中文名 | 建筑材料的物理性能 | 包????括 | 密度、比重、容重 |
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密????度 | 材料單位體積的質(zhì)量 | 容????重 | 材料單位體積的質(zhì)量 |
土木建筑材料的物理性能通常指:密度、比重、容重、 孔隙率、硬度以及熱、聲、光、 電等方面的性能(力學(xué)性能見建筑材料的力學(xué)性能)。
一般物理性質(zhì) 密度 材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。如材料的體積內(nèi)包含有孔隙和水分時,則求得的密度稱為視密度或表觀密度。
測量密度時,由于一般材料的內(nèi)部均含有一些孔隙,為了獲得絕對密實狀態(tài)的試樣,須將材料磨成細(xì)粉以排除其內(nèi)部孔隙,再用排液置換法求出材料的絕對密實體積。材料的密度單位可用克/厘米3、千克/升、千克/米3等表示。
比重 材料在 4°C時和絕對密實狀態(tài)下的重量與同體積水的重量之比,或材料的密度與水的密度之比。
容重 材料在自然狀態(tài)下(包含內(nèi)部孔隙)單位體積的質(zhì)量。當(dāng)材料含有水分時,其質(zhì)量和體積均能發(fā)生變化,影響材料的容重值。故對所測的材料容重,必須注明其含水狀態(tài)。通常所謂的材料容重是指材料在氣干狀態(tài)下的容重,而在烘干狀態(tài)下的容重則稱為干容重。材料的容重單位一般可用克/厘米3、千克/升、千克/米3等表示。
松散容重 散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。從一定高度將散粒狀材料自由落下并裝滿容器,以容器的容積除其質(zhì)量,即為松散容重。砂、石和水泥等材料的容重常用松散容重表示。
密度、容重和松散容重可用于計算材料的孔隙率、空隙率,以及估算材料的體積和質(zhì)量。
孔隙率 材料中孔隙體積占材料總體積的百分比,是衡量材料多孔性或致密程度的一種指標(biāo)。材料內(nèi)部孔隙中,有與外界相連通的開口孔隙和與外界隔絕的封閉孔隙??紫侗旧戆雌淇讖酱笮∮挚煞譃闃O細(xì)孔隙、毛細(xì)孔隙和粗大孔隙等??紫堵蚀笮?、孔隙結(jié)構(gòu)以及各種大小孔隙的級配,對材料的容重、強度、濕脹干縮、吸水、抗?jié)B、抗凍和聲、絕熱等性能都有重要影響。
孔隙率(η)可根據(jù)材料的容重 (у0)和密度(-ρ)按下式計算: 材料的孔隙結(jié)構(gòu)的測量方法很多,目前應(yīng)用較廣的是:大孔隙結(jié)構(gòu)采用顯微鏡法;微小孔隙結(jié)構(gòu)采用氣體吸附法和水銀壓入法。
空隙率 散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下,顆粒之間的空隙體積占總體積的百分比??梢岳蒙鲜龉?-ρ用視密度代入,у0用松散容重代入,則求得的η值即為空隙率。
吸水率 材料由干燥狀態(tài)變?yōu)轱柡臀疇顟B(tài)所增加的質(zhì)量與材料干質(zhì)量的百分比。算式為式中B為材料的吸水率;G為材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量(克);G1為材料在吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量(克)。
吸水率表示材料吸收水分的能力。它與材料的孔隙構(gòu)造及其表面性能有關(guān)。細(xì)小而連通的孔隙較易吸水,粗大的孔隙內(nèi)不易存留水分,所以封閉或粗大孔隙的材料吸水率都是較低的。材料表面是親水性的容易吸水,是憎水性的則不能吸水。
致密巖石(如花崗巖)的吸水率為0.5~0.7%,普通混凝土為2~3%,粘土磚為8~20%,木材或某些輕質(zhì)材料的吸水率常大于100%。
含水率 材料內(nèi)部所包含水分的質(zhì)量占材料干質(zhì)量的百分比。材料在自然環(huán)境中,其孔隙中所含有的水分與空氣濕度達(dá)到平衡時,這部分水的質(zhì)量占材料干質(zhì)量的百分比,稱為平衡含水率。材料含有水分之后,常引起質(zhì)量增大、體積膨脹、強度和隔熱性能降低等弊病,因此應(yīng)注意采取防護(hù)措施。
硬度 材料抵抗其他物體刻劃、摩擦、壓入其表面的能力。不同的材料要采用不同的硬度測試方法。天然礦物的硬度用抵抗刻劃的能力表示,常用莫氏硬度計測定。莫氏硬度計規(guī)定了10種不同硬度的礦物做為硬度等級標(biāo)準(zhǔn),按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石依次排列。采用刻劃的方法即可鑒定出被測礦物的硬度。
石材的硬度用抵抗磨耗的能力表示。試件用石英砂磨料經(jīng)一定摩擦行程后,以單位摩擦面積上的質(zhì)量損失表示其硬度。用下式計算:
A=ɡ/F
式中A為磨耗硬度(克/厘米2);ɡ為試件質(zhì)量損失(克);F為試件摩擦面積(厘米2)。
金屬的硬度用抵抗物體壓入的能力表示。常用的有布氏硬度和洛氏硬度。
① 布氏硬度。用一定直徑的鋼球,以規(guī)定荷載壓入金屬表面。布氏硬度值是以壓痕球面積上所承受的平均壓力表示,用下式計算:式中HB為布氏硬度值(千克力/毫米2);P為鋼球上的荷載(千克力);D為鋼球直徑(毫米);d為壓痕直徑(毫米)。
② 洛氏硬度。用金剛石圓錐體或鋼球標(biāo)準(zhǔn)壓頭先后兩次施加負(fù)荷。洛氏硬度值(HR)是以在初荷載繼續(xù)作用下,由主荷載所引起的殘余壓入深度值計算。殘余壓入深度值越大,金屬硬度越低,反之則硬度越高。
此外,尚有維氏硬度、肖氏硬度等方法,維氏硬度與布氏硬度類似,肖氏硬度用于測定橡膠、塑料等的材料硬度。
材料內(nèi)部組織的硬度是用顯微硬度計測定。材料的硬度與材料的強度、耐磨性、加工性能以及其他物理力學(xué)性能均有密切關(guān)系。
熱學(xué)性質(zhì) 比熱容 單位質(zhì)量的材料溫度升高 1開所吸收的熱量,比熱容的工程單位是焦/(千克·開)。材料的比熱容主要取決于礦物成分和有機(jī)質(zhì)的含量。濕度對材料比熱容影響很大,它隨著材料濕度的增加而提高。其比熱容大多在0.42~2.51×103焦/(千克·開)之間。
熱導(dǎo)率 在穩(wěn)定傳熱條件下,傳熱方向垂直于材料表面,在壁厚為1米的板材上,壁內(nèi)外表面的溫差為1開,單位面積上、單位時間所傳遞的熱量。算式為式中λ為材料的熱導(dǎo)率,也稱導(dǎo)熱系數(shù)[瓦/(米·開)];Q為總傳熱量(焦);t1-t1為壁內(nèi)外表面的溫差(開);δ為壁厚(米);F為表面積(米2);z為傳熱時間(秒)。
熱導(dǎo)率表示材料傳遞熱量的能力。它與材料的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和容重(包括孔隙率,孔隙大小及構(gòu)造)等因素有關(guān)。材料愈密實,熱導(dǎo)率愈大。材料受潮后,熱導(dǎo)率顯著增大。一般情況,材料溫度升高,熱導(dǎo)率也會增大。在高溫和低溫條件下,就要考慮溫度對熱導(dǎo)率的影響,通常把λ值小于0.23瓦/(米·開)的材料稱保溫隔熱材料。
熱阻 材料抵抗熱流通過的能力。熱阻R等于溫度差除以熱流量,單位為開/瓦。熱阻愈大,在同樣溫差條件下,通過材料的熱流量愈少。熱阻的倒數(shù)也稱熱導(dǎo)(G),即G=1/R,它表示材料內(nèi)外表面的溫差為1開時所傳遞的熱流量,單位為瓦/開。
熱擴(kuò)散率 在不穩(wěn)定傳熱條件下,材料受到冷卻或加熱作用時,溫度變化在材料內(nèi)部擴(kuò)展的速度。算式為
a=λ/-ρc
式中a為熱擴(kuò)散率(米2/秒);λ為熱導(dǎo)率【瓦/(米·開)】;-ρ為密度(千克/米3);c為比熱容【焦/(千克·開)】。a值愈大,溫度變化向材料內(nèi)部擴(kuò)展速度愈快。在設(shè)計圍護(hù)結(jié)構(gòu)時,一定要考慮材料的熱擴(kuò)散率。
蓄熱系數(shù) 在周期熱作用下,材料蓄熱的能力。可用下式計算:式中S為蓄熱系數(shù)【瓦/(米2·開)】;λ為熱導(dǎo)率【瓦/(米·開)】;c為比熱容,【焦/(千克·開)】;у0為容重(公斤/米3);T為周期(秒)。S值愈大,材料的熱穩(wěn)定性愈好,表面溫度波動愈小。
聲學(xué)性質(zhì) 聲波入射到材料表面時,聲能的一部分被反射(Er),一部分透過材料(Et),還有一部分被吸收(Ea)。若單位時間內(nèi)入射總聲能為E0,根據(jù)能量守恒定律則:
E0=Er Ea Et
聲透射系數(shù) 透過材料的聲能與總?cè)肷渎暷苤戎?,聲透射系?shù)τ=Et/E0。τ值小的材料稱隔聲材料。
聲反射系數(shù) 被反射的聲能與總?cè)肷渎暷苤戎?,聲反射系?shù)у=Er/E0。у值小的材料稱為吸聲材料。
吸聲系數(shù) 被材料吸收的聲能(通常指E0-Er)與總?cè)肷渎暷苤戎怠?
吸聲系數(shù)α=(E0-Er)/E0=1-Er/E0=1-у。對無吸收或完全反射面,α為0;對完全吸收或無反射面,α為1。吸聲系數(shù)除取決于材料吸收性能外,尚與聲荷入射角和頻率有關(guān)。
隔聲量 也稱傳聲損失。入射聲能與透射聲能相差的分貝數(shù),即R=10lg(1/τ)。式中R為隔聲量;τ為透射系數(shù)。隔聲量越大,則表示透過的聲能越小,材料的隔聲性能越佳。隔聲量與聲音頻率有關(guān),常用125、250、500、1000、2000和4000赫,6個倍頻程的隔聲量表示材料的隔聲性能,也可用平均隔聲量(其算術(shù)平均值)來表示。
光學(xué)性質(zhì) 當(dāng)光束照射到物體(如玻璃、墻等)上時,入射光的強度(I0)中一部分被反射(Ir),一部分被吸收(Ia),一部分透過物體(It)進(jìn)入另一側(cè)的空間。根據(jù)能量守恒定律則:
I0=Ir Ia It而三部分所占的比例取決于物體本身的成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面光滑程度等因素。
根據(jù)光線通過反射和透射后的分布情況,材料分為兩大類:一類屬于定向的,即光線經(jīng)過反射和透射后,光分布的立體角沒有改變(如鏡子、透明玻璃);另一類為擴(kuò)散的,即光線分散在更大的立體角范圍內(nèi)(如粉刷墻面、乳白玻璃、油漆表面、磨砂玻璃)。
反射系數(shù) 也稱反光系數(shù),反射光強度和入射光強度之比,即R=Ir/I0。
光澤度 材料表面將入射光強度向一個方向反射出去的能力,也稱亮度。對于裝飾性涂料是一項很重要的指標(biāo),常采用與已知光澤度的標(biāo)準(zhǔn)板相比而得。光澤度越高,表示材料表面定向反射光線的能力越強。
透光系數(shù) 透射光強度與入射光強度之比,即T=It/I0,也稱透光度。
吸光系數(shù) 吸收光強度和入射光強度之比,即K=Ia/I0,也稱吸光性。
色度 顏色的純度或濃度,即色調(diào)主波長在與白光混合中所占的百分?jǐn)?shù)。一般用目視區(qū)分物體的顏色差別時,由于受到色彩記憶能力和自然條件等因素的限制,不可避免地有人為的誤差。顏色的色度可以用光電色差儀進(jìn)行定量測定。國際上通用的顏色測定系統(tǒng)是國際照明委員會(CIE)所頒布的坐標(biāo)系統(tǒng),即測定紅、綠、藍(lán)三原色的刺激值X、Y、Z。
電學(xué)性質(zhì) 電阻率 長度為1米,截面積為1毫米的材料的電阻歐姆數(shù)。電阻率也稱比電阻,單位為微歐·米。材料的電阻率除受其物理、化學(xué)性能影響外,還受外界溫度、濕度及塵埃的影響。
介電常數(shù) 在一定的外電場作用下,電介質(zhì)被極化的程度,單位為法/米。介質(zhì)的介電常數(shù)越大,在電場中其極化程度越高,用它制成的電容器的電容量也越大。為了方便,常用相對介電常數(shù)表示:εr=ε/ε0。式中εr為相對介電常數(shù);ε為介電常數(shù)(法/米);ε0為真空的介電常數(shù)(法/米)。
參考書目
湖南大學(xué)等編:《建筑材料》,中國建筑工業(yè)出版社,北京,1979。2100433B
土木建筑材料的物理性能通常指:密度、比重、容重、 孔隙率、硬度以及熱、聲、光、 電等方面的性能(力學(xué)性能見建筑材料的力學(xué)性能)。
一般物理性質(zhì) 密度 材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。如材料的體積內(nèi)包含有孔隙和水分時,則求得的密度稱為視密度或表觀密度。
測量密度時,由于一般材料的內(nèi)部均含有一些孔隙,為了獲得絕對密實狀態(tài)的試樣,須將材料磨成細(xì)粉以排除其內(nèi)部孔隙,再用排液置換法求出材料的絕對密實體積。材料的密度單位可用克/厘米3、千克/升、千克/米3等表示。
比重 材料在 4°C時和絕對密實狀態(tài)下的重量與同體積水的重量之比,或材料的密度與水的密度之比。
容重 材料在自然狀態(tài)下(包含內(nèi)部孔隙)單位體積的質(zhì)量。當(dāng)材料含有水分時,其質(zhì)量和體積均能發(fā)生變化,影響材料的容重值。故對所測的材料容重,必須注明其含水狀態(tài)。通常所謂的材料容重是指材料在氣干狀態(tài)下的容重,而在烘干狀態(tài)下的容重則稱為干容重。材料的容重單位一般可用克/厘米3、千克/升、千克/米3等表示。
松散容重 散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。從一定高度將散粒狀材料自由落下并裝滿容器,以容器的容積除其質(zhì)量,即為松散容重。砂、石和水泥等材料的容重常用松散容重表示。
密度、容重和松散容重可用于計算材料的孔隙率、空隙率,以及估算材料的體積和質(zhì)量。
孔隙率 材料中孔隙體積占材料總體積的百分比,是衡量材料多孔性或致密程度的一種指標(biāo)。材料內(nèi)部孔隙中,有與外界相連通的開口孔隙和與外界隔絕的封閉孔隙??紫侗旧戆雌淇讖酱笮∮挚煞譃闃O細(xì)孔隙、毛細(xì)孔隙和粗大孔隙等??紫堵蚀笮?、孔隙結(jié)構(gòu)以及各種大小孔隙的級配,對材料的容重、強度、濕脹干縮、吸水、抗?jié)B、抗凍和聲、絕熱等性能都有重要影響。
孔隙率(η)可根據(jù)材料的容重 (у0)和密度(-ρ)按下式計算: 材料的孔隙結(jié)構(gòu)的測量方法很多,目前應(yīng)用較廣的是:大孔隙結(jié)構(gòu)采用顯微鏡法;微小孔隙結(jié)構(gòu)采用氣體吸附法和水銀壓入法。
空隙率 散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下,顆粒之間的空隙體積占總體積的百分比。可以利用上述公式,-ρ用視密度代入,у0用松散容重代入,則求得的η值即為空隙率。
吸水率 材料由干燥狀態(tài)變?yōu)轱柡臀疇顟B(tài)所增加的質(zhì)量與材料干質(zhì)量的百分比。算式為式中B為材料的吸水率;G為材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量(克);G1為材料在吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量(克)。
吸水率表示材料吸收水分的能力。它與材料的孔隙構(gòu)造及其表面性能有關(guān)。細(xì)小而連通的孔隙較易吸水,粗大的孔隙內(nèi)不易存留水分,所以封閉或粗大孔隙的材料吸水率都是較低的。材料表面是親水性的容易吸水,是憎水性的則不能吸水。
致密巖石(如花崗巖)的吸水率為0.5~0.7%,普通混凝土為2~3%,粘土磚為8~20%,木材或某些輕質(zhì)材料的吸水率常大于100%。
含水率 材料內(nèi)部所包含水分的質(zhì)量占材料干質(zhì)量的百分比。材料在自然環(huán)境中,其孔隙中所含有的水分與空氣濕度達(dá)到平衡時,這部分水的質(zhì)量占材料干質(zhì)量的百分比,稱為平衡含水率。材料含有水分之后,常引起質(zhì)量增大、體積膨脹、強度和隔熱性能降低等弊病,因此應(yīng)注意采取防護(hù)措施。
硬度 材料抵抗其他物體刻劃、摩擦、壓入其表面的能力。不同的材料要采用不同的硬度測試方法。天然礦物的硬度用抵抗刻劃的能力表示,常用莫氏硬度計測定。莫氏硬度計規(guī)定了10種不同硬度的礦物做為硬度等級標(biāo)準(zhǔn),按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石依次排列。采用刻劃的方法即可鑒定出被測礦物的硬度。
石材的硬度用抵抗磨耗的能力表示。試件用石英砂磨料經(jīng)一定摩擦行程后,以單位摩擦面積上的質(zhì)量損失表示其硬度。用下式計算:
A=ɡ/F
式中A為磨耗硬度(克/厘米2);ɡ為試件質(zhì)量損失(克);F為試件摩擦面積(厘米2)。
金屬的硬度用抵抗物體壓入的能力表示。常用的有布氏硬度和洛氏硬度。
① 布氏硬度。用一定直徑的鋼球,以規(guī)定荷載壓入金屬表面。布氏硬度值是以壓痕球面積上所承受的平均壓力表示,用下式計算:式中HB為布氏硬度值(千克力/毫米2);P為鋼球上的荷載(千克力);D為鋼球直徑(毫米);d為壓痕直徑(毫米)。
② 洛氏硬度。用金剛石圓錐體或鋼球標(biāo)準(zhǔn)壓頭先后兩次施加負(fù)荷。洛氏硬度值(HR)是以在初荷載繼續(xù)作用下,由主荷載所引起的殘余壓入深度值計算。殘余壓入深度值越大,金屬硬度越低,反之則硬度越高。
此外,尚有維氏硬度、肖氏硬度等方法,維氏硬度與布氏硬度類似,肖氏硬度用于測定橡膠、塑料等的材料硬度。
材料內(nèi)部組織的硬度是用顯微硬度計測定。材料的硬度與材料的強度、耐磨性、加工性能以及其他物理力學(xué)性能均有密切關(guān)系。
熱學(xué)性質(zhì) 比熱容 單位質(zhì)量的材料溫度升高 1開所吸收的熱量,比熱容的工程單位是焦/(千克·開)。材料的比熱容主要取決于礦物成分和有機(jī)質(zhì)的含量。濕度對材料比熱容影響很大,它隨著材料濕度的增加而提高。其比熱容大多在0.42~2.51×103焦/(千克·開)之間。
熱導(dǎo)率 在穩(wěn)定傳熱條件下,傳熱方向垂直于材料表面,在壁厚為1米的板材上,壁內(nèi)外表面的溫差為1開,單位面積上、單位時間所傳遞的熱量。算式為式中λ為材料的熱導(dǎo)率,也稱導(dǎo)熱系數(shù)[瓦/(米·開)];Q為總傳熱量(焦);t1-t1為壁內(nèi)外表面的溫差(開);δ為壁厚(米);F為表面積(米2);z為傳熱時間(秒)。
熱導(dǎo)率表示材料傳遞熱量的能力。它與材料的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和容重(包括孔隙率,孔隙大小及構(gòu)造)等因素有關(guān)。材料愈密實,熱導(dǎo)率愈大。材料受潮后,熱導(dǎo)率顯著增大。一般情況,材料溫度升高,熱導(dǎo)率也會增大。在高溫和低溫條件下,就要考慮溫度對熱導(dǎo)率的影響,通常把λ值小于0.23瓦/(米·開)的材料稱保溫隔熱材料。
熱阻 材料抵抗熱流通過的能力。熱阻R等于溫度差除以熱流量,單位為開/瓦。熱阻愈大,在同樣溫差條件下,通過材料的熱流量愈少。熱阻的倒數(shù)也稱熱導(dǎo)(G),即G=1/R,它表示材料內(nèi)外表面的溫差為1開時所傳遞的熱流量,單位為瓦/開。
熱擴(kuò)散率 在不穩(wěn)定傳熱條件下,材料受到冷卻或加熱作用時,溫度變化在材料內(nèi)部擴(kuò)展的速度。算式為
a=λ/-ρc
式中a為熱擴(kuò)散率(米2/秒);λ為熱導(dǎo)率【瓦/(米·開)】;-ρ為密度(千克/米3);c為比熱容【焦/(千克·開)】。a值愈大,溫度變化向材料內(nèi)部擴(kuò)展速度愈快。在設(shè)計圍護(hù)結(jié)構(gòu)時,一定要考慮材料的熱擴(kuò)散率。
蓄熱系數(shù) 在周期熱作用下,材料蓄熱的能力??捎孟率接嬎?式中S為蓄熱系數(shù)【瓦/(米2·開)】;λ為熱導(dǎo)率【瓦/(米·開)】;c為比熱容,【焦/(千克·開)】;у0為容重(公斤/米3);T為周期(秒)。S值愈大,材料的熱穩(wěn)定性愈好,表面溫度波動愈小。
聲學(xué)性質(zhì) 聲波入射到材料表面時,聲能的一部分被反射(Er),一部分透過材料(Et),還有一部分被吸收(Ea)。若單位時間內(nèi)入射總聲能為E0,根據(jù)能量守恒定律則:
E0=Er+Ea+Et
聲透射系數(shù) 透過材料的聲能與總?cè)肷渎暷苤戎?,聲透射系?shù)τ=Et/E0。τ值小的材料稱隔聲材料。
聲反射系數(shù) 被反射的聲能與總?cè)肷渎暷苤戎?,聲反射系?shù)у=Er/E0。у值小的材料稱為吸聲材料。
吸聲系數(shù) 被材料吸收的聲能(通常指E0-Er)與總?cè)肷渎暷苤戎怠?/p>
吸聲系數(shù)α=(E0-Er)/E0=1-Er/E0=1-у。對無吸收或完全反射面,α為0;對完全吸收或無反射面,α為1。吸聲系數(shù)除取決于材料吸收性能外,尚與聲荷入射角和頻率有關(guān)。
隔聲量 也稱傳聲損失。入射聲能與透射聲能相差的分貝數(shù),即R=10lg(1/τ)。式中R為隔聲量;τ為透射系數(shù)。隔聲量越大,則表示透過的聲能越小,材料的隔聲性能越佳。隔聲量與聲音頻率有關(guān),常用125、250、500、1000、2000和4000赫,6個倍頻程的隔聲量表示材料的隔聲性能,也可用平均隔聲量(其算術(shù)平均值)來表示。
光學(xué)性質(zhì) 當(dāng)光束照射到物體(如玻璃、墻等)上時,入射光的強度(I0)中一部分被反射(Ir),一部分被吸收(Ia),一部分透過物體(It)進(jìn)入另一側(cè)的空間。根據(jù)能量守恒定律則:
I0=Ir+Ia+It而三部分所占的比例取決于物體本身的成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面光滑程度等因素。
根據(jù)光線通過反射和透射后的分布情況,材料分為兩大類:一類屬于定向的,即光線經(jīng)過反射和透射后,光分布的立體角沒有改變(如鏡子、透明玻璃);另一類為擴(kuò)散的,即光線分散在更大的立體角范圍內(nèi)(如粉刷墻面、乳白玻璃、油漆表面、磨砂玻璃)。
反射系數(shù) 也稱反光系數(shù),反射光強度和入射光強度之比,即R=Ir/I0。
光澤度 材料表面將入射光強度向一個方向反射出去的能力,也稱亮度。對于裝飾性涂料是一項很重要的指標(biāo),常采用與已知光澤度的標(biāo)準(zhǔn)板相比而得。光澤度越高,表示材料表面定向反射光線的能力越強。
透光系數(shù) 透射光強度與入射光強度之比,即T=It/I0,也稱透光度。
吸光系數(shù) 吸收光強度和入射光強度之比,即K=Ia/I0,也稱吸光性。
色度 顏色的純度或濃度,即色調(diào)主波長在與白光混合中所占的百分?jǐn)?shù)。一般用目視區(qū)分物體的顏色差別時,由于受到色彩記憶能力和自然條件等因素的限制,不可避免地有人為的誤差。顏色的色度可以用光電色差儀進(jìn)行定量測定。國際上通用的顏色測定系統(tǒng)是國際照明委員會(CIE)所頒布的坐標(biāo)系統(tǒng),即測定紅、綠、藍(lán)三原色的刺激值X、Y、Z。
電學(xué)性質(zhì) 電阻率 長度為1米,截面積為1毫米的材料的電阻歐姆數(shù)。電阻率也稱比電阻,單位為微歐·米。材料的電阻率除受其物理、化學(xué)性能影響外,還受外界溫度、濕度及塵埃的影響。
介電常數(shù) 在一定的外電場作用下,電介質(zhì)被極化的程度,單位為法/米。介質(zhì)的介電常數(shù)越大,在電場中其極化程度越高,用它制成的電容器的電容量也越大。為了方便,常用相對介電常數(shù)表示:εr=ε/ε0。式中εr為相對介電常數(shù);ε為介電常數(shù)(法/米);ε0為真空的介電常數(shù)(法/米)。
參考書目
湖南大學(xué)等編:《建筑材料》,中國建筑工業(yè)出版社,北京,1979。
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附錄 建筑材料熱物理性能計算參數(shù) 建筑材料熱物理性能計算參數(shù) 順序 材料名稱 表觀密度 ρ ( kg/m3) 導(dǎo)熱系數(shù) λ [W/(m·K) ] 比熱容 c [kJ/(kg·K) ] 1 混凝土 2400 1.50 1.00 2 鋼筋混凝土 2500 1.74 1.05 3 陶?;炷?1500 0.77 1.05 4 加氣混凝土 600 0.21 0.84 5 水泥砂漿 1800 0.93 1.05 6 混合砂漿 1700 0.87 1.05 7 磚砌體 1800 0.81 0.88 8 鋼材 7850 58.00 0.48 9 木材 550 0.17 2.51 10 陶粒 500 0.21 0.84 11 膨脹珍珠巖 250 0.04 0.84 12 水泥珍珠巖制品 400 0.07 0.84 13 蛭石制品 500 0.14 0.66 14 泡沫水泥
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1 / 25 附件 1常用建筑材料熱物理性能計算參數(shù)取值 分 類 材料名稱 干密度 0ρ (kg/m 3) 計算參數(shù) 導(dǎo)熱系數(shù)λ [W/(m ·K)] 蓄熱系數(shù) S(周期 24h) [W/(m 2·K)] 比熱容 C [kJ/(kg ·K)] 混 凝 土 鋼筋混凝土 2500 1.74 17.20 0.92 碎石、卵石混凝土 2300 1.51 15.36 0.92 2100 1.28 13.57 0.92 瀝青混凝土 2100 1.05 16.39 1.68 燒結(jié)陶粒混凝土 1351~1450 0.49 6.43 0.84 1451~1550 0.57 7.19 0.84 1551~1650 0.66 8.01 0.84 1651~1750 0.76 8.81 0.84 1751~1850 0.87 9.74 0.84 1851~1950 1.01 10.7
簡介
建筑熱工學(xué)的重要研究課題之一,通常用導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)、比熱來表示建筑材料的熱物理性能。各種建筑材料的熱物理性能差異很大,在建筑設(shè)計中應(yīng)正確選用建筑材料的熱物理指標(biāo),在施工中應(yīng)注意防止因施工不當(dāng)而降低材料的熱物理性能。
導(dǎo)熱系數(shù) 用λ表示,單位為瓦/(米·開)。導(dǎo)熱系數(shù)愈小,材料的絕熱性能愈好。影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素是材料的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分,材料的工作狀態(tài)如容重、濕度和溫度?,F(xiàn)將其關(guān)系分述如下。
① 材料導(dǎo)熱系數(shù)與容重的關(guān)系。容重是指單位體積的材料重量,用符號γ表示,單位為千克/米3。容重是影響多孔材料導(dǎo)熱系數(shù)的重要因素之一。多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)是材料的固體骨架的導(dǎo)熱系數(shù)和材料孔隙中氣體的導(dǎo)熱系數(shù)的平均值??諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)很小,在靜態(tài)、溫度0℃時,為0.026瓦/(米·開),與各類材料的導(dǎo)熱系數(shù)差別很大(見表)。因此,多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨容重的減小而下降。多孔材料中氣體的傳熱方式不單純是導(dǎo)熱,還存在孔隙中氣體的對流換熱和孔壁之間的輻射換熱,所以表征多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)是當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)。材料中氣孔增大,孔內(nèi)氣體的對流換熱和孔壁之間的輻射換熱會增大,材料的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)也會明顯增大。因此,從生產(chǎn)工藝上保證多孔材料的孔隙率大、氣孔直徑小和氣孔分布均勻,是改善材料熱物理性能的重要途徑?!∷缮罾w維材料的容重小到一定程度后,材料內(nèi)部的空氣對流換熱會增大,導(dǎo)熱系數(shù)反而增大(見圖)?!、?材料導(dǎo)熱系數(shù)與濕度的關(guān)系。材料濕度是反映材料中含游離水多少的指標(biāo)。建筑材料(特別是多孔材料)的導(dǎo)熱系數(shù)隨著所含游離水?dāng)?shù)量的增加而增大。水的導(dǎo)熱系數(shù)為0.58瓦/(米·開),比空氣大20多倍,冰的導(dǎo)熱系數(shù)為2.3瓦/(米·開),如果孔隙中水分凍結(jié)成冰,材料的導(dǎo)熱系數(shù)將更大。在設(shè)計和施工中應(yīng)采取措施,控制材料的濕度,以保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的良好絕熱性能。
③ 材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系。材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系比較復(fù)雜。在通常的氣溫條件下,材料導(dǎo)熱系數(shù)受溫度的影響較小,一般在房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工計算中,可忽略不計。只有處于高溫或很低的負(fù)溫條件下,才考慮采用相應(yīng)溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)。
導(dǎo)溫系數(shù) 指材料在冷卻或加熱過程中各點達(dá)到相同溫度時的快慢。導(dǎo)溫系數(shù)愈大,則各點達(dá)到相同溫度就愈快。導(dǎo)溫系數(shù)用ɑ表示,單位為米2/小時。材料的導(dǎo)溫系數(shù)與材料的導(dǎo)熱系數(shù)成正比,與材料的體積熱容量(C·γ)成反比(C為比熱容),即: 影響材料導(dǎo)溫系數(shù)的因素和導(dǎo)熱系數(shù)相似,即材料的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、容重、濕度和溫度。
比熱容 單位為千焦/(千克·開)。材料比熱容的大小主要取決于材料的化學(xué)成分。無機(jī)材料的比熱容為0.84~1.26千焦/(千克·開);有機(jī)材料的比熱容為1.26~2.51千焦/(千克·開);建筑用的金屬材料的比熱容約為0.42千焦/(千克·開)。
水的比熱容為4.2千焦/(千克·開),遠(yuǎn)大于一般材料,因此材料受潮后,比熱容數(shù)值會明顯上升。大多數(shù)材料的比熱容隨著濕度的增加呈線性增大。對木材等一些有機(jī)材料,比熱容隨濕度的增加呈拋物線曲線關(guān)系。
測定方法 測定建筑材料熱物理性能的方法可分為兩類:①穩(wěn)定熱狀況法。測試時經(jīng)過材料試件的熱流,在數(shù)值上和方向上都不隨時間而改變,即溫度場是穩(wěn)定的。此法的試驗條件易于控制,計算方便,許多國家都以此法作為標(biāo)準(zhǔn)測試方法。②非穩(wěn)定熱狀況法。此法的優(yōu)點是設(shè)備簡單,試驗時間短,并有可能在一次試驗中同時則測出材料的導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)和比熱容。2100433B
緒論1
一、建筑材料的定義和分類1
二、建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1
三、課程性質(zhì)3
四、教材說明4
第一章水泥的物理性能與檢驗7
引言水泥的基本知識7
一、水泥的生產(chǎn)過程7
二、水泥的組分材料8
三、通用硅酸鹽水泥的品種、代號、組成10
四、通用硅酸鹽水泥的技術(shù)要求(GB 175—2007)11
五、通用硅酸鹽水泥的檢驗規(guī)則(GB 175—2007)12
六、包裝、標(biāo)志、運輸與儲存13
七、閱讀與了解生態(tài)水泥13
第一節(jié)水泥的密度15
一、水泥密度的基本知識15
二、水泥密度的測定方法(GB/T 208—1994)16
三、水泥密度測定的訓(xùn)練與考核17
四、閱讀與了解水泥堆積密度的測定方法19
第二節(jié)水泥的細(xì)度20
一、水泥細(xì)度的基本知識20
二、水泥細(xì)度的檢驗方法——篩析法(GB/T 1345—2005)21
三、篩析法的訓(xùn)練與考核22
四、水泥比表面積的測定方法——勃氏法(GB/T 8074—2008)25
五、勃氏法的訓(xùn)練與考核27
六、閱讀與了解水泥試驗篩的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)試料層體積的測定30
第三節(jié)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量32
一、水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的基本知識32
二、水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的測定方法(GB/T 1346—2011)33
三、水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量測定的訓(xùn)練與考核37
四、閱讀與了解硅酸鹽水泥的水化39
第四節(jié)水泥的凝結(jié)時間41
一、水泥凝結(jié)時間的基本知識41
二、水泥凝結(jié)時間的測定方法(GB/T 1346—2011)42
三、水泥凝結(jié)時間測定的訓(xùn)練與考核43
四、閱讀與了解水泥凝結(jié)硬化微觀結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程46
第五節(jié)水泥體積安定性48
一、水泥體積安定性的基本知識48
二、水泥體積安定性的檢驗方法——沸煮法(GB/T 1346—2011)49
三、水泥安定性檢驗的訓(xùn)練與考核52
四、閱讀與了解水泥及其制品的體積變化55
第六節(jié)水泥的強度56
一、水泥強度的基本知識56
二、水泥膠砂強度試件成型與養(yǎng)護(hù)試驗方法(GB/T 17671—1999)59
三、水泥膠砂試件成型與養(yǎng)護(hù)試驗的訓(xùn)練與考核62
四、水泥膠砂強度試件的破型試驗方法(GB/T 17671—1999)65
五、水泥膠砂強度試件破型試驗的訓(xùn)練與考核67
六、閱讀與了解液壓式壓力機(jī)和電動抗折機(jī)的使用與維護(hù)70
第七節(jié)水泥膠砂流動度72
一、水泥膠砂流動度的基本知識72
二、水泥膠砂流動度的測定方法(GB/T 2419—2005)72
三、水泥膠砂流動度測定的訓(xùn)練與考核74
四、閱讀與了解如何提高水泥物理檢驗的準(zhǔn)確性?76
復(fù)習(xí)思考題78
第二章混凝土的物理性能與檢驗81
引言混凝土的基本知識81
第一節(jié)普通混凝土的組成材料82
一、混凝土組成材料的技術(shù)要求82
二、骨料試驗取樣方法的一般規(guī)則(GB/T 14684—2011,GB/T 14685—2011)93
三、砂的篩分析試驗方法(GB/T 14684—2011)95
四、砂的篩分析試驗的訓(xùn)練與考核96
五、骨料表觀密度試驗方法99
六、骨料表觀密度試驗的訓(xùn)練與考核101
七、水泥砂漿減水率試驗方法(GB/T 8077—2000)103
八、水泥砂漿減水率試驗的訓(xùn)練與考核104
九、閱讀與了解材料的幾種密度107
第二節(jié)混凝土拌合物的工作性109
一、混凝土拌合物的工作性的基本知識109
二、混凝土坍落度試驗方法(GB/T 50080—2002)113
三、坍落度試驗的訓(xùn)練與考核114
四、混凝土拌合物表觀密度測定方法(GB/T 50080—2002)117
五、混凝土拌合物表觀密度測定的訓(xùn)練與考核117
六、閱讀與了解混凝土拌合物工作性的含義120
第三節(jié)硬化混凝土的技術(shù)性質(zhì)121
一、混凝土的強度121
二、硬化混凝土的耐久性125
三、混凝土立方體抗壓強度試驗方法(GB/T 50081—2002)127
四、混凝土立方體強度試件成型與養(yǎng)護(hù)試驗的訓(xùn)練與考核129
五、混凝土立方體抗壓強度試件破型試驗訓(xùn)練與考核131
六、閱讀與了解混凝土的其他強度134
復(fù)習(xí)思考題138
第三章建筑鋼材的物理性能與檢驗140
第一節(jié)建筑鋼材的基本知識140
一、鋼的冶煉和分類140
二、鋼材的技術(shù)性能141
三、鋼材的化學(xué)成分及其對性能的影響143
四、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼——熱軋帶肋鋼筋144
五、閱讀與了解建筑材料的主要力學(xué)性質(zhì)145
第二節(jié)鋼筋試驗146
一、鋼筋檢驗的一般規(guī)則146
二、鋼筋的拉伸試驗方法(GB/T 2281—2010)147
三、鋼筋的冷彎試驗方法(GB/T 232—2010)150
四、鋼筋試驗的訓(xùn)練與考核151
五、閱讀與了解統(tǒng)計學(xué)基本知識154
復(fù)習(xí)思考題160
附錄161
附錄一砂的含泥量和云母含量的測定方法(GB/T 14684—2011)(節(jié)選)161
附錄二粗骨料顆粒級配測定方法(GB/T 14685—2011)(節(jié)選)162
附錄三粗骨料針、片狀含量及壓碎指標(biāo)試驗方法(GB/T 14685—2011)(節(jié)選)163
附錄四粉煤灰需水量比試驗方法(GB/T 1596—2005)(節(jié)選)165
附錄五混凝土拌合物凝結(jié)時間測定方法(GB/T 50080—2002)(節(jié)選)166
附錄六混凝土拌合物泌水與壓力泌水試驗方法(GB/T 50080—2002)(節(jié)選)168
附錄七混凝土抗折強度試驗方法(GB/T 50081—2002)(節(jié)選)171
附錄八水泥廠化驗室物理檢驗原始記錄表172
參考文獻(xiàn)1732100433B
本書以水泥、混凝土、鋼材這三種最常用的建筑材料的常規(guī)物理性能的試驗項目為主導(dǎo)編寫而成。在體裁上,把每一個試驗項目所需要的基本知識和技能融合成一個工作任務(wù),由以下四個部分構(gòu)成:基本知識、試驗方法、訓(xùn)練與考核、閱讀與了解。
本書將此課程的專業(yè)理論基本知識和職業(yè)技能融為一體,即所謂一體化教材。本教材區(qū)別于其他教材的特點是,通過具體的工作任務(wù)即試驗項目加深學(xué)生對專業(yè)理論知識的理解,而這種理解又促進(jìn)他們實際操作水平的提高。本教材正是為試圖實現(xiàn)這一目的而編寫的,因而在教材的體裁上有別于通行的建筑材料教材。整個教學(xué)活動以試驗項目的實操訓(xùn)練和考核為重點,同時又將相關(guān)的理論知識融合其中,使學(xué)生通過試驗項目即工作任務(wù)的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練、考核和討論,掌握理解相關(guān)的專業(yè)知識,運用和發(fā)展職業(yè)技能。