材料的热工性质

建筑材料的物理性质材料是构成建筑物的物质基础。

直接关系建筑物的安全性、功能性、耐久性和经济性。

用于建工.程的材料要承受各种不同的力的作用。

例如结构中的梁、板、柱应其有承受荷载作用的力学性能；墙体的材料应接有抗冻、绝热、隔声等性能;地而的材料应具有耐磨性能等。

一般来说.材料的性质可以分为4个方面：物理性质、力学性质、化学性质和耐久性。

一、物理性能1、密度密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。

按式（2-1）计算：材料在绝对密实状态下的体积.是指不包括材料孔隙在内的体积。

建筑材料中，除钢材、玻璃等少数材料接近于绝对密实外，绝大多数材料都含有一定的孔隙，如砖、石材等。

而孔隙又可分为开口孔隙和闭口孔隙。

在测定有孔隙材料的密度时，为了排除其内部孔隙，应将材料磨成细粉(粒径小于0.2mm)，经干燥后用密度瓶测定其体积。

材料磨得越细，测得的密度就越准确。

2、表观密度表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的质量。

按式（2-2）计算：材料的表观体积是指包含材料内部孔隙在内的体积。

对外形规则的材料，其几何体积即为表观体积，对外形不规则的材料，可用排水法求得，但要在材料表面预先涂上蜡，以防水分渗入材料内部而使测值不准。

当材料的孔隙内含有水分时，其质量和体积均有所变化，表观密度一般变大。

所以测定材料的表观密度有气干状态下测得的值和绝对干燥状态下测得的值(干表观密度)口在进行材料对比试验时，以干表观密度为准。

3、堆积密度堆积密度是指散粒或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。

按式（2-3）计算：材料的堆积体积既包含了颗粒内部的孔隙，又包含了颗粒之间的空隙。

堆积密度的大小不但取决于材料颗粒的表观密度，而且还与堆积的密实程度、材料的含水状态有关。

表2-1 常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度4、密实度密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度。

以D表示，按式（2-4）计算：密实度反映了材料的密实程度，含有孔隙材料的密实度均小于1.5、孔隙率孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率。

耐火材料的热学性质耐火材料的热学性质有热膨胀、热导率、热容、温度传导性，此外还有热辐射性。

3.1 耐火材料的热膨胀耐火材料的热膨胀是其体积或长度随温度升高而增大的物理性质。

原因是材料中的原子受热激发的非谐性振动使原子的间距增大而产生的长度或体积膨胀。

衡量耐火材料的热膨胀性能的技术指标有热膨胀率、热膨胀系数。

3.1.1 热膨胀率热膨胀率也称线膨胀率，物理意义：是试样在一定的温度区间的长度相对变化率。

测定出热膨胀率，才能计算出热膨胀系数。

线膨胀率=[（L T-L0）/L0]×100%式中：L T、L0—分别为试样在温度T、T0时的长度，（mm）。

3.1.2 热膨胀系数热膨胀系数有平均线膨胀系数α、真实线膨胀系数αT，体膨胀系数β。

以后除特别说明外，热膨胀系数一般指的是平均线膨胀系数。

线膨胀系数物理意义：在一定温度区间，温度升高1℃，试样长度的相对变化率。

热膨胀系数α=（L T－L0）/ L0（T－T0）=ΔL/ L0ΔT式中：T、T0—分别为测试终了温度、测试初始温度，（℃）。

体热膨胀系数β=ΔV/V0ΔT式中：V0—为试样在初始温度T0时的体积，（mm3）。

真实热膨胀系数αT=dL/LdT式中；L—为试样在某温度时的长度，（mm）。

如线膨胀系数数值很小，则体膨胀系数约等于线膨胀系数的3倍。

对于各向同性晶体，体膨胀系数β≈3α；对于各向异性晶体，体膨胀系数等于各晶轴方向的线膨胀系数只和，即β≌αa+αb+αc。

影响材料热膨胀系数的因素有：化学矿物组成、晶体结构类型和键强等。

①化学矿物组成的影响：含有多晶转变的制品，热膨胀系数的变化不均匀，在相变点会发生突变，例如硅质制品和氧化锆制品；材料中含有较多低熔液相或挥发性成分时，热膨胀系数α在相应的温度区域也发生较大的变化。

②晶体结构类型的影响：结构紧密的晶体热膨胀系数较大、无定型的玻璃热膨胀系数较小，如多晶石英的热膨胀系数α=12×10-6/℃，而石英玻璃的α=0.5×10-6/℃，前者比后者大的多；氧离子紧密堆积结构的氧化物一般线膨胀系数较大，如MgO、Al2O3等；在非同向性晶体（非等轴晶体）中，各晶轴方向的热膨胀系数不等，如石墨：垂直于C轴的层间热膨胀系数为α=1×10-6/℃，而平行于C轴垂直层间热膨胀系数为α=27×10-6/℃；等轴晶体的热膨胀系数比非等轴晶体大的多，如等轴晶体的MgO方镁石的α=13.8×10-6/℃,而晶体非等轴程度较高的石墨、堇青石、钛酸铝等的α＜3×10-6/℃，特别是钛酸铝的α＜1×10-6/℃，采用恰当的工艺方法甚至可以使α＜0/℃。

《建筑材料》课程标准1.课程说明《建筑材料》课程标准课程编码:35440 承担单位:建筑工程学院制定: 制定日期:2022.10.10审核:建工学院专业指导委员会审核日期:2022.10.23批准: 批准日期:2022.10.25（1）课程性质：本门课程是工程造价专业的必修课。

（2）课程任务：主要针对资料员、试验员等岗位开设，主要任务是培养学生在资料员、试验员岗位的使学生了解和掌握常用建筑材料的品种、规格、技术性质、质量标准、检验方法、应用范围和储存运输等方面的知识，培养学生能正确合理地选择和使用材料，以及对常用建筑材料的主要技术指标进行检测的方法，同时要了解新型建筑材料，对新型建筑材料要具备认识和鉴别能力。

（3）课程衔接：在课程设置上，前导课程无，后续课程有《建筑施工技术》、《建筑工程预算》、《建筑工程质量控制》等。

2.学习目标通过学习该课程，使学生掌握土木工程中常用材料的组成、结构、性能及技术指标，并能够在设计中合理的选材，施工中正确的用材，通过实践环节培养学生的工程实践能力和创新能力，并为后继专业课提供材料的基础知识和理论。

（1）能够叙述土木工程中常用材料的组成、结构、性能及技术指标等知识；（2）能在工程设计和施工中能正确合理地选材、用材；（3）能够运用土木工程中常用材料的质量检测方法。

（4）能够使用土木工程材料试验的仪器，设备的性能。

（3）能够进行试验数据的处理，正确评定材料的质量。

（4）能够绘制编制合格的试验报告。

3.课程设计本课程以工程造价专业施工试验员岗位为载体，针对岗位任职要求，与本课程的教学团队共同研究、开发和设计课程教学内容，选取6个情景作为学习情境；根据岗位（群）工作任务要求，确定学习目标及学习任务内容；本课程采取行动导向教学模式，通过设置学习情境，融入任务驱动、理论实践一体化的项目课程理念，引导学生积极主动地参与教学活动，把学生学习的主动性、探究性、参与性与创造性很好的结合在一起，全面培养学生的技能操作水平、工作态度等。

某建筑承台大体积混凝土热工计算建筑承台是建筑结构中的重要构件，大体积混凝土是其主要制成材料之一。

混凝土在施工过程中需经历多个阶段，包括搅拌、浇筑、固化等。

这些阶段中，混凝土材料内部产生的热量会对其性能产生影响，因此需要进行热工计算。

本文将对某建筑承台大体积混凝土热工计算进行介绍。

一、热工性质大体积混凝土的热工性质直接影响其热产生量和热传输率，进而影响其性能。

混凝土的热工性质包括导热系数、比热容、密度等。

导热系数是指材料在温度变化时单位时间内传递的热量。

混凝土的导热系数通常在1.5-3.5W/(m·K)之间，与水泥品种、骨料类型、水胶比等因素有关。

比热容是指材料单位质量在温度变化时所吸收或放出的热量。

混凝土的比热容通常在900-1200J/(kg·K)之间，与水胶比、骨料类型、加气剂类型等有关。

密度是指材料单位体积的质量。

混凝土的密度通常在2200-2600kg/m³之间，与水泥品种、骨料类型、水胶比等因素有关。

二、热产生量计算混凝土在固化过程中，水泥水化反应会产生热量，进而使混凝土内部温度升高。

针对热量的计算，可以采用热量平衡原理。

热量平衡原理指内部热量的产生与内部热量的耗散平衡，即热量的产生量等于热量的散失量。

混凝土的热量产生主要来自水泥水化反应，水化反应与水泥中反应石种数量、活性、配合比等因素有关。

通常来说，热量产生量可以通过水泥水化热量与配用量之间的关系计算。

水泥水化热量可以在水泥包装上找到，一般为稻谷状热量，单位为J/g。

配合比则是指水泥、骨料、砂浆、水所组成的比例，通常用干重计算，即骨料和水泥干重比。

三、热传输计算在固化阶段，混凝土内部温度升高，会对周围环境产生热传输作用。

热传输的计算可以采用传统的傅里叶定律，即热通量大小与温度梯度的乘积成正比例关系。

热传输可以通过导热系数、比热容、密度等物理参数进行计算。

结语某建筑承台大体积混凝土的热工计算是建筑结构设计中不可缺少的部分。

第一章 建筑材料的基本性质构成建筑物的建筑材料在使用过程中要受到各种因素的作用，例如用于各种受力结构的材料要受到各种外力的作用；用于建筑物不同部位的材料还可能受到风吹、日晒、雨淋、温度变化、冻融循环、磨损、化学腐蚀等作用。

为了保证建筑物经久耐用，就要求所选用的建筑材料要能够抵抗各种因素的作用。

而要能够合理地选用材料，就必须掌握各种材料的性质。

本章所讲述的材料基本性质，是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，必须考虑的最基本的、共有的性质。

对于不同种类的材料，由于在建筑物中所起的作用不同，应考虑的基本性质也不尽相同。

第一节 材料的基本物理性质一、材料的密度、表观密度与堆积密度 （一）密度密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。

用下式表示： Vm=ρ （1-1） 式中 ρ——密度，g/cm 3；m ——材料在干燥状态的质量，g ； V ——材料在绝对密实状态下的体积，cm 3。

材料在绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积。

除了钢材、玻璃等少数材料外，绝大多数材料内部都存在一些孔隙。

在测定有孔隙的材料密度时，应把材料磨成细粉，干燥后，用密度瓶（李氏瓶）测定其体积，用李氏瓶测得的体积可视为材料绝对密实状态下的体积。

材料磨得越细，测得的密度值越精确。

（二）表观密度内 容 提 要本章主要讲述建筑材料的基本物理性质、力学性质和耐久性，并从材料的组成和结构出发阐述了影响材料性质的内在因素。

本章的学习要求是：：1．掌握材料的密度、表观密度、堆积密度、孔隙率和空隙率的定义及计算。

2．掌握材料与水有关的性质、热工性质、力学性能和耐久性。

3．了解材料孔隙率和孔隙特征对材料性能的影响。

表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的质量。

用下式表示： 00V m=ρ （1-2） 式中 0ρ——表观密度，g/cm 3或kg/m 3； m ——材料的质量，g 或kg ；0V ——材料在自然状态下的体积，cm 3或m 3。

建筑材料复习考试题第⼀章1. 材质相同的A、B两种材料，已知表观ρ0A＞ρ0B，则A材料的保温效果⽐B材料()。

A.好；B.差；C.差不多正确答案是:B考查知识点：孔隙率对表观密度的影响2. 反映材料在动⼒荷载作⽤下，材料变形及破坏的性质是( )A. 弹性；B. 塑性；C. 脆性；D. 韧性正确答案是:D3. 含⽔率为10%的砂100kg,将其⼲燥后的质量是( )kg.A. 90；B. 90.9；C. 89 ；D. 99。

正确答案是:B4. 9. 评价材料热⼯性能的常⽤参数有哪⼏个？欲保持建筑物内温度的稳定，并减少热损失，应选择什么样的建筑材料？正确答案是:10. 评价材料热⼯性能的常⽤参数有导热系数（也称热导率）和⽐热。

欲保持建筑物内温度的稳定，应选择⽐热⼤⼀些的材料，欲减少建筑物的热损失，应选择导热系数⼩⼀些的材料5. 2. 为什么新建房屋的墙体保暖性能差，尤其是在冬季？正确答案是:因为材料受潮或冰冻后，其导热系数增⼤，保温隔热性能降低，新建房屋的墙体⾥⾯含⽔多，尤其在冬季，易受冻，所以新建房屋的墙体保暖性能差，尤其在冬季。

考查知识点：影响材料保温隔热性能的因素6. ⼀般情况下，材料内部的孔隙率越⾼，则材料的表观密度、强度越（）（⼤或⼩），抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性、耐⽔性及其他耐久性越（）（好或差）。

通常开⼝孔隙有利于吸⽔性、吸声性、透⽔性的（）（增强或减弱）；⽽闭品孔隙则有利于材料保温隔热性的（）（提⾼或降低）。

正确答案是:⼩、差、增强、提⾼考查知识点：孔隙率对材料性质的影响7. 表观密度根据其含⽔状态，分为（）表观密度、（）表观密度、（）表观密度、（）表观密度。

通常所说的表观密度是指（）表观密度。

正确答案是:⼲、⽓⼲、湿、饱和、⽓⼲考查知识点：表观密度的分类8. 抗冻性虽是衡量材料抵抗冻融循环作⽤的能⼒，但经常作为⽆机⾮⾦属材料抵抗（）作⽤的⼀种耐久性指标。

抗冻性良好的材料，对于抵抗( )、()等风化作⽤的能⼒也强。