第一篇建筑与装饰材料的基本性质在人类发展的历史长河中，材料起着(编辑修改稿)

第一篇建筑与装饰材料的基本性质在人类发展的历史长河中，材料起着(编辑修改稿)内容摘要：

均匀，当饱和度 SK ＜ 时，结冰不会引起冻害，因未充水的孔隙空间可以容纳下水结冰而增加的体积。 但当 SK ＞ 时，则已容纳不下冰的体积，故对材料孔壁产生压力，因而会引起冻害。 实际上，由于局部饱和的存在和孔隙分布不均， SK 需较 小一些才是安全的。 如对于水泥混凝土， SK ＜ 时冻害才会明显减小。 对于受冻，吸水饱和状态是最不利的状态。 可以用下述关系式来描述这种状态。 PKKVPSWS VVPPPWVVK  上式可以用来估计绝大多数材料抗冻性的好坏。 有时为了提高材料的抗冻性，在生产材料时常有意引入部分封闭的孔隙，如在混凝土中掺入引气剂。 这些闭口孔隙可切断材料内部的毛细孔隙，当开口的毛细孔隙中的水结冰时，所产生的压力可将开口孔隙中尚未结冰的水挤入到 无水的封口孔隙中，即这些封闭孔隙可起到卸压的作用。 3）材料本身的强度 材料强度越高，抵抗力破坏能力越强，即抗冻性越高。 材料的热工性质 (1) 导热系数 当材料存在温度差时，热量从材料一侧通过材料传至另一侧的性质称为材料的导热性，以导热系数来表示，计算式如下：   AtTT dQ   21 导热系数越小，材料的保温性能越好。 影响材料导热系数的因素有： 1）材料的组成与结构。 一般地说，金属材料、无机材料、晶体材料的导热系数分别大于非金属材料、有机材料、非晶体材料。 2）孔隙率越大即材料越轻（ o 小），导热系数越小。 细小孔隙、闭口孔隙 11 比粗大孔隙、开口孔隙对降低导热系数更为有利，因为避免了对流传热。 3）含水或含冰时，会使导热系数急剧增加。 4）温度越高，导热系数越大（金属材料除外）。 上述因素一定时，导热系数为常数。 保温材料在存放、施工、使用过程中，需保证为干燥状态。 (2) 热容量与比热容 材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。 单位质量材料温度升高或降低 1K 所吸收或放出的热量称为比热容。 热容量值等 于材料的比热容（ c ）与质量（ m ）的乘积。 材料的热容量越大，则建筑物室内温度越稳定。 . 3 材料的力学性质 材料的强度 (1) 理论强度 固体材料的强度决定于结构中质点间的结合力，即化学键力。 材料的破坏实际上是质点化学键的断裂。 原则上固体的理论强度能够根据其化学组成、晶体结构与强度之间的关系计算出来，但不同材料有不同的组成、不同的结构以及不同的键合方式，因此这种计算非常复杂，而且对各种材料 均不相同。 奥洛旺 （ Orowan）提出了著名的 Orowan 公式，即材料的理论强度可由下式计算。 dvEft  式中： ƒt— 材料的理论强度， Pa； E — 材料的杨氏弹性模量， Pa； ν— 材料的表面能， J/m2； d — 原子间距， m。 由上式计算出的理论强度很高，约为实际强度的 100～ 1000 倍。 实际上材料结构中含有大量缺陷，如晶格缺陷、孔隙、裂纹等。 材料受力时，在缺陷处形成应力集中。 如当脆性材料内部含一长度为 2c 的裂纹时，则强度可用 葛里斯菲（ Griffith）微裂纹理论计算： cvEf  2 12 由上式可知，材料中的裂纹尺寸越长，材料的强度越小。 减小材料内部的缺陷（孔隙、裂纹等）可大幅度提高材料的强度。 (2) 材料的实际强度 材料的实际强度，是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。 常采用破坏性试验来测定，根据受力形式分 为 抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。 (3) 影响材料的实际强度的因素 a. 材料的内部因素（组成、结构）是影响材料强度的主要因素。 前已述及。 b. 测试条件是影响材料另一大要素，即也有相当大的关系。 当加荷速度较快时，由于变形速度落后于 荷载的增长，故测得的强度值偏高；而加荷速度较慢时，则测得的强度值偏低；当受压试件与加压钢板间无润滑作用（如未涂石蜡等润滑物时），加压钢板对试件二个端部的横向约束，抑制了试件的开裂，因而测得的强度值偏高；试件越小，上述约束作用越大，且含有缺陷的几率越小，故测得的强度值偏高；受压试件以立方体形状测得值高于棱柱体试件测定值；一般温度较高时，测得的强度值偏低。 （ 4） 材料的强度等级及比强度 为便于使用，常根据材料的强度值的高低，划分为若干强度等级或标号。 对于不同强度的材料进行比 较，可采用比强度这个指标。 比强度等于材料的强度与其表观密度之比。 比强度是评价材料是否轻质高强的指标。 表 1— 3 是几种主要材料的比强度值。 表 1— 3 几种主要材料的比强度值 材料 表观密度（ kg/m3） 强度（ MPa） 比强度 普通混凝土 2400 40 低碳钢 7850 420 松木（顺纹抗拉） 500 100 烧结普通砖 1700 10 铝材 2700 170 铝合金 450 2800 玻璃钢 450 2020 13 材料的弹性与塑性 弹性是指材料受到外力作用下产生的变形，外力撤掉后能完全恢复原来形状和大小的性质。 将发生的这种变形称为弹性变形。 明显具有这种特征的材料称为弹性材料。 受力后材料的应力与应变的比值即为弹性模量。 其表达式为： E 塑性，是指受到外力作用产生的变形，不能随外力撤消而自行恢复原状的性质。 所发生的这种变形称为塑性变形。 具有这种明显特征的材料，称为塑性变形材料。 大多数材料受力初期表现为弹性变形，达到一定程度表现出塑性特征，称之为弹塑性材 料（如混凝土）。 也即单纯的弹性材料是没有的。 材料的脆性与冲击韧性 材料在破坏时，未出现明显的塑性变形，而表现为突发性破坏，此种性质称为材料的脆性。 脆性材料的特点是塑性变形小，且抗压强度与抗拉强度比值较大（ 5～ 50 倍）。 无机非金属材料多属脆性材料。 材料抵抗冲击振动作用，而不发生突发性破坏的性质称为材料的冲击韧性或韧性，或在冲击振动作用下，吸收能量、抵抗破坏的能力称为冲击韧性。 韧性材料的特点是变形大、特别是塑性变形大、抗拉强度接近或高于抗压强度。 木材、建筑钢材、橡胶等属于韧性材料。 在工程 中，对于要求 有冲击、振动荷载作用的结构，需考虑材料的韧性。 材料的硬度与耐磨性 硬度，是材料表面的坚硬程度，是抵抗其他硬物刻划、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。 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。 材料的耐磨性与材料的组成、结构及强度、硬度等有关。 建筑中用于地面、踏步、台阶、路面等处的材料，应当考虑硬度和耐磨性。 材料的耐久性、装饰性 及环境协调性 材料的耐久性 材料在环境中使用，除受荷载作用外，还会受到周围 各种自然因素的影响，如物理、化学及生物等方面的作用。 14 材料在使用过程中，在各种环境介质的长期作用下，保持其原有的性质的能力称为材料的耐久性。 材料的组成、结构、性质和用途不同，对耐久性的要求也不同。 耐久性一般包括材料的抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性、抗老化性、耐溶蚀性、耐光性、耐热性、耐磨性等耐久性指标。 不同材料所要求保持的主要性质也不相同，如对于结构材料，主要要求强度不显著降低；对装饰材料则主要要求颜色、光泽等不发生显著变化等 金属材料常由化学和电化学作用引起腐蚀和破坏；无机非金属材料常由化学作用、溶解、冻融、 风蚀、温差、湿差、磨擦等因素中的某些因素或综合作用而引起破坏；有机材料常由生物作用（细菌、昆虫等）、溶蚀、化学腐蚀、光、热、大气等的作用而引起破坏。 为了提高材料的耐久性，可采取提高材料本身对外界作用的抵抗能力、对主体材料施加保护层、减轻环境条件对材料的破坏作用等措施。 材料的装饰性 装饰材料是用于建筑物表面，起装饰作用的材料，要求装饰材料具有以下的基本性能。 （ 1） 材料的颜色、光泽、透明性 （ 2） 质感 （ 3） 形状和尺寸 （ 4） 立体造型。