建筑材料孔隙率

项目一

建筑材料的基本性质

建筑材料的基本性质，是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、共有的性质。因为建筑材料所处建（构）筑物的部位不同、使用环境不同、人们对材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性质也就有所不同。

材料的组成、结构

及构造对性质的影响材料的组成：化学组成矿物组成材料的结构和构造：宏观结构、细观结构和微观结构

任务一材料的物理性质一、与质量有关的基本物理性质1.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质量，按下式计算：

ρ=m/v式中：ρ—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

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。2.材料的表观密度

表观密度（俗称“容重”）是指多孔固体材料在自然状态下单位体积的质量。

按下式计算：

式中 ρ0—材料的表观密度,g/cm3

或kg/m3

m—材料的质量，g或kg

V0—材料的表观体积，cm3或m3材料的表观体积是指包括内部孔隙在内的体积。因为大多数材料的表观体积中包含有内部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量（有时还影响其表观体积）。因此，材料的表观密度除了与其微观结构和组成有关外，还与其内部构成状态及含水状态有关

3.材料的堆积密度

堆积密度是指粉状或颗粒状材料，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

V0，—材料的堆积体积，cm3或m3

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。因此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。

在土木建筑工程中，计算材料用量、构件的自重，配料计算以及确定堆放空间时经常要用到材料的密度、表观密度和堆积密度等数据。例1-1材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？解 密度： 表观密度： 堆积密度：V为材料的绝对密实体积V0为材料的表观体积(固、液、气）V0，为材料的堆积体积4.材料的密实度

密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度的计算式如下：

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%。

ρ—密度；ρ0—材料的表观密度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：V—材料的绝对密实体积，cm3或m3V0—材料的表观体积，cm3或m3ρ0—材料的表观密度,g/cm3

或kg/m3ρ—密度,g/cm3或kg/m3

孔隙率的组成：开孔、闭孔

开孔隙率：材料内部开口孔隙体积与材料在自然状态下体积的白分比，即被水饱和的孔隙体积所占的白分率。

图1-1材料内部孔隙示意

6.空隙率

空隙率是指散粒材料在其堆集体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率P，按下式计算：

ρ0—材料的表观密度;ρ0，—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含砂率的依据。

7．填充率与空隙率相对应的是填充率，填充率定义：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率，可按下式计算某地发生历史罕见的洪水。洪水退后，许多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的多孔的红砖，见图。请分析原因。这些红砖没有烧透，砖内开口孔隙率大，吸水率高。吸水后，红砖强度下降，特别是当有水进入砖内时，未烧透的粘土遇水分散，强度下降更大，不能承受房屋的重量，从而导致房屋倒塌。

常见问题解答1测定含大量开口孔隙的材料表观密度时，直接用排水法测定其体积，为何该材料的质量与所测得的体积之比不是该材料的表观密度？

解答：表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量。所谓自然状态下的体积包含材料内的孔隙。而直接将含大量开口孔隙的材料放入水中，部分水进入材料的开口孔隙中，故，所测得的体积已不是材料在自然状态下的体积。正确的做法是将材料表面涂蜡将其密封，然后方能用排水法测定其自然状态下的体积。例1-1

某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？解 石子的孔隙率P为：石子的空隙率P，为：

温故1、建筑材料的标准种类2、建筑材料与质量有关的性质有哪些？3、绝对密实体积、表观体积和堆积体积测量？二材笨料与水温有关的梯性质（一）材料的亲水性与憎水性与水接左触时，规有些材吨料能被航水润湿恢，而有谜些材料腥则不能钢被水润汁湿，对黎这两种廉现象来给说，前威者为亲笑水性，响后者为肺憎水性久。铜材料累具有亲醋水性或代憎水性同的根本原因在于材料意的分子结构。亲水性们材料分子息与水分子咬之间的相击互作用力旁大于水分茶子之间亲黎合力；反配之，憎水暮性材料分赌子与水分廊子之间的挣亲合力，语小于水分童子本身之聋间的内聚师力。图1－3材料润湿饭示意图躺（ａ）亲忌水性材料财；（ｂ）椒憎水性材违料在材料、博水和空气厉的三相交正叉点处沿隙水滴表面女作切线，劳此切线与贴材料和水祥接触面的改夹角θ，称为润湿边绩角。当θ≤90穴°时，材料纲能被水润贞湿表现出亲水性，这种材老料称为亲水性材艺料；当θ>90菠°时，材姓料不能输被水润正湿表现壁出憎水性，这种材节料称为憎水性斩材料。当θ=0时，表示该垃材料完团全被水寄润湿。可大多数吩建筑材盛料，如徐砖、木斧、混凝度土等均承属沥青、玻舞璃、毛石挤、木材、朵混凝土、石蜡、粘开土砖、塑辫料、油毡雅、钢材？应用？（二）材料的吸罪水性材料能吸相收水分的皆能力，称捧为材料的治吸水性。案吸水的大练小以吸水臣率来表示栽。质量吸鹿水率质量吸汗水率是掀指材料渴在吸水矩饱和时仆，所吸壮水量占纪材料在杨干燥状抬态下的肃质量百辜分比，摸并以ｗm表示。百质量吸卧水率ｗm的计算饿公式为吵：式中mb——材料吸水赛饱和状态童下的质量记（ｇ或kg）小mg——材料在干副燥状态下牢的质量（拘ｇ或kg）期。体积吸等水率体积吸刮水率是屋指材料板在吸水忘饱和时票，所吸坑水的体矩积占材悠料自然摸体积的壳百分率袖，并以WＶ表示。体重积吸水率WＶ的计算公奸式为：式中mb——材料吸水螺饱和状态吹下的质量贫（ｇ或kg）羡mg——材料在爷干燥状业态下的届质量（仅ｇ或kg）颗。痕V0—材料在自嚷然状态下年的体积，溉（cm3或m3）味ρw—水的密度练,（g/c眼m3或kg/忙m3），常温下取ρw=1.0杜g/c安m3Wm~仰Wv？材料的腰吸水率胜与其孔根隙率有狠关，更率与其孔锻特征有耀关。因感为水分迫是通过积材料的舰开口孔驼吸入并醋经过连驶通孔渗愁入内部优的。材情料内与辞外界连知通的细如微孔隙滋愈多，购其吸水品率就愈壮大。（三）.材料的罗吸湿性材料的吸桃湿性是指冶材料在潮湿空气中吸收水超分的性质松。干燥的贞材料处在葛较潮湿的童空气中时疾，便会吸迹收空气中加的水分；后而当较潮伸湿的材料陪处在较干卧燥的空气陆中时，便递会向空气阅中放出水醉分。前者锦是材料的吸湿过刺程，后者是影材料的干燥过程。由此可钢见，在空揉气中，某叉一材料的控含水多少推是随空气炉的湿度变彼化的。材料在绒任一条替件下含卸水的多犯少称为爱材料的含水率，并以Ｗh表示，育其计算期公式为伤：式中mh——材料含水包时的质量火（ｇ或kg）蛮mg——材料在插干燥至逢恒重时找的质量瓦（ｇ或kg）振。空气湿女度平衡含水佳率（四）材料的耐车水性材料的白耐水性轨是指材播料长期银在饱和水的作用下稠不破坏，盘强度也不剖显著降低铁的性质。罢衡量材料靠耐水性的筋指标是材丽料的软化姓系数KR：式中KR——材料的软厕化系数fb—材料吸水权饱和状态预下的抗压唇强度（MPa）再。

fg—材料在刷干燥状寺态下的税抗压强译度（MPa月）0~1潮湿环程境：≥0.85较轻潮湿伸环境：元≥0.7仆5例1-2某石材在虫气干、绝抵干、水饱掠和情况下常测得的抗拘压强度分膛别为17膏4、17蹈8、16部5MPa，求该石材磁的软化系范数，并判冷断该石材查可否用于别水下工程悬。解该石材的地软化系数撤为:由于该纸石材的适软化系航数为0捉.93搜，大于畜0.8歇5，故民该石材乐可用于拖水下工圆程。（五）材料的抗斧渗性抗渗性麻是材料咸在压力水作用下右抵抗水至渗透的椅性能。土木建贸筑工程察中许多僵材料常兰含有孔交隙、孔辆洞或其则它缺陷权，当材注料两侧喘的水压码差较高荒时，水询可能从桨高压侧胆通过内仔部的孔刮隙、孔叛洞或其苍它缺陷兵渗透到淹低压侧恢。这种士压力水绵的渗透银，不仅旷会影响谦工程的咏使用，冰而且渗皂入的水爹还会带典入能腐顶蚀材料皂的介质鱼，或将舟材料内宽的某些川成分带蜘出，造栏成材料醒的破坏扣。５.1渗哭透系数材料的物渗透系糖数可通写过下式润计算:式中K—渗透系忧数,背（cm鸽/h寺）;肿w—渗水量厅，（cm3）

A—渗水面积悄,（cm2）

H—材料两侧照的水压差训，（cm）和d—试件厚度伶（cm）受t—渗水时胶间遗（h）材料的渗厕透系数越笔小，说明昨材料的抗滩渗性越强罗。5.2抗它渗等级材料的抗今渗等级是深指用标准辉方法进行垂透水试验承时，材料站标准试件砍在透水前乒所能承受呢的最大水斜压力，并推以字母P及可承录受的水袜压力（蚀以0.1MPa为单位）怖来表示抗姓渗等级。如P4、欠P6、易P8、兄P10…等，表牵示试件古能承受浑逐步增路高至0乞.4MPa桃、0.崇6MP鼠a、0醋.8M戴Pa、牛1.0闲MPa…的水压剩而不渗研透。（六）在抗冻性材料吸水浇后，在负决温作用条尿件下，水铸在材料毛表细孔内冻姨结成冰，尘体积膨涨阀所产生的说冻胀压力厅造成材料溪的内应力谋，会使材筐料遭到局夏部破坏。锄随着冻融久循环的反赔复，材料售的破坏作倚用逐步加傅剧，这种抗破坏称为冻融破殊坏。厉抗冻性驾是指材料奔在吸水饱糠和状态下漆，能经受放反复冻融循浩环作用而不破坏目，强度也蛇不显著降呜低的性能娇。抗冻性以野试件在冻于融后的质闲量损失、家外形变化丘或强度降特低不超过曲一定限度堂时所能经恋受的冻融泰循环次数侨来表示，守或称为抗育冻等级。椅材料的抗制冻等级可俭分为Ｆ15、Ｆ25、Ｆ50、Ｆ100、Ｆ200等，分飘别表示妈此材料疫可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融匆循环。材丸料的抗冻恰性与材料笔的强度、狂孔结构、丽耐水性和魂吸水饱和幕程度有关洁。三材料的唉热工性蜡质1.巡寿导热性当材料两誓面存在温事度差时，累热量从材叹料一面通疯过材料传晒导至另一辈面的性质圆，称为材各料的导热签性。导热炕性用导热趴系数λ表示。导讯热系数的跨定义和计岸算式如下早所示：式中λ——导热系底数，Ｗ萄／（ｍ·Ｋ）；前Ｑ－场传导的星热量，俘Ｊ

&—材料厚芒度，ｍ旋；A——热传导肚面积，m2t一热传导坏时间，h；

（恼T2-T1）－材料两当面温度财差，K在物理纯意义上努，导热食系数为律单位厚祥度(1m)的材料、旨两面温度辛差为1Ｋ寻时、在单劲位时间(交1s)内通过单厚位面积(脉1㎡)的辈热量。2.犬热容量加和比热材料在嘴受热时喜吸收热肃量，冷甩却时放踏出热量窜的性质谷称为材请料的热卸容量。税单位质纹量材料港温度升调高或降然低1Ｋ痛所吸收贩或放出议的热量喝称为热消容量系捐数或比城热。比榴热的计提算式如虹下所示往：式中C---材料的比炼热，J/（g·K）

Q糊--材料吸收幅或放出的吩热量(热容量)m---材料质量尚，g

（t2-t1）--材料受场热或冷符却前后点的温差悉，K任务二材料的力棉学性质一、强旷度与比凭强度（一）群强度定义：默抵抗外愁力破坏域的最大拌应力值分类：抗京拉、抗压热、抗弯和鞭抗剪强度外力引起→横→爹→内部的蜘应力→→沟→外力增尾加→→迷→应峡力随之增大→→铜→超过抵抗绝的极限（颗即强度极淡限）→→梦→破坏！！在工程锯上，通爷常采用圈破坏试懂验法对组材料的牙强度进碌行实测哑。将预冠先制作瞒的试件损放置在家材料试无验机上羽，施加冈外力（阶荷载）瞒直至破碑坏，根爪据试件目尺寸和柳破坏时取的荷载酿值，计尽算材料姐的强度集。PPP材料的抗彻拉、抗压慎、抗剪强俭度可用下音式计算：式中：f——抗拉或结抗压或枪抗剪强队度（MPa）；P——材料破芳坏时的少最大荷铺载（N）；A——受力面饮面积（mm2）P抗弯（折心）强度计旬算公式为志：式中：ff——抗弯（折飞）强度（MPa）；P——试件破坏虑时的最大饶荷载（N）；L——二支点份之间距魄离（mm）；b、h——试件截面首的宽度和输高度（mm）。影响材轨料强度班的因素:1、内因。指组刘成、结视构的影扯响。2、外因。（实验条件化）包括：试件尺凭寸和形村状加荷速备度环境温湿则度等因素材料的组龟成和构造3、材料鼓的含水状它态及温贫度（二）材虽料强度等社级1烧结普通腿砖、烧结取多孔砖等腾的强度等句级：MU30、MU25、MU20、MU15和MU1询0；2蒸压灰臣砂砖、级蒸压粉串煤灰砖艺的强度炼等级：MU25、MU20、MU1葡5和MU10；3砌块的哭强度等纳级：MU25、MU20、MU1要5、MU10、MU7.肢5和MU5；4石材的强竖度等级：MU1险00、MU8密0、MU6接0、MU50、MU4励0、MU3绪0和MU20；5砂浆的窝强度等之级：M15、M10、M7.5、M5和M2.5。6常用各类蛋水泥抗压喉强度和抗铜折强度划禁分的强度该共设32.5、32.5辜R、42.5、42.5甩R、52.5、52.昌5R、62.5和62.作5R八个等级7混凝土的盒强度等级奇通常采用C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60丹.强度等级晚为C60及其以鸣上的混剃凝土属咐高强混航凝土。砖与石材踪蝶代号：MU砂浆代号千：M混凝土代勺号：C（三）愁比强度比强度：是指材茶料的强敲度与其心表观密境度的比理值；比强度杜的意义族：（1）衡量材嘱料轻质防高强性仁能的一志项重要辱指标；（2）选用比榨强度高狡的材料祖或者提冶高材料铜的比强克度，对领大跨度平、高高妖度建筑洗十分有愚利；普通混凝会土、低碳咸钢、松木号的比强度患分别为0.01饮2，0.0捞53，0.06番9；轻质高强邮的指标二、弹室性和塑常性弹性定义：材料在抵外力作用雁下产生变迹形，当外去力去除后鲁，能完全芹恢复原来裂形状的性幸质。这种抖可恢复的萄变形称弹靠性变形，总如图（a）。塑性定秃义：若去除夜外力，材赢料仍保持侮变形后的似形状和尺驼寸，且不花产生裂缝仿的性质，堪称为塑性讯，此种不萌可恢复的唱变形称为珠塑性变形远。如图（b）。（a）弹性量变形曲顷线摊（b）塑性倡变形曲帆线槐（c）弹塑厚性变形占曲线三、脆性捆和韧性脆性：材料在罚外力作用忽下，无明蛮显塑性变辩形而突然您破坏的性防质，称为殖脆性。具有这乳种性质殃的材料恢称为脆性材料懒，它的变岁形曲线如岭右图。§1韧性（冲击乳韧性）炭：材料卧在冲击添或震动迷荷载作押用下，旷能吸收鞭较大的逐能量，假产生一匆定的变社形而不谨破坏的拒性质。1、非金属材拍料、钢筋箩砼、木材晴、混凝土舍、低碳钢甜、有色金搬属、烧结缓普通砖各姐属于脆性版材料和韧体性材料的搭哪一种？2、吊车梁颠、路面惨、柱子钓、桥梁哈、桥墩添各自应柿选用脆帖性材料扭还是韧忠性材料恋的哪一霞种？人们在续测试混剃凝土等贞材料的拨强度时短可观察桂到，同衡一试件测，加荷杯速度过对快，所醒测值偏否高。请抖分析原抢因。原因：材料的强以度除与其迫组成结构由有关外，橡还与其测判试条件有园关，包括洪加荷速度袜、温度、便试件大小到和形状等庆。当加荷流速度较快缘瑞时，荷载陕的增长大值于材料变么形速度蔽，测出的扇数值就会课偏高。为功此，在材奶料的强度视测试中，骨一般都规母定其加荷舒速度范围锣。四、硬度旗和耐磨性1．硬度定义：硬备度是材料苗抵抗较硬惯物质刻划或压入的能力劝。测定方法陆：测定硬扁度的方法皱很多，常呼用刻划法和压入法。莫氏硬悟度、布浸氏硬度枯、洛氏哗硬度和烈维氏硬赔度。布氏法居是在布末氏硬度盏机上用疯一规定仅直径的服硬质钢辽球，加欣以一定攀的压力纽奉，将其捉压入钢懂材表面状，使形柿成压痕死，将压蓄力除以滴压痕面宋积，所啄得应力葡值为该曾钢材的湖布氏硬厉度值（HB）。数值越睬大表示尝钢材越起硬。§12．耐磨性定义：肝耐磨性恰是材料粪抵抗磨生损的能谨力，用里耐磨率笛表示，计算公式捧：式中M——耐磨率，g/cm2;m0——磨前质地量，g;m1——磨后质迈量，g；A——试样受磨辉面积，cm2。任务三材料的鸟耐久性材料的他耐久性是泛指材锤料在使用条件下为，受各传种内在策或外来自然因素及有害介旅质的作用，呈能长久地何保持其使用性能的性质裁。讽材蔑料在建稳筑物之掌中，除善要受到精各种外劲力的作鄙用之外橡，还经毯常要受营到环境舟中许多泳自然因摘素的破扫坏作用廉。这些恭破坏作雕用包括物理、化损学、机械丽及生物的作用。破坏作拼用：物理作用－温湿度耀、冻融、吩流水、紫绳外线；化学作忧用－酸碱诞盐水溶散液、有郑害气体租；生物作拒用－虫、管菌物理作用斤：干湿变邻化、温度卧变化及冻普融变化等鞠。（体积症的胀缩或篮内部裂缝烧的扩展材料破坏挤）在寒冷地穗区，冻融藏变化对材跪料会起着拴显著的破而坏作用。在高温环市境下，经朝常处于高辉温状态的颜建筑物或宰构筑物，~耐热性携能。在民用争和公共陕建筑中湖，~难燃或不皱燃的材料输。化学作用包括大气曲、环境水勇以及使用缺条件下酸嗽、碱、盐蚁等液体或绳有害气体辅对材料的系侵蚀作用早。机械作用包括使督用荷载撞的持续酒作用，喘交变荷巧载引起雷材料疲誉劳，冲丛击、磨果损、磨承耗等。生物作用包括菌挠类、昆蚕虫等的党作用而庸使材料炉腐朽、导蛀蚀而聋破坏。砖、石料愧、混凝土等等矿物材料，多是塞由于物醉理作用浇而破坏腊，也可柳能同时败会受到花化学作灾用的破炼坏。金属材豪料主要是虏由于化消学作用迹引起的灯腐蚀。木材等有闸机质材料毛常因生物扮作用而破认坏。沥青材扮料、高分子彩材料在阳光配、空气找和热的座作用下焦，会逐胡渐老化烟而使材雕料变脆液或开裂新。材料的苍耐久性是指标是述根据工两程所处耍的环境妻条件来藏决定的圆。例如处屡于冻融疼环境的棚工程，口所用材厚料的耐择久性以抗冻性指标来表泊示。处于筛暴露环境污的有机材苏料，其耐童久性以抗老化能力来表撞示。（1）了解材李料的密度促、表观密狗度及孔隙裂率的概念权与测定。寨（2）理解几倾个基本概柴念：材料绞耐水性、元抗渗性、丽抗冻性、穴耐燃性、偶强度、比框强度、硬德度、弹性晕、塑性、荷耐久性等泊。

（3）熟