第二章材料的基本性质

1、建筑材料Vm指的是材料在指的是材料在绝对密实状态绝对密实状态下，单位体积所具有的下，单位体积所具有的质量，质量，计算公式为：计算公式为： 上式上式 密度（密度（g/cm3)；m材料在干燥状态下的质量（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（材料在绝对密实状态下的体积（cm3)。注意注意:绝对密实状态下的体积是指不包含材绝对密实状态下的体积是指不包含材料内部孔隙的真实体积；料内部孔隙的真实体积； 对于对于致密材料致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内（如钢材、玻璃等）而言，内部是部是不含孔隙不含孔隙的，故体积很容易测定；的，故体积很容易测定； 但是对于但是对于绝大多数材料绝

2、大多数材料而言，在自然状态下而言，在自然状态下材料是材料是含有一些孔隙含有一些孔隙的；的；计算公式为：计算公式为：00Vm上式上式 表观密度表观密度（kg/m3或 g/cm3)0m材料在干燥状态下的质量（材料在干燥状态下的质量（kg或或g）;Vo材料在自然状态下的体积（材料在自然状态下的体积（m3或或cm3);*自然状态下的体积自然状态下的体积Vo= 密实状态下的体积密实状态下的体积V +孔隙体积孔隙体积V孔孔A 对于形状规则的材料，如砖、石块等：对于形状规则的材料，如砖、石块等： 用游标卡尺可定材料的自然体积；用游标卡尺可定材料的自然体积； 对于对于六面体六面体，测定长、宽、高；，测定长、宽

3、、高； 对于对于圆柱体圆柱体，测定其直径和高；，测定其直径和高；B 对于对于形状不规则的材料形状不规则的材料，如卵石、碎石，如卵石、碎石 等，采用排液法确定其自然体积；等，采用排液法确定其自然体积； 指的是散粒（粒状、粉状或纤维状）材指的是散粒（粒状、粉状或纤维状）材料在自然料在自然堆积状态堆积状态下，单位体积的质量；下，单位体积的质量； 计算公式为：计算公式为：00Vm 堆积密度（堆积密度（kg/m3) m材料在干燥状态下的质量（材料在干燥状态下的质量（kg）；）； 材料在堆积状态下的体积（材料在堆积状态下的体积（m3);00V？（A）首先采用前述方法测定其干质量）首先采用前述方法测定其干质

4、量m;（B）然后采用）然后采用容量升容量升来测定砂子、石子的堆积来测定砂子、石子的堆积体积，方法如下：体积，方法如下： a）砂子采用砂子采用1L、5L的容量升的容量升来测堆积体积；来测堆积体积； b）石子采用石子采用10L、20L、30L的容量升的容量升来测定来测定其堆积体积；其堆积体积；（C）利用公式计算堆积密度：）利用公式计算堆积密度：00Vm颗粒材料空 隙 砂堆积密度的测定将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积名称名称定义定义表达式表达式单位单位备注备注密度密度表观密度表观密度堆积密度堆积密度00vmvmvom0材料在绝对密实状态下材料在绝对密实状态下, ,单位体积的质量。单位

5、体积的质量。材料在自然状态下，单材料在自然状态下，单位体积的质量。位体积的质量。材料在堆积状态下，单材料在堆积状态下，单位体积的质量。位体积的质量。g/cmg/cm3 3/m/m3 3/m/m3 3或或g/cmg/cm3 3材料的密度、表观密度与堆积密度比较（1）密实度：）密实度： 是指材料体积内被固体物质充实的程度，是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例，用也就是固体物质的体积占总体积的比例，用D来来表示。表示。%100VVD0 %100VVD0 或%100)m()m(0 %1000 （2） 孔隙率：孔隙率： 是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百是指材料体积内

6、，孔隙体积占总体积的百分率，用分率，用P表示。表示。P=（V0-V）/V0100%=（1-V/V0）100%100)1 (0 1 DP孔隙特征孔隙构造孔隙构造 连通的孔： 彼此连通且与外界相通 封闭的孔： 相互独立且与外界隔绝孔隙大小孔隙大小 微孔、细孔、大孔 封闭孔封闭孔连通孔连通孔v密实度和孔隙率反映了材料的致密程度密实度和孔隙率反映了材料的致密程度一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越少，则：隙越少，则：其强度越高；其强度越高；吸水越少；吸水越少；抗渗性和抗冻性越好；抗渗性和抗冻性越好；但是保温性差；但是保温性差；（1）填充率）填充率 是指散

7、粒材料（如砂子、石子等）在某容器的堆是指散粒材料（如砂子、石子等）在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度。积体积中，被其颗粒填充的程度。 填充率一般用填充率一般用D来表示，按下式计算：来表示，按下式计算： %10000 VVD或%10000 D（2）空隙率）空隙率空隙率是指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间空隙率是指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率，用的空隙体积占堆积体积的百分率，用P表示：表示：%100000 vvvp%100100 v空隙率的大小反映了散粒空隙率的大小反映了散粒 材料的颗粒之间材料的颗粒之间相互填充的致密程度；相互填充的致密程度；思考：空隙率与孔隙率

8、有什么区别？思考：空隙率与孔隙率有什么区别？各种密度密度绝对密实状态=m/v关系式：P=1- 0 / P=1- 0/ 0D+P=1D+ P=1表观密度0自然（且干燥）状态0=m/ V0堆积密度0 堆积状态（有松、紧之分）0=m/V0密实程度密实度DD = V固/V0孔隙率PP= V孔/V0填充率DD=V0/V0空隙率PP= V空/V0v与质量有关公式汇总与质量有关公式汇总2 与水有关的性质与水有关的性质（1）亲水性和憎水性）亲水性和憎水性 亲（憎）水性亲（憎）水性： 材料在空气中与水接触时，能被水湿润的，称材料在空气中与水接触时，能被水湿润的，称为亲水性，否则为憎水性；为亲水性，否则为憎水性；

9、 亲（憎）水性材料亲（憎）水性材料： 具有亲水性的材料称为亲水性材料，如木材、具有亲水性的材料称为亲水性材料，如木材、砖、混凝土、石等；反之为憎水性材料，如沥青，砖、混凝土、石等；反之为憎水性材料，如沥青，石蜡、塑料等；石蜡、塑料等； 思考：思考：1）防水防潮材料应优先选用哪种材料？）防水防潮材料应优先选用哪种材料？ a、亲水性材料、亲水性材料 90 亲水性亲水性 = 0 完全润湿完全润湿 b、憎水性材料、憎水性材料 90 憎水性憎水性 =18 0 完全不润湿完全不润湿 润湿角润湿角(接触角接触角 )：是气、固、液三相的交点沿：是气、固、液三相的交点沿液面切线与液相和固相相接触的方向所成的角。

10、液面切线与液相和固相相接触的方向所成的角。是指材料与水接触吸收水分的性质，吸水性的大是指材料与水接触吸收水分的性质，吸水性的大小用吸水率表示，吸水率用两种表示方式。小用吸水率表示，吸水率用两种表示方式。1）质量吸水率：）质量吸水率：%100干干湿质mmmW)%gmgmW量（材料在干燥状态下的质的质量（材料在吸水饱和状态下）材料的质量吸水率（其中干湿质 （2）吸水性）吸水性材料在吸水饱和状态下，所吸收水的体积占材料材料在吸水饱和状态下，所吸收水的体积占材料自然体积的百分率。自然体积的百分率。%100)(%100V00VmmVW水干湿水体330/0 . 1);%cmgcmVW水的密度，常温下取的体

11、积（干燥材料在自然状态下）材料的体积吸水率（其中，水体2）体积吸水率：）体积吸水率：%100/ 10水质体WW是指材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质是指材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质；吸湿性的大小用含水率表示。吸湿性的大小用含水率表示。含水率是指材料中所含水的质量占其干质量的百分率含水率是指材料中所含水的质量占其干质量的百分率用用W 含含表示；表示；计算公式如下：计算公式如下：%100干干含含mmmW)%gmgmW量（材料在干燥状态下的质量（材料在含水状态下的质）材料的含水率（其中干含含（3） 吸湿性吸湿性吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水分在空气中吸收水分表

12、示方法吸收水分的质量比或体积比吸收水分的质量比吸收水量达到饱和与空气中水分平衡通常小于吸水率（4）耐水性）耐水性 耐水性是指材料长期在饱和水的作用下，耐水性是指材料长期在饱和水的作用下，其强度也没有显著下降的性质。其强度也没有显著下降的性质。 一般用软化系数表示， K值越大，表明材料的耐水性越好。 干饱压极限强度材料在干燥状态下的抗的抗压极限强度材料在吸水饱和状态下ffk 长期处于潮湿环境中的建筑物或构筑物，软化系数要大于0.85，要求较低的也应不小于0.7。通常认为，软化系数大于0.85的材料为耐水性材料。一般来说，同一种材料，孔隙率越大、密实度一般来说，同一种材料，孔隙率越大、密实度越小、

13、表观密度越小、材料的耐水性越差。越小、表观密度越小、材料的耐水性越差。（5） 抗渗性抗渗性抗渗性：抗渗性：用渗透系数用渗透系数K表示，表示，K越大，抗渗性越差。越大，抗渗性越差。 AtHQdK 对于混凝土和砂浆材料，抗渗性常用抗渗等级P来表示。抗渗等级用材料所能承受的最大水压力来表示。如P6、P8、P10等，分别表示承受0.6MPa、0.8MPa、1MPa的水压力而不渗水。影响材料抗渗性的因素1）材料本身的亲水或憎水性能2）材料的孔隙率3）材料的孔隙特征用抗冻等级用抗冻等级F表示。表示。 材料的抗冻等级是以试件在吸水饱和状态下经冻融循环作用质量损失和强度下降均不超过规定的最大冻融循环次数来表示

14、。如F25、F50、F100等，分别表示此材料可承受25次、50次、100次的冻融循环。影响材料抗冻性的因素 1）材料本身的强度大小 2）材料的充水程度（水饱和度） 3）材料的孔隙率、孔隙特征 4）外界环境条件性质表示（衡量）说明意义亲、憎水性以润湿角衡量90时亲水性，90时憎水性防水材料必须采用亲水性材料或用亲水性材料做表面处理吸水、吸湿性以吸水率（W质或W体） 、含水率（W含）表示 W质=m水/ m干（W体=V水/ V0 ）W体= W质* 0 W含=m水/ m干同种材料的饱和吸水率、饱和含水率相等耐水性以软化系数（K软）表示K软=f饱/f干K软0.85的材料耐水抗渗性以渗透系数K或抗渗等级

15、表示抗渗等级：如P8、P10等如：P8表示能抵抗0.8MPa的水压力抗冻性抗冻等级如：F50、F100等如：F50表示能抵抗最大冻融循环次数为50次v与水有关公式汇总与水有关公式汇总3 与热有关的性质 1 导热性当材料两面存在温度差时，热量从材料一面通过材料传导至另一面的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数 表示。 导热系数 越小，导热性越差。 导热系数的定义和计算式如下所示： 无机材料的导热系数大于有机材料；无机材料的导热系数大于有机材料； 材料的孔隙率愈大材料的孔隙率愈大, ,即空气愈多即空气愈多, ,导热系数愈小。导热系数愈小。 导热系数与孔隙形态特征的关系导热系数与孔隙形态特征的关

16、系, ,认为有微细而认为有微细而封闭孔隙组成的材料导热系数小。封闭孔隙组成的材料导热系数小。 材料的含水率增加材料的含水率增加, ,导热系数也增加。导热系数也增加。 2 热容量材料在受热时吸收热量，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1所吸收或放出的热量称为热容量系数或比热。 比热的计算式如下所示：二、 材料的力学性质材料的强度指材料在应力作用下抵抗破坏的能力。 2、材料的抗弯强度（抗折强度）AfP1、材料的抗压、抗拉、抗剪强度 中间作用一集中荷载在三分点上作用两个集中荷载223PLbhf弯2PLbhf弯比强度比强度是指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度与

17、其表观密度之比。工程意义：反映材料轻质高强的指标。值越大，材料越轻质高强。材材 料料表观密度表观密度(kg/m(kg/m3 3) )强度强度f f (MPa)(MPa)比强度比强度（f/f/o o）低碳钢低碳钢786078604154150.0530.053松松 木木50050034.334.30.0590.059混凝土混凝土2400240060600.0250.0251.弹性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形。2.塑性 材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不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。1、脆性 材料在外力作用下，无明显的变形，突然发生破