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建筑工程材料的分類及性質(zhì)
一、土木建筑工程材料的分類
1.按基本成分分類
有機材料。以有機物構(gòu)成的材料，它包括天然有機材料(如木材等)，人工合成有機材料(如塑料等)。
無機材料。以無機物構(gòu)成的材料，它包括金屬材料，非金屬材料(如水泥等)。
復(fù)合材料。有機-無機復(fù)合材料(如玻璃鋼)，金屬--非金屬復(fù)合材料(如鋼纖維混凝土)。復(fù)合材料得以發(fā)展及大量應(yīng)用，其原因在于它能夠克服單一材料的弱點，發(fā)揮復(fù)合后材料的綜合優(yōu)點，滿足了當(dāng)代土木建筑工程對材料的要求。
2.按功能分類
結(jié)構(gòu)材料。承受荷載作用的材料，如構(gòu)筑物的基礎(chǔ)、柱、梁所用的材料。
功能材料。如起圍護、防水、裝飾、保溫隔熱作用的材料等。
3.按用途分類
建筑結(jié)構(gòu);橋梁結(jié)構(gòu);水工結(jié)構(gòu);路面結(jié)構(gòu);建筑墻體;建筑裝飾;建筑防水;建筑保溫材料等。
二、土木建筑工程材料的物理力學(xué)性質(zhì)
�、宀牧系奈锢頎顟B(tài)參數(shù)
1.密度。材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量用下式表示:
密度(g/cm³，kg/m³)= 材料在干燥狀態(tài)的質(zhì)量/材料的絕對密實體積
材料的絕對密實體積是指固體物質(zhì)所占體積，不包括孔隙在內(nèi)。密實材料如鋼材、玻璃等的體積可根據(jù)其外形尺寸求得。其它材料多或少含有孔隙，測定含孔隙材料絕對密實體積的簡單方法，是將該材料磨成細(xì)粉，干燥后用排液法測得的粉末體積，即為絕對密實體積。由于磨得越細(xì)，內(nèi)部孔隙消除得越完全，測得的體積也就越精確，一般要求細(xì)粉的粒徑至少小于0.20mm。
2.表觀密度。即體積密度，是材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，用下式表示:
表觀密度(kg/m3)= 材料的重量/ 材料在自然狀態(tài)下的外形體積
測定材料自然狀態(tài)體積的方法較簡單，若材料外觀形狀規(guī)則，可直接度量外形尺寸，按幾何公式計算。若外觀形狀不規(guī)則，可用排液法求得，為了防止液體由孔隙滲入材料內(nèi)部而影響測值，應(yīng)在材料表面涂蠟。另外，材料的表觀密度與含水狀況有關(guān)。材料含水時，重量要增加，體積也會發(fā)生不同程度的變化。因此，一般測定表觀密度時，以干燥狀態(tài)為準(zhǔn)，而對含水狀態(tài)下測定的表觀密度，須注明含水情況。
3.堆密度。也稱堆積密度，系指粉狀或粒狀材料，在堆積自然狀態(tài)下，材料的堆積體積包括材料內(nèi)部孔隙和松散材料顆粒之間的空隙在內(nèi)的體積。堆密度是材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算:
堆密度(kg/m3)= 材料的重量/材料的堆積體積
散粒材料堆積狀態(tài)下的外觀體積，既包含了顆粒自然狀態(tài)下的體積，又包含了顆粒之間的空隙體積。散粒材料的堆積體積，常用其所填充滿的容器的標(biāo)定容積來表示。散粒材料的堆積方式是松散的，為自然堆積;也可以是搗實的，為緊密堆積。由緊密堆積測試得到的是緊密堆積密度。
4.密實度。指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實的程度，用下式表示:
密實度(%)= [表觀密度/密度]*100%
5.孔(空)隙率。指材料體積內(nèi)孔隙體積所占的比例，用下式表示:
孔(空)隙率(%)=1-密實度
密實度和孔隙率兩者之和為1.兩者均反映了材料的密實程度，通常用孔隙率來直接反映材料密實程度。孔隙率的大小對材料的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)均有影響，而孔隙特征、孔隙構(gòu)造和大小對材料性能影響較大。構(gòu)造分為封閉孔隙(與外界隔絕)和連通孔隙(與外界連通);按孔隙的尺寸大小分為粗大孔隙、細(xì)小孔隙、極細(xì)微孔隙。孔隙率小，并有均勻分布閉合小孔的材料，建筑性能好。
�、娌牧吓c水有關(guān)的性質(zhì)
1.吸水性與吸濕性。
�、盼鼭裥�。材料在潮濕空氣中吸收水氣的能力稱為吸濕性。反之為還濕性。吸濕性的大小用含水率表示，
材料的含水率ωwc =[材料吸收空氣中的水氣后的質(zhì)量(g)-材料烘干到恒重時的質(zhì)量(g)]/ 材料烘干到恒重時的質(zhì)量(g)
當(dāng)氣溫低、相對濕度大時，材料的含水率也大。材料的含水率與外界濕度一致時的含水率稱為平衡含水率。平衡含水率并不是不變的，隨環(huán)境中的溫度和濕度的變化而改變，當(dāng)材料的吸水達(dá)到飽和狀態(tài)時的含水率即為材料的吸水率。
�、莆�。材料與水接觸吸收水分的能力稱為吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率分質(zhì)量吸水率和體積吸水率。
質(zhì)量吸水率ωwa=[材料吸水飽和后的質(zhì)量(g)- 材料烘干到恒重時的質(zhì)量(g)]/ 材料烘干到恒重時的質(zhì)量(g)
體積吸水率ωwa體 =[材料吸水飽和后的質(zhì)量(g)- 材料烘干到恒重時的質(zhì)量(g)]/ 干燥材料在自然狀態(tài)下的體積]/ρw
材料吸水率的大小與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。具有細(xì)微而連通孔隙的材料吸水率大，具有封閉孔隙的材料吸水率小。當(dāng)材料有粗大的孔隙時，水分不易存留，這時吸水率也小。輕質(zhì)材料，如海綿、塑料泡沫等，可吸收水分的質(zhì)量遠(yuǎn)大于干燥材料的質(zhì)量，這種情況下， 吸水率一般要用體積吸水率表示。
2.耐水性。材料長期在飽和水作用下不破壞，其強度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。有孔材料的耐水性用軟化系數(shù)表示，按下式計算材料的軟化系數(shù)KR:
KR=材料在水飽和狀態(tài)下的抗壓強度fb/ 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度fg
材料的軟化系數(shù)在0~1之間波動。因為材料吸水，水分滲入后，材料內(nèi)部顆料間的結(jié)合力減弱，軟化了材料中的不耐水成分，致使材料強度降低。所以材料處于同一條件時，一般而言吸水后的強度比干燥狀態(tài)下的強度低。軟化系數(shù)越小，材料吸水飽和后強度降低越多，耐水性越差。對重要工程及長期浸泡或潮濕環(huán)境下的材料，要求軟化系數(shù)不低于0.85~0.90。通常把軟化系數(shù)大于0.85的材料稱為耐水材料。
3.抗凍性與抗?jié)B性。
�、趴箖鲂�。用“抗凍等級”表示。“抗凍等級”表示材料經(jīng)過規(guī)定的凍融次數(shù)，其質(zhì)量損失、強度降低均不低于規(guī)定值。如混凝土抗凍等級D15號是指所能承受的最大凍融次數(shù)是15次(在-15℃的溫度凍結(jié)后，再在20℃的水中融化，為一次凍融循環(huán))，這時強度損失率不超過25%，質(zhì)量損失不超過5%。
�、瓶�?jié)B性。材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)，用滲透系數(shù)K表示。
�、�、材料的力學(xué)性質(zhì)
1.強度與比強度
⑴.強度。是指在外力(荷載)作用下材料抵抗破壞的能力。材料在建筑物中所承受的主要有壓、拉、剪、彎、扭，因此，材料抵抗外力破壞的強度也分為抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、抗扭。這些都是在靜力試驗下測得的，又稱靜力強度.
⑵.比強度。是按單位質(zhì)量計算的材料的強度，其值等于材料強度對其表觀密度的比值，是衡量材料輕質(zhì)高強性能的重要指標(biāo)。如普通混凝土C30的比強度(0.0125)低于Ⅱ級鋼的比強度(0.043)，說明這兩種材料相比混凝土顯出質(zhì)量大而強度低的弱點，應(yīng)向輕質(zhì)高強方向改進配制技術(shù)。
2.彈性與塑性
�、艔椥允侵竿饬ψ饔孟虏牧袭a(chǎn)生變形，外力取消后變形消失，材料能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)，這種變形屬可逆變形，稱為彈性變形，變形數(shù)值的大小與外力成正比。在彈性范圍內(nèi)符合虎克定律。材料的彈性模量E是衡量材料在彈性范圍內(nèi)抵抗變形能力的指標(biāo)。
�、�.塑性是指外力作用下材料產(chǎn)生變形，外力取消后仍保持變形后的形狀和尺寸，但不產(chǎn)生裂隙的性質(zhì)，這種變形稱為塑性變形。
實際工程中多數(shù)材料受力后變形是介于彈塑性變形之間的。當(dāng)受力不大時，主要產(chǎn)生彈性變形，受力超過一定限度，才產(chǎn)生明顯的塑性變形。如混凝土，既具有彈性變形，又具有塑性變形。
3.材料的脆性和韌性，了解。
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