[材料科学]10功能材料.ppt

土木工程材料 Civil Engineering Materials 主讲：李庆录 蒋连接 李琳 10. 建筑功能材料 学习知识点： 1、材料的热物理性质、声学性质、耐久性。 2、石材品种及其应用。 3、建筑陶瓷的性质及主要品种。 4、建筑玻璃的性质、品种及其应用。 5、建筑材料的新发展。 教学要求： 1、了解材料的热物理性质、声学性质、耐久性；了解石材的主要品种及其应用；了解建筑陶瓷制品的性质、特点、应用；了解玻璃的制造工艺及其性质，了解主要玻璃制品的特点及其应用。 2、了解建筑材料的发展现状及其方向。 10.1 材料的热物理性质 一、导热性 材料传导热量的性质称为导热性，用导热系数λ表示。 10.1 材料的热物理性质 常用材料的导热系数和比热 10.1 材料的热物理性质 三、热变形性（温度变形） 材料随温度升降而产生热胀冷缩变形的性质，用线膨胀系数α表示。 10.2 材料的声学性质 一、吸声性 10.2 材料的声学性质 二、材料的吸声原理 材料通过三种方式将入射的声能转变换成机械能或热能而被吸收： 1、通过声波进入材料内部的微孔，与孔壁发生摩擦转换为热能被吸收； 2、通过入射声波使材料振动，将声能转换为机械振动能被吸收； 3、空腔内的空气与声波产生共振，将声能转换为摩擦被吸收。 三、影响材料吸声效果的因素 1、材料的孔隙率或表观密度； 2、材料的孔隙特征； 3、材料的厚度。 10.2 材料的声学性质 四、吸声材料的结构类型 吸声材料一般具有三种结构形式：多孔结构、共振吸声结构和特殊吸声结构。 多孔吸声材料的构造特征是材料内部含有大量互相贯通的微孔，如纤维状和微孔状泡沫材料等。 共振吸声结构主要有单个共振器、孔板式共振吸声结构和薄板式共振结构三种。 特殊吸声结构是一种悬挂于室内的吸声结构，常用的形式有矩形体、平板状、圆柱状、圆锥状、棱锥状、球状和多面体等。 10.3 建筑石材 10.3 建筑石材 2、沉积岩：又称水成岩，由露出地表的各种岩石经自然风化、风力搬运、流水冲移等作用后再沉淀堆积，在地表及离地表不太深的地方形成。沉积岩分为机械沉积岩（砂岩、砾岩）、生物沉积岩（石灰岩、硅藻土）、化学沉积岩（石膏、菱镁矿）三种。 特点：呈层状构造，外观多层理，表观密度小，孔隙率和吸水率较大，强度较低，耐久性较差。沉积岩体积占地壳的5％，但露出地表的面积占陆地面积的75％。 3、变质岩：由地壳中原有岩石，在地壳运动中，受地层压力、温度作用，原岩石在固体状态下发生再结晶作用，其矿物成分、结构构造以至化学成份发生部分或全部改变而形成新的岩石。 建筑工程中常用的岩石有：大理岩、石英岩、片麻岩。 10.3 建筑石材 二、天然石材的技术性质 1、物理性质 （1）表观密度：一般为2400－3200kg/m3。 （2）吸水性：与石材的孔隙率和孔隙构造有关。吸水性对强度、耐久性、导热性、抗冻性影响较大。 （3）耐水性：软化系数K＞0.9时为高耐水材料，K=0.7-0.9时为中耐水材料，K=0.6-0.7为低耐水材料。一般K＜0.8的石材不得用于重要建筑。 （4）抗冻性：用冻融循环试验测定。吸水率＜0.5％的石材可不进行抗冻性试验。 （5）坚固性：采用硫酸侵蚀法（JTJ054-94 T0212）测定。 将烘干并称重的规则试块浸入饱和的硫酸钠溶液中，经20h后取出置于105℃±5℃的烘箱中烘烤4h，取出冷却至室温，这样为一个循环。经若干次循环后，将试块用蒸馏水沸煮洗净，烘干称重，计算其质量损失率。 （6）耐热性：含石膏的石材，在100℃以上时就开始破坏，含有碳酸钙的石材，温度达827℃时开始破坏，花岗岩当温度达到700℃以上时，由于石英受热发生膨胀，强度迅速下降。 10.3 建筑石材 2、力学性质 （1）抗压强度：石材的抗压强度是划分强度等级的依据。根据抗压强度将石材分为九个强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、MU10。 影响石材强度的因素有：矿物组成及含量、结构构造等。 （2）硬度：取决于矿物组成与构造，用莫氏或肖氏硬度表示。 （3）冲击韧性：冲击韧性决定于岩石的矿物组成与构造，一般晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石韧性好。 （4）耐磨性：石材在使用条件下，抵抗磨擦、边缘剪切