第2章-建筑材料的基本性质课件

第2章建筑材料的基本性质第2章建筑材料的基本性质

◆建筑材料是建筑工程的物质基础。建筑物中不同构件对材料的要求不同。例如:

结构材料应具有良好的力学性能；屋面材料应能防水、保温；地面材料应耐磨；墙体材料应能抗冻、隔声、节能；基础材料不但要能承受建筑物的全部荷载，还要能够承受冰冻和地下水侵蚀等。此外，有些材料在长期使用中，还会因热胀冷缩、干湿变化、交替冻融以及化学侵蚀等而遭受破坏。

◆建筑材料的基本性质主要包括物理性质、化学性质、力学性质和耐久性质。◆建筑材料是建筑工程的物质基础。建筑物中不同2.1建筑材料的组成和结构2.1.1材料的组成

包括材料的化学组成、矿物组成和相组成。1.化学组成指构成材料的化学元素及化合物的种类、数量。

●化学组成既影响材料的物理力学性质，也影响其抵外界侵蚀作用的化学稳定性。例如：建筑钢材由生铁冶炼而成，炼钢时加入适量Cr、Ni元素，可以提高钢材的防锈能力。

材料性质决定于材料的组成和结构。因此要了解材料性质必先了解材料的组成和结构。2.1建筑材料的组成和结构2.1.1材料的组成1.2.矿物组成

矿物组成指化学元素组成相同，分子组成形式各异的现象。

●材料的矿物组成是在其化学组成确定的条件下，决定材料性质的主要因素。

例如，硅酸盐水泥的主要化学组成都是CaO、SiO2等，但形成的矿物熟料有硅酸三钙（3CaO·SiO2）和硅酸二钙（2CaO·SiO2）之分，前者强度增长快、放热量大，后者则反之。又如，黏土和由其烧结而成的陶瓷，其化学组成都是SiO2和Al2O3，但黏土在焙烧中因有3SiO2·Al2O生成，使陶瓷具有比黏土更高的强度和硬度等特性。2.矿物组成矿物组成指化学元素组成相同，分子3.相组成物质通常是以固、液和气三种形态存在。分别被称为固相、液相和气相。

◆自然状态下，多数建筑材料都是由固相、液相、气相组成的三相体系。如新拌混凝土中的砂子、石子和水泥颗粒为固相，水为液相，其中的气泡属气相。

◆极少数建筑材料为单相或两相体系。例如钢材为固相构成的单相体系；胶水为液相构成的单相体系，聚苯板是由固相和气相构成的两相体系。

3.相组成2.1.2材料的结构

材料结构是指从宏观可见直至分子、原子水平各层次的构造状况。一般可分为宏观结构、细观结构和微观结构三个层次。1.宏观结构材料的宏观结构指用肉眼或放大镜能够分辨到的结构。建筑材料的宏观结构，可按孔隙尺寸和构成形态来分类。2.1.2材料的结构1.宏观结构（1）按孔隙尺寸分

①致密结构指无宏观孔隙的结构。如钢材、塑料等。

●结构密实、强度高、硬度大，常作结构材料。

②微孔结构指具微细孔隙的结构。如石膏制品、烧黏土制品等。

●孔隙多而小，密度和导热系数较小，隔音吸声性能好，常作吸音隔声材料。

③多孔结构指具粗大孔隙的结构。如加气混凝土、泡沫混凝土等。

●孔隙多、孔径较大、质地轻、保温性能好，主要用作绝热材料。（1）按孔隙尺寸分①致密结构

（2）按构成形态分

①聚集结构指由填充性集料与胶凝材料胶结成的结构。

如水泥混凝土、砂浆、塑料等。其性质取决于集料和胶凝材料的性质及其结合程度。

②纤维结构指由纤维状物质构成的材料结构。

如木材、玻璃纤维、矿棉等。其性质与纤维的排列秩序、疏密程度有关。（2）按构成形态分③层状结构指天然形成或由人工将材料黏结迭合为层状的材料结构。

如复合木地板、胶合板、纸面石膏板等。其性质与叠合材料性质及胶合程度有关。

●各层材料间可以性质互补，增强了整体材料的性质。④散粒结构指松散颗粒状结构。砂是散粒结构的典型代表，其颗粒形状、粗细程度、级配情况对其品质有直接影响。③层状结构④散粒结构2.细观结构材料的细观结构也称亚微观结构，指用光学显微镜能观察到的结构。建筑材料的细观结构，只能针对某种具体材料来进行分类研究。例如，混凝土可分为基相、集料相、界面相；阔叶树木材可分为木纤维、导管和髓线。材料细观结构层次的组织结构、性质和特点各异，其特征、数量和分布对建筑材料的性能有重要影响。2.细观结构3.微细观结构材料的微观结构指材料内部在分子、原子、离子层次的结构，常用电子显微镜及X射线衍射分析来研究。建筑材料的微观结构基本上可分为晶体、玻璃体、胶体三类。3.微细观结构

晶体的各向异性,即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向物理化学特性的不同。具体表现在晶体不同方向的弹性模量、硬度、断裂抗力、屈服强度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都不相同。

（1）晶体晶体微观结的构特点是组成物质的微粒在空间的排列有确定的几何位置关系。一般具有强度高、硬度较大、固定熔点、化学稳定性高和力学各向异性等特性。晶体可分为原子晶体、离子晶体、分子晶体和金属晶体。金属和石膏等建筑材料都是典型的晶体结构。

●即便材料的化学组成相同，如果晶体结构形式不同，其性质差异也会很大。例如，金刚石和石墨的化学组成都是碳，但前者强度极高，后者强度却极低。晶体的各向异性,即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性

（2）玻璃体

玻璃体微观结构的特点是组成物质的微粒在空间的排列呈无序混乱状态。玻璃体结构的材料具有化学活性高、无固定熔点、力学各向同性等共同特性。粉煤灰、火山灰、粒化高炉矿渣和建筑用普通玻璃都是典型的玻璃体结构。

物质可分为晶体和非晶体。晶体加热时从开始熔化到完全熔化温度不变，完全熔化后再继续升温，这个不变温度就是熔点，非晶体加热熔化时，温度会一直上升，开始熔化至完全熔化没有固定的温度，因此没有固定的熔点。（2）玻璃体物质可分为晶体和非晶体。晶体加热时从

（3）胶体

胶体是极细的固体颗粒均匀分散在液体中所形成的结构。胶体与晶体、玻璃体最大的不同是可呈分散相和网状两种结构形式，分别称为溶胶和凝胶。

溶胶具有很强的吸附能力，失水后成为具有一定强度的凝胶结构，可把固体颗粒黏结为整体。（3）胶体1.材料的密度

密度指物质单位体积的质量，单位g/cm3或kg/m3。分实际密度、表观密度、体积密度和堆积密度。（1）实际密度（简称密度）

指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。ρ

：实际密度（g/cm3或kg/m3）；m：绝干状态下材料的质量（g或kg）；V

：材料在绝对密实状态下的体积（cm3

或m3）。只是固体物质所占部分。①计算公式ρ=mV2.2建筑材料的物理性质2.2.1材料与质量有关的性质1.材料的密度密度指物质单位体积的质量，单位②测定方法

有孔隙的材料，在实际密度测定时，应先磨成粒径＜0.2mm的细粉以排出内部孔隙，再用排液法（密度瓶法等）测定其实际体积，最后用上式计算密度值。

◆材料磨得越细，测定的密度值越精确。

◆对于某些较密实的不规则的散粒材料（如卵石、砂等），常用排液法测其绝对体积的近似值，所得的实际密度为近似密度。②测定方法有孔隙的材料，在实际密度测定时，应

（2）表观密度指多孔材料在自然状态下，单位体积（包括闭口孔和固体体积）的质量。

ρ’：材料的表观密度（g/cm3或kg/m3）；

m：材料的质量（g或kg）；

V’：材料在自然状态（包括闭口孔）的体积（cm3或m3）。

◆表观密度可用于估算混凝土拌和物中砂石所占的实际体积，因为水泥浆只能浸入开口孔隙中

。ρ

=mV，，（2）表观密度ρ’：材料的表

（3）体积密度

1）定义与计算

体积密度指材料在自然状态下，单位体积（包括闭口孔、开口孔及固体体积）的质量。ρ0：体积密度（g/cm3

或kg/m3）；

m

：材料质量（g或kg）；

V0：材料在自然状态下的体积（包括闭口孔、开口孔及固体体积）（cm3或m3）。mV0ρ

=0（3）体积密度ρ0：体积密度（g/cm3或kg/m3

2）意义体积密度的体积包括开口孔和闭口孔（图

2-1

）。所以体积密度可以用于估算砌体或结构物的自重。1—闭口孔隙；2，3—开口孔隙图2-1砖的孔隙示意图2）意义1—闭口孔隙；2，3—开口孔隙

3）测定

体积密度与表观密度的测定相似。①外形规则材料：几何体积=表观体积（V0或V’）；②外形不规则材料：用排液法测定，但待测材料表面在测定前应用薄蜡层密封，以免测液进入材料内部孔隙而影响测定值

。◆自然状态下，因材料孔隙内所含水分不同，其体积密度也不同，故体积密度必须注明其含水状态。◆体积密度通常是指材料在气干状态下的体积密度。在吸水状态下的体积密度称湿体积密度。在烘干状态下的体积密度，称干体积密度。气干状态，指材料孔隙中所含水与大气湿度相平衡，但未达饱和的状态。3）测定气干状态，指材料孔隙中所含水与大气湿度

（4）堆积密度

散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量称堆积密度。

ρ0，：堆积密度（kg/m3）；

m：材料的质量（kg）；

V0’：材料在自然堆积状态下的体积（m3），即：

V0’=V0+V空◆上述材料质量，是在一定容积的容器内材料的质量，其堆积体积就是容器的容积。若以捣实体积计算密度，则称紧密堆积密度。常用建筑工程材料的密度见P11表2-1（略）。

堆积体积包括颗粒内部孔隙与颗粒之间的空隙体积。ρ

=mV，00，（4）堆积密度ρ0，：堆积密度（kg/m3）；堆2.材料的孔隙率与密实度

（1）材料的孔隙

一般把材料内部被空气占据的空间叫孔隙，把材料实体之间被空气占据的空间叫空隙。●孔隙状况由孔隙率、孔隙连通性、孔隙直径来描述。①孔隙率

是指孔隙占材料体积的比例。

●一般孔隙率越大，材料的体积密度越小，强度越低、保温隔热性越好。2.材料的孔隙率与密实度（1）材料的孔隙一②孔隙分类开口孔：指孔隙之间、孔隙与外界之间都连通的孔隙；闭口孔：指孔隙之间、孔隙与外界之间都不连通的孔隙。一般情况下，开口孔对材料的吸水性、吸声性影响较大，闭口孔对材料的保温隔热性影响较大。

③孔隙直径粗大孔：孔隙直径大于mm级；毛细孔：孔隙直径在

m～mm级；微孔：孔隙直径在

m级以下。◆粗大孔会降低材料强度；毛细孔会使材料吸水性增大，抗渗性下降，微孔对材料的性质影响不大。②孔隙分类③孔隙直径(2)材料的密实度指材料体积内被固体物质充实的程度。以D表示：:材料的密实度；

:材料在绝对密实状态下的体积（cm3或m3）；

:材料在自然状态下的体积（包括开口孔、闭口孔和固体）（cm3或m3）；:

体积密度（g/cm3或kg/m3）；

:实际密度（g/cm3或kg/m3）。VDV0D=V0V×100%或D=ρρ×100%0ρ0ρ(2)材料的密实度:材(3)材料的孔隙率指材料孔隙体积(VP)占材料总体积（V0）的百分率。以P表示：◆孔隙率与密实度的关系：P+D=1

P：材料的孔隙率；

V：材料在绝对密实状态下的体积（cm3或m3）；V0：材料在自然状态下的体积（包括闭口孔、开口孔及固体体积）（cm3或m3）；

ρ0：体积密度（g/cm3或kg/m3）；

ρ：实际密度（g/cm3或kg/m3）。

P==[1—]×100%

V0—VV0ρ0ρ(3)材料的孔隙率◆孔隙率与密实度的关系：◆孔隙率的大小直接反映了材料的密实程度。建筑材料的强度、吸水性、抗渗性、导热性、吸声性等许多性质都与致密程度有关。◆一般孔隙率较小且连通孔较少的材料，其吸水性较小，强度较高，抗冻性和抗渗性较好。

◆建筑工程中对需要保温隔热的建筑物或部位，要求所用材料的孔隙率较大且为封闭孔。◆孔隙率的大小直接反映了材料的密实程度。建筑材料的强3.材料的填充率与空隙率(1)材料的填充率指粉状或颗粒状材料在其堆积体积内，被其颗粒填充的程度。以D’表示：D’：材料的填充率；

V0：材料在自然状态时（包括内部闭孔、开孔及固体体积）的体积（m3）；

V0’

：材料自然堆积状态的体积（m3），即V0’

=V0+V空；

ρ0：体积密度（kg/m3）。ρ0’

：堆积密度（kg/m3）；或D=V0

，V0

，×100%D=ρ，ρ×100%，03.材料的填充率与空隙率(1)材料的填充率D’：材(2)空隙率

指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积（V空）占堆积体积的百分率，以P’表示。因V空=V0’-V0

，因此P’值为：

P’:材料的空隙率；

ρ0’:材料的堆积密度（kg/m3）；

ρ0：体积密度（kg/m3）。◆填充率与空隙率的关系为：D’+P’=1◆在计算砂、石等致密散粒材料的填充率和空隙率时，可用表观密度代替体积密度进行计算。或P=V0-

，V0

，×100%V0，×100%，0ρP=ρ-，0ρ0(2)空隙率P’:材料的空隙率2.2.2材料与水有关的性质1.亲水性与憎水性（简介）材料在空气中与水接触时，根据其能否被水润湿，可将材料分为亲水性和憎水性两大类。润湿就是水被材料表面所吸附，它与材料本身性质有关。2.2.2材料与水有关的性质1.亲水性与憎水性（简介

◆材料被水润湿的程度可用润湿角表示。在材料、水、空气三相交点处，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ称润湿角。θ越小，浸润性越好。一般认为，润湿角θ≤90°时材料具有亲水性，这种材料称亲水性材料。当90°＜θ≤180°时材料具有憎水性，这种材料称憎水性材料。如图2-2所示：（a）亲水性材料（b）憎水性材料图2.3材料的润湿示意图◆材料被水润湿的程度可用润湿角表示。在材料、

◆建筑材料大多是亲水性材料，如：混凝土、黏土砖、砌块、木材等。只有极少数为憎水性材料，如：沥青、石蜡、橡胶、塑料等。◆憎水性材料防潮性和防水性较好，常用作防水材料，也用作亲水材料的表面处理，以提高其抗渗性及抗腐蚀能力。

水泥◆建筑材料大多是亲水性材料，如：混凝土、黏土2.吸水性材料在水中能吸收水分的性质称吸水性。

●其大小用吸水率表示，有质量吸水率与体积吸水率两种表示方法。

（1）质量吸水率指材料吸水饱和时所吸水分占材料干燥质量的百分率。

W：材料的质量吸水率(%)；m1：材料烘干至恒重的质量(g)；m2：材料吸水饱和后的质量(g)。W=×100%

m2

–m1m12.吸水性（1）质量吸水率W：材料的质量吸水率

（2）体积吸水率指材料吸水饱和时，所吸水分体积占干燥材料自然体积的百分率。◆材料的吸水性大多按质量吸水率表示。◆加气混凝土、软木等轻质多孔或疏松纤维材料的质量吸水率常超过100%，因此常以体积吸水率表示其吸水性。

W0：材料的体积吸水率(%)；

ρW

：水的密度(g/cm3)；

V水、V0：材料在吸水饱和时水的体积、干燥材料在自然状态下(包括闭口孔、开口孔及固体体积)的体积(cm3)。=m2

–m1ρw1V0W0=×100%V水V0×100%.（2）体积吸水率◆材料的吸水性大多◆同一材料的质量吸水率(W)和体积吸水率(W0)的关系为：

◆材料的吸水性，不仅取决于其亲水性或憎水性，也与其孔隙率大小及孔隙特征有关。若材料具有微细的连通孔隙，则其吸水率较大，如木材的吸水率可达甚至超过100%；密实及有封闭孔的材料是不吸水的，如钢材、玻璃的吸水率为0；具有粗大连通孔的材料，水分虽易渗入，但不易在孔内留存，其吸水率往往较低。ρ0：材料在干燥状态下的体积密度（g/cm3）。W0=×ρ0

W◆同一材料的质量吸水率(W)和体积吸水率(W03.吸湿性吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。材料吸湿性的大小用含水率表示:W含：材料的含水率(%)；

m含：材料含水时质量(g)；m干：材料干燥至恒重时质量(g)。W含=×100%

m含–m干m干3.吸湿性◆含水率与材料成分、构造及环境温度、湿度有关。气温越低，相对湿度越大，含水率越大。◆材料既能从潮湿空气中吸收水分，又能向干燥空气释放水分，从而使材料中的水分与空气的湿度达到平衡，这时材料的含水率称为平衡含水率。当材料吸水达到饱和状态时的含水率即为吸水率。◆材料吸水受潮后，保温隔热性能、强度、耐久性等会降低，体积会膨胀等，它们多数都会对工程产生不利影响。◆含水率与材料成分、构造及环境温度、湿度有关。4.耐水性材料长期在饱和水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性。耐水性用软化系数表示：◆软化系数KP应在0～1之间。KP越大，耐水性越好。◆长期处于水或潮湿环境中的重要建筑物或构筑物，必须选择软化系数KP＞0.85的耐水材料；受潮较轻或次要结构材料的软化系数也应≥0.75。

◆通常将软化系数＞0.80的材料称为耐水材料。Kp：材料的软化系数；fw：材料在饱水状态下的抗压强度（MPa）；f：材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。Kp

=fw

f4.耐水性◆软化系数KP应在0～1之间。KP越大，5.抗渗性

材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性（或称不透水性）。通常用渗透系数K表示。（1）渗透系数

表示一定厚度的材料，在一定水压下，在单位时间内透过单位面积的水量。K—

渗透系数（cm/h）；W—

透过材料试件的水量（cm3）；D—

试件厚度（cm）；t—

透水时间（h）；A—

透水面积（cm2）；H—

静水压力水头（cm）。K=WDAtH5.抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗

●渗透系数反映了水在材料中的渗流速度。其值越大，水在材料中渗流的速度越大，相同条件下渗透的水越多，即抗渗性越差。对于沥青、沥青混凝土等防水、防潮材料，常用渗透系数表示其抗渗性。

（2）抗渗等级

指以规定试件，在标准试验方法下所能承受的最大静水压力，以Pn表示，如

P4、P6、P8、P10、P12等，分别表示材料能承受

0.4、0.6、0.8、1.0、1.2

MPa的水压。抗渗等级越高，其抗渗性越好。

●材料的孔隙率小且为封闭孔，其抗渗性就好。地下建筑、水工构筑物、防水工程均要求材料具有较高抗渗性。●混凝土和砂浆的抗渗性用抗渗等级表示。

静水压力是均质流体作用于一个物体上的压力。这是一种全方位的力，并均匀地施向物体表面的各个部位。

●渗透系数反映了水在材料中的渗流速度。其值越大，水在6.抗冻性

（1）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，其强度不严重降低，质量也不显著减小的性质，称为材料的抗冻性，用抗冻等级或抗冻标号表示。

抗冻等级用快冻法测定，抗冻标号用慢冻法测定。

例如，混凝土的抗冻等级是水中养护28d的试件，在（-18±2）℃和（5±2）℃温度下进行水冻和水融，相对动弹性模量下降至60%或质量损失率达5%时所能承受的快速冻融循环次数。用符号Fn表示，抗冻等级分为F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400等8个等级。

●抗冻等级越高，材料的抗冻性越好。6.抗冻性（1）抗冻性

●冰冻的破坏作用是因材料孔隙中的水分结冰所致。当材料孔隙中充满水，且水温降至冰点或冰点以下时，水因结冰而体积膨胀（约增大9%），产生内应力并作用于孔壁，造成孔壁开裂。在冻融循环过程中，冻害由表及里逐层进行，在材料内外形成温差，加速了孔壁的破裂。●材料经受冻融循环的次数愈多，冻害愈严重。●抗冻性的高低与材料孔隙率、孔隙特征及材料强度有关，孔隙率小且为封闭孔的材料其抗冻性较好。建筑工程中，常通过提高材料的密实度等措施来改善其抗冻性。

●气温低于-15

C的地区，其主要的工程材料必须进行抗冻性试验。●冰冻的破坏作用是因材料孔隙中的水分结冰所致。当材料2.2.3材料与热有关的性质（略）

1.导热性

热量由材料的一面传到另一面的性质，称为导热性。

它表示材料传导热量的能力，以导热系数表示。

（1）导热系数指单位厚度材料两侧温差为1

K时，在单位时间内通过单位面积的热量。以符号λ表示，按下式计算：●导热系数越小，材料的导热性越低，绝热性能越好。λ：导热系数[W/(m·K)]；Q：传导的热量（J）；A：热传导面积（m2）；δ：材料的厚度（m）；t：热传导时间（s）；T2-T1

：材料两侧温差（K）。λ=Qδ

At(T2-T1)2.2.3材料与热有关的性质（略）1.导热性●人们常把防止内部热量的散失称为保温，把防止外部热量的进入称为隔热，将保温隔热统称为绝热。通常把导热系数小于0.175W/(m·K)的材料称绝热材料。（2）影响导热性的因素(P17自学掌握）

●人们常把防止内部热量的散失称为保温，把防止外部热量2.热容量

材料加热时吸收热量、冷却时放出热量的性质，称为热容量。其大小用比热容表示。Q：材料吸收或释放的热量（J）；C：材料的比热容[J/g.k]；m：材料的质量（g）：T2-T1：材料受热或冷却前后的温差（k）。Q=Cm(T2-T1)C=Q

m(T2-T1)2.热容量Q：材料吸收或释放的热量（J）；Q=Cm(

比热容是反映材料吸热或放热能力大小的物理量。不同材料的比热容不同，即便同一种材料，在不同状态下的比热容也不同。例如，水的比热容为

4.18

J/(g·K)，冰的比热容为

2.09

J/(g·K)。材料比热容的大小，对保持室内温度稳定有很大的意义。比热容大的材料，能在热流变动时，缓和室内的温度变动。几种常见材料的热性质见P18表2-2（略）。比热容是反映材料吸热或放热能力大小的物理量。3.热变形性

建筑材料在温度升高（或降低）时，会出现线膨胀（或收缩）和体积膨胀（或收缩）现象，这一性质称为热变形性，一般用线膨胀系数表示。

◆线膨胀系数：表示温度每上升（或降低）1

K

所引起的线性增长（或收缩）与其在0

C时长度的比值

。用下式计算：

α：材料的线膨胀系数（1/K）；

L：试件升降温前的长度（mm）

ΔL：试件的膨胀或收缩长度（mm）Δt：

温度差（K）。α=ΔLL.Δt3.热变形性◆线膨胀系数：表示温度每上升◆任何建筑材料都具有热变形性，但不同材料的热变形性不同。◆线膨胀系数直接影响建筑物或构筑物的耐久性。如混凝土公路，常设伸缩缝防止热胀冷缩的破坏。◆沥青具有高温流淌、低温冷脆的特点，严重影响防水质量。随着科技的发展，复合材料正逐步取代单一材料，使用复合材料时，要尽量使用线膨胀相近的材料。◆任何建筑材料都具有热变形性，但不同材料的热变形性不4.耐燃性和耐火性

（简介）（1）耐燃性材料在火焰和高温作用下能否燃烧的性质称为耐燃性。耐燃性是评价建筑结构防火和耐火等级的重要因素。

◆不同建筑材料的耐燃性不同，据此可将建筑材料分为四类：非燃烧材料、难燃烧材料、可燃烧材料、易燃性材料四类。4.耐燃性和耐火性（简介）◆非燃烧材料：指在空气中受到火烧或高温作用不起火、不微燃、不碳化的材料。如砖、石材、混凝土、钢材等。◆难燃烧材料：指在空气中受到火烧或高温作用时难起火、难微燃、难碳化，当火源移去后微燃立即停止的材料，如沥青混凝土、水泥刨花板等。◆可燃烧材料：指在空气中受到火烧或高温作用时立即起火或微燃，当火源移去后仍能继续燃烧的材料，如木材。◆易燃性材料：指在空气中受到火烧或高温作用时立即起火并迅速燃烧，当火源移去后仍能继续燃烧的材料，如纤维织物、部分未经阻燃处理的塑料。●材料的耐燃性由大到小依次为：非燃烧材料＞难燃烧材料＞可燃烧材料＞易燃烧材料。在结构选型和构造方案设计时，应合理选材。◆非燃烧材料：指在空气中受到火烧或高温作用不起火、不

（2）耐火性材料在火焰和高温作用下，不被破坏、性能不明显下降的能力称为耐火性，用耐火极限（小时）表示。它是划分建筑耐火等级和进行建筑防火构造设计的科学依据。

●耐燃性和耐火性是两个不同的概念，耐燃材料不一定耐火，但耐火材料一般都耐燃。例如钢材的耐燃性较好，但耐火性较差，其耐火极限只有0.25

h。（2）耐火性2.2.4材料与声有关的性质

材料与声有关的性质即材料的声学性质，主要包括吸声性和隔声性两个方面。1.材料的吸声性当声波入射到材料表面时，一部分声能被反射，一部分穿透材料，还有一部分则被吸收。声能透入材料内部被吸收的性质称为材料的吸声性。用吸声系数来评定。2.2.4材料与声有关的性质材料与声有关的性质即

吸声系数是指被材料吸收的声能（包括穿透材料的声能在内

）与总入射声能的比值，用α

表示。即：

材料的吸声系数在0～1之间，越大，材料的吸声性能越好。对于全反射面，α=0；对于全吸收面，α=1。当门窗打开时，相当于α=1。材料的吸声特性与其本身性质、厚度、表面条件以及声波射入角和频率有关。同一种材料，对不同频率声波的吸收能力是不同的。因此，规定取125

Hz、250

Hz、500

Hz、1

000

Hz、2000

Hz、4

000

Hz等6个频率的吸声系数来表示材料总体的吸声性能。吸声材料的平均吸声系数应≮0.2。α=E/E0α—材料的吸声系数E—被材料吸收(包括穿透)的声能；E0—总入射声能。吸声系数是指被材料吸收的声能（包括穿透材料的声能在内

一般轻质多孔材料的吸声效果较好；同种材料，孔隙率越大，其吸声效果越好；细小、开放的连通孔越多，吸声性能越好。

常用的吸声材料：有石膏板、水泥蛭石板、木丝板、吸声蜂窝板、毛毡等。吸声材料一般轻质多孔材料的吸声效果较好；同种材料，孔隙率越大2.材料的隔声性隔声按声音传播途径分为隔绝空气声和隔绝固体声两种。

(1)隔绝空气声

空气声是指通过空气传播的声音。材料隔声效果的好坏可用隔声量或声透系数衡量。

隔声量是指入射声能与透射声能相差的分贝数，隔声量越大，材料的隔声效果越好。

声透系数是透射声能与入射声能之比。声透系数越大，表示穿透材料的声能越多，则材料的隔声效果越差。同种材料的隔声量越大，声透系数越小，则其隔声效果越好。通常，材料密度越大，其隔声效果越好。所以，建筑的围护结构（如外墙）应选择表观密度大的材料作为隔绝空气声的材料，例如实心砖、混凝土、石材等。2.材料的隔声性(2)隔绝固体声

固体声是由于振源撞击固体材料，固体材料受迫振动而发声，并向周围传播的声能。隔绝固体声最有效的措施就是阻断其传播路径。如在楼面上铺上地毯，可以削弱坚硬物体坠落楼面而产生刺耳的撞击声。(2)隔绝固体声1.颜色颜色是材料对光谱选择吸收的结果。不同颜色给人以不同的感觉，但材料颜色的表现不是材料本身所固有的，它与入射光光谱成分及人们对光的敏感程度有关。2.光泽光泽是材料表面方向性反射光线的性质。光线射到物体上，一部分被反射，一部分被吸收，如果物体是透明的，则一部分还被物体透射。当光线为定向反射时，称为镜面反射；当光线为不定向反射时，称为漫反射。镜面反射是产生光泽的主要因素。材料表面愈光滑，其光泽度愈高。不同光泽度可改变材料表面的明暗程度，并可扩大视野或造成不同虚实对比。2.2.5材料与光有关的性质1.颜色2.2.5材料与光有关的性质3.透明性

透明性是光线透过材料的性质。据此可将材料分为透明体（可透光、透视）、半透明体（透光、但不透视）和不透明体（不透光、不透视）。利用不同透明度，可隔断或调整光线的明暗，造成特殊的光学效果，也可使物像清晰或朦胧。3.透明性2.3建筑材料的力学性质

1.材料的弹性与塑性

(1)弹性模量材料在外力作用下会产生变形，取消外力后，变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质，称为弹性。当外力取消后瞬间内即可完全消失的变形，称为弹性变形。

◆弹性变形属可逆变形，其大小与外力成正比，其比例系数E称为材料的弹性模量。2.3建筑材料的力学性质1.材料的弹性与塑性

◆在弹性变形范围内，弹性模量E为常数，按下式计算：σ：材料的应力（MPa）；

ε：材料的应变；E：材料的弹性模量（MPa）。

●应变（补充）：又称“相对变形”，无量纲。表示物体因荷载、温度变化等外因使其几何形状和尺寸发生相对改变的物理量。物体某线段的改变量与线段原长之比，称为“正应变”或“线应变”，用“ε”表示；两相交线段所夹角度的改变，称为“切应变”或“角应变”，用“γ”表示。●应力（补充）：物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内部之间将产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。◆在弹性变形范围内，弹性模量E为常数，按下式计算：σ：材料的应力(MPa)；

ε：材料的应变；E：材料的弹性模量(MPa)。

●弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，其值越大，则材料刚度越大，越不易变形。

●在外力作用下材料会发生变形，若取消外力，仍保持变形后的形状尺寸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。塑性变形是永久的不可逆变形。σ：材料的应力(MPa)；

严格讲，纯弹性变形的材料是没有的。如建筑钢材，当受外力小于弹性极限时，仅产生弹性变形；外力大于弹性极限后，除弹性变形外，还产生塑性变形。又如混凝土受力时，弹性变形和塑性变形同时产生，取消外力后，弹性变形能恢复，塑性变形不能恢复。(2)材料的变形情况2.材料的脆性与韧性

(1)材料的脆性当材料受外力达到一定限度后，材料发生突然破坏，且破坏时无明显塑性变形的性质称为脆性。具有脆性的材料称脆性材料。

▲脆性材料抵抗冲击或振动荷载的能力很差。其抗压强度可远大于抗拉强度数十倍。所以脆性材料不能承受振动和冲击荷载，也不宜用作受拉构件，只适于用作承压构件。

▲玻璃、普通混凝土等大部分无机非金属建材均为脆性材料。

严格讲，纯弹性变形的材料是没有的。如建筑钢材①韧性材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量并产生一定变形而不破坏的性质称为韧性。

■如建筑钢材、木材等都有较好的韧性。②冲击韧性指标冲击韧性指标表示材料韧性的大小。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。（2）材料的韧性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（mm2）。■桥梁、路面等承受冲击荷载和有抗震要求的结构，均要求具有较高的韧性。

①韧性（2）材料的韧性αK：材料的冲击韧性指（a）试件尺寸（mm）（b）试验装置

（c）试验机

试件（a）试件尺寸（mm）（b）试验装置（c）试验机试件

●钢材、木材及混凝土等的硬度常用钢球压入法测定(布氏硬度HB)。硬度越大的材料其耐磨性越好，但不易加工。工程中有时也可用硬度来间接推算材料的强度。3.材料的硬度与耐磨性

（1）硬度硬度是材料表面能抵抗其他较硬物体压入或刻划的能力。测定方法有刻划法和压入法两种。

●天然矿物的硬度常用刻划法测定。矿物硬度

按递增顺序分为1~10级（莫氏硬度），其中金刚石为10级。●钢材、木材及混凝土等的硬度常用钢球压入法测

●建筑工程中，踏步、台阶、地面、路面等的材料应具有较高的耐磨性。

●一般强度较高且密实的材料，其硬度较大，耐磨性较好。

B：材料的磨损率（g/cm2）；m1、m2：材料磨损前、后的质量（g）；A：试件受磨损的面积（cm2）。

（2）耐磨性指材料表面抵抗磨损的能力，用磨损率（B）表示，其计算公式为：●建筑工程中，踏步、台阶、地面、路面等的材料2.3.2材料的强度1.强度的含义

（1）强度定义材料抵抗外力（荷载）作用而引起破坏的最大能力，称为材料的强度。

材料承受外力作用时，内部会产生应力。随着外力逐渐增加，应力也相应增加，直至材料内部质点的作用力不能再抵抗这种应力时，材料即破坏，此时的极限应力值就是材料的强度。2.3.2材料的强度1.强度的含义（1）强

（2）强度种类

根据外力作用形式不同，材料的强度有抗拉强度、抗压强度、抗剪强度及抗弯强度等，以符号“f”表示，单位为MPa。（2）强度种类根据外力作2.强度的测定方式

由于材料强度是通过静力试验来测定，因此总称为静力强度。它是是通过标准试件的破坏试验而测得。

●测定常见建筑材料强度的标准试件和计算公式，见P23~24表2-3～表2-4。

静力试验又称低周反复荷载试验，是指在结构或结构构件正反两个方向重复加载和卸载，用以模拟地震时结构在往复振动中的受力特点和变形特点。2.强度的测定方式由于材料强度是通过静力试表2-3建筑材料轴向抗压强度测定的标准试件和计算公式试

件受力作用示意图强度计算式试件尺寸/mm立方体砼砂浆石材混凝土：150×150×150

A＝150×150砂浆：70.7×70.7×70.7

A＝70.7×70.7石材：70×

70×70

A＝70×70棱柱体砼木材混凝土：a＝100或150或200；h＝2a～3aA＝100×100或150×150或200×200木材：a＝20，h＝30A＝20×20复合试件—

砖240×115×53A＝115×100半个棱柱体—

水泥40×40×160A＝40

×40FFFFFFFF棱柱体指两个底面全等且平行，其余各侧面均为平行四边形的几何体。相应地有三棱柱、四棱柱……正方体和长方体是特殊的棱柱体。长240㎜的砖锯为两节，反向叠放，只用100㎜“长”来承压≯3㎜厚水泥净浆≯5㎜厚水泥净浆三块40×40×160的水泥标准试件，先做抗折强度试验，再做抗压强度试验。表2-3建筑材料轴向抗压强度测定的标准试件和计算公式试60表2-4建筑材料轴向抗拉强度测定的标准试件和计算公式

试

件受力作用示意图强度计算式试件尺寸/mm钢

筋l

＝5d＋200或10d＋200，A＝π（d/2）2木

材长370，宽15和20，厚4A＝15×4混凝土150×150×150A＝150×150FFFF

注：F为破坏荷载（N）；A为受荷面积（mm2）；l为跨度（mm）；b为断面宽度（mm）；h为断面高度（mm）；d为构件直径（mm）。

游标卡尺测直径20151005555100实际为150×150×150立方体60表2-4建筑材料轴向抗拉强度测定的标准试件和计算公式表2-5建筑材料抗折强度测定的标准试件和计算公式

注：F为破坏荷载（N）；A为受荷面积（mm2）；l为跨度（mm）；b为断面宽度（mm）；h为断面高度（mm）；d为构件直径（mm）。

试

件受力作用示意图强度计算式试件尺寸/mm水泥：40×40×160l

＝100砖:240×115×53l

＝200混凝土木

材混凝土：150×150×600

l

＝450木材：2