材料的基本性质

1.建筑材料的基本性质

前言1.1材料的基本物理性质1.2材料的力学性质1.3材料的耐久性本章教学目标1.掌握建筑材料与质量有关的性能和与水有关的性能2.熟悉材料的力学性质及耐久性

3.围绕材料的使用环境，使学生具有对建筑材料性质的基本分析能力前言

在建筑物中，建筑材料要承受各种不同的作用，因而要求建筑材料具有相应的不同性质，如防水、绝热、吸声、耐热、耐腐蚀等，因此必须熟悉和掌握各种材料的基本性质。

1.1材料的基本物理性质1.1.1材料与质量有关的性质1.1.2材料与水有关的性能1.1.3材料的热工性能

1.1.1材料与质量有关的性质一.材料的密度、表观密度与堆积密度名称

定义计算公式单位

备注材料在绝对密实状态下,单位体积的质量g/cm3材料在自然状态下，单位体积的质量g/cm3材料在堆积状态下，单位体积的质量㎏/m3绝对密度表观密度堆积密度1.1.1密实度与孔隙率

孔隙率和密实度的关系D+P=1

名称

定义

计算公式密实度指材料总体积内，固体物质所占的比例D=v/v0×100%=（ρ0/ρ）×100%孔隙率指材料内孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率P=[(v0-v)/v0]=[1-v/v0]

=(1-ρ0/ρ)×100%

1.1.2亲水性与憎水性

1.原因原因在于水分子间的内聚合和材料与水分子间的分子亲合力,亲水性材料与水分子之间的分子亲合力,大于水本身分子间的内聚力,憎水性材料与水分子之间的亲合力,小于水本身分子间的内聚力。

2.判断在材料、水和空气三相交点处，沿水滴表面作切线，此切线和水与材料接触面所成的夹角θ称为“润湿角”。润湿角θ≤90°时，材料表现为亲水性。润湿角θ＞90°时，材料表现为憎水性。

3.意义憎水材料具有较好的防水性、防潮性、抗渗性，常用作防潮防水材料,也可用于亲水性材料的表面处理。混凝土、砖、石、木材、钢材等属于亲水性材料；大部分有机材料属于憎水性材料，如沥青、塑料、石蜡和有机硅等。

1.1.2吸湿性与吸水性一、吸湿性

1.概念指材料在空气中吸收水气的性质。2.表达式用含水率ω'm表示

ω'm=mw/m×100%

式中mw---材料在空气中吸收水分的量,kg。m---材料干燥时的质量,kg。3.注意材料在与空气湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率,建筑材料在正常状态下,均处于平衡含水率状态。

二、吸水性1.概念:

指材料在水中吸收水分的性质。2.表达式:

用质量吸水率ωm或体积吸水率ωv表示。表达式分别如下

ωm=msw/m×100%=[(msw'-m)/m]×100%

ωv=vsw/v0×100%=[(msw‘-m)/v0/ρw]×100%

式中

msw---

材料吸水饱和时所吸水的质量，g或kg

msw‘

---

材料吸水饱和时材料的质量，g或kg

vsw---

材料吸水饱和时所吸水的体积，cm3或m3

ρw

---

水的密度，g/cm3或kg/m3

3.质量吸水率和体积吸水率的关系

ωv=ρ0×ωm

4.注意:

对多孔吸水材料，其质量吸水率往往超过100％，此时用体积吸水率表示；材料受潮后导热性增大，故保温隔热材料需保持干燥状态。

1.1.2耐水性

1.概念指材料长期在水的作用下，保持其原有性质不变的能力,用软化系数KP表示。2.表达式

KP=fsw/fd

式中

fsw---

材料吸水饱和状态下的抗压强度，MPa。

fd---

材料在干燥状态下的抗压强度，MPa。

3.意义工程中将KP>0.85的材料称为耐水材料。经常位于水中或受潮严重的重要结构,KP

不宜小于0.85；受潮较轻或次要结构所用材料，KP不宜小于0.70。1.1.2抗渗性

1.概念指材料抵抗压力水(或其它液体)渗透的性质。

2.表达式工程上(混凝土、砂浆等)常用抗渗等级来表示抗渗性。以符号Pn表示,其中n为该材料所能承受的最大水压(0.1Mpa)如P2、P4、P6、P8等分别表示材料最大能承受0.2、0.4、0.6、0.8MPa的水压力而不渗水。材料的抗渗性用渗透系数K(cm/h)来表示。

1.1.2抗冻性1.概念指材料吸水饱和状态下，能够经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能。

2.表达式用抗冻等级(Fn)表示。其中n为材料在吸水饱和状态下,经冻融循环作用,强度损失和质量损失均不超过规定值时所能承受的冻融循环次数。如F25、F50、F100等。

3.材料在冻融循环作用下破坏的原因由于材料内部毛细孔中的水结冰时体积膨胀（约9%）,对材料孔壁产生巨大压力，使材料内部产生微裂缝，循环往复以致强度下降。

1.1.3材料的热工性质一、导热性

1.概念指材料传导热量的性质。

2.表达式用导热系数λ表示。

λ=Qa

/(T1-T2)At

式中λ

---导热系数，w/(m.k)。

Q

---传递的热量，J。

a

---材料的厚度，m。

T1-T2

---材料两侧的温差，k。

A

---材料传热面的面积，㎡。

t

---传热的时间，s或h。

3.意义通常把λ<0.23W/(m·k)的材料称为绝热材料，在运输、存放、施工及使用过程中，须保持干燥状态。

二、热容量1.概念指材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。2.表达式用比热C表示,又称比热容或热容量系数,其表达式为：

C=Q/m(T2-T1)

式中C---材料的比热容，J/(kg.K)Q---材料吸收（或放出）的热量，Jm--