第1章 材料的基本性质200703

1、 第第1 1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质 建筑材料的基本性质，是指材料处于不同的使用建筑材料的基本性质，是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，通常必须考虑的条件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、共最基本的、共有的性质有的性质。 第一节第一节 材料的物理性质材料的物理性质1.1.材料的体积：材料的体积：体积是材料体积是材料占有的空间尺寸占有的空间尺寸。包括绝包括绝对密实体积、表观体积和堆积体积。对密实体积、表观体积和堆积体积。（1 1）材料的绝对密实体积（）材料的绝对密实体积（）：材料在材料在绝对密实绝对密实状状态下的体积，即材料态下的体积，即材料内部没有孔隙、空隙时

2、的体积内部没有孔隙、空隙时的体积。（2 2）材料的表观体积（）材料的表观体积（V V0 0 ）：）：材料在材料在自然状态自然状态下的下的体积，即整体材料的外观体积，体积，即整体材料的外观体积，含内部孔隙和水分，含内部孔隙和水分，但是不包括开口气孔但是不包括开口气孔。（3 3）材料的堆积体积（）材料的堆积体积（ ） ： 粉状或粒状材料，在粉状或粒状材料，在堆积状态堆积状态下的总体外观体积，下的总体外观体积，包括颗粒内部的孔隙、颗粒间的空隙。包括颗粒内部的孔隙、颗粒间的空隙。根据其堆积状根据其堆积状态不同，同一材料表现的堆积体积大小不同，松散堆态不同，同一材料表现的堆积体积大小不同，松散堆积下的体

3、积较大，密实堆积状态下的体积较小。积下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。2. 2. 材料的密度材料的密度 材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算：质量，按下式计算： =m/v =m/v式中：式中：密度密度, g/cm, g/cm3 3 或或 kg/m kg/m3 3 m m材料的质量，材料的质量，g g 或或 kg kg 材料的绝对密实体积，材料的绝对密实体积，cmcm3 3 或或 m m3 3 测试时，材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必测试时，材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必须磨细后采用排开液体的方法来测定其体积。须

4、磨细后采用排开液体的方法来测定其体积。V00Vm4. 4. 材料的堆积密度材料的堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：位体积的质量。按下式计算： 0= m/ v0 =m /(V+ VP + Vv ) 式中式中: 0 材料的堆积密度材料的堆积密度, g/cm3 或或 kg/m3 m 材料的质量，材料的质量，g 或或 kg v0 材料的堆积体积，材料的堆积体积，cm3 或或 m3 粉状或粒状材料的质量是指填充在一定容器内的粉状或粒状材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因材料质量

5、，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此，此，材料的堆积体积包含了颗粒内部孔隙和颗粒之间材料的堆积体积包含了颗粒内部孔隙和颗粒之间的空隙。的空隙。0001VVVPV材料的绝对密实体积，cm3 或 m3密度, g/cm3 或 kg/m3AFfmax2max23bhLFfwmax23)2wFLafbh（抗弯强度（抗折强度抗弯强度（抗折强度 Bending strength Bending strength） 223bhFLf 单点加荷：单点加荷： 三分点加荷：三分点加荷： 不同材料，强度等级有不同的划分方法，具体划分在各章分讲不同材料，强度等级有不同的划分方法，具体划分在各章分讲2bhFLf L

6、L/2/2L L/2/2AWakk式中式中 a a k k-材料的冲击韧性，材料的冲击韧性， J/mmJ/mm2 2 ； k k-试件破坏时所消耗的功，试件破坏时所消耗的功，J J； A-A-材料受力截面积材料受力截面积, ,（mmmm2 2）. .5. 5. 硬度、磨损及磨耗硬度、磨损及磨耗5.1.5.1.硬度硬度. . 是材料表面的是材料表面的坚硬程度坚硬程度，是抵抗其它硬物，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。硬度大的材料耐磨性较强，刻划、压入其表面的能力。硬度大的材料耐磨性较强，但不易加工。但不易加工。5.2. 5.2. 磨损磨损. .材料受外界物质的材料受外界物质的摩擦摩擦作用而减

7、小质量和作用而减小质量和体积的现象体积的现象。5.3.5.3. 磨耗磨耗. .材料同时受到材料同时受到摩擦和冲击摩擦和冲击而减小质量和体而减小质量和体积的现象。积的现象。AmmG21式中式中 G-G-材料的磨耗率，材料的磨耗率， （g/cmg/cm2 2）；）；m m1 1 - -材料磨损前的质量，（材料磨损前的质量，（g g）；）；m m2 2-材料磨损后的质量，（材料磨损后的质量，（g g）；）；A-A-材料试件的受磨面积材料试件的受磨面积 （cmcm2 2）. .q 90 憎水性 q =18 0 完全不润湿q 90 亲水性 q = 0 完全润湿%100ggbmmmmW%10010Wgbv

8、VmmWg g%100ggshmmmWgbRffK式中式中 K KR R -材料的软化系数材料的软化系数 f fb b - - 材料吸水饱和状态下的抗压强度（材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPaMPa）。）。 f fg g -材料在干燥状态下的抗压强度（材料在干燥状态下的抗压强度（MPaMPa） 抗冻性抗冻性以试件在冻融后的质量损失或相对动弹模量损失、强以试件在冻融后的质量损失或相对动弹模量损失、强度降低不超过一定限度时所能经受的度降低不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示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或称为抗冻等级。材料的抗冻等级可分为1515、2525、50

9、50、100100、200200等，分别表示此材料可承受等，分别表示此材料可承受1515次、次、2525次、次、5050次、次、100100次、次、200200次的冻融循环，次的冻融循环，质量损失不超过，相对动弹质量损失不超过，相对动弹模量下降至模量下降至，强度损失不超过。，强度损失不超过。影响抗冻性因素：影响抗冻性因素：材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱和程度有关。水性和吸水饱和程度有关。6. 6. 材料的抗渗性材料的抗渗性. . 是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或

10、其它缺陷，当材料建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，当材料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力水的渗透，不仅会影洞或其它缺陷渗透到低压侧。这种压力水的渗透，不仅会影响工程的使用，而且渗入的水还会带入能腐蚀材料的介质，响工程的使用，而且渗入的水还会带入能腐蚀材料的介质，或将材料内的某些成分带出，造成材料的破坏。或将材料内的某些成分带出，造成材料的破坏。KK渗透系数渗透系数, , （cmcm3 3/ /（s.cms.cm2 2）；）； Q Q渗水量，渗水量， （cmcm3 3A A 渗水

11、面积渗水面积, , （cmcm2 2）；）； H H 材料两侧的水压差，（材料两侧的水压差，（cmcm）；）；d d 试件厚度试件厚度 （cmcm）；）； t t 渗水时间渗水时间 （s s）. .AtHQdK21A t()Q dTT在物理意义上，导热系数为单位厚度在物理意义上，导热系数为单位厚度(1m)(1m)的材料、的材料、两面温度差为两面温度差为1 1时、在单位时间时、在单位时间(1s)(1s)内通过单位面内通过单位面积积(1(1) )的热量。的热量。 一般将一般将21()QCm TT热容量热容量) )1.装饰性能装饰性能指材料具有美化整个建筑物，并可保护建筑物，指材料具有美化整个建筑物

12、，并可保护建筑物，改善室内环境条件的性能。所以说装饰性能实际上也改善室内环境条件的性能。所以说装饰性能实际上也是一个是一个综合性能综合性能。选用装饰材料要考虑颜色、光泽、透明度、表面选用装饰材料要考虑颜色、光泽、透明度、表面组织、形状尺寸、成本造价以及多功能性。组织、形状尺寸、成本造价以及多功能性。2.防火性能防火性能指材料在使用状态下，抵抗火灾作用的性能。指材料在使用状态下，抵抗火灾作用的性能。按按燃烧性能可将材料分为燃烧材料、难燃材料和非燃烧燃烧性能可将材料分为燃烧材料、难燃材料和非燃烧材料。一般采用表示材料燃烧的难易程度氧指数。所材料。一般采用表示材料燃烧的难易程度氧指数。所谓氧指数指谓氧指数指在规定条件下，固体材料在氧、氮混合在规定条件下，固体材料在氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧需的最低氧含量。气流中，维持平稳燃烧需的最低氧含量。一般认为，氧指数一般认为，氧指数22属易燃材料，氧指数在属易燃材料，氧指数在22-27之间属可燃材料，氧指数之间属可燃材料，氧指数27属难燃材属难燃材料。料。3.放射性放射性指材料中放射性元素放出的射线，会对人的指材料中放射性元素放出的射线，会对人的健康产生影响，这种性能称为材料的放射性。健康产生影响，这