗抗水水破破坏坏作作用用的的性性质质称称为为耐耐水水性性，，用用软软化化系系数表示，即数表示，即式中：式中：KP——材料的材料的软软化系数；化系数； fw——材材料料在在吸吸水水饱饱和和状状态态下下的的抗抗压压强强度度，，MPa；； f ——材料在干燥状材料在干燥状态态下的下的抗压抗压强强度，度，MPa 5 5、材料的抗渗性、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: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…的水压而不渗透思考题： 材料亲水性和憎水性哪个抗渗性好？ 密实度高的材料与孔隙大的材料哪个抗渗性好？ 6 6、材料的抗冻性、材料的抗冻性l定义：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，强度也不显著降低的性质l衡量指标：抗冻性指标用抗冻等级Fn表示，表示经过n次冻融循环次数后，质量损失不超过5%，强度损失不超过25% 材料的抗冻性材料的抗冻性oC-20-1001020304050601. 材料的内部一般都充满着孔隙，2. 如果浸入水中，孔隙中便会吸水3. 气温下降，孔隙中的水会结冰并膨胀4. 气温上升，孔隙中的冰会逐渐融化5. 经过反复的浸水、冰冻、融化、干燥，材料的内部逐渐出现裂缝，表面会逐渐脱落，使材料的强度逐渐损失，质量变小。
6. 材料的质量损失>5％，强度损失>25％时，冻融的循环次数为材料的抗冻等级endend由于结冰产生的膨胀会导致材料的表面部分破裂，内部产生裂纹 影响抗冻性的因素影响抗冻性的因素l材料的密实度（孔隙率）密实度越高则其抗冻性越好l材料的孔隙特征 开口孔隙越多则其抗冻性越差l材料的强度 强度越高则其抗冻性越好l材料的耐水性 耐水性越好则其抗冻性也越好l材料的吸水量大小 吸水量越大则其抗冻性越差严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、跨海大桥严寒地区道路、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等均需考虑冻融破坏 1 1、导热性、导热性 导热系数与材料内部孔隙构造有密切关系由于密闭空气的导热系数很小，所以，材料的孔隙率较大者其导热系数较小，但如果孔隙粗大或贯通，由于对流作用，材料的导热系数反而增高1.3 1.3 材料与热有关的性质材料与热有关的性质 1 1、导热性、导热性 材料传导热量的能力称为导热性其大小用热导率（λ）表示 At2t1Q 式中 λ－导热系数（W/m.K） Q－传导的热量（J） A－热传导面积（m2） d－材料的厚度（m） t－热传导时间（s） (T2-T1)－材料两侧温差（K） 1.4 1.4 材料的力学性质材料的力学性质l1 1、材料的强度、材料的强度l2 2、弹性和塑性、弹性和塑性l3 3、韧性与脆性、韧性与脆性l4 4、硬度和耐磨、硬度和耐磨性性l5 5、耐久性、耐久性 1 1、材料的强度、材料的强度材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。
l根据外力作用方式的不同，材料强度有、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等抗压抗拉抗剪抗弯 l抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：式中：f——材料强度， MPa； Fmax——材料破坏时的最大荷载，N； A——试件受力面积，mm2l抗弯强度的计算： 中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：式中：fw——材料的抗弯强度， MPa；Fmax——材料受弯破坏时的最大荷载，N；A——试件受力面积，mm2；L 、b 、 h ——两支点的间距，试件横截面的宽及高， mm - 2 2、弹性和塑性、弹性和塑性（1）弹性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形） （2）塑性 材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形） 3 3、、 材料的韧性与脆性材料的韧性与脆性 材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量，同时产生较大变形而不破坏的性质称为韧性，量，同时产生较大变形而不破坏的性质称为韧性，用冲击韧性指标表示。
冲击韧性指标是指用带缺口的试件做冲击破坏试验时，断口处单位面积所吸收的能量 材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性无明显的变形，材料的这种性质称为脆性大部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等 4 4、硬度和耐磨性、硬度和耐磨性（1）硬度l材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度l刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为10个硬度等级 （2)耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：式中： G ——材料的磨耗率， （g/cm2）；m1——材料磨损前的质量，（g）；m2—— 材料磨损后的质量，（g）； A——材料试件的受磨面积 （cm2） 5 5、耐久性、耐久性l材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。
l材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用 l物理作用可有干湿变化、温度变化及冻融变化等l化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用l机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等l生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏 1 1、当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、、当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、强度、吸水率、抗冻性有何变化？强度、吸水率、抗冻性有何变化？2 2、材料的密度、表观密度、堆积密度有何差别、材料的密度、表观密度、堆积密度有何差别? ?3 3、材料的孔隙率和空隙率的含义如何、材料的孔隙率和空隙率的含义如何? ? 4 4、举例说常用的亲水性材料和憎水性材料、举例说常用的亲水性材料和憎水性材料? ?5 5、塑性材料和弹性材料在外力作用下，其变形性能、塑性材料和弹性材料在外力作用下，其变形性能有何区别有何区别? ?思考题 。