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1、园林景观材料,单 位：重庆交通大学,教材主编：董莉莉,课件制作：刘 华,园林景观材料的基本性质,第二章,CONTENTS,目 录,2.1 组成、结构与构造,/01,2.1.1 组成2.1.2 结构2.1.3 构造,2.1.1 组成,化学组成：指组成材料的化学元素及化合物的种类和数量，材料的化学组成是造成其性能差异的主要原因。金属材料无机非金属材料有机高分子材料如：黏土烧制过程中由SiO2和Al2O3分子团结合生成的3SiO2Al2O3使陶瓷具有了强度和硬度等特性,矿物组成：指组成材料的矿物种类和数量，材料的矿物组成直接影响无机非金属材料的性质，是构成岩石及各种无机非金属材料的基本单元。如花岗石
2、的矿物组成主要是石英和长石，石灰岩的矿物组成为方解石。,直观意义： 由于物质的矿物组成或化学组成不同，导致同类物质所具有的物理性质不同。即物质所能构成的结构则会不同。,直观意义： 由于物质的矿物组成或化学组成不同，导致同类物质所具有的物理性质不同，即物质所能构成的结构则会不同。化学组成：指组成材料的化学元素及化合物的种类和数量，材料的化学组成是造成其性能差异的主要原因。 金属材料 无机非金属材料 有机高分子材料 如：黏土烧制过程中由SiO2和Al2O3分子团结合生成的3SiO2Al2O3使陶瓷具有了强度和硬度等特性。,2.1.2 构成,矿物组成：指组成材料的矿物种类和数量，材料的矿物组成直接影
3、响无机非金属材料的性质，是构成岩石及各种无机非金属材料的基本单元。 如花岗石的矿物组成主要是石英和长石，石灰岩的矿物组成为方解石。,石英,长石,方解石,构造是指材料的宏观组织状况，按照材料宏观组织和空隙状态的不同可将材料的结构分为以下类型：致密状构造、多孔状构造、微孔状构造、颗粒状构造、纤维状构造、层状构造。致密状构造：材料内部基本无孔隙，强度、硬度较高，吸水性小，抗渗性、抗冻性和耐磨性较好，吸热性较差。多孔状构造：材料内部孔隙率较大，强度较低，抗渗性和抗冻性较差，吸水性较大，绝热性较好。微孔状构造：具有众多直径微小的孔隙，密度和导热系数较小，隔音性、吸声性和吸水性较好，抗渗性较差。颗粒状构造
4、：密实颗粒材料强度高，适合做承重的混凝土骨料；轻质多孔颗粒材料孔隙率大，适合做绝热的材料。纤维状构造：内部组成具有方向性，纵向较紧密，横向较疏松，平行纤维方向较高，导热性较好。层状构造：每层材料性质不同，叠合后获得平面各向同性，材料的强度、硬度、绝热性显著提高。,2.1.3 构造,石材,致密状构造：吸水性小，抗渗性、抗冻性和耐磨性较好，吸热性较差。,玻璃,多孔状构造：抗渗性和抗冻性较差，吸水性较大，绝热性较好。,石膏,多孔砖,微孔状构造：导热系数较小，隔音性、吸声性和吸水性较好，抗渗性较差,烧结砖,加气混凝砖,2.1.3 构造,沙,石子,颗粒状构造：做承重的混凝土骨料；适合做绝热的材料。,纤维
5、状构造：导热性较好。,木材,石棉板,材料的性质与其结构有着密切的关系。熟悉掌握六种材料构造的特点，根据材料构造不同的将其运用到不同功能的场地。,2.1.3 构造,层状构造：强度、硬度、绝热性显著提高。,纸面石膏板,胶合板,2.2 主要性质,/02,2.2.1 物理性质2.2.2 力学性质2.2.3 化学性质2.2.4 声学性质2.2.5 耐久性,2.2.1 物理性质,与热有关的性质：导热性、热容量、比热、温度变形性等。,物理性质主要包括与质量有关的性质：密度、表观密度、堆积密度、密实度、空隙率、填充率、孔隙率等；,与水有关的性质：亲水性、吸水性、耐水性、抗渗性、抗冻性；,表观密度,堆积密度,实
6、际密度,密度是指物质单位体积的质量，单位为g/cm或kg/m。由于材料所处的体积状况不同，故有实际密度（密度）、表观密度和堆积密度之分。,实际密度也称比重、真实密度，简称密度。实际密度是指材料在绝对密度状态下，单位体积所具有的质量，公式为：=m/v实际密度，g/cm;m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，cm,表观密度也称容重，有的也称毛体积密度。表观密度是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量，公式为：=m/v表观密度，g/cm或kg/m；m材料的质量，g/kg;v材料在自然状态下的体积，或称表观体积，cm或m,散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度。公
7、式为：=m/v堆积密度，kg/m；m材料质量，kg；v材料的堆积体积，m,2.2.1 物理性质,孔隙率,密实度,密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例，说明材料体积内被固体物质所充填的程度，即反映了材料的致密程度，其计算公式为：D =V/V0100 % =0 /100 %,孔隙率P是指材料体积内孔隙体积（V0-V）占据材料总体积V0的百分数。其计算公式为：P=(V0-V)/V0 100 %=(1-0 /0)100 %,P+D=1,空隙率：空隙率是指散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积Va占堆积体积的百分数，以P表示，因Va=V0-V0，则P值可用下式计算：P=（V0-V0
8、）/V0100 %=(1-0 /0)100 %,2.2.1 物理性质,角越小，表明材料越易被水润湿。当90时，材料表面不吸附水，称为憎水材料，例如：沥青、石蜡、塑料等。当=0时，表明材料完全被水润湿。,当材料与水接触时，在材料、水、空气三相的交界点，做一条沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角，称为润湿边角。,2.2.1 物理性质,润湿边角示意图,材料亲水性及憎水性示意图,吸水砖,混凝土,沥青,石蜡,亲水性材料,憎水性材料,2.2.1 物理性质,吸湿性,吸水性,材料在水中能吸收水分的性质称吸水性。材料的吸水性用吸水率表示，有质量吸水率与体积吸水率两种表达方式。,材料在潮湿空气中吸收水分
9、的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示。含水率是指材料内部所含水的质量占干燥材料质量的百分数,质量吸水率：是指材料在吸水饱和时内部所吸水分的质量占干燥材料质量的百分数。体积吸水率：是指材料在吸水饱和时内部所吸水的体积占干燥材料自然体积的百分数。,2.2.1 物理性质,吸水砖,硅酸钙保温材料,2.2.1 物理性质,抗渗性,耐水性,材料长期在水作用下不被破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数表示，如下式：K软=f饱/f干。 K软材料的软化系数； f饱材料在饱和状态的抗压度,MPa f干材料在干燥状态下的抗压强度，MPa 软化系数大于0.80的材料，通常认为是耐水材料。,
10、材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性，或称不渗水性。材料的抗渗性通常用渗透系数K表示。 渗透系数的物理意义是：一定厚度的材料，在一定水压下，单位时间内透过单位体积的水量。用公式表示为：K=WD/ATH。 W透过材料试件的水量，mL; T透水时间，s; A透水面积，c; H静水压力水头，cm; D试件厚度，cm; K值越大，表示材料渗透的水量越多，即渗透性越差。,2.2.1 物理性质,物理性质耐水性材料,现浇发泡水泥,外墙乳胶漆,2.2.1 物理性质,新型墙体材料,管道,物理性质抗渗性材料,冻胀压力作用,材料抗冻等级,显微析冰作用,水压力作用,抗冻性是指材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而
11、不破坏，也不严重降低强度的性质。材料的抗冻性用抗冻等级表示。,当材料空隙中充满水并快速结冰时，在空隙内将产生很大的冻胀压力，使毛细管壁受到拉应力，导致材料破坏。,大多数材料内部含有各种类型的空隙，其充水程度不尽相同，当受冻降温时，某些空隙内已结冰的水体积增大，破事尚未结冰的水移近试件边缘，产生水压力，使孔壁受到拉用力。,材料空隙中的水一旦结冰，由于内部结构、浓度、温度的差异，若存在尚未结冰的区域，水则向已结冰区域迁移并迅速结冰，并使已结的冰晶增大。,是指标准尺寸的材料试件，在水饱和状态下，经受标准的冻融作用后，其强度不严重降低、质量不显著损失、性能不明显下降时所经受的冻融循环次数。,2.2.1
12、 物理性质,陶土砖,防水橡胶布,2.2.1 物理性质,物理性质抗冻性材料,热稳定性,导热性,物理性质导热性与热稳定性,当材料两侧存在温度差时，热量从材料的一侧传递至另一侧的性质，称为材料的导热性。导热性大小用导热系数表示。 导热系数是评定材料保温隔热性能的重要指标，导热系数越小，材料的保温隔热性能越好。通常把0.23W(mK)的材料称为绝热材料。,材料抵抗急冷急热交替作用，保持原有性质的能力，称为材料的抗热震性、耐急冷急热性。许多无机非金属材料在急冷急热交替作用下，易产生巨大的温度应力而是材料开裂或炸裂破坏。,2.2.1 物理性质,物理性质导热性材料,烧结砖,铝制品,2.2.1 物理性质,2.
13、2.2 力学性质,力学性质是指材料在外力作用下，抵抗破坏的能力和变形方面的性质，它对建筑物、构造物的正常安全使用至关重要。,塑性变形,徐变,弹性变形,变形是指材料在荷载作用下发生形状及体积变化的有关性质。主要有弹性变形、塑性变形、徐变及松弛。,是指在外荷载作用下产生、卸荷之后可以自行消失的变形。,是指在外力去除后，材料不能自行恢复到原来的形状，而保留的变形，也称为残余变形。,是指固体材料在外力作用下，变形随时间的延长而逐渐增加的现象。,2.2.2 力学性质,变形,大部分材料根据其极限强度的大小，可分为若干不同强度等级。如烧结普通砖按抗压强度从小到大分为5个等级:MU10, MU15，MU20，
14、 MU25，MU30;硅酸盐水泥按抗压和抗折强度从小到大分为6个等级：42.5,42.5R,52.5.52.5R,62.5，62.5R等,比强度是按单位质量计算的材料强度，其值等于材料强度与其表观密度之比，是衡量材质轻质高强度性能的指标,材料在外力作用下抵抗破坏了的能力，称为材料的强度，根据外力作用形式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等。均以材料受外力破坏时单位面积上所承受的力的大小来表示。材料的这些强度是通过静力试验来测定的，故称为静力强度,定义,强度等级,比强度,强度,2.2.2 力学性质,塑性,弹性,材料在外力作用下产生变形，当外力消失后，材料变形即可消失并完全
15、恢复原来形状的性质，称为弹性。 材料的这种当外力取消后瞬间即可完全消失的变形，称为弹性变形。弹性变形属可逆变形，其数值大小与外力大小成正比，其比例系数E称为材料的弹性模量,在外力作用下材料产生变形，如果取消外力，仍保持变形后的尺寸大小，并且比产生裂缝的性质。称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形。塑性变形为不可逆变形，是永久变形。,2.2.2 力学性质,塑性与弹性,韧性,脆性,脆性是指材料在外力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显塑性变形的性质。具有这种性质的材料称为脆性材料。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，陶瓷等。脆性材料抵抗变形或冲击振动荷载的能力差，所以仅用
16、于承受静压力作用的结构或构件，如柱子等。,韧性是指材料在冲击或动力荷载作用下，能吸收较大能量而不被破坏的性质。如低碳钢、低合金钢、木材、钢筋混凝土、橡胶等都属于韧性材料。在工业中，对于要求承受冲击和振动荷载作用的结构，如桥梁、路面及有抗震要求的结构要求使用具有较高冲击韧性的材料。,2.2.2 力学性质,脆性与韧性,耐磨性,硬度,硬度是指材料表面的坚硬程度，是抵抗其他物体刻画、压入其表面的能力。通常用刻痕法和压痕法来测定和表示。通常硬度大的材料耐磨性较强，不易加工。,耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力，用磨损率表示。磨损率表示一定尺寸的试件，在一定压力作用下，在磨损试验机上磨损一定次数后，试件单位
17、面积上的质量损失。,硬度与耐磨性,2.2.2 力学性质,耐燃性：指材料在火焰或高温作用下可否燃烧的性质。按材料的耐燃性可分为非燃烧性材料（如：钢铁、砖、石等）、难燃材料（如石膏板、水泥刨花板等）、可燃性材料（如木材、竹材等）、易燃材料（如塑料、纤维织物等。,耐腐蚀性：金属材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。由材料的成分、化学性能、组织形态等决定。化学腐蚀是金属与周围介质直接化学做用的结果。它包括其体腐蚀和金属在非电解质中的腐蚀两种形式。其他电视腐蚀过程中不产生电流，而且腐蚀产物沉积在金属表面。,运用：钢中加入可以形成保护膜的铝、钛等，改变电极电位的铜以及改善晶间腐蚀的钛、铌等，可以
18、提高耐腐蚀性。对金属材料进行抗腐蚀处理可延长其使用寿命，通常有很多种处理方法。,耐火性：指材料在火焰或高温作用下，保持其不破坏、性能不明显下降的能力、用其耐受时间来表示。耐燃的材料不一定耐火，耐火的一般都耐燃。,2.2.3 化学性质,声学性质：隔音性,声学性质：吸声性,指当声波传到材料表面时，一部分被反射，一部分穿透材料、其余部分被材料吸收。声波能穿透材料和被材料消耗的性质。,声波在结构中的传播主要通过空 气和固体来实现，因而隔音分为隔空气声和隔固体声。,2.2.4 声学性质,材料在使用过程中，会受到自然环境中各种因素的作用，时期性能逐渐降低，甚至破坏。耐久性是指材料长期抵抗各种内外破坏、腐蚀
19、介质的作用，保持其原有的性质的能力。耐久性是材料的一种综合性质，一般包括耐水性、抗渗性、抗冻性、抗风化性、抗老化性、抗腐蚀性、抗磨性等。 物理作用包括干湿变化、温度变化及冻融作用等。化学作用包括酸、碱、盐等物质的水溶液或气体对材料的侵蚀破坏。生物作用是指材料被昆虫、菌类等蛀蚀及腐朽。 一般矿物指材料，如石材、砖、混凝土等，当暴露于大气中或处于水位变化区时，主要是发生物理破坏作用，相当于水中，除了物理作用外还可以发生化学侵蚀作用。金属材料，因其破坏的原因主要是化学腐蚀机电化学腐蚀的作用。木材及由植物纤维组成的有机质材料，常由于生物作用而破坏，沥青质材料及合成高分子材料，大多是由于阳光、空气及热的作用而逐渐老化破坏,2.2.5 耐久性,思考与练习,1.材料的物理性质有哪些?2.简述材料的孔隙率与密度的关系。3.冰冻对材料有哪些破坏作用?4.材料的化学性质有哪些?5.简述材料的耐燃性和耐火性之间的关系。6.材料的耐久性越高越好吗？如何理解材料的耐久性与其应用价值之间的关系?,Thanks for watching,
