材料的导热性

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1、力学性质力学性质：材料的强度、弹性和塑性、脆性与韧性；材料的强度、弹性和塑性、脆性与韧性；材料与水有关的性质材料与水有关的性质：亲水性和疏水性、吸水性和亲水性和疏水性、吸水性和吸湿性；耐水性；抗渗性和抗冻性；吸湿性；耐水性；抗渗性和抗冻性；材料的热工性能：材料的热工性能：比热、导热性；比热、导热性；材料的耐久性能材料的耐久性能；材料的组成结构、构造与材料性质的关系；材料的组成结构、构造与材料性质的关系；（2）教学重点、难点：）教学重点、难点：材料的物理、力学性质材料的物理、力学性质课时课时+0.5课时习题课课时习题课+实验实验2课时课时 物理性质：物理性质：密度、表观密度、堆积密度；密度、表观

2、密度、堆积密度； 孔隙率、填充率度和空隙率孔隙率、填充率度和空隙率材料的组成包括化学组成化学组成和矿物组成矿物组成；定义：定义：化学组成是指构成材料的化学成分。化学组成对材料性质的影响：化学组成对材料性质的影响： 不同化学组成的材料其性质不同；含碳量含碳量C%1硬度硬度抗拉强度抗拉强度断面收缩率断面收缩率伸长率伸长率冲击韧性冲击韧性例：化学元素碳对钢材性质的影响如下图：例：化学元素碳对钢材性质的影响如下图：1.4许多无机非金属材料都是由各种矿物组成许多无机非金属材料都是由各种矿物组成的。的。相同的化学成分组成的材料，不同矿物的相同的化学成分组成的材料，不同矿物的矿物成分，材料的性质也是不同的。

3、矿物成分，材料的性质也是不同的。例如例如：硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料中，铝酸三钙、硅铝酸三钙、硅酸三钙酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙硅酸二钙和铁铝酸四钙的性能都是的性能都是不同的；不同的；玻璃、天然石材等；内部无孔隙，如钢材、致密结构 )1(泡沫塑料等；内部具有粗大孔隙：如）多孔结构（ 2建筑石膏等；）微孔结构（ 3玻璃纤维增强塑料；具有方向性，如木材、）纤维结构：内部组织（4如胶合板、夹心板等；）片状或层状结构（ 5如砂子、石子等；）散粒结构（ 6（1）宏观结构宏观结构：用肉眼或放大镜能够分辨的用肉眼或放大镜能够分辨的毫米级毫米级以上的粗大组织以上的粗大组织；（2）细观结构）细观结构：用：用

4、光学显微镜光学显微镜观察到的观察到的微微米级米级的组织结构；的组织结构；（3）微观结构微观结构：用电子显微镜、用电子显微镜、X光射线光射线衍射仪等手段来研究材料分子、原子级的衍射仪等手段来研究材料分子、原子级的微观组织，称为微观结构微观组织，称为微观结构； 非晶体：非晶体：晶体晶体)b()a(；构成的晶体，如金刚石原子晶体：由中性原子) 1 (等；构成的晶体，如氯化钙离子晶体：由正负离子)2(；的晶体，如有机化合物的晶体，如有机化合物分子晶体：由分子构成分子晶体：由分子构成)(3钢、铁子构成的金属晶体，如金属晶体：由金属阳离)4(粉煤灰粉煤灰排列而得到的固体，如排列而得到的固体，如点来不及按一

5、定规律点来不及按一定规律熔融物迅速冷却使得质熔融物迅速冷却使得质v 微观结构可分微观结构可分晶体晶体和和非晶体非晶体两类；两类；vm 指的是材料在指的是材料在绝对密实状态绝对密实状态下，单位体积的下，单位体积的干质量干质量，计算公式为：计算公式为：上式中，上式中， 密度（密度（g/cm3)m材料在干燥状态下的质量（材料在干燥状态下的质量（g）；）； v材料在绝对密实状态下的体积（材料在绝对密实状态下的体积（cm3);*材料在致密状态下的体积指的是不包含材材料在致密状态下的体积指的是不包含材料内部孔隙的实体积；料内部孔隙的实体积；n对于对于致密材料致密材料（如钢材、玻璃等）而言，（如钢材、玻璃等

6、）而言，内部是内部是不含孔隙不含孔隙的，故体积很容易测定；的，故体积很容易测定；n但是对于但是对于绝大多数材料绝大多数材料而言，在自然状态而言，在自然状态下材料是下材料是含有一些孔隙含有一些孔隙的；的；n有有孔隙孔隙材料的体积测定方法：材料的体积测定方法： 一般采用一般采用李氏瓶李氏瓶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：测量有孔隙材料密度的方法与步骤：表观密度的计算公式为：表观密度的计算公式为：00vm上式中， 表观密度（kg/m3)0m材料在干燥状态下的质量（材料在干燥状态下的质量

7、（kg）；vo材料在自然状态下的体积（材料在自然状态下的体积（m3);*自然状态下的体积自然状态下的体积vo= 密实状态下的体积密实状态下的体积v +孔隙体积孔隙体积v孔孔思考题：比较密度和表观密度的大小？思考题：比较密度和表观密度的大小？思考题：如何？思考题：如何 测定材料的表观密度？测定材料的表观密度？00vm取材料样品取材料样品磨磨 细细烘烘 干干烘箱烘箱1050C1100C冷却到室温冷却到室温干燥器干燥器称量质量称量质量 m天平天平一、测定材料的干质量一、测定材料的干质量m:分两种情况：（1）对于形状规则的材料）对于形状规则的材料，如砖、石块等：，如砖、石块等：用用游标卡尺游标卡尺可定

8、材料的自然体积；可定材料的自然体积；a)对于对于六面体六面体，测定长、宽、高；，测定长、宽、高；b)对于对于圆柱体圆柱体，测定其直径和高；，测定其直径和高；（2）对于）对于形状不规则的材料形状不规则的材料，如卵石、碎如卵石、碎石等，采用石等，采用排液法排液法确定其自然体积；确定其自然体积；* ：o石石石石mmmmVmvm1200330/1;: )(*cmgcmVgm水的密度为）：体积（质量单位规定：？思考题：如何测量木材的表观密度？思考题：如何测量木材的表观密度？ 指的是指的是颗粒状或粉状材料颗粒状或粉状材料在在堆积状态堆积状态下，下，单位体积的质量；单位体积的质量； * 计算公式为：计算公式

9、为：00Vm 堆积密度（堆积密度（kg/m3) m材料在干燥状态下的质量（材料在干燥状态下的质量（kg）；）； 材料在堆积状态下的体积（材料在堆积状态下的体积（m3);00V？（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;（2）然后采用然后采用容量升容量升来测定砂子、石子的堆积来测定砂子、石子的堆积体积体积 ，方法如下：，方法如下： a）砂子砂子采用采用1L、5L的容量升的容量升来测堆积体积来测堆积体积； b）石子石子采用采用10L、20L、30L的容量升的容量升来来 测定测定其堆积体积；其堆积体积；（3）利用公式计算堆积密度：利用公式计算堆积密度：0V00Vm课堂练习：课

10、堂练习：n烧结普通砖的尺寸为烧结普通砖的尺寸为240*115*53，其干燥质量为其干燥质量为2487g，孔隙率为，孔隙率为37%，求其密度和表观密度？，求其密度和表观密度？2.2.2 材料的密实度和孔隙率材料的密实度和孔隙率一、材料的密实度和孔隙率：一、材料的密实度和孔隙率：1、材料的密实度、材料的密实度： 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，也就是固体体积占总体积的比例，用也就是固体体积占总体积的比例，用D来表示。来表示。%100VVD0 %100VVD0 或%100)m()m(0 %1000 （2.4）2 孔隙率：孔隙率： 是指材料体积内，孔隙体积占总体

11、积的百分率，是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率，用用P表示。表示。P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100%100)1 (0 （2.5）1 DPv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，一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越少，则：连接孔隙越少，则：其强度越高；其强度越高；吸水越少；吸水越少；抗渗性和抗冻性越好；抗渗性和抗冻性越好；但是导热性差；但是导热性差；P9 表表2.1 常用材料的密度、表观密度、堆积密度和常用材料的密度、表观密度、堆积密度和 孔隙率孔隙率2.2.3 材料的填充率与空隙率材料的

12、填充率与空隙率：1、填充率、填充率 填充率是指填充率是指散粒材料散粒材料（如砂子、石子等）（如砂子、石子等）在堆积体积中，被其颗粒填充的程度。在堆积体积中，被其颗粒填充的程度。填充率一般用填充率一般用D来表示，按下式计算：来表示，按下式计算： %10000 VVD或%10000 D（2.6）2.、空隙率、空隙率空隙率是指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间空隙率是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表示：表示：%100000 vvvp%100100 （2.7）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

13、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？2.2.4 材料与水有关的性质材料与水有关的性质1、材料的亲水性和疏水性、材料的亲水性和疏水性（1）亲（憎）水性：）亲（憎）水性： 材料在空气中与水接触时，能被水湿润的，称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；为亲水性，否则为憎水性；（2）亲（憎）水性材料：）亲（憎）水性材料： 具有亲水性的材料称为亲水性材料，如木材、具有亲水性的材料称为亲水性材料，如木材、砖、混凝土、石等；反之为憎水性材料，如沥砖、混凝土、石等；反之为憎水性材料，如沥青，石蜡、塑料等；青，石蜡、塑料等

14、； ？思考：？思考：1）材料亲水和憎水的原因是什么？）材料亲水和憎水的原因是什么？ 2）防水防潮材料应优先选用哪种材料？）防水防潮材料应优先选用哪种材料？2、材料的吸水性和吸湿性、材料的吸水性和吸湿性（1）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水的质量占其干质量的百分率量的百分率，用，用W h表示；表示； 计算公式如下：计算公式如下：%100 ggshmmmW（2.8） ););%gmgmWgsh量（材料在干燥状态下的质量（材料在含水状态下的质）材料的含水率（其中，（2）吸水率）吸水率 是指材料与水接触吸收水分的性质，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

15、示，吸水率用吸水性的大小用吸水率表示，吸水率用两种表示方式。两种表示方式。1）质量吸水率：）质量吸水率：%100 ggbmmmmW（2.9） ););%gmgmWgsm量（材料在干燥状态下的质的质量（材料在吸水饱和状态下）材料的质量吸水率（其中，2）体积吸水率：）体积吸水率： 材料在吸水饱和状态下，所吸收水的材料在吸水饱和状态下，所吸收水的体积占材料自然体积的百分率。体积占材料自然体积的百分率。%100)(0 VmmWWgbv（2.10） 330/0 . 1);%cmgcmVWWv水的密度，常温下取的体积（干燥材料在自然状态下）材料的体积吸水率（其中，思考：材料的亲水性和吸水性有什么区别？思考

16、：材料的亲水性和吸水性有什么区别？3)材料的吸湿性材料的吸湿性n吸湿性是指材料吸收空气中水分的性质吸湿性是指材料吸收空气中水分的性质；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3、材料的耐水性、材料的耐水性n耐水性：耐水性：是指材料长期在水的作用下，是指材料长期在水的作用下，其强度也没有显著下降的性质其强度也没有显著下降的性质；n一般用软化系数表示：一般用软化系数表示： gbffk压极限强度材料在干燥状态下的抗

17、的抗压极限强度材料在吸水饱和状态下 4、抗渗性、抗渗性n抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质；抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质；dHAKtQ 二、二、 材料的热工性能：材料的热工性能：比热、导热性；比热、导热性；(1)材料的导热性：材料的导热性：是指材料存在温差时，热量能从材料的一面是指材料存在温差时，热量能从材料的一面通过材料本身传到另一面的性质，称为导热性；通过材料本身传到另一面的性质，称为导热性；导热性一般用导热性一般用 导热系数导热系数 表示表示！At)TT(Qd12 ）；材料的传热面积（）；材料的厚度（）；传导的热量（）；（导热系数（其中2mAmdJQK.m/W(1)导热系数越小，材料的

18、隔热保温性能越好；导热系数越小，材料的隔热保温性能越好；（2）金属材料的导热系数大于非金属材料的导热系数；金属材料的导热系数大于非金属材料的导热系数；（3）细小而封闭的孔隙，导热系数越小；细小而封闭的孔隙，导热系数越小；开口而粗大、连通的孔隙，导热系数越大；开口而粗大、连通的孔隙，导热系数越大；(2)材料的热容量：材料的热容量：是指材料受热时吸收热量、冷却时放出热量的性质，称为热容量是指材料受热时吸收热量、冷却时放出热量的性质，称为热容量*什么叫比热：什么叫比热：是指单位质量的材料，在温度升高或下降是指单位质量的材料，在温度升高或下降1K时，吸收或放出的热量时，吸收或放出的热量)TT(mQC1

19、2 K.TTg.mJ.Qk . g/J.C12温度差材料受热或冷却前后的；材料的质量；材料吸收或放出的热量；材料的比热其中*P14 几种常见材料的导热系数和比热几种常见材料的导热系数和比热隔热材料要注意防潮？并由此说明为什么保温的导热性能哪个最大？问题：空气、水和冰（3）热变形性）热变形性： 材料随温度的升降而产生热胀冷缩变形的性质，材料随温度的升降而产生热胀冷缩变形的性质，称为材料的热变形性，亦称为温度变形称为材料的热变形性，亦称为温度变形；v温度变形一般用热膨胀系数温度变形一般用热膨胀系数 表示表示（4）耐燃性）耐燃性材料在空气中遇火不着火不燃烧的性能，称为耐燃性材料在空气中遇火不着火不燃

20、烧的性能，称为耐燃性2.3力学性质力学性质：2.3.1 材料的强度和强度等级材料的强度和强度等级1，材料的强度，材料的强度材料的强度是指材料在外力作用下材料的强度是指材料在外力作用下不破坏时所能承受的最大应力不破坏时所能承受的最大应力；2bh2PL3f （2.19）课堂练习：课堂练习：P19习题习题25n强度等级的定义：强度等级的定义： 大多数建筑材料根据其大多数建筑材料根据其极限强度极限强度的大小，把的大小，把材料划分为若干不同的等级，称为材料的强材料划分为若干不同的等级，称为材料的强度等级；度等级；n材料强度等级划分的标准：材料强度等级划分的标准：a)脆性材料脆性材料主要根据其主要根据其抗

21、压强度抗压强度来划分强度等级，来划分强度等级，如混凝土、水泥、粘土砖等；如混凝土、水泥、粘土砖等；例：混凝土的强度等级划分为例：混凝土的强度等级划分为9级：级： C15，C20C55;b)韧性材料韧性材料主要根据其主要根据其抗拉强度抗拉强度来划分强度等级，来划分强度等级，如钢材等；如钢材等；n比强度：比强度：是指材料的强度与其表观密度的比是指材料的强度与其表观密度的比值；值；n比强度的意义：比强度的意义：（1）衡量材料轻质高强性能的一项重要指标；衡量材料轻质高强性能的一项重要指标；（2）选用比强度高的材料或者提高材料的比强选用比强度高的材料或者提高材料的比强度，对大跨度、高高度建筑十分有利；度

22、，对大跨度、高高度建筑十分有利；n普通混凝土、低碳钢、松木的比强度分别为普通混凝土、低碳钢、松木的比强度分别为0.012，0.053，0.069；2.3.2 材料的弹性和塑性材料的弹性和塑性n1，弹性：，弹性： 是指材料在外力作用下产生变形，当取是指材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，消外力后，能完全恢复原形状的性质能完全恢复原形状的性质，称为，称为弹性；弹性；n2，塑性：，塑性： 是指材料在外力作用下产生变形，当取消是指材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，外力后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质仍保持变形后的形状和尺寸的性质，称为塑性；称为塑性；例如：低碳钢为弹塑性材料；例如：低碳钢为

23、弹塑性材料； 低碳钢的低碳钢的曲线曲线=P/A L/L = b p s A B C D 低碳钢受拉时应力-应变曲线 0 分段的弹性变形和塑性变形2.3.3 材料的脆性和韧性材料的脆性和韧性n1，脆性：，脆性： 是指材料在外力作用下，直到是指材料在外力作用下，直到破坏前无明显破坏前无明显的塑性变形而发生突然破坏的性质的塑性变形而发生突然破坏的性质，称为脆性，称为脆性，如如玻璃、混凝土、水泥等玻璃、混凝土、水泥等；n2，韧性：，韧性： 是指材料在冲击或震动荷载的作用下，能吸是指材料在冲击或震动荷载的作用下，能吸收较大能量，并产生较大变形而不发生收较大能量，并产生较大变形而不发生破坏的性破坏的性质质

24、，称为韧性，如钢材、木材、橡胶等；，称为韧性，如钢材、木材、橡胶等；问题：脆性材料和塑性材料的主要区别是什么？问题：脆性材料和塑性材料的主要区别是什么？2.3.4 材料的硬度和耐磨性材料的硬度和耐磨性n1，硬度： 是指材料表面抵抗较硬物体压入或刻划的是指材料表面抵抗较硬物体压入或刻划的能力；能力；n2，耐磨性，耐磨性: 是指材料抵抗磨损的能力；是指材料抵抗磨损的能力；*一般用磨损率来表示，计算公式如下：一般用磨损率来表示，计算公式如下：AmmN21 ）；试件受磨面积（）；材料磨损后的质量（）；材料磨损前的质量（）；材料的磨损率（其中2212cmAgmgmcm/gN2.4 材料的装饰性材料的装饰

25、性n装饰材料：装饰材料： 主要指用于建筑物内、外墙面、柱面、主要指用于建筑物内、外墙面、柱面、地面和顶棚等处的饰面材料；地面和顶棚等处的饰面材料；n装饰效果主要取决于以下三个方面：装饰效果主要取决于以下三个方面：（1）色彩；）色彩；（2）质感；）质感；（3）线形；）线形；2.5 材料的耐久性材料的耐久性n耐久性：耐久性： 材料在使用过程中，能抵抗周围各材料在使用过程中，能抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏，也不失去其种介质的侵蚀而不破坏，也不失去其原有性能的性质，称为耐久性；原有性能的性质，称为耐久性； 温度变化和冻融变化；物理作用：干湿变化、)1虫等的侵害；）生物作用：菌类、昆3类的腐蚀类的腐蚀

26、化学作用：酸、碱、盐化学作用：酸、碱、盐)2作 业nP19 习题习题2.3（说明：视密度是表观密度（说明：视密度是表观密度的又一种称呼）的又一种称呼）1，新建的房屋保暖性差，到了冬季更甚，新建的房屋保暖性差，到了冬季更甚，这是为什么？这是为什么？（提示：从导热系数的影响因素考虑）（提示：从导热系数的影响因素考虑）2，同种材料，如孔隙率越大，则材料的强度，同种材料，如孔隙率越大，则材料的强度 ，保温性越，保温性越 ，吸水率，吸水率 。 3，软化系数表示材料的软化系数表示材料的 A,抗渗性；抗渗性； B,抗冻性；抗冻性； C，耐水性；，耐水性；D，吸湿性，吸湿性4，在在100g含水率为含水率为3的湿砂中，其中水的的湿砂中，其中水的质量为质量为 A，3.0g; B，2.5g; C，3.3g; D，2.9g;本本 章章 结结 束束