材料的基本性质

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材料的基本性质

材料中开放的、互相连通的、细致的气孔越多，其吸声性能越好。
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13
可见，对于同种材料，孔隙率相同时，其性质不一定相同。
孔隙尺寸大小将孔隙分为大孔、中孔和小孔，其中毛细孔对材料性质影响最大，毛细水的去与留影响材料的干缩与湿账。
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14
2、空隙
（1）空隙率（Void ratio）：散粒材料颗粒间的空隙体积
胶凝材料的效果。
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15
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第一章材料的基本性质
1、材料的基本性质：物理性质，力学性质，耐久性。
2、材料的物理性质：
（1）密度、表观密度、堆积密度
（2）孔隙（孔隙率、密实度）、空隙（空隙率、填充率）
（3）材料与水有关的性质（亲水性、吸湿性、吸水性、耐水性、抗渗性、抗冻性）
（4）材料的热性质（热容性、导热性、热变形性）
3、材料的力学性质
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3
2、表观密度（容重）（Apparent density或Relative density）
1、定义：在自然状态下单位体积的质量
2、公式：
0
m V0
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—材料在自然状态下的体积，或称表观体积（cm3或 m3 ）

材料的基本性质—材料的力学性质及耐久性(土木工程材料)

材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，仍保持变形后的形状尺寸，并且本身无裂缝产生的性质称为塑性，这种不能恢复的变形称为塑性变形。
力学性质
材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性。
脆性材料如砖、混凝土、陶瓷等
力学性质
韧性是指材料在冲击或震动荷载的作用下，能吸收较大能量，并产生较大变形而不发生破坏的性质，称为韧性。韧性材料如钢材、木材等
那么请问：（1）P甲=P乙（2）P甲<P乙（3）P甲>P乙
解析：S甲<S乙，F甲=F乙 P甲>P乙
材料力学性质-强度
抗压强度P=Fmax/S
1
案例：1.有一尺寸为150mm×150mm×150mm的混凝土试块，测其抗压破坏荷载为680kN,求此混凝土块的抗压强度是多少？（结果保留1位小数）
使用耐久性材料可以使整体工程的综合费用降低，利用率提高，收益增大，因此，研究如何提高材料的耐久性将是土木工程材料生产及应用的重要课题之一。
强度（Mpa）
比强度
低碳钢
7850
420
0.054
普通混凝土（抗压）
2400
40
0.017
松木（顺纹抗拉）
500
100
0.200
玻璃钢
2000
450
0.225
wk.baidu.com 新白沙沱长江特大桥

材料的基本性质—材料的热工性质(土木工程材料)

耐火砖
4.耐火性
难燃材料：指材料在空气中受到火烧或高温高热作用时难起火、难微燃、难碳化，当火源移走后，已有的燃烧或微燃立即停止的材料。
02 例如：经过防火处理的木材。
03 易燃材料：易燃材料是易燃气体（氧气）、易燃液体（油）和易燃固体（木材、煤）的统称。
答：因为水的比热容比较大也就是改变单位温差所需能量比较大所以大海可以吸收很多热能，所以靠海的地区温度就能降低一点。
3.热阻
3-1热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热流通过的能力，热阻的定义及计算式为：
Ｒ＝ｄ/λ
式中：R——材料层热阻，（m2·K）/W；ｄ—— 材料层厚度，m； λ—— 材料的导热系数，W/（m·K）瓦/（米·度）。
01
耐火材料
难燃材料
02
03
易燃材料
wk.baidu.com
4.耐火性
耐火材料：指耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。耐火
01 度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。根据耐火度的高低分: 普通耐火材料:1580℃~1770℃ 高级耐火材料:1770℃~2000℃ 特级耐火材料:>2000℃
学习情境：材料的基本性质
材料的热工性质
材料的热工性质
1.导热性
4.耐火性
材料的热工性质

1.材料的基本性质

Qd Az (t2 t1 )
式中：λ——材料的导热系数(W/(m•K))。 Q——传导的热量(J)。 d——材料的厚度(m)。 A——材料传热的面积(m2)。 z——传热时间(s)。 t1―t2——材料两侧的温度差(K)。
材料的导热系数越小，其热传导能力越差，绝热性能越好。工程上把λ≤0.175W/(m•K)的材料称为绝热材料。
0.85；受潮较轻或次要结构所用材料， R 不宜小 K 于0.75 。
抗渗性抗渗性是指材料在压力水作用下抵抗水渗透的性质。材料的抗渗性可用渗透系数表示。
工程上(混凝土、砂浆等)也常用抗渗等级Pn来表示抗渗性。
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
填充率

定义公式
散粒材料在某种堆积体积内被其颗粒填充的程度。

V0 0 D 100% 100% V0 0
பைடு நூலகம்
空隙率

定义散粒材料在某种堆积体积内，颗粒之间的空隙体积所占的比例。公式
V0 0 ' P' (1 ) (1 ) 100% V0 ' 0

吸水饱和时：W质＝
W含
耐水性材料在长期饱和水作用下不被破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数 K表示。 R 计算式为： f

材料的基本性质

水中吸水达到饱和时，吸入水的体积占材料自然状态下体积的百分率
m1 m 1 Wv 100% V0 W
WV Wm 0
(2)、吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率表示。材料中的水分与周围空气的湿度、温度达到平衡，此时，材料的含水率称为平衡含水率。
含水率：材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质
1、亲水性和憎水性

a、亲水性材料
b、憎水性材料
90 º亲水性 = 0 º 完全润湿
> 90 º 憎水性 =18 0 º 完全不润湿
1、 θ ≤９０度时，水的内聚力小于材料与水的作用力，水被材料所吸收，称为亲水性材料。不宜用于防水部位。如砂浆、砼、粘土砖等。 2、θ ＞９０度时，水的内聚力大于材料与水的作用力，水不被材料所吸收，称为憎水性水性材料。宜用于防水材料。如沥青、橡胶等。
封闭孔隙＞粗大连通的孔隙＞微小连通的孔隙
6、材料的导热性
导热性：当材料两面存在温差时，热量从材料的一面通过材料传导到材料的另一面的性质。用导热系数表示。建筑材料的导热系数一般为 0.02～3.00 W／(m· K)。通常把λ ≤0.23 W／(m· K)的材料作保温材料。

fw KS f
4、材料的抗渗性
材料的抗渗性:材料抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性用渗透系数K表示：

材料基本性质

1吸水性与吸湿性：材料在水中通过毛细孔隙吸收水分的性质是吸水性，

材料在潮湿空气中吸收水分的性质是吸潮性。

2强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力

3亲水性与憎水性：材料与水接触，能被水润湿的性质是亲水性，不能被水润湿是憎水性

4脆性材料与韧性材料：材料受外力作用，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，但破坏

坏时没有明显塑性变形的性质，是脆性材料。材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较

大能量，产生较大变形而不至破坏的性质，称材料的韧性。

5耐水性及软化系数：材料长期在饱和水作用下不破坏，同时强度也不显著降低的性质

为耐水性

6胶体结构：物质以及其微小的颗粒分散在连续相介质中形成的结构

7空隙特征：按空隙大小可分：微小空隙，细小空隙，粗大空隙，按常压下水能否进入

孔隙中，可分：开口孔隙，闭口孔隙。开口孔隙中彼此贯通的孔隙是连同孔。

8气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或发展其强度。如石膏，石灰。

9石灰的熟化：指将生石灰加水，反应生成消石灰的过程。

10石灰的陈伏：为了消除熟石灰中过火石灰颗粒的危害，石灰浆应在储灰坑中静置2周以上再使用，此过程称为陈伏

11建筑石膏：将天然二水石膏置于炉窑煅烧，得到& 型结晶的半水石膏，再经磨细，得到白色粉状物称建筑石膏。

12活性混合材料：为改善水泥性能，调节水泥等级的材料。加入后不仅能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化，并生成水硬性胶凝材料的水化材料。

13水泥的初凝及终凝：自加水时起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间称初凝时间。自加水起至水泥浆完全失去可塑性为终凝时间。

第一章材料的基本性质

1、当材料的体积密度与密度相同时，说明该材料绝对密实。

2、材料的耐水性用软化系数表示。

3、对于开口微孔材料，当其孔隙率增大时，材料的密度不变。

4、软化系数大于0.85材料认为是耐水的。

5、对于开口微孔材料,当其孔隙率增大时，材料的吸水性增强。

6、评价材料是否轻质高强的指标为比强度。

7、对于开口微孔材料,当其孔隙率增大时，材料抗冻性降低。

8、脆性材料最宜承受压力。

9、材料的亲水性与憎水性用润湿边角来表示。

10、当材料的孔隙率一定时，孔隙尺寸愈小，保温性能愈好。

11、材料的吸湿性用含水率来表示。

12、材料的弹性模量反映材料的抵抗变形的能力。

13、含水率为1%的湿砂202克，其中含水为2克。

14、材料的强度的确定视材料的种类的不同面而不同，对于韧性材料是以J/mm2作为指的。

15、选择建筑物围护结构的材料时，应选用导热系数较小的材料，保证良好的室内气候环境。

16、材料的强度的确定视材料的种类的不同面而不同，对于脆性材料是以抗压强度作为强度的。

17、保温隔热材料应选择导热系数小的材料。

18、一般来说，材料含水时比其于燥时的强度低。

19、比强度是衡量材料轻质高强的指标。

20、材料的开口孔隙率越大，则材料的吸声性越好。

1、密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。

2、表观密度材料在自然状态下，单位体积内的质量。

3、堆积密度是指粉状、粒状或纤维状材料在堆积状态下，单位体积所具有的质量。

4、孔隙率指材料孔隙体积占自然状态下总体积的百分比。

5、密实度指与孔隙率对应的概念，即材料的实体体积占自然状态下总体积的百分比。

材料的基本性质

材料的基本性质是指材料具有的一些普遍的特性，这些特性影响着材料的使用和性能。以下是材料的一些基本性质。

1. 密度：密度是材料单位体积的质量，通常以克/立方厘米计算。不同材料的密度差异很大，如金属材料通常较重，而塑料和泡沫材料通常较轻。密度会影响材料的重量以及材料所占空间的大小。

2. 强度：强度是材料抵抗外部力量的能力。不同材料的强度差异很大，大多数金属材料具有高强度，而塑料和木材等材料的强度较低。强度对材料的耐用性和承载能力非常重要。

3. 刚度：刚度是材料抵抗形变的能力，即材料受力时的弹性恢复能力。刚度与材料的弹性模量密切相关，刚度越高，材料越不容易发生形变。金属材料通常具有较高的刚度，而橡胶等弹性材料具有较低的刚度。

4. 耐磨性：材料的耐磨性指的是材料抵抗磨损的能力。耐磨性是材料在与其他表面摩擦时不容易磨损的特性，对于需要长时间使用的材料，耐磨性非常重要。

5. 导热性：导热性是材料传导热量的能力。金属材料通常是很好的导热材料，可以快速传导热量，而绝缘材料如塑料则具有较低的导热性。

6. 导电性：导电性是指材料导电的能力。金属是优秀的导电材

料，而塑料等绝缘材料则是不导电的。导电性对于电子器件等应用非常重要。

7.化学惰性：化学惰性是指材料对化学物质不容易发生化学反应的特性。化学惰性材料对化学腐蚀和化学反应具有较强的耐受能力。

8. 可加工性：可加工性是指材料经过适当的工艺流程能够制成所需形状和尺寸的能力。不同材料的可加工性差异很大，金属材料通常是易于加工的，而陶瓷等脆性材料则较难加工。

材料的基本性质

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。
2. 弹性和塑性
（四）空隙率
空隙率是指散粒材料在其堆积体积中, 颗粒之间 P 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；
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砂率的依据。
孔隙率与空隙率的区别
比较项目
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。

材料的基本性质

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材料的基本性质包括物理性质

期末复习提纲

1、材料的基本性质包括物理性质、力学性质与耐久性。

2、材料的四种含水状态包括完全干燥（烘干）状态、风干（气干）状态、

饱和面干（表干）状态、潮湿（湿润）状态。

3、材料的亲水性和憎水性以润湿角θ 来判定，当θ≤90° 时为亲水性，

90°

4、材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质称为材料的吸湿性。

5、材料的软化系数在0 ~ 1之间波动，轻微受潮或受水浸泡的次要建筑物需选用K

软>0.75的材料，用于长期受水浸泡或处于潮湿环境中的材料，若其处于重要结构，则需选用K软>0.85的材料。

6、材料的冻融循环通常指采用-15°C 温度冻结后，再在20°C 的水中融化的

过程。

7、对经常受压力水作用的工程所用材料及防水材料应进行抗渗性检验。

8、材料的导热系数越大，导热性越好，保温隔热效果越差。

9、热容量是形容材料加热时吸收热，冷却时放出热量的性

质。

10、耐热性的研究包含（1）受热变质、（2）受热变形。材料耐

燃性按耐火要求规定分为非燃烧材料、难燃烧材料、燃烧材料三大类。

11、材料的力学性质包括强度、弹性、塑性、冲击韧性、脆性。

12、材料的强度大小可根据强度值大小，划分为若干标号或强度等

级，强度的单位是N/mm 2或MPa 。

13、弹性的特点是外力和变形成正比例关系。

14、材料在外力作用下产生变形，当外力撤去后，仍保持变形后的形状和

大小并且不产生裂缝的性质称为塑性。

15、脆性材料的特点是塑性变形小，抗压强度远大于抗拉强度。

16、材料抵抗冲击振动作用能够承受较大变形而不发生突发性破坏的性质称

为材料的冲击韧性或韧性。

第一章材料的基本性质

12、材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。
13、相同种类的材料，孔隙率大的比孔隙率的密度大。
14、具有较大孔隙率，且为较大孔径、开口连通孔隙的亲水性材料往往抗渗性较差。
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、水可以在材料表面展开，即材料表面可以
6、材料的耐水性用软化系数表示，其值越大，则耐水性( )
A．越好
B．越差 C．不变 D．不一定
7、( )是衡量绝热材料性能优劣的主要指标。
A．导热系数 B．渗透系数
C．软化系数 D．比热
8、对于同一材料，各种密度参数的大小排列为（）。
A.密度＞堆积密度＞表观密度； B.密度＞表观密度＞堆积密度； C.堆积密度＞密度＞表观密度； D.表观密度＞堆积密度＞密度
说明材料的耐水性越好。
8、随着建筑业的发展和人们生活水平的提高，要求建筑材料应朝着轻质高强，多功能和环保方向发展。
9、材料的体积吸水率就是材料的开口孔隙率。 10、冻融破坏作用是从外表面开始剥落逐步
向内部深入的。
11、由微细而封闭孔隙组成的材料导热系数小，而由粗大连通孔隙组成的材料导热系数大。
9、水附于憎水性材料表面上时，其润湿角为
（
）。
A.0°；B. ＞90°；C. ≤90°；D. ＜90

材料基本性质

密度:指材料在绝对密实状态下,单位体积所具有的质量. P=M/V

表观密度:指材料在自然状态下,单位体积所具有的质量. P。=M/V。

堆积密度:指散粒状或粉状材料在自然堆积状态下,单位体积所具有的质量. P’=M/V’ m体积的百分率.(D)

孔隙率:指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率.(P)

*当开口孔隙率增大时,材料吸水性,吸湿性,透水性和吸声性增强,抗冻抗掺性变差,

*当闭口孔隙率增大时,材料的保温隔热性能和耐久性增强.

填充率:指颗粒或粉状材料在堆积体积内,被颗粒材料表观体积所填充的程度.(D’)

空隙率:指颗粒或粉状材料在堆积体积内,颗粒之间的空隙体积所占总体积的百分率.(P’)

亲水性:材料能被水润湿. 润湿角小于等于90度为亲水性材料.

*砖,混凝土,砂浆,木材.

憎水性:材料很难或不能被水润湿. 润湿角大于90度为憎水性材料.

*沥青,石蜡,塑料. (用作防水防潮,也作亲水性材料的表面处理,来提高耐久性)

吸水性:指材料在浸水状态下吸收水分的能力,用吸水率来表示.

(吸水率的大小与材料的亲水性憎水性,孔隙率大小,孔隙特征等有关.)

质量吸水率:指材料吸水饱和时,所吸收水分的质量占材料干燥质量的百分率.

体积吸水率:指材料吸水饱和时,其内总吸入水分的体积占干燥材料自然体积的百分率.

两者关系:体积吸水率=质量吸水率*干燥表观密度/水密度.

*吸水率花岗石0.5-0.7% 混凝土2-3% 烧结砖8-20% 软木材超100%

质量吸水率可能超过100%,体积吸水率不可能超过100%.

吸湿性:指材料在潮湿空气中吸收水分的性质.具有可逆性.受温度影响.

材料的基本性质

一、Байду номын сангаас境对材料的作用
物理作用。包括环境温度、湿度的交替变化，即冷热、干湿、冻融等循环作用。
化学作用。包括大气和环境水中的酸、碱、盐等溶液或其他有害物质对材料的侵蚀作用，以及日光等对材料的作用。机械作用。包括荷载的持续作用或交变作用引起材料的疲劳、冲击、磨损等破坏。生物作用。包括菌类、昆虫等的侵害作用，导致材料发生腐朽、蛀蚀等破坏。
材料的强度等级
各种材料的强度差别甚大。土木工程材料按其强度值的大小划分为若干个强度等级。烧结普通砖按抗压强度分为5个强度等级；硅酸盐水泥按抗压强度和抗折强度分为4个强度等级；普通混凝土按其抗压强度分为12个强度等级。强度等级的划分可使生产者在控制质量时有据可依，从而保证产品质量；对使用者则有利于掌握材料的性能指标，以便于合理选用材料，正确地进行设计和便于控制工程施工质量。
材料的强度与各种因素的关系
一般表观密度大的材料，其强度也高。含有水分的材料，其强度较干燥时的低。一般温度高时，材料的强度将降低。材料的强度与其测试所用的试件形状、尺寸有关，也与试验时加荷速度及试件表面性状有关。材料的强度是在特定条件下测定的数值。为了使试验结果准确，且具有可比性，各个国家都制定了统一的材料试验标准。
2650～2750 1400～1700
2650～2750 1400～1700

材料的基本性质

4、自然堆积体积的测量：用所填充满容器的标定容积来表示。
5、注意：堆积密度有松散的自然堆积和密实的密实堆积。
2020/3/20
6
第三章
建筑材料
碎石堆积密度：1.40～1.70（g／cm3）
9 2020/3/20
7
Baidu Nhomakorabea
第三章
建筑材料
砂堆积密度：1.450～1.650（g／cm3）
10 2020/3/20
8
思考题 1、实际密度、表观密度和堆积密度之间的大小关系如何？
2020/3/20
9
二、材料的孔隙与空隙
1、孔隙
（1）孔隙对材料性能的影响
孔隙的多少，孔隙的特征（大小，联通与否，与外界是否连通）
（2）孔隙率（Porosity）：材料内部孔隙的体积占材料表观
体积的百分率。
（3）密实度（PDeVns0Ve0cVond1i0t0io0n0）：(1材料0 )内1部00固00 体物质的体积占材料表观体积的百分率。
5
3、堆积密度（Bulk density）
1、定义：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量
2、公式：
0'
m V0 '
式中： ρ’0 A—散粒材料的堆积密度（g/cm3或 kg/m3 ） m —散粒材料的质量（g或 kg ） V’0—散粒材料的自然堆积体积（cm3或 m3 ）

1.2 材料的基本性质

' 0
1.2.1.2 材料的孔隙一、密实度密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例。密实度反映材料的致密程度。计算式为：
m V ρ ρ D= = ×100% = ×100% ρ0 V0 m
ρ0
例如：某种普通粘土砖ρ0=1700kg/m3， ρ=2.5g/cm3。那么其密实度 D=ρ0÷ρ×100% =1700÷2500×100% =68%
3FL f = 2 2bh
材料的强度主要取决于它的组成和结构。一般说材料孔隙率越大，强度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，强度也不相同。
图1.2 材料受力示意图
(a)拉力；(b)压力；(c)剪切；(d)弯曲
二、弹性与塑性材料在外力作用下产生变形，若除去外力后变形随即消失，这种性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。材料在外力作用下产生变形，若除去外力后仍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。不能恢复的变形称为塑性变形。材料的弹性和塑性变形曲线见图1.3。有的材料在受力时弹性变形和塑性变形同时产生，如图 1.4所示。
在试验室采用破坏试验法测试材料的强度。按照国家标准规定的试验方法，将制作好的试件安放在材料试验机上，施加外力(荷载)，直至破坏，根据试件尺寸和破坏时的荷载值，计算材料的强度。材料的抗拉、抗压和抗剪强度的计算式为：

材料的基本性质

材料的基本性质

材料的基本性质—材料的力学性质及耐久性(土木工程材料)

材料的基本性质—材料的热工性质(土木工程材料)

1.材料的基本性质

材料的基本性质

材料基本性质

第一章材料的基本性质

材料的基本性质

材料的基本性质

材料的基本性质

材料的基本性质包括 物理性质

第一章 材料的基本性质

材料基本性质

材料的基本性质

材料的基本性质

1.2 材料的基本性质

材料的基本性质包括物理性质

第一章材料的基本性质