第二章材料基本性质

建筑材料第二章建筑材料的基本性质一、材料的基本物理性质（1）实际密度（简称密度）:指的是材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量，计算公式为：上式—密度（g/cm3)；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（cm3)。1与质量有关的性质注意: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；对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内部是不含孔隙的，故体积很容易测定；但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下材料是含有一些孔隙的；（2）表观密度：指的是材料在自然状态下，单位体积所具有的质量；计算公式为：上式—表观密度（kg/m3或

g/cm3)m—材料在干燥状态下的质量（kg或g）;Vo—材料在自然状态下的体积（m3或cm3);*自然状态下的体积Vo=密实状态下的体积V+孔隙体积V孔测定材料的自然体积VoA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；对于六面体，测定长、宽、高；对于圆柱体，测定其直径和高；B对于形状不规则的材料，如卵石、碎石等，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）材料在自然堆积状态下，单位体积的质量；计算公式为：—堆积密度（kg/m3)m—材料在干燥状态下的质量（kg）；—材料在堆积状态下的体积（m3);(3)堆积密度：？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？（A）首先采用前述方法测定其干质量m;（B）然后采用容量升来测定砂子、石子的堆积体积，方法如下：a）砂子采用1L、5L的容量升来测堆积体积；b）石子采用10L、20L、30L的容量升来测定其堆积体积；（C）利用公式计算堆积密度：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定义表达式单位备注密度表观密度堆积密度材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。材料在自然状态下，单位体积的质量。材料在堆积状态下，单位体积的质量。g/cm3㎏/m3㎏/m3或g/cm3材料的密度、表观密度与堆积密度比较（1）密实度：

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D来表示。（2）孔隙率：

是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率，用P表示。P=（V0-V）/V0×100%=（1-V/V0）×100%孔隙特征孔隙构造

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微孔、细孔、大孔

封闭孔连通孔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，连接孔隙越少，则：其强度越高；吸水越少；抗渗性和抗冻性越好；但是保温性差；（1）填充率是指散粒材料（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。填充率一般用D’来表示，按下式计算：

或（2）空隙率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P’表示：空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间相互填充的致密程度；思考：空隙率与孔隙率有什么区别？各种密度密度ρ绝对密实状态ρ=m/v关系式：P=1-ρ0/ρPˊ=1-ρ0ˊ/ρ0D+P=1Dˊ+Pˊ=1表观密度ρ0自然（且干燥）状态ρ0=m/V0堆积密度ρ0ˊ堆积状态（有松、紧之分）ρ0ˊ=m/V0ˊ密实程度密实度DD=V固/V0孔隙率PP=V孔/V0填充率DˊDˊ=V0/V0ˊ空隙率PˊPˊ=V空/V0ˊ与质量有关公式汇总2与水有关的性质（1）亲水性和憎水性

亲（憎）水性：材料在空气中与水接触时，能被水湿润的，称为亲水性，否则为憎水性；

亲（憎）水性材料：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，石蜡、塑料等；

思考：1）防水防潮材料应优先选用哪种材料？a、亲水性材料90º亲水性=0º完全润湿b、憎水性材料>90º憎水性=180º完全不润湿润湿角(接触角)：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。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。1）质量吸水率：（2）吸水性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。2）体积吸水率：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。含水率是指材料中所含水的质量占其干质量的百分率用W含表示；计算公式如下：（3）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。一般用软化系数表示，K值越大，表明材料的耐水性越好。

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、密实度越小、表观密度越小、材料的耐水性越差。（5）抗渗性

抗渗性：材料抵抗压力水、油等液体渗透的能力。

用渗透系数K表示，K越大，抗渗性越差。

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（6）抗冻性

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破坏、强度也不明显降低的性质，即材料抵抗冻害的能力。

用抗冻等级F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。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θ衡量θ≤90º时亲水性，θ>90º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*ρ0W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λ表示。导热系数λ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；材料的孔隙率愈大,即空气愈多,导热系数愈小。导热系数与孔隙形态特征的关系,认为有微细而封闭孔隙组成的材料导热系数小。材料的含水率增加,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1Ｋ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）1、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。材料表观密度(kg/m3)强度f

(MPa)比强度（f/ρo）低碳钢78604150.053松木50034.30.059混凝土2400600.0251.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，突然发生破坏，材料的这种性质称为脆性。脆性材料的特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度。

（大部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材