第一章材料的基本性质

第一章建筑材料的基本性质内容：材料的组成、结构和构造材料的基本物理性质材料的基本力学性质材料的耐久性材料的热工性能材料的装饰性能1.1材料的组成、结构和构造一、材料的组成---是指材料的化学成分、矿物组成和配料组成。1、材料的化学组成定义构成材料的化学元素及化合物的种类与数量。与性质关系材料的化学性质、物理性质与化学组成密切相关。举例钢材易锈蚀是因为含Fe，钢材中C含量的多少，确定钢的性质，C愈高，脆性愈大，韧性就愈差；水泥的化学组成不同，或相互比例不同，性质也不同。2.矿物组成定义矿物组成是指构成材料的矿物种类和数量。矿物材料中具有特定的晶体结构，特定的物理力学性质的组织结构。与性质关系矿物组成在其化学成分确定的条件下，是决定材料性质的主要因素。举例水泥中的熟料矿物，其相对含量不同，水泥性能不同。3.相组成定义材料中结构相近，性质相同的均匀部分。自然界中的物质分为气象、液相固相三种形态。材料中，同种化学成分由于加工工艺不同，温度压力等环境的不同，可形成不同的相。如，铁碳合金中有铁素体、渗碳体、珠光体。复(混）合材料由两相或两相以上的物质组成的材料。如混凝土。与性质关系复（混）合材料的性质与其构成材料的相组成和界面特性有密切关系。界面为多相材料中相与相之间的分界面，是较薄弱区。改善界面性能可以提高材料性能。宏观结构细观结构微观结构二、材料的结构1.宏观结构指用肉眼或放大镜能分辨的粗大组织。在10-3m以上。材料的宏观结构及其相应的主要特征2.细观结构

定义指用光学显微镜所看到的结构。其尺寸范围在10-3~10-6m。研究领域该结构主要研究材料内部的晶粒、颗粒等的大小和形态、晶界或界面，孔隙与微裂纹的大小和分布。举例

钢铁的铁素体、渗碳体、珠光体。3.微观结构定义用电子显微镜、X-射线衍射仪等手段来研究的原子级或分子级结构。尺寸范围在10-6-10-10m。

分类晶体玻璃体胶体3.微观结构晶体非晶体（玻璃体）原子排列示意图3.微观结构（1）晶体

定义质点在空间上按特定的规则呈周期性排列。近程有序，远程有序。

晶体结构的分类原子晶体，如石英分子晶体，如有机化合物离子晶体，如CaCl2金属晶体，如钢铁3.微观结构（2）玻璃体定义：质点呈无规则空间网络结构，化学性质不稳定，易与其他物质起化学反应。近程有序，远程无序。玻璃体结构特点：质点排列不规则，没有固定的几何形状。各向同性，破坏时没有明显的解理面（矿物在外力作用下，沿一定的结晶方向裂成光滑平面的性质）。

没有固定的熔点。具有化学活性，如火山灰，粒化高炉矿渣等。3.微观结构（3）胶体

定义：粒径为10-7～10-10m的固体颗粒为分散相，分散在连续相介质中形成的分散体系。胶体结构特点：①总表面积大。表面能大，吸附能力强。②既具有固体性质，又具有粘性液体的流动性质。分类

溶胶结构：胶粒少

凝胶结构：胶粒多定义构造指具有特定性质的材料结构单元间的相互搭配情况。

构造与结构关系与结构相比构造更强调相同材料或不同材料间的搭配组合关系。如材料的(孔隙、层理、纹理、疵病等)

构造与性能的关系木材的宏观和微观构造决定了木材的各向异性；具有特定构造的节能墙板，其构造赋予了墙板良好的保温、隔声、防火抗震等性能。

三、材料的构造空隙1.2材料的物理性质

一、材料的密度1.实际密度指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算：

式中：ρ——实际密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的质量，g或kg；

V——材料的绝对密实体积，cm3

或m3。实际密度的测量绝对密实状态下的体积－是指不包括材料内部孔隙在内的体积。实际密度的测量：

1）对近于绝对密实的材料：金属、玻璃等量测几何体积－称重－代入公式

2）对有孔隙的材料：砖、混凝土、石材磨成细粉－李氏比重瓶法测试李氏瓶法试验演示2.表观密度材料单位表观体积的质量。按下式计算：式中：——体积密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的质量，g或kg；

——材料的自然体积，cm3

或m3。

规则材料

开口孔闭口孔

表观密度的测量

自然状态下的体积－是指包含材料内部孔隙在内的体积。材料内部孔隙含有水分时，其质量和体积均发生变化。注明含水情况表观密度一般是采用材料在气干状态下的质量和体积来测定。在烘干状态下的表观密度称为干表观密度。

表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。因此，材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。工程中砂石材料，直接用排水法测定其表观体积砂表观密度ρs的测定（kg/m3）式中：m0——砂试样的烘干质量，g；m0＝300g；

m1——砂试样、水及容量瓶总质量，g;m2——水及容量瓶总质量，g。测定瓶+砂+水的质量m1测定瓶+水的质量m23.堆积密度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：

式中：ρ0——材料的堆积密度,g/cm3

或kg/m3；

m

——材料的质量，g或kg；

——材料的堆积体积，cm3

或m3。堆积密度的测量堆积体积－是指包含颗粒内部孔隙和颗粒之间的空隙在内的体积。堆积密度的测量：

1）容器法：散粒材料装入容器－量测体积－称净重－代入公式

2）自然堆积法：堆积成一定形状－量测几何体积－称重－代入公式V‘0颗粒状材料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几种密度的比较比较项目实际密度表观密度体积密度堆积密度材料状态绝对密实近似绝对密实状态自然状态堆积状态材料体积VV0计算公式应用判断材料性质用量计算、体积计算材料名称密度(g/cm3)表观密度(kg/m3)堆积密度(kg/m3)石灰岩2.6～2.81800～2600—花岗岩2.7～3.02000～2850—水泥2.8～3.1—1200～1300混凝土用砂2.5～2.6—1450～1650混凝土用石2.6～2.9—1400～1700普通混凝土—2100～2500—粘土2.5～2.7—1600～1800钢材7.857850—铝合金2.7～2.92700～2900—烧结普通砖2.5～2.71500～1800—建筑陶瓷2.5～2.71800～2500—红松木1.55～1.60400～800—玻璃2.45～2.552450～2550—泡沫塑料—10～50—常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度4、密实度

密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。密实度的计算式如下：

式中：ρ——密度；

ρ0——材料的表观密度。

对于绝对密实材料，因ρ0=ρ

，故密实度D=1或100%。对于大多数土木工程材料，因ρ0

＜ρ

，故密实度D

＜1或D

＜100%。5、孔隙率材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率P按下式计算：式中：V——材料的绝对密实体积，cm3

或m3；

V0——材料的表观体积，cm3

或m3；

ρ0——材料的表观密度,g/cm3

或kg/m3；

ρ——密度,g/cm3

或kg/m3。孔隙率与密实度的关系：P+D=1孔隙率对材料性能的影响（见下图）吸水率强度耐久性表观密度孔隙率孔隙对材料性能的影响6、空隙率空隙率是指散粒材料在其堆积体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率按下式计算：

式中：ρ0——材料的体积密度；

——材料的堆积密度。空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据。

孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之间作用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式例题：某材料密度为2.65g/cm3，表观密度为2.53g/cm3，将表观体积为367cm3、重量为929g的该材料浸入水中，吸水饱和后称得重量为957g，问此材料的孔隙率、开口孔隙率和闭口孔隙率各为多少?

(1）孔隙率：P=1-2.53/2.65=4.53%(2)开口孔隙率：（3）闭口孔隙率4.53%-1.1%=3.43%解：1.3材料的基本力学性质内容：材料的强度材料的弹性与塑性材料的脆性与韧性材料的硬度与耐磨性一、材料的强度1.材料的强度材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗压、抗拉、抗剪、抗弯（抗折）强度等。抗压抗拉抗剪抗弯不同材料的承载特点是不同的：

混凝土、石材、砖－抗压强度高；钢材、各类纤维－抗拉强度高

强度等级：建筑材料常根据极限强度的大小，划分为不同的强度等级或标号。如：混凝土按抗压强度划分为Ｃ15、Ｃ20、Ｃ25、Ｃ30……

水泥按抗压和抗拉强度划分为32.5、42.5、52.5等六个强度等级砂浆按抗压强度划分为M2.5～M20六个等级热轧钢筋按屈服强度划分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：式中：f——材料强度，MPa；

Fmax——材料破坏时的最大荷载，N；

A——试件受力面积，mm2。抗弯强度的计算：中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：式中：fw——材料的抗弯强度，MPa；Fmax——材料受弯破坏时的最大荷载，N；A——试件受力面积，mm2；L、b、

h——两支点的间距，试件横截面的宽及高，mm。常见建筑材料的强度/MPa抗拉强度

抗弯强度

5～810～14—

2.6～5.0混凝土10～1001～4

—

松木(顺纹)

30～5080～12060～100建筑钢材240～1500240～1500

—

材料抗压强度

花岗岩100～250普通粘土砖10～30材料表观密度(kg/m3)强度fc(MPa)比强度（fc/ρo）低碳钢78604150.053松木50034.30.059混凝土2400600.025碳纤维几种材料的强度比较比强度

定义：指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度与其表观密度之比（f/ρ0）。意义：比强度↑，轻质高强在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比强度较高的材料，减轻自重，节约材料。轻质高强是未来材料的发展方向。二、材料的弹性与塑性1、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（或瞬时变形）。

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（或永久变形）。分段的弹性变形和塑性变形低碳钢的σ～ε曲线

同时进行的弹性变形和塑性变形混凝土的σ～ε曲线三、材料的脆性与韧性脆性－在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质。脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗冲击或震动荷载的能力很差。韧性－在冲击、震动荷载的作用下，材料承受很大的变形也不致破坏的性能称为韧性。如钢材、木材、纤维等。四、材料的硬度与耐磨性1、硬度材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为10个硬度等级。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；也用于测定陶瓷、砖、砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度。2、耐磨性耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：式中：

G——材料的磨耗率，（g/cm2）；

m1——材料磨损前的质量，（g）；

m2——

材料磨损后的质量，（g）；

A——材料试件的受磨面积（cm2）。1.4材料与水有关的性质1.材料的亲水性与憎水性与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性；材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性。

具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子作用力，大于水分子相互之间的内聚力；憎水性材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之间的内聚力。

亲水性憎水性

亲水性材料：

θ≦90°;

憎水性材料：

90°＜θ＜180°

亲水性与憎水性演示图：2.材料的吸水性材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。吸水性的大小以吸水率来表示。（1）质量吸水率质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以ｗm表示。质量吸水率ｗm的计算公式为：式中：mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）；

mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。（2）体积吸水率体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WV表示。体积吸水率WV的计算公式为：式中: mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）；

mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。

V0——材料在自然状态下的体积，（cm3

或m3）；

ρw——

水的密度,（g/cm3

或kg/m3），常温下取

ρ

w=1.0g/cm3。影响吸水率大小的因素：材料的本性－亲水性或憎水性材料材料的孔结构－孔径大小、开口与否、孔隙率大小等吸水性对材料的影响：导热性增大、热阻降低－对围护结构材料不利强度降低、体积膨胀3.材料的吸湿性

材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率Ｗh表示，其计算公式为：式中：ms——材料吸湿状态下的质量（g或kg）

mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。

当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率称为平衡含水率。影响含水率大小的因素：材料的本性－亲水性或憎水性材料环境温度、湿度－气温越低、相对湿度越大，材料的含水率越高吸湿性对材料的影响：导热性增大、热阻降低－对围护结构材料不利体积膨胀－对木结构和木制品不利湿胀干缩--与周围环境平衡的平衡含水率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.材料的耐水性材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。材料耐水性的指标用软化系数KR表示：式中：KR——材料的软化系数；

fb——

材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）；

fg

——

材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将KR＞0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75。5.抗冻性抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损失不超过一定限度时所能经受的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F15、F25、F50、F100、F200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。影响抗冻性的因素1.材料的密实度（孔隙率）密实度越高则其抗冻性越好。2.材料的孔隙特征开口孔隙越多则其抗冻性越差。3.材料的强度强度越高则其抗冻性越好。4.材料的耐水性耐水性越好则其抗冻性也越好。5.材料的吸水量大小吸水量越大则其抗冻性越差。6.材料的抗渗性抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。用渗透系数或抗渗等级表示。（1）渗透系数材料的渗透系数K可通过下式计算:式中：K——渗透系数,（cm/h）;

Q——渗水量，（cm3

）；A——渗水面积,（cm2

）；

H——材料两侧的水压差，（cm）；

d——试件厚度（cm）；t——渗水时间（h）。

材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。（2）抗渗等级材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、P10…等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而不渗透。（3）影响材料抗渗性的因素材料亲水性和憎水性通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料；材料的密实度密实度高的材料其抗渗性也较高；材料的孔隙特征具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。冻融破坏的原因材料有孔且孔隙含水水→冰体积膨胀9％，结冰压力高达100MPa结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏反复多次－进一步加剧－最终材料崩溃严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、跨海大桥等均需考虑冻融破坏冻融破坏的桥梁1.5材料的耐久性一、定义材料的耐久性是指材料在使用条件下，抵抗其自身和环境的长期破坏作用，保持其原有性质不破坏、不变质的能力。

耐久性是一个综合性性能，主要包括：耐水性、抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、抗老化性、耐磨性二、破坏作用1、物理作用可有干湿变化、温度变化及冻融变化等。2、化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。3、机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。4、生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。三、侵蚀介质物理介质－温度、湿度、冻融、阳光、辐射化学介质－酸、碱、盐的溶液或气体、水、大气生物介质－昆虫、菌类、白蚁机械介质－荷载、冲击、震动、磨损、磨耗

如沥青的老化、木材的腐蚀、钢材的腐蚀等等

四、耐久性的特点长期性、后期加剧作用；多种介质同时作用；材料劣化－结构失效－服务寿命降低西直门桥1.6材料的热工性质1.导热性当材料两面存在温度差时，热量提高建筑材料传递的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数λ表示：式中：λ——导热系数，W/（m·K）；

Q——传导的热量，J；

d——材料厚度，m；

F——热传导面积，m2；

Z——热传导时间，h；

（t2－t1）——材料两面温度差，K。物理意义：单位厚度（1m）的材料、两面温度差为1K时、在单位时间（1s）内通过单位面积（1m2

）的热量。材料的热导率越小，绝热性能越好。影响热导率的因素：材料内部的孔隙构造－密闭的空气使λ降材料的含水情况－含水、结冰使λ增常见热导率参数：泡沫塑料λ＝0.035水λ＝0.58

大理石λ＝3.5冰λ＝2.2

钢材λ＝58空气λ＝0.023

混凝土λ＝1.51松木λ＝1.17～0.35

2.热容量和比热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。用热容量系数或比热表示。比热的计算式如下所示：式中：C——材料的比热，J/（g·K）；

Q——材料吸收或放出的热量(热容量)；

m——材料质量，g；（t2

－t1）——材料受热或冷却前后的温差，K。材料的热工要求保温－防止室内热量的散失隔热－防止外部热量的进入－统称为绝热为构筑舒适的室内空间，对材料要求热阻（R＝1/λ）要大，即热导率要小

1.7材料的装饰性能一、基本要求颜色、光泽、表面组织及形状尺寸、质感。二、选用原则从使用出发，不仅求表层的美观，而且要求具有多功能，并能长期保持其特征、保持适宜的环境、保护建筑主体结构。建筑材料技术标准建筑材料的标准及其作用建材工业企业必须严格按技术标准进行设计、生产，以确保产品质量，生产出合格的产品。建筑材料的使用者必须按技术标准选择、使用质量合格的材料，使设计、施工标准化，以确保工程质量，加快施工进度，降低工程造价。供需双方，必须按技术标准规定进行材料的验收，以确保双方的合法权益。建筑材料的技术标准分为国家标准、行业标准、地方标准、企业标准等，分别由相应的标准化管理部门批准并颁布。各级标准均有相应的代号，其表示方法由标准名称、标准代号、发布顺序号和发布年号组成。例如：

《烧结普通砖》GB/T

5101－1998标准名称：烧结普通砖标准代号：GB推荐标准：T发布顺序号：5101发布年号：1998年各级标准的相应代号标准级别标准代号及名称国家标准GB——国家标准；GBJ——建筑工程国家标准；GB/T——推荐国家标准行业标准（部分）JGJ——建设部行业标准；JC——国家建材局行业标准；JT——交通部行业标准；YB——冶金部行业标准；SD——水电部行业标准；LY——林业部行业标准地方标准DB——地方标准企业标准QB——企业标准国际标准：①团体标准和公司标准。指国际上有影响的团体和公司的标准。如美国材料与实验协会标准（ASTM）等。②区域性标准。如德国工业标准(DIN)，日本工业标准（JIS）等。③国际标准化组织标准，代号ISO。目前，世界和我国都确定为每5年左右修订一次标准。本章练习一、名词解释

1密度2材料的空隙率3堆积密度4表观密度5材料的弹性二、填空题

1材料的质量与其自然状态下的体积比称为材料的＿＿。

2材料的吸湿性是指材料在＿＿的性质。

3材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的＿＿来表示。

4水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为＿＿。

5孔隙率越大，材料的导热系数越＿＿，其材料的绝热性能越＿＿。

三、选择题（多项选择）

1孔隙率增大，材料的＿＿降低。

A密度B表观密度C憎水性D抗冻性

2材料在水中吸收水分的性质称为＿＿。

A吸水性B吸湿性C耐水性D渗透性

3材料的耐水性一般可用＿＿来表示。

A渗透系数B抗冻性C软化系数D含水率

4弹性材料具有＿＿的特点。

A无塑性变形B不变形C塑性变形小D恒定的弹性模量

5材料的比强度是＿＿。

A两材料的强度比B材料强度与其表观密度之比

C材料强度与其质量之比D材料强度与其体积之比。

四、是非判断题

1某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特征，这类材料称为塑性材料。

2某材料含大量开口孔隙，直接用排水法测定其体积，该材料的质量与所测得的体积之比即为该材料的表观密度。

3材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。

4在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。

5材料的抗渗性与材料的开口孔隙率关系不大。

6材料的冻融破坏主要是由于材料的水结冰造成的。

五、问答题

1某水泥厂生产普通硅酸盐水泥,现改产火山灰硅酸盐水泥,原包装袋未变,客户投诉水泥重量不够,请分析原因。

2

生产材料时，在组成一定的情况下，可采取什么措施来提高材料的强度和耐久性？

3决定材料耐腐蚀性的内在因素是什么？

4北方某住宅楼冬季施工，使用了尿素作混凝土的防冻剂。住户入住后闻到一股氨味，请分析原因。

六、计算题

1质量为3.4kg，容积为10L的容量筒装满绝干石子后的总质量为18.4kg。若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，为注满此筒共注入水4.27kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为18.6kg（含筒重）。求该石子的吸水率，表观密度，堆积密度，开口孔隙率。

2某岩石在气干、绝干、水饱和状态下测得的抗压强度分别为172、178、168MPa。该岩石可否用于水下工程。

参考答案一、1是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。

2指散粒状材料堆积体积（V）中，颗粒间空隙体积所占的百分率。

3是指材料在自然状态下单位体积的质量。

4是指粉状或粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。

5材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质。二、1表观密度2空气中吸收水分3冻融循环次数4亲水性5小好三、1B2A3C4AD5B四、1错2错3对4错5错6对五、1、答:火山灰硅酸盐水泥的堆积密度较普通硅酸盐水泥小，由于包装袋的容积一定，因而质量变小。2、答：主要有以下两个措施:

(1)降低材料内部的孔隙率，特别是开口孔隙率。降低材料内部裂纹的数量和长度；使材料的内部结构均质化。

(2)对多相复合材料应增加相界面间的粘结力。如对混凝土材料，应增加砂、石与水泥石间的粘结力。3、答：决定材料耐腐蚀的内在因素主要有（1）材料的化学组成和矿物组成。如果材料的组成成分容易与酸、碱、盐、氧或某些化学物质起反应，或材料的组成易溶于水或某些溶剂，则材料的耐腐蚀性较差。（2）非晶体材料较同组成的晶体材料的耐腐蚀性差。因前者较后者有较高的化学能，即化学稳定性差。（3）材料内部的孔隙率，特别是开口孔隙率。孔隙率越大，腐蚀物质越易进入材料内部，使材料内外部同时受腐蚀，因而腐蚀加剧。（4）材料本身的强度。材料的强度越差，则抵抗腐蚀的能力越差。4、答:混凝土所加入的尿素含量较高，其氨气缓慢透放，污染环境。六、计算题1、石子的质量为m＝18.4-3.4＝15.0(kg)

石子的堆积体积为Voˊ＝10L，

石子所吸水的量为mw＝18.6-18.4＝0.2(kg)，水的体积为0.2L

开口孔隙体积为石子吸收水的量，即Vk＝0.2L

注入筒内的水的体积为Vˊw=4.27L,

该体积等于石子间空隙的体积与石子开口孔隙之和。Vs+Vk＝4.27L

故，石子的质量吸水率为

Wm＝mw/m＝0.2/15×100%=1.3%

石子的体积吸水率为

Vv=Vk/Vo=0.2/(10-4.27+0.2)×100%=3.4%

石子的堆积密度为

ρodˊ=m/Voˊ=15/10=1500(kg/m3)

石子的表观密度为

ρod

＝m/Vo=15/(10-4.27+0.2)=2530(kg/m3)

石子的开口孔隙率为

Pk＝Vk/Vo=0.2/(10-4.27+0.2)×100%=3.4%2、作业一、名词解释1．材料的空隙率2．堆积密度3．材料的强度4．材料的耐久性二、填空题1．材料的吸湿性是指材料在________的性质。2．材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的________来表示。3．水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为________。4．材料地表观密度是指材料在________状态下单位体积的质量。三、单项选择题1．孔隙率增大，材料的________降低。A、密度B、表观密度C、憎水性D、抗冻性2．材料在水中吸收水分的性质称为________。A、吸水性B、吸湿性C、耐水性D、渗透性3．含水率为10%的湿砂220g，其中水的质量为________。A、19.8gB、22gC、20gD、20.2g4．材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的是________。A、表观密度B、堆积密度C、密度D、强度四、多项选择题1．下列性质属于力学性质的有________。A、强度B、硬度C、弹性D、脆性2．下列材料中，属于复合材料的是________。A、钢筋混凝土B、沥青混凝土C、建筑石油沥青D、建筑塑料五、是非判断题1．某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特征，这类材料称为塑性材料。2．材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。3．在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。4．材料的软化系数愈大，材料的耐水性愈好。5．材料的渗透系数愈大，其抗渗性能愈好。六、问答题1．生产材料时，在组成一定的情况下，可采取什么措施来提高材料的强度和耐久性？2．决定材料耐腐蚀性的内在因素是什么？七、计算题1．某岩石在气干、绝干、水饱和状态下测得的抗压强度分别为172MPa、178MPa、168MPa。该岩石可否用于水下工程。2．收到含水率5%