建筑装饰材料的基本性质职业技术学院 课件教案

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1、第一章 建筑装饰材料的基本性质一、材料与质量有关基本物理性质一、材料与质量有关基本物理性质 二、二、材料与水有关的性质材料与水有关的性质三、三、 材料的热工性质材料的热工性质 四、四、 材料的声学性质材料的声学性质五、五、 材料的光学性质材料的光学性质六、六、 材料的力学性质材料的力学性质七、材料的耐久性七、材料的耐久性八、八、 材料的材料的装饰性装饰性 填充率填充率孔隙率密实度密实度堆积堆积密度密度表观表观密度密度密度密度物理物理性质性质一、材料与质量有关的基本物理性一、材料与质量有关的基本物理性第一章第一章 建筑装饰材料的性质建筑装饰材料的性质空隙率空隙率材料的体积构成 体积是材料占有的空

2、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。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

3、的方法得到其体积。 堆积密度计算公式堆积密度计算公式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。0V（一）材料的密度、表观密度与堆积密度（一）材料的密度、表观密度与堆积密度名称名称定义定义表达式表达式单位单位备注备注密度密度表观密度表观密度堆积密度堆积密度vmvom0材料在绝对密实状态材料在绝对密实状态下下, ,单位体积的质量。单位体积的质量。g/cmg/cm3 3材料在自然状态下，材料在自然状态下，单位体积的质量。单位体积的质量。00vm/m/m3 3

4、或或g/cmg/cm3 3材料在堆积状态下，单材料在堆积状态下，单位体积的质量。位体积的质量。/m/m3 3（二）密实度与孔隙率00100%100%VDV图图1-1 1-1 材料孔隙率示意材料孔隙率示意图图 000100%) 100%VVPV(1-图图1-1 1-1 材料孔隙率示意材料孔隙率示意图图 （三）填充率与空隙率0000100%100%VDV 材料空隙率示意图材料空隙率示意图00000100% (1) 100% 1V VPDV 材料空隙率示意图材料空隙率示意图思考：孔隙率和空隙率的区别？思考：孔隙率和空隙率的区别？ 孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之

5、间作 用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式）（10010P）（100100P二、材料与水有关的性质二、材料与水有关的性质亲水性亲水性与憎水性与憎水性吸水性吸水性吸湿性吸湿性耐水性耐水性抗渗性抗渗性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9090称为润湿角。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。

6、 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 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）。%100ggbmmmmW（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/cm

7、3 或 kg/m3）， 常温下取 w =1.0 g/cm3。%10010WgbvVmmW（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。%100ggshmmmW思考：吸水率

8、和吸湿率的区别？思考：吸水率和吸湿率的区别？ 吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水分在空气中吸收水分表示方法吸收水分的质量比或体积比吸收水分的质量比吸收水量达到饱和与空气中水分平衡通常小于吸水率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； 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）。gbRffK软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度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

9、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

10、，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。冻融破坏的原因冻融破坏的原因 材料有孔且孔隙含水；材料有孔且孔隙含水； 水水冰，体积膨胀冰，体积膨胀9，结冰压力高达，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；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，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；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；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

11、考虑冻融破坏。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

12、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。AtHQdK （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

13、）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、三、 材料的材料的热工性质热工性质热工热工性质性质导热性导热性热容量热容量温度的温度的变形性变形性耐燃性耐燃性耐火性耐火性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

14、单位时间（1s）内通过单位面积（1 m2 ）的热量。）（12ttFZQd2. 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。）（12ttmQC3.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，

15、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。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

16、。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等级燃烧性能燃烧特征A不燃性在空气中受到火烧或高温作用时不起火、不燃烧、不碳化的材料，如金属材料及无机矿物材料等B1难燃性在空气中受到火烧或高温作用时难起火、难燃烧、难碳化，当离开火源后燃烧或微燃立即停止的材料，如沥青混凝土、水泥刨花板等B2可燃性在空气中受到火烧或高温作用时立即起火或微燃，且离开火源后仍能继续燃烧或

17、微燃的材料，如木材、部分塑料制品等B3易燃性在空气中受到火烧或高温作用时立即起火，并迅速燃烧，且离开火源后仍能继续燃烧的材料，如部分未经阻燃处理的塑料、纤维织物等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？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

18、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min（分钟）计。表几种典型材料的热工性质指标表几种典型材料的热工性质指标 材料 导热系数(W/（mK）) 比热容(J/（gK）) 钢材580.48铜材3700.38花岗岩3.490.92混凝土1.510.84烧结普通砖0.80.88松木0.170.362.72泡沫塑料0.031.30冰2.202.05水0.64.19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

19、，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、材料的声学四、材料的声学性质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：

20、 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。0EE （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，因而隔声可分为隔绝空气声（通过空气传播的声音）和隔绝固体声（通过固体的撞击或振动传播的声音）两种。 隔绝空气声，主要服从声学中的“质量定律”，即材料的表观密度越大，质量越大，隔声性能越好。因此，应选用密度

21、大的材料作为隔空气声材料，如混凝土、实心砖、钢板等。如采用轻质材料或薄壁材料，则需辅以多孔吸声材料或采用夹层结构，如夹层玻璃就是一种很好的隔空气声材料。弹性材料，如地毯、木板、橡胶片等具有较高的隔固体声能力。当光线照射在材料表面上时，一部分被反射，一部分被吸收，一部分透过。根据能量守恒定律，这三部分光通量之和等于入射光通量，通常将这三部分光通量分别与入射光通量的比值称为光的反射比、吸收比和透射比。材料对光波产生的这些效应，在建筑装饰中会带来不同的装饰效果。 （1）光的反射 当光线照射在光滑的材料表面时，会产生镜面发射，使材料具有较强的光泽；当光线照射在粗糙的材料表面时，使反射光线呈现无序传播，

22、会产生漫反射，使材料表现出较弱的光泽。在装饰工程中往往采用光泽较强的材料，使建筑外观显得光亮和绚丽多彩，使室内显得宽敞明亮。 五、材料的光学五、材料的光学性质性质例如：瓷砖例如：瓷砖 （2）光的透射光的透射又称为折射，光线在透过材料的前后，在材料表面处会产生传播方向的转折。材料的透射比越大，表明材料的透光性越好。如2mm厚的普通平板玻璃的透射比可达到88%。当材料表面光滑且两表面为平行面时，光线束透过材料只产生整体转折，不会产生各部分光线间的相对位移（见图1-1a）。此时，材料一侧景物所散发的光线在到达另一侧时不会产生畸变，使景象完整地透过材料，这种现象称之为透视。大多数建筑玻璃属于透视玻璃。

23、当透光性材料内部不均匀、表面不光滑或两表面不平行时，入射光束在透过材料后就会产生相对位移（见图1-1b），使材料一侧景物的光线到达另一侧后不能正确地反映出原景象，这种现象称为透光不透视。在装饰工程中根据使用功能的不同要求也经常采用透光不透视材料，如磨砂玻璃、压花玻璃等。 (a)图 1-1 表 面 状 态 不 同 材 料 的 透 光 折 射 性 质(b)(a) 材 料 的 透 视 原 理 ;材 料 的 透 光 不 透 视 原 理(b) （3）光的吸收 光线在透过材料的过程中，材料能够有选择地吸收部分波长的能量，这种现象称为光的吸收。材料对光吸收的性能在建筑装饰等方面具有广阔的应用前景。例如：吸热

24、玻璃就是通过添加某些特殊氧化物，使其选择吸收阳光中携带热量最多的红外线，并将这些热量向外散发，可保持室内既有良好的采光性能，又不会产生大量热量；有些特殊玻璃还会通过吸收大量光能，将其转变为电能、化学能等；太阳能热水器就是利用吸热涂料等材料的吸热效果来使水温升高的。 六、材料的六、材料的力学性质力学性质耐久性耐久性耐磨性耐磨性硬度硬度韧性韧性脆性脆性塑性塑性弹性弹性强度强度力学力学性质性质1.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。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。FFFFFFlFl/2bh抗压抗拉抗剪抗弯抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：式中：f

25、材料强度， MPa； Fmax材料破坏时的最大荷载，N； A试件受力面积，mm2。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。AFfmax2max23bhLFfw2.弹性和塑性（1）弹性（气球） 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（麻团） 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

26、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.脆性和韧性 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。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。脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。例：低碳钢是韧性破坏。例：低碳钢是韧性破坏。4.硬度和耐磨性（1）硬度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。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

27、石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为10个硬度等级。回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度。（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）。AmmG21七、材料的耐久性七、材料的耐久性2022-2-1955一、概念材料的耐久性是指材料在使用期间，受到各种内在的或外来因素的影响，能经久不变质不破坏，能保持原有性能不影响使用的性质。

28、这是一个综合性指标。二、提高耐久性的措施 减轻介质对材料的破坏作用 提高材料密实度 对材料进行憎水或防腐处理 在材料表面设置保护层1.颜色2.光泽3.透明度4.质感八、材料的装饰八、材料的装饰性质性质1.1.颜色颜色 颜色对人体生理的影响主要为：颜色对人体生理的影响主要为：红色有刺激兴奋作用；红色有刺激兴奋作用；绿色是一种柔和舒适的色彩，能消除精神紧张和视觉绿色是一种柔和舒适的色彩，能消除精神紧张和视觉疲劳；疲劳；黄色和橙色可刺激胃口，增加食欲；黄色和橙色可刺激胃口，增加食欲；赭色对低血压患者适宜；赭色对低血压患者适宜；紫罗兰色墙壁则可降低噪音。紫罗兰色墙壁则可降低噪音。2.2.光泽光泽3.3.透明性透明性4. 材材 料料 质质 感感 表表 现现 图图木材木材草地草地石墙石墙地毯地毯石路石路抹灰抹灰