建筑材料第一章 建筑材料的基本性质课件

建筑材料第一章

建筑材料的基本性质建筑材料1第一章

建筑材料的基本性质第一节

建筑材料的物理性质第二节

建筑材料的力学性质第三节

建筑材料的耐久性第一章建筑材料的基本性质第一节建筑材料的物理性质第二2第一节建筑材料的物理性质一、材料与质量有关的性质二、材料与水有关的性质三、材料的热工性质四、材料的声学性能章目录第一节建筑材料的物理性质一、材料与质量有关的性质二、材料3一、材料与质量有关的性质（一）材料的密度、表观密度和堆积密度由于材料在自然界中所处的环境、状态等不同，它们的内部结构、孔隙和空隙特征的分布情况也不同，从而导致材料单位体积的质量在不同环境和状态下存在一定差别，这些差别分别表现为密度、表观密度和堆积密度，它们对材料的相关性质及其工程应用有着重要影响。节目录章目录一、材料与质量有关的性质（一）材料的密度、表观密度和堆积密度4一、材料与质量有关的性质1

．密度（一）材料的密度、表观密度和堆积密度密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量，用下式表示：式中

ρ——材料的密度（g/cm3或kg/m3）；m——材料的质量（g或kg）；V——材料在绝对密实状态下的体积，即材料体积内固体物质的实体积（cm3或m3）。（1-1）节目录章目录一、材料与质量有关的性质1．密度（一）材料的密度、表观密度5一、材料与质量有关的性质2

．表观密度（一）材料的密度、表观密度和堆积密度

表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量，测定材料的表观密度时，材料的质量可以是在任意含水状态下的，但需说明含水情况。表观密度

的计算公式为：（1-2）式中——材料的表观密度（kg/m3或g/cm3）；m——在自然状态下材料的质量（kg或g）；V0——在自然状态下材料的体积（m3或cm3）。节目录章目录一、材料与质量有关的性质2．表观密度（一）材料的密度、表观6一、材料与质量有关的性质3

．堆积密度（一）材料的密度、表观密度和堆积密度堆积密度是指粉状、颗粒状材料在堆积状态下单位体积的质量，按下式计算：（1-3）式中——材料的堆积密度（kg/m3）；m——材料的质量（kg）；——材料的堆积体积（m3）。节目录章目录一、材料与质量有关的性质3．堆积密度（一）材料的密度、表观7一、材料与质量有关的性质1

．密实度（二）材料的密实度与孔隙率

密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度。密实度D的计算公式为：（1-4）式中D——材料的密实度（%）。节目录章目录一、材料与质量有关的性质1．密实度（二）材料的密实度与孔隙8一、材料与质量有关的性质2

．孔隙率（二）材料的密实度与孔隙率孔隙率是指材料中孔隙体积所占整个体积的百分率。孔隙率P的计算公式为：式中P——材料的孔隙率（%）。（1-5）节目录章目录一、材料与质量有关的性质2．孔隙率（二）材料的密实度与孔隙9一、材料与质量有关的性质材料名称密度/（g·cm﹣3）表观密度/（kg·m﹣3）堆积密度/（kg·m﹣3）孔隙率/（%）石灰岩2.601800～2600—0.6～1.5花岗岩2.60～2.902500～2800—0.5～1.0碎石（石灰岩）2.60—1400～1700—砂2.60—1450～1650—水

泥2.80～3.20—1200～1300—烧结普通砖2.50～2.701600～1800—20～40普通混凝土2.602100～2600—5～20轻质混凝土2.601000～1400—60～65木

材1.55400～800—55～75钢

材7.857850——泡沫塑料—20～50—95～99常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率如表1-1所示。

表1-1常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率节目录章目录一、材料与质量有关的性质材料名称密度/（g·cm﹣3）表观密10一、材料与质量有关的性质1

．填充率（三）材料的填充率与空隙率

填充率是指散粒状材料在堆积体积内被颗粒所填充的程度。填充率D′的计算公式为：式中D′——散粒状材料在堆积状态下的填充率（%）。（1-6）节目录章目录一、材料与质量有关的性质1．填充率（三）材料的填充率与空隙11一、材料与质量有关的性质2

．空隙率（三）材料的填充率与空隙率空隙率是指散粒状材料在堆积体积内颗粒之间的空隙体积所占的百分率。空隙率P′的计算公式为：式中

P′——散粒状材料在堆积状态下的空隙率（%）。（1-7）节目录章目录一、材料与质量有关的性质2．空隙率（三）材料的填充率与空隙12一、材料与质量有关的性质（四）压实度

压实度是指散粒状材料被压实的程度，即散粒状材料经压实后的干堆积密度

值与该材料经充分压实后的干堆积密度

值的比率百分数。压实度ρ′的计算公式为：（1-8）式中

Ky——散粒状材料的压实度（%）；

ρ′——散粒状材料经压实后的实测干堆积密度（kg/m3）；——散粒状材料经充分压实后的最大干堆积密度（kg/m3）。节目录章目录一、材料与质量有关的性质（四）压实度压实度是13二、材料与水有关的性质（一）亲水性与憎水性根据材料被水润湿的程度，可将材料分为亲水性与憎水性两大类。亲水性与憎水性可用润湿角θ来表示，如图1-2所示。润湿角是指在材料、水、空气3者的交点处，沿水滴表面的切线与水和材料接触面之间的夹角。θ角越小，水分越容易被材料表面吸附，说明材料被水润湿的程度越高，即材料亲水性越好。（a）（b）图1-2材料的亲水性与憎水性示意图（a）亲水性材料；（b）憎水性材料节目录章目录二、材料与水有关的性质（一）亲水性与憎水性根据材料被水润湿的14二、材料与水有关的性质1

．吸湿性（二）材料的吸湿性与吸水性

材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。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材料干燥质量的百分比，用公式表示为：（1-9）式中

W——材料的含水率（%）；——材料吸湿后的质量（g）；——材料在绝对干燥状态下的质量（g）。节目录章目录二、材料与水有关的性质1．吸湿性（二）材料的吸湿性与吸水性15二、材料与水有关的性质2

．吸水性（二）材料的吸湿性与吸水性

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示方法。式中

Ww——质量吸水率（%）；m1——材料在吸水饱和状态下的质量（g）；m2——材料在绝对干燥状态下的质量（g）。（1）质量吸水率。材料在吸水饱和时，内部所吸水分的质量占材料干燥质量的百分比即为质量吸水率，用如下公式计算：（1-10）节目录章目录二、材料与水有关的性质2．吸水性（二）材料的吸湿性与吸水性16二、材料与水有关的性质2

．吸水性（二）材料的吸湿性与吸水性式中

Wv——体积吸水率（%）；Vw——材料所吸收水分的体积（cm3）；

ρw——水的密度，常温下可取1g/cm3。

（2）体积吸水率。材料在吸水饱和时，其内部所吸水分的体积占干燥材料自然体积的百分比即为体积吸水率，用公式表示如下：（1-11）节目录章目录二、材料与水有关的性质2．吸水性（二）材料的吸湿性与吸水性17二、材料与水有关的性质（三）材料的耐水性材料长期在水的作用下不被损坏，其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为：式中

K——材料的软化系数；f1——材料在吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）；f——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。（1-12）节目录章目录二、材料与水有关的性质（三）材料的耐水性材料长期在水的作用下18二、材料与水有关的性质（四）材料的抗渗性抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。式中

Q——透过材料试件的水量（cm3）；H——水头差（cm）；A——渗水面积（cm2）；d——试件厚度（cm）；t——渗水时间（h）；k——渗透系数（cm/h）。（1-13）

根据水力学的渗透定律，在一定的时间t内，透过材料试件的水量Q与渗水面积A及材料两侧的水头差H成正比，与试件厚度d成反比，而其比例数k即定义为渗透系数。节目录章目录二、材料与水有关的性质（四）材料的抗渗性抗渗性是指材料抵抗压19二、材料与水有关的性质（五）材料的抗冻性材料在吸水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不被破坏，强度不显著降低，且其质量也不显著减小的性质称为抗冻性。

材料遭受冻融破坏，主要是侵入材料孔隙的水结冰产生的膨胀应力以及冻融时的温度应力产生的破坏作用。抗冻性良好的材料对于经受温度变化、干湿交替等破坏作用的性能也较强。所以，抗冻性常作为评价材料耐久性的一个重要指标。节目录章目录二、材料与水有关的性质（五）材料的抗冻性材料在吸水饱和状态下20三、材料的热工性质（一）材料的导热性导热性是指材料传导热量的能力。材料导热能力的大小可用导热系数λ表示。导热系数的计算公式为：（1-14）式中

λ——材料的导热系数［W/（m·K）］；Q——传导的热量（J）；d——材料厚度（m）；A——材料的传热面积（m2）；t——传热的时间（s）；T1－T2——材料两侧的温度差（K）。材料的导热系数大，则导热性强；反之，绝热性能强。节目录章目录三、材料的热工性质（一）材料的导热性导热性是指材料传导热量的21二、材料与水有关的性质1

．材料的热容量（二）材料的热容量与比热式中

Q——材料的热容量（J）；c——材料的比热［J/（g·K）］；m——材料的质量（g）；T1－T2——材料受热或冷却前后的温度差（K）。

热容量是指材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的能力。热容量Q的计算公式为：Q＝cm（T1－T2） （1-15）节目录章目录二、材料与水有关的性质1．材料的热容量（二）材料的热容量与22二、材料与水有关的性质2．材料的比热（二）材料的热容量与比热比热c是真正反映不同材料热容性差别的参数，它可由式（1-15）导出：（1-16）

材料的比热值大小与其组成和结构有关。通常所说材料的比热值是指其干燥状态下的比热值。节目录章目录二、材料与水有关的性质2．材料的比热（二）材料的热容量与比热23三、材料的热工性质几种常用建筑材料的导热系数和比热值见表1-2。表1-2几种常用建筑材料的导热系数和比热值材

料导热系数/［W·（m·K）﹣1］比热/［J·（g·K）﹣1］材

料导热系数/［W·（m·K）﹣1］比热/［J·（g·K）﹣1］钢

材580.48泡沫塑料0.0351.30花

岗

岩3.490.92水0.584.19普通混凝土1.510.84冰2.332.05普通黏土砖0.800.88密闭空气0.0231.00松

木横纹0.17/顺纹0.352.5（二）材料的热容量与比热节目录章目录三、材料的热工性质几种常用建筑材料的导热系数和比热值见表1-24二、材料与水有关的性质1．材料的耐燃性（三）材料的耐燃性与耐火性

耐燃性是指材料在火焰或高温作用下可否燃烧的性质。

我国相关规范把材料按耐燃性分为非燃烧材料（如钢铁、砖、石等）、难燃材料（如纸面石膏板、水泥刨花板等）和可燃材料（如木材、竹材等）。在建筑物的不同部位，根据其使用特点和重要性，可选择不同耐燃性的材料。节目录章目录二、材料与水有关的性质1．材料的耐燃性（三）材料的耐燃性与耐25二、材料与水有关的性质2．材料的耐火性（三）材料的耐燃性与耐火性

耐火性是指材料在火焰或高温作用下，保持自身不被破坏、性能不明显下降的能力。常用材料的极限耐火温度见表1-3表1-3常用材料的极限耐火温度材料温度/℃注

解材料温度/℃注

解普通黏土砖砌体500最高使用温度预应力混凝土400火灾时最高允许温度普通钢筋混凝土200最高使用温度钢

材350火灾时最高允许温度普通混凝土200最高使用温度木

材260火灾危险温度页岩陶粒混凝土400最高使用温度花岗石（含石英）575相变发生急剧膨胀温度普通钢筋混凝土500火灾时最高允许温度石灰岩、大理石750开始分解温度节目录章目录二、材料与水有关的性质2．材料的耐火性（三）材料的耐燃性与耐26三、材料的热工性质（四）材料的温度变形性材料的温度变形性是指温度升高或降低时材料的体积变化程度。材料的单向线膨胀量或线收缩量计算公式为：ΔL=(t1－t2)·

α

·L（1-17）式中

ΔL——线膨胀或线收缩量（mm）；(t1－t2)——材料升降温前后的温度差（K）；

α——材料在常温下的平均线膨胀系数（1/K）；L——材料原来的长度（mm）。

材料线膨胀系数大小与建筑温度变形的产生有着直接的关系，在工程中需选择合适的材料来满足工程对温度变形的需求。节目录章目录三、材料的热工性质（四）材料的温度变形性材料的温度变形性是指27四、材料的声学性能（一）吸声性材料的声学性能是通过材料与声波相互作用而呈现的，主要有吸声性和隔声性。式中

α——材料的吸声系数；E0——传递给材料的全部入射声能；E——被材料吸收（包括透过）的声能。吸声性是指声能穿透材料和被材料消耗的性质。材料吸声性能用吸声系数α表示。吸声系数是材料指吸收的能量与声波原先传递给材料全部能量的百分比，其计算公式为：（1-18）节目录章目录四、材料的声学性能（一）吸声性材料的声学性能是通过材料与声波28四、材料的声学性能1．隔空气声（二）隔声性

声波在空气中传播遇到密实的围护结构（如墙体）时，声波将激发墙体产生振动，并使声音透过墙体传至另一空间中。空气对墙体的激发服从“质量定律”，即墙体的单位面积质量越大，隔声效果越好。2．隔固体声

固体声是由于振源撞击固体材料，引起固体材料受迫振动而发声，并向四周辐射声能。固体声在传播过程中，声能的衰减极少。对固体声隔绝的最有效措施是断绝其声波继续传递的途径，即在产生和传递固体声波的结构层中加入具有一定弹性的衬垫材料。节目录章目录四、材料的声学性能1．隔空气声（二）隔声性声29第二节

建筑材料的力学性质一、材料的强度二、材料的韧性和脆性三、材料的硬度四、材料的弹性和塑性五、材料的耐磨性章目录第二节建筑材料的力学性质一、材料的强度二、材料的韧性和脆30一、材料的强度（一）强度的分类

根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等，如图1-3所示。（a）（b）（c）（d）图1-3材料承受各种外力示意图（a）抗拉；）b）抗压；（c）抗剪；（d）抗弯节目录章目录一、材料的强度（一）强度的分类根据外力作用方31一、材料的强度1．抗拉（压、剪）强度（一）强度的分类

材料承受荷载（拉力、压力、剪力）作用直到破坏时，单位面积上所承受的拉力（压力、剪力）称为抗拉（压、剪）强度。材料的抗拉、抗压、抗剪强度按下式计算：式中

f——抗拉、抗压、抗剪强度（MPa）；F——材料受拉、压、剪时的破坏荷载（N）；A——材料受力面积（mm2）。（1-19）节目录章目录一、材料的强度1．抗拉（压、剪）强度（一）强度的分类32一、材料的强度2．抗弯（折）强度（一）强度的分类

材料的抗弯（折）强度与材料受力情况有关，对于矩形截面试件，若两端支撑，中间承受荷载作用，则其抗弯（折）强度按下式计算：式中

fm——材料的抗弯（折）强度（MPa）；F——受弯时的破坏荷载（N）；l——两支点间距（mm）；b、h——材料截面宽度、高度（mm）。（1-20）节目录章目录一、材料的强度2．抗弯（折）强度（一）强度的分类33一、材料的强度（一）强度的分类常见建筑材料的各种强度见表1-4。

表1-4常用建筑材料的各种强

单位：MPa材

料抗

压抗

拉抗

折花岗石100～2505～810～14普通混凝土5～601～9—轻骨料混凝土5～500.4～2—松木（顺纹）30～5080～12060～100钢

材240～1500240～1500—节目录章目录一、材料的强度（一）强度的分类常见建筑材料的各种强度见表1-34一、材料的强度（二）强度等级

对于以强度为主要指标的材料，通常按材料强度值的高低划分成若干等级，称为强度等级。表1-5测定强度的标准试件受力方式试

件简

图计算公式材

料试件尺寸/mm轴向受压（a）轴向抗压强度极限立方体＝

混凝土砂

浆石

材150×150×15070.7×70.7×70.750×50×50棱柱体混凝土木材a＝100，150，200h＝2a～3aa

＝20，h

＝30复合试件砖S＝115×120半个棱柱体水泥S＝40×62.5节目录章目录一、材料的强度（二）强度等级对于以强度为主要35一、材料的强度（二）强度等级续表1-5（一）受力方式试

件简

图计算公式材

料试件尺寸/mm轴向受拉（b）轴向抗拉强度极限钢

筋拉伸试件＝钢

筋木材l＝5d或l

＝10da＝15，b＝4（A＝a·b）立方体混凝土100×100×100150×150×150节目录章目录一、材料的强度（二）强度等级续表1-5（一）受力方式试件36一、材料的强度（二）强度等级续表1-5（二）受力方式试

件简

图计算公式材

料试件尺寸/mm受弯（c）抗弯强度极限棱柱体砖水泥b＝h＝40l＝100棱柱体混凝土木

材20×20×300l＝240节目录章目录一、材料的强度（二）强度等级续表1-5（二）受力方式试件37一、材料的强度（三）比强度

比强度是按单位体积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。比强度是衡量材料轻质高强性能的重要指标，优质的结构材料必须具有较高的比强度。几种主要材料的比强度见表1-6。表1-6几种常用材料的比强度材料名称表观密度/（kg·m﹣3）抗压强度/MPa比强度/低碳钢78604150.053松

木50034（顺纹）0.069普通混凝土2400300.012玻璃钢20004500.225节目录章目录一、材料的强度（三）比强度比强度是按单位体积38二、材料的韧性和脆性材料在冲击或振动荷载作用下能吸收较大的能量，产生一定的变形而不被破坏，这种性质称为韧性。材料的韧性值用冲击韧性指标αk表示。冲击韧性指标是指用带缺口的试件做冲击破坏试验时，断口处单位面积所吸收的功。其计算公式为：式中

αk——材料的冲击韧性指标（J/mm2）；Ak——试件破坏时所消耗的功（J）；A——试件受力净截面积（mm）。

材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。具有这种性质的材料称脆性材料。（1-21）节目录章目录二、材料的韧性和脆性材料在冲击或振动荷载作用下能吸收较大的能39三、材料的硬度硬度指材料表面的坚硬程度，是抵抗其他物体刻划、压入其表面的能力。硬度的测定方法有刻划法、回弹法、压入法等，不同材料其硬度的测定方法不同。

硬度的测定方法有刻划法、回弹法、压入法等，不同材料其硬度的测定方法不同。

回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土的强度，也用于测定砖、砂浆等的表面硬度；刻划法用于测定天然矿物的硬度。

压入法是用硬物压入材料表面，通过压痕的面积和深度测定材料的硬度。节目录章目录三、材料的硬度硬度指材料表面的坚硬程度，是抵抗其他物体刻划、40四、材料的弹性和塑性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全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内即可完全消失的变形，就称为弹性变形。

在外力作用下材料产生变形，如果取消外力，材料仍保持变形后的形状尺寸，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。塑性变形为不可逆变形，是永久变形。弹性变形属可逆变形，其数值大小与外力成正比，其比例系数称为材料的弹性模量。材料在弹性变形范围内，弹性模量E为常数，其值等于应力σ与应变ε的比值，即：（1-22）式中

σ——材料所受的应力（MPa）；

ε——在应力

作用下的应变；E——材料的弹性模量（MPa）。节目录章目录四、材料的弹性和塑性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，41五、材料的耐磨性耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力，耐磨性用磨损率（N）表示，它等于试件在标准试验条件下磨损前后的质量差与试件受磨表面积之商。磨损率（N）可用下式计算：

材料的耐磨性与硬度、强度及内部构造有关，材料的硬度越大，则材料的耐磨性越高，材料的磨损率有时也用磨损前后的体积损失来表示；材料的耐磨性有时也用耐磨次数来表示。式中

N——材料的磨损率（g/cm2）；m1、m2——材料磨损前、后的质量（g）；A——试件受磨面积（cm2）。（1-23）节目录章目录五、材料的耐磨性耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力，耐磨性用磨42第三节

建筑材料的耐久性一、材料的强度二、材料的韧性和脆性章目录第三节建筑材料的耐久性一、材料的强度二、材料的韧性和脆性43一、影响材料耐久性的因素内部因素是造成材料耐久性下降的根本原因。内部因素主要包括材料的组成、结构与性质。当材料的组成成分易溶于水或其他液体，或易与其他物质发生化学反应时，材料的耐久性、耐化学腐蚀性较差；无机非金属脆性材料在温度剧变时易产生开裂，即耐急冷急热性差；当材料的孔隙率较大时，材料的耐久性较差；有机材料，抗老化性较差；当材料强度较高时，材料的耐久性较好。

外部因素是影响耐久性的主要原因。外部因素主要有以下几种：（1）化学作用。包括各种酸、碱、盐及其水溶液，各种腐蚀性气体，对材料具有化学腐蚀作用和氧化作用。（2）物理作用。包括光、热、电、温度差、湿度差、干湿循环、冻融循环、溶解等，可使材料的结构发生变化，如内部产生微裂纹或孔隙率增加。（3）机械作用。包括冲击、疲劳荷载，各种气体、液体及固体引起的磨损等。（4）生物作用。包括菌类、昆虫等，可使材料产生腐朽、虫蛀等。（一）内部因素（二）外部因素节目录章目录一、影响材料耐久性的因素内部因素是造成材料耐久性下降的根本原44二、耐久性的测定对材料耐久性最可靠的判断是在使用条件下进行长期观测，但这需要很长的时间。通常根据使用条件及要求，在实验室进行快速实验，根据实验结果，对材料的耐久性作出判定，其实验项目主要有干湿循环、冻融循环、碳化、化学介质浸渍、加湿与紫外线干燥循环等。节目录章目录二、耐久性的测定对材料耐久性最可靠的判断是在使用条件下进行长45建筑材料第一章建筑材料的基本性质课件46建筑材料第一章

建筑材料的基本性质建筑材料47第一章

建筑材料的基本性质第一节

建筑材料的物理性质第二节

建筑材料的力学性质第三节

建筑材料的耐久性第一章建筑材料的基本性质第一节建筑材料的物理性质第二48第一节建筑材料的物理性质一、材料与质量有关的性质二、材料与水有关的性质三、材料的热工性质四、材料的声学性能章目录第一节建筑材料的物理性质一、材料与质量有关的性质二、材料49一、材料与质量有关的性质（一）材料的密度、表观密度和堆积密度由于材料在自然界中所处的环境、状态等不同，它们的内部结构、孔隙和空隙特征的分布情况也不同，从而导致材料单位体积的质量在不同环境和状态下存在一定差别，这些差别分别表现为密度、表观密度和堆积密度，它们对材料的相关性质及其工程应用有着重要影响。节目录章目录一、材料与质量有关的性质（一）材料的密度、表观密度和堆积密度50一、材料与质量有关的性质1

．密度（一）材料的密度、表观密度和堆积密度密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量，用下式表示：式中

ρ——材料的密度（g/cm3或kg/m3）；m——材料的质量（g或kg）；V——材料在绝对密实状态下的体积，即材料体积内固体物质的实体积（cm3或m3）。（1-1）节目录章目录一、材料与质量有关的性质1．密度（一）材料的密度、表观密度51一、材料与质量有关的性质2

．表观密度（一）材料的密度、表观密度和堆积密度

表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量，测定材料的表观密度时，材料的质量可以是在任意含水状态下的，但需说明含水情况。表观密度

的计算公式为：（1-2）式中——材料的表观密度（kg/m3或g/cm3）；m——在自然状态下材料的质量（kg或g）；V0——在自然状态下材料的体积（m3或cm3）。节目录章目录一、材料与质量有关的性质2．表观密度（一）材料的密度、表观52一、材料与质量有关的性质3

．堆积密度（一）材料的密度、表观密度和堆积密度堆积密度是指粉状、颗粒状材料在堆积状态下单位体积的质量，按下式计算：（1-3）式中——材料的堆积密度（kg/m3）；m——材料的质量（kg）；——材料的堆积体积（m3）。节目录章目录一、材料与质量有关的性质3．堆积密度（一）材料的密度、表观53一、材料与质量有关的性质1

．密实度（二）材料的密实度与孔隙率

密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度。密实度D的计算公式为：（1-4）式中D——材料的密实度（%）。节目录章目录一、材料与质量有关的性质1．密实度（二）材料的密实度与孔隙54一、材料与质量有关的性质2

．孔隙率（二）材料的密实度与孔隙率孔隙率是指材料中孔隙体积所占整个体积的百分率。孔隙率P的计算公式为：式中P——材料的孔隙率（%）。（1-5）节目录章目录一、材料与质量有关的性质2．孔隙率（二）材料的密实度与孔隙55一、材料与质量有关的性质材料名称密度/（g·cm﹣3）表观密度/（kg·m﹣3）堆积密度/（kg·m﹣3）孔隙率/（%）石灰岩2.601800～2600—0.6～1.5花岗岩2.60～2.902500～2800—0.5～1.0碎石（石灰岩）2.60—1400～1700—砂2.60—1450～1650—水

泥2.80～3.20—1200～1300—烧结普通砖2.50～2.701600～1800—20～40普通混凝土2.602100～2600—5～20轻质混凝土2.601000～1400—60～65木

材1.55400～800—55～75钢

材7.857850——泡沫塑料—20～50—95～99常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率如表1-1所示。

表1-1常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率节目录章目录一、材料与质量有关的性质材料名称密度/（g·cm﹣3）表观密56一、材料与质量有关的性质1

．填充率（三）材料的填充率与空隙率

填充率是指散粒状材料在堆积体积内被颗粒所填充的程度。填充率D′的计算公式为：式中D′——散粒状材料在堆积状态下的填充率（%）。（1-6）节目录章目录一、材料与质量有关的性质1．填充率（三）材料的填充率与空隙57一、材料与质量有关的性质2

．空隙率（三）材料的填充率与空隙率空隙率是指散粒状材料在堆积体积内颗粒之间的空隙体积所占的百分率。空隙率P′的计算公式为：式中

P′——散粒状材料在堆积状态下的空隙率（%）。（1-7）节目录章目录一、材料与质量有关的性质2．空隙率（三）材料的填充率与空隙58一、材料与质量有关的性质（四）压实度

压实度是指散粒状材料被压实的程度，即散粒状材料经压实后的干堆积密度

值与该材料经充分压实后的干堆积密度

值的比率百分数。压实度ρ′的计算公式为：（1-8）式中

Ky——散粒状材料的压实度（%）；

ρ′——散粒状材料经压实后的实测干堆积密度（kg/m3）；——散粒状材料经充分压实后的最大干堆积密度（kg/m3）。节目录章目录一、材料与质量有关的性质（四）压实度压实度是59二、材料与水有关的性质（一）亲水性与憎水性根据材料被水润湿的程度，可将材料分为亲水性与憎水性两大类。亲水性与憎水性可用润湿角θ来表示，如图1-2所示。润湿角是指在材料、水、空气3者的交点处，沿水滴表面的切线与水和材料接触面之间的夹角。θ角越小，水分越容易被材料表面吸附，说明材料被水润湿的程度越高，即材料亲水性越好。（a）（b）图1-2材料的亲水性与憎水性示意图（a）亲水性材料；（b）憎水性材料节目录章目录二、材料与水有关的性质（一）亲水性与憎水性根据材料被水润湿的60二、材料与水有关的性质1

．吸湿性（二）材料的吸湿性与吸水性

材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。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材料干燥质量的百分比，用公式表示为：（1-9）式中

W——材料的含水率（%）；——材料吸湿后的质量（g）；——材料在绝对干燥状态下的质量（g）。节目录章目录二、材料与水有关的性质1．吸湿性（二）材料的吸湿性与吸水性61二、材料与水有关的性质2

．吸水性（二）材料的吸湿性与吸水性

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示方法。式中

Ww——质量吸水率（%）；m1——材料在吸水饱和状态下的质量（g）；m2——材料在绝对干燥状态下的质量（g）。（1）质量吸水率。材料在吸水饱和时，内部所吸水分的质量占材料干燥质量的百分比即为质量吸水率，用如下公式计算：（1-10）节目录章目录二、材料与水有关的性质2．吸水性（二）材料的吸湿性与吸水性62二、材料与水有关的性质2

．吸水性（二）材料的吸湿性与吸水性式中

Wv——体积吸水率（%）；Vw——材料所吸收水分的体积（cm3）；

ρw——水的密度，常温下可取1g/cm3。

（2）体积吸水率。材料在吸水饱和时，其内部所吸水分的体积占干燥材料自然体积的百分比即为体积吸水率，用公式表示如下：（1-11）节目录章目录二、材料与水有关的性质2．吸水性（二）材料的吸湿性与吸水性63二、材料与水有关的性质（三）材料的耐水性材料长期在水的作用下不被损坏，其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为：式中

K——材料的软化系数；f1——材料在吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）；f——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。（1-12）节目录章目录二、材料与水有关的性质（三）材料的耐水性材料长期在水的作用下64二、材料与水有关的性质（四）材料的抗渗性抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。式中

Q——透过材料试件的水量（cm3）；H——水头差（cm）；A——渗水面积（cm2）；d——试件厚度（cm）；t——渗水时间（h）；k——渗透系数（cm/h）。（1-13）

根据水力学的渗透定律，在一定的时间t内，透过材料试件的水量Q与渗水面积A及材料两侧的水头差H成正比，与试件厚度d成反比，而其比例数k即定义为渗透系数。节目录章目录二、材料与水有关的性质（四）材料的抗渗性抗渗性是指材料抵抗压65二、材料与水有关的性质（五）材料的抗冻性材料在吸水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不被破坏，强度不显著降低，且其质量也不显著减小的性质称为抗冻性。

材料遭受冻融破坏，主要是侵入材料孔隙的水结冰产生的膨胀应力以及冻融时的温度应力产生的破坏作用。抗冻性良好的材料对于经受温度变化、干湿交替等破坏作用的性能也较强。所以，抗冻性常作为评价材料耐久性的一个重要指标。节目录章目录二、材料与水有关的性质（五）材料的抗冻性材料在吸水饱和状态下66三、材料的热工性质（一）材料的导热性导热性是指材料传导热量的能力。材料导热能力的大小可用导热系数λ表示。导热系数的计算公式为：（1-14）式中

λ——材料的导热系数［W/（m·K）］；Q——传导的热量（J）；d——材料厚度（m）；A——材料的传热面积（m2）；t——传热的时间（s）；T1－T2——材料两侧的温度差（K）。材料的导热系数大，则导热性强；反之，绝热性能强。节目录章目录三、材料的热工性质（一）材料的导热性导热性是指材料传导热量的67二、材料与水有关的性质1

．材料的热容量（二）材料的热容量与比热式中

Q——材料的热容量（J）；c——材料的比热［J/（g·K）］；m——材料的质量（g）；T1－T2——材料受热或冷却前后的温度差（K）。

热容量是指材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的能力。热容量Q的计算公式为：Q＝cm（T1－T2） （1-15）节目录章目录二、材料与水有关的性质1．材料的热容量（二）材料的热容量与68二、材料与水有关的性质2．材料的比热（二）材料的热容量与比热比热c是真正反映不同材料热容性差别的参数，它可由式（1-15）导出：（1-16）

材料的比热值大小与其组成和结构有关。通常所说材料的比热值是指其干燥状态下的比热值。节目录章目录二、材料与水有关的性质2．材料的比热（二）材料的热容量与比热69三、材料的热工性质几种常用建筑材料的导热系数和比热值见表1-2。表1-2几种常用建筑材料的导热系数和比热值材

料导热系数/［W·（m·K）﹣1］比热/［J·（g·K）﹣1］材

料导热系数/［W·（m·K）﹣1］比热/［J·（g·K）﹣1］钢

材580.48泡沫塑料0.0351.30花

岗

岩3.490.92水0.584.19普通混凝土1.510.84冰2.332.05普通黏土砖0.800.88密闭空气0.0231.00松

木横纹0.17/顺纹0.352.5（二）材料的热容量与比热节目录章目录三、材料的热工性质几种常用建筑材料的导热系数和比热值见表1-70二、材料与水有关的性质1．材料的耐燃性（三）材料的耐燃性与耐火性

耐燃性是指材料在火焰或高温作用下可否燃烧的性质。

我国相关规范把材料按耐燃性分为非燃烧材料（如钢铁、砖、石等）、难燃材料（如纸面石膏板、水泥刨花板等）和可燃材料（如木材、竹材等）。在建筑物的不同部位，根据其使用特点和重要性，可选择不同耐燃性的材料。节目录章目录二、材料与水有关的性质1．材料的耐燃性（三）材料的耐燃性与耐71二、材料与水有关的性质2．材料的耐火性（三）材料的耐燃性与耐火性

耐火性是指材料在火焰或高温作用下，保持自身不被破坏、性能不明显下降的能力。常用材料的极限耐火温度见表1-3表1-3常用材料的极限耐火温度材料温度/℃注

解材料温度/℃注

解普通黏土砖砌体500最高使用温度预应力混凝土400火灾时最高允许温度普通钢筋混凝土200最高使用温度钢

材350火灾时最高允许温度普通混凝土200最高使用温度木

材260火灾危险温度页岩陶粒混凝土400最高使用温度花岗石（含石英）575相变发生急剧膨胀温度普通钢筋混凝土500火灾时最高允许温度石灰岩、大理石750开始分解温度节目录章目录二、材料与水有关的性质2．材料的耐火性（三）材料的耐燃性与耐72三、材料的热工性质（四）材料的温度变形性材料的温度变形性是指温度升高或降低时材料的体积变化程度。材料的单向线膨胀量或线收缩量计算公式为：ΔL=(t1－t2)·

α

·L（1-17）式中

ΔL——线膨胀或线收缩量（mm）；(t1－t2)——材料升降温前后的温度差（K）；

α——材料在常温下的平均线膨胀系数（1/K）；L——材料原来的长度（mm）。

材料线膨胀系数大小与建筑温度变形的产生有着直接的关系，在工程中需选择合适的材料来满足工程对温度变形的需求。节目录章目录三、材料的热工性质（四）材料的温度变形性材料的温度变形性是指73四、材料的声学性能（一）吸声性材料的声学性能是通过材料与声波相互作用而呈现的，主要有吸声性和隔声性。式中

α——材料的吸声系数；E0——传递给材料的全部入射声能；E——被材料吸收（包括透过）的声能。吸声性是指声能穿透材料和被材料消耗的性质。材料吸声性能用吸声系数α表示。吸声系数是材料指吸收的能量与声波原先传递给材料全部能量的百分比，其计算公式为：（1-18）节目录章目录四、材料的声学性能（一）吸声性材料的声学性能是通过材料与声波74四、材料的声学性能1．隔空气声（二）隔声性

声波在空气中传播遇到密实的围护结构（如墙体）时，声波将激发墙体产生振动，并使声音透过墙体传至另一空间中。空气对墙体的激发服从“质量定律”，即墙体的单位面积质量越大，隔声效果越好。2．隔固体声

固体声是由于振源撞击固体材料，引起固体材料受迫振动而发声，并向四周辐射声能。固体声在传播过程中，声能的衰减极少。对固体声隔绝的最有效措施是断绝其声波继续传递的途径，即在产生和传递固体声波的结构层中加入具有一定弹性的衬垫材料。节目录章目录四、材料的声学性能1．隔空气声（二）隔声性声75第二节

建筑材料的力学性质一、材料的强度二、材料的韧性和脆性三、材料的硬度四、材料的弹性和塑性五、材料的耐磨性章目录第二节建筑材料的力学性质一、材料的强度二、材料的韧性和脆76一、材料的强度（一）强度的分类

根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等，如图1-3所示。（a）（b）（c）（d）图1-3材料承受各种外力示意图（a）抗拉；）b）抗压；（c）抗剪；（d）抗弯节目录章目录一、材料的强度（一）强度的分类根据外力作用方77一、材料的强度1．抗拉（压、剪）强度（一）强度的分类

材料承受荷载（拉力、压力、剪力）作用直到破坏时，单位面积上所承受的拉力（压力、剪力）称为抗拉（压、剪）强度。材料的抗拉、抗压、抗剪强度按下式计算：式中

f——抗拉、抗压、抗剪强度（MPa）；F——材料受拉、压、剪时的破坏荷载（N）；A——材料受力面积（mm2）。（1-19）节目录章目录一、材料的强度1．抗拉（压、剪）强度（一）强度的分类78一、材料的强度2．抗弯（折）强度（一）强度的分类

材料的抗弯（折）强度与材料受力情况有关，对于矩形截面试件，若两端支撑，中间承受荷载作用，则其抗弯（折）强度按下式计算：式中

fm——材料的抗弯（折）强度（MPa）；F——受弯时的破坏荷载（N）；l——两支点间距（mm）；b、h——材料截面宽度、高度（mm）。（1-20）节目录章目录一、材料的强度2．抗弯（折）强度（一）强度的分类79一、材料的强度（一）强度的分类常见建筑材料的各种强度见表1-4。

表1-4常用建筑材料的各种强

单位：MPa材

料抗

压抗

拉抗

折花岗石100～2505～810～14普通混凝土5～601～9—轻骨料混凝土5～500.4～2—松木（顺纹）30～5080～12060～100钢

材240～1500240～1500—节目录章目录一、材料的强度（一）强度的分类常见建筑材料的各种强度见表1-80一、材料的强度（二）强度等级

对于以强度为主要指标的材料，通常按材料强度值的高低划分成若干等级，称为强度等级。表1-5测定强度的标准试件受力方式试

件简

图计算公式材

料试件尺寸/mm轴向受压（a）轴向抗压强度极限立方体＝

混凝土砂

浆石

材150×150×15070.7×70.7×70.750×50×50棱柱体混凝土木材a＝100，150，200h＝2a～3aa

＝20，h

＝30复合试件砖S＝115×120半个棱柱体水泥S＝40×62.5节目录章目录一、材料的强度（二）强度等级对于以强度为主要81一、材料的强度（二）强度等级续表1-5（一）受力方式试

件简

图计算公式材

料试件尺寸/mm轴向受拉（b）轴向抗拉强度极限钢

筋拉伸试件＝钢

筋木材l＝5d或l

＝10da＝15，b＝4（A＝a·b）立方体混凝土100×100×100150×150×150节目录章目录一、材料的强度（二）强度等级续表1-5（一）受力方式试件82一、材料的强度（二）强度等级续表1-5（二）受力方式试

件简

图计算公式材

料试件尺寸/mm受弯（c）抗弯强度极限棱柱体砖水泥b＝h＝40l＝100棱柱体混凝土木

材20×20×300l＝240节目录章目录一、材料的强度（二）强度等级续表1-5（二）受力方式试件83一、材料的强度（三）比强度

比强度是按单位体积质量计算的材料强度，其值等于材料强