《土木工程材料(第3版)》教学课件第1章 绪论 土木工程材料的基本性质
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18世纪至19世纪，资本主义兴起，促进了工商业及交通运输业 的蓬勃发展，原有的土木工程材料已不能与此相适应，在其他科学技 术进步的推动下，土木工程材料进入到一个新的发展阶段，钢材、水 泥、混凝土及其他材料相继问世，为现代土木工程材料奠定了基础。
进入20世纪后，由于社会生产力突飞猛进，以及材料科学与工 程学的形成和发展，土木工程材料不仅性能和质量不断改善，而且品 种不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功 能的新型土木工程材料也应运而生。
五、抗渗性
材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。
材料的抗渗性用渗透系数K表示，一般用抗渗标号P表示。如 P2、P4、P10分别表示可抵抗0.2、0.4、1.0 MPa 压力水不 渗漏。
1.3 材料与水有关的性质
六、抗冻性
材料在含水状态下能经受多次冻融循环而不破坏、强 度不显著下降，且质量也不显著减少的性质。
P+D=1
开口孔隙率PK 材料内开口孔隙体积占总体积的百分率。 PK＝VK/V0 闭口孔隙率PB 材料内闭口孔隙体积占总体积的百分率。 PB＝VB/V0
VP=VK+VB P=PK+PB
1.1 材料的基本物理性质
3.空隙率（P’）－－散粒或粉状材料在堆积状 态下，颗粒间空隙体积（VS）占材料堆积体积 （V’0）的百分率。
材料在吸水饱和状态下，所吸水的体积占材料干燥状态
下的体积的百分比。
Wv=
mb－mg× V0
1 ρw
×100％
ρw －水的密度； V0 －材料干燥状态下的体积，
cm3或m3。
1.3 材料与水有关的性质
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。
Wh=
ms-mg mg
×100％
ms －材料在吸湿状态下的质量，kg或g。
P’＝ －VS＝ V’0- V0 ＝（1－ ρ’0
V’0
V’0
ρ0
） ×100％
填充率－－散粒材料在堆积状态下， 颗粒体积占材料堆积体积的百分率。
VK VB
D’＝ ─V0─ ＝ ──ρ’×0 100％＝1－P’
V’0
ρ0
D’+P’=1
V Vp
V0
Vs
V0’
1.2 材料的力学性质
一、强度和比强度
1.强度：材料在外力作用下不破坏时能承受的最大应力。
AK－试件破坏时所消耗的功，J； A－试件受力净截面积，mm2。
应力
脆性材料
变形
1.2 材料的力学性质
四、硬度和耐磨性 1.硬度：材料表面抵抗较硬物质刻划或压入的能力。 测定方法有：莫氏、洛氏、维氏、布氏法。 2.耐磨性：材料抵抗磨损的能力。用耐磨率表示：
M=
m0－m1 A
M－耐磨率，g/cm2；
材料的抗冻性用抗冻等级F表示。如F25、F50、F100…… 表示材料经25、50、100次冻融循环后仍能满足质量损失 ≯5％，强度下降≯25％的要求。
m0－磨前质量，g； m1－磨后质量，g； A－试样受磨面积，cm2。
1.3 材料与水有关的性质
一、材料的亲水性与憎水性
θ气 液
固
亲水性
θ 气 液
固
憎水性
1.3 材料与水有关的性质
二、材料的含水状态
亲水性材料的含水状态可分为4种基本状态： 1.干燥状态——材料的孔隙中不含水或含水极微； 2.气干状态——材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡； 3.饱和面干状态——材料表面干燥，而孔隙中充满水达到饱和； 4.润湿状态——材料不仅孔隙中含水饱和，而且表面上为水润湿附有 一层水膜。 材料还可以处于以上两种基本状态之间的过渡状态中。
10-14 1.8-4.0
60-100
比强度（抗 压） 0.070 0.006 0.017 0.054 0.200
1.2 材料的力学性质
二、弹性和塑性
1 .弹性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料能完全恢复
到原始形状的性质称为弹性。材料的这种变形称为弹性变形。应变和 应力成正比，其比值称为材料的弹性模量E（MPa）。
根据材料的功能，可分为两大类： 结构材料——主要用作承重的材料，如梁、板、柱所用材料。 功能材料——主要是利用材料的某些特殊功能，如用于装饰、防水抗渗、 绝热、保温、吸声、耐热防火、耐磨、耐腐蚀、防爆、防腐蚀等的材料。
3.土木工程材料的标准化
▪ 国际、国外标准： 国际标准ISO； 美国材料试验学会标准ASTM； 德国工业标准DIN； 英国标准BS； 法国标准NF； 日本工业标准JIS。
1.2 材料的力学性质
三、脆性和韧性
1.脆性：材料受外力作用，当外力达一定限度后，无明显塑 性变形而突然破坏的性质，其变形曲线如下图。
2.韧性（冲击韧性）：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸 收较大的能量，同时产生较大的变形而不突然破坏的性质。 用材料受荷达到破坏时所吸收的能量表示。
αk＝
Ak A
αk－材料的冲击韧性，J/mm2；
E=σ/ε 2 .塑性
材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料仍保持变形 后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质称为塑性。材料的这种不可恢 复的变形称为塑性变形。
材料在恒定外力作用下，产生随着时间而缓慢增长的不可恢复 的变形称为徐变变形，简称徐变。徐变属于塑性变形。
多数材料在受力时，弹性变形和塑性变形会同时发生，外力取 消后，弹性变形恢复，塑性变形保留，这种材料称之为弹塑性材料。
四、耐水性
材料长期在水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。
结构材料的耐水性用软化系数KR表示
KR＝
fb fg
fb － 材料在吸水饱和状态下的抗压强度 ，MPa； fg －材料在干燥状态下的抗压强度 ，MPa。
KR≥0.85时为耐水材料。一般结构，材料的软化系数KR≥0.75 ；重要结构，材料的软化系数KR＞0.85。
1.2 材料的力学性质
应力
应力
应力
弹塑性材料
变形
（a）弹性变形曲线
变形
（b）塑性变形曲线
变形
（c）弹塑性变形曲线
材料在恒定外力作用下，产生随着时间而缓慢增长的不可恢复 的变形称为徐变变形，简称徐变。徐变属于塑性变形。
多数材料在受力时，弹性变形和塑性变形会同时发生，外力取 消后，弹性变形恢复，塑性变形保留，这种材料称之为弹塑性材料。
2.土木工程材料的分类
▪ （1）按材料的化学成分划分
根据材料组成物质的种类及化学成分，可分为无机材料、有机材料及有 机-无机复合材料三大类
▪ （2）按材料来源划分
根据材料的来源，可分为天然材料及人造材料。
▪ （3）按材料使用部位划分
根据材料的使用部位，可分为承重材料、墙体材料、屋面材料等。
▪ （4）按材料功能划分
绪言
▪ 1.土木工程材料的发展 ▪ 2.土木工程材料的分类 ▪ 3.土木工程材料的标准化
1. 土木工程材料的发展
土木工程材料指土木工程中使用的各种材料及制品，它是构成建 筑物的最基本元素，是一切土木工程的物质基础。
土木工程材料是随着人类社会生产力和科学技术水平的提高而逐 步发展起来的。人类最早穴居巢处，随着社会生产力的发展，人类进 入能制造简单工具的石器、铁器时代，才开始挖土、凿石为洞、伐木 搭竹为棚，利用天然材料建造非常简陋的房屋等最原始的土木工程。 到了人类能够用粘土烧制砖、瓦，用岩石烧制石灰、石膏之后，土木 工程材料才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模建造土木工程 创造了基本条件。
片状孔隙
1.1 材料的基本物理性质
2.孔隙的来源与产生原因 a.天然形成：木材内部的孔隙是木材生长需要而产生的，岩石中的孔 隙是造岩运动时产生的。
b.人为形成：泡沫塑料、加气混凝土。 c.制造缺陷：玻璃中的气泡、钢材中的裂纹。 d.生产工艺和组成要求产生：混凝土、砂浆、石膏等凝结硬化后由于 水分蒸发产生的孔隙。
土木工程材料
土木工程材料
▪ 绪言 ▪ 第一章 土木工程材料的基本性质 ▪ 第二章 无机气硬性胶凝材料 ▪ 第三章 水泥 ▪ 第四章 建筑砂浆 ▪ 第五章 混凝土 ▪ 第六章 砌筑材料和屋面材料 ▪ 第七章 钢材 ▪ 第八章 合成高分子材料 ▪ 第九章 沥青材料 ▪ 第十章 木材 ▪ 第十一章 其他工程材料 ▪ 第十二章 土木工程材料试验
二、材料的孔隙率与密实度
1.孔隙分类
球状孔隙
▪ 按孔隙的大小分为：细微孔隙、
细小孔隙、较粗大孔隙、粗大孔隙。
▪ 按孔隙的形状分为：闭口孔隙
（封闭孔隙）、球状孔隙、片状孔隙、
管状孔隙、带尖角孔隙。
▪ 按常压水能否进入分为：开口孔隙
（连通孔隙）、闭口孔隙（封闭孔隙）。
尖角孔隙
连通孔隙 固体物质 封闭孔隙
1.1 材料的基本物理性质
2.表观密度（视密度）－－材料在自然状态下，单 位体积的质量。
测定材料表观密度时，外形规则材料可通过直接 度量外形尺寸，按几何公式计算体积；对于外形不 规则的不吸水材料，可直接用排水法测定材料的体 积，对于吸水材料，用封蜡法测定材料的体积。
1.1 材料的基本物理性质
1.1 材料的基本物理性质
2.材料的理论强度：
f =√
Eυ d
f-材料的理论强度 E-材料的弹性模量 u-材料的表面能
d-材料原子间距
由于材料内部的缺陷，材料的理论强度为实际强度的100-1000倍。
3.材料的实际强度（强度）：
P 抗拉、抗压、抗剪强度： f = －
F
3PL 抗弯强度：f = 2bh2
P
P
P
P
P
P P
L
b
1.2 材料的力学性质
国外产品在中国境内使用时，如无特别许可，必须符合中国国 家标准。
《中华人民共和国标准法》将我国标准分为国家标准、行业标准、 地方标准、企业标准四级。
▪ （1）国家标准 国家标准有强制性标准（GB）、推荐性标准（GB/T）。 ▪ （2）行业标准 如建材行业标准（JC），建工行业标准（JG），冶金行业标准（YB）， 交通行业标准（JT）。 ▪ （3）地方标准 地方标准是地方主管部门发布的地方性标准（DB）。 ▪ （4）企业标准 企业标准则仅适用于本企业（QB）。凡没有制定国家标准、行业标准 的产品，均应制定企业标准。
平衡含水率：材料中的水分与空气温、湿度相平衡时的含水率叫做平衡含水率。
3.影响材料吸水率的因素： a.材料的性质（亲水或憎水）b.材料的孔隙率和孔隙构造 4.含水对材料性质的影响： a.材料质量增加 b.材料的强度下降 c.材料的保温性能降 低 d.材料的耐久性下降（易产生冻害、易被腐蚀）
1.3 材料与水有关的性质
第一章 土木工程材料的基本性质
▪ 1.1 材料的基本物理性质 ▪ 1.2 材料的力学性质 ▪ 1.3 材料与水有关的性质 ▪ 1.4 材料的热性质 ▪ 1.5 材料的耐久性 ▪ 1.6 材料与环境
1.1 材料的基本物理性质
一、材料的密度、表观密度和堆积密度
1.密度－－材料在绝对密实状态下，单位体积
4.材料的比强度：材料强度与表观密度的比值，是衡量材料 轻质高强的主要指标。
常用材料的强度值（MPa）
材料
花岗岩 普通粘土砖 普通混凝土 普通低碳钢 松木（顺纹）
抗压强度
100-250 7.5-30 7.5-60 200-400 30-50
抗拉强度
5-8 -
1-4 200-400 80-120
抗弯强度
（a）干燥 状态
（b）气干 状态
（c）饱和面干 （d）湿润
状态
状态
1.3 材料与水有关的性质
三、材料的吸水性与吸湿性
1.吸水性：材料在水中吸收水分的性质。
a、质量吸水率：
材料在吸水饱和状态下，所吸水的质量占材料干燥时质量 的百分比。
Wm=
mb－mg ×100％ mg
b、体积吸水率：
mb －材料吸水饱和状态下的质量，g或kg； mg－材料干燥状态下的质量，g或kg。
3.孔隙对材料性质的影响 a.孔隙含量高，则材料的体积密度、堆积密度、强度越小，保温性、 隔声性、吸水性越强。
b.孔隙形状、大小对材料的性质也有很大影响。球状孔隙对强度的影 响小于片状、尖角孔隙，开口孔隙对材料的吸水性的影响大于闭口孔 隙，对保温性的影响较小。
1.1 材料的基本物理性质
三、孔隙率与密实度
1.孔隙率（P）－－材料在自然状态下，孔隙体积占材料 总体积的百分率。
2.密实度（D）－－材料（自然状态）内固体物质的实体 积占材料总体积的百分率。
VP V0- V
P＝ －＝ ×100％ ＝(1－来自)V0 V0密实度D值反映了材料的 密实程度，钢材、玻璃 的密实度 D = 1。
D＝ －VV0×100％＝－ρρ0 ×100％＝(1－P)
的质量。
m
ρ= V
ρ－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
绝对密实状态下的体积是不包含孔隙在内的体 积。密实材料的体积为绝对密实体积，如钢材、玻 璃等。一般的土木工程材料内部均含有孔隙，在测 定有孔隙的材料密度时，应将材料磨成粉末，干燥 后，用李氏瓶测定其绝对密实体积。
进入20世纪后，由于社会生产力突飞猛进，以及材料科学与工 程学的形成和发展，土木工程材料不仅性能和质量不断改善，而且品 种不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功 能的新型土木工程材料也应运而生。
五、抗渗性
材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。
材料的抗渗性用渗透系数K表示，一般用抗渗标号P表示。如 P2、P4、P10分别表示可抵抗0.2、0.4、1.0 MPa 压力水不 渗漏。
1.3 材料与水有关的性质
六、抗冻性
材料在含水状态下能经受多次冻融循环而不破坏、强 度不显著下降，且质量也不显著减少的性质。
P+D=1
开口孔隙率PK 材料内开口孔隙体积占总体积的百分率。 PK＝VK/V0 闭口孔隙率PB 材料内闭口孔隙体积占总体积的百分率。 PB＝VB/V0
VP=VK+VB P=PK+PB
1.1 材料的基本物理性质
3.空隙率（P’）－－散粒或粉状材料在堆积状 态下，颗粒间空隙体积（VS）占材料堆积体积 （V’0）的百分率。
材料在吸水饱和状态下，所吸水的体积占材料干燥状态
下的体积的百分比。
Wv=
mb－mg× V0
1 ρw
×100％
ρw －水的密度； V0 －材料干燥状态下的体积，
cm3或m3。
1.3 材料与水有关的性质
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。
Wh=
ms-mg mg
×100％
ms －材料在吸湿状态下的质量，kg或g。
P’＝ －VS＝ V’0- V0 ＝（1－ ρ’0
V’0
V’0
ρ0
） ×100％
填充率－－散粒材料在堆积状态下， 颗粒体积占材料堆积体积的百分率。
VK VB
D’＝ ─V0─ ＝ ──ρ’×0 100％＝1－P’
V’0
ρ0
D’+P’=1
V Vp
V0
Vs
V0’
1.2 材料的力学性质
一、强度和比强度
1.强度：材料在外力作用下不破坏时能承受的最大应力。
AK－试件破坏时所消耗的功，J； A－试件受力净截面积，mm2。
应力
脆性材料
变形
1.2 材料的力学性质
四、硬度和耐磨性 1.硬度：材料表面抵抗较硬物质刻划或压入的能力。 测定方法有：莫氏、洛氏、维氏、布氏法。 2.耐磨性：材料抵抗磨损的能力。用耐磨率表示：
M=
m0－m1 A
M－耐磨率，g/cm2；
材料的抗冻性用抗冻等级F表示。如F25、F50、F100…… 表示材料经25、50、100次冻融循环后仍能满足质量损失 ≯5％，强度下降≯25％的要求。
m0－磨前质量，g； m1－磨后质量，g； A－试样受磨面积，cm2。
1.3 材料与水有关的性质
一、材料的亲水性与憎水性
θ气 液
固
亲水性
θ 气 液
固
憎水性
1.3 材料与水有关的性质
二、材料的含水状态
亲水性材料的含水状态可分为4种基本状态： 1.干燥状态——材料的孔隙中不含水或含水极微； 2.气干状态——材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡； 3.饱和面干状态——材料表面干燥，而孔隙中充满水达到饱和； 4.润湿状态——材料不仅孔隙中含水饱和，而且表面上为水润湿附有 一层水膜。 材料还可以处于以上两种基本状态之间的过渡状态中。
10-14 1.8-4.0
60-100
比强度（抗 压） 0.070 0.006 0.017 0.054 0.200
1.2 材料的力学性质
二、弹性和塑性
1 .弹性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料能完全恢复
到原始形状的性质称为弹性。材料的这种变形称为弹性变形。应变和 应力成正比，其比值称为材料的弹性模量E（MPa）。
根据材料的功能，可分为两大类： 结构材料——主要用作承重的材料，如梁、板、柱所用材料。 功能材料——主要是利用材料的某些特殊功能，如用于装饰、防水抗渗、 绝热、保温、吸声、耐热防火、耐磨、耐腐蚀、防爆、防腐蚀等的材料。
3.土木工程材料的标准化
▪ 国际、国外标准： 国际标准ISO； 美国材料试验学会标准ASTM； 德国工业标准DIN； 英国标准BS； 法国标准NF； 日本工业标准JIS。
1.2 材料的力学性质
三、脆性和韧性
1.脆性：材料受外力作用，当外力达一定限度后，无明显塑 性变形而突然破坏的性质，其变形曲线如下图。
2.韧性（冲击韧性）：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸 收较大的能量，同时产生较大的变形而不突然破坏的性质。 用材料受荷达到破坏时所吸收的能量表示。
αk＝
Ak A
αk－材料的冲击韧性，J/mm2；
E=σ/ε 2 .塑性
材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料仍保持变形 后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质称为塑性。材料的这种不可恢 复的变形称为塑性变形。
材料在恒定外力作用下，产生随着时间而缓慢增长的不可恢复 的变形称为徐变变形，简称徐变。徐变属于塑性变形。
多数材料在受力时，弹性变形和塑性变形会同时发生，外力取 消后，弹性变形恢复，塑性变形保留，这种材料称之为弹塑性材料。
四、耐水性
材料长期在水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。
结构材料的耐水性用软化系数KR表示
KR＝
fb fg
fb － 材料在吸水饱和状态下的抗压强度 ，MPa； fg －材料在干燥状态下的抗压强度 ，MPa。
KR≥0.85时为耐水材料。一般结构，材料的软化系数KR≥0.75 ；重要结构，材料的软化系数KR＞0.85。
1.2 材料的力学性质
应力
应力
应力
弹塑性材料
变形
（a）弹性变形曲线
变形
（b）塑性变形曲线
变形
（c）弹塑性变形曲线
材料在恒定外力作用下，产生随着时间而缓慢增长的不可恢复 的变形称为徐变变形，简称徐变。徐变属于塑性变形。
多数材料在受力时，弹性变形和塑性变形会同时发生，外力取 消后，弹性变形恢复，塑性变形保留，这种材料称之为弹塑性材料。
2.土木工程材料的分类
▪ （1）按材料的化学成分划分
根据材料组成物质的种类及化学成分，可分为无机材料、有机材料及有 机-无机复合材料三大类
▪ （2）按材料来源划分
根据材料的来源，可分为天然材料及人造材料。
▪ （3）按材料使用部位划分
根据材料的使用部位，可分为承重材料、墙体材料、屋面材料等。
▪ （4）按材料功能划分
绪言
▪ 1.土木工程材料的发展 ▪ 2.土木工程材料的分类 ▪ 3.土木工程材料的标准化
1. 土木工程材料的发展
土木工程材料指土木工程中使用的各种材料及制品，它是构成建 筑物的最基本元素，是一切土木工程的物质基础。
土木工程材料是随着人类社会生产力和科学技术水平的提高而逐 步发展起来的。人类最早穴居巢处，随着社会生产力的发展，人类进 入能制造简单工具的石器、铁器时代，才开始挖土、凿石为洞、伐木 搭竹为棚，利用天然材料建造非常简陋的房屋等最原始的土木工程。 到了人类能够用粘土烧制砖、瓦，用岩石烧制石灰、石膏之后，土木 工程材料才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模建造土木工程 创造了基本条件。
片状孔隙
1.1 材料的基本物理性质
2.孔隙的来源与产生原因 a.天然形成：木材内部的孔隙是木材生长需要而产生的，岩石中的孔 隙是造岩运动时产生的。
b.人为形成：泡沫塑料、加气混凝土。 c.制造缺陷：玻璃中的气泡、钢材中的裂纹。 d.生产工艺和组成要求产生：混凝土、砂浆、石膏等凝结硬化后由于 水分蒸发产生的孔隙。
土木工程材料
土木工程材料
▪ 绪言 ▪ 第一章 土木工程材料的基本性质 ▪ 第二章 无机气硬性胶凝材料 ▪ 第三章 水泥 ▪ 第四章 建筑砂浆 ▪ 第五章 混凝土 ▪ 第六章 砌筑材料和屋面材料 ▪ 第七章 钢材 ▪ 第八章 合成高分子材料 ▪ 第九章 沥青材料 ▪ 第十章 木材 ▪ 第十一章 其他工程材料 ▪ 第十二章 土木工程材料试验
二、材料的孔隙率与密实度
1.孔隙分类
球状孔隙
▪ 按孔隙的大小分为：细微孔隙、
细小孔隙、较粗大孔隙、粗大孔隙。
▪ 按孔隙的形状分为：闭口孔隙
（封闭孔隙）、球状孔隙、片状孔隙、
管状孔隙、带尖角孔隙。
▪ 按常压水能否进入分为：开口孔隙
（连通孔隙）、闭口孔隙（封闭孔隙）。
尖角孔隙
连通孔隙 固体物质 封闭孔隙
1.1 材料的基本物理性质
2.表观密度（视密度）－－材料在自然状态下，单 位体积的质量。
测定材料表观密度时，外形规则材料可通过直接 度量外形尺寸，按几何公式计算体积；对于外形不 规则的不吸水材料，可直接用排水法测定材料的体 积，对于吸水材料，用封蜡法测定材料的体积。
1.1 材料的基本物理性质
1.1 材料的基本物理性质
2.材料的理论强度：
f =√
Eυ d
f-材料的理论强度 E-材料的弹性模量 u-材料的表面能
d-材料原子间距
由于材料内部的缺陷，材料的理论强度为实际强度的100-1000倍。
3.材料的实际强度（强度）：
P 抗拉、抗压、抗剪强度： f = －
F
3PL 抗弯强度：f = 2bh2
P
P
P
P
P
P P
L
b
1.2 材料的力学性质
国外产品在中国境内使用时，如无特别许可，必须符合中国国 家标准。
《中华人民共和国标准法》将我国标准分为国家标准、行业标准、 地方标准、企业标准四级。
▪ （1）国家标准 国家标准有强制性标准（GB）、推荐性标准（GB/T）。 ▪ （2）行业标准 如建材行业标准（JC），建工行业标准（JG），冶金行业标准（YB）， 交通行业标准（JT）。 ▪ （3）地方标准 地方标准是地方主管部门发布的地方性标准（DB）。 ▪ （4）企业标准 企业标准则仅适用于本企业（QB）。凡没有制定国家标准、行业标准 的产品，均应制定企业标准。
平衡含水率：材料中的水分与空气温、湿度相平衡时的含水率叫做平衡含水率。
3.影响材料吸水率的因素： a.材料的性质（亲水或憎水）b.材料的孔隙率和孔隙构造 4.含水对材料性质的影响： a.材料质量增加 b.材料的强度下降 c.材料的保温性能降 低 d.材料的耐久性下降（易产生冻害、易被腐蚀）
1.3 材料与水有关的性质
第一章 土木工程材料的基本性质
▪ 1.1 材料的基本物理性质 ▪ 1.2 材料的力学性质 ▪ 1.3 材料与水有关的性质 ▪ 1.4 材料的热性质 ▪ 1.5 材料的耐久性 ▪ 1.6 材料与环境
1.1 材料的基本物理性质
一、材料的密度、表观密度和堆积密度
1.密度－－材料在绝对密实状态下，单位体积
4.材料的比强度：材料强度与表观密度的比值，是衡量材料 轻质高强的主要指标。
常用材料的强度值（MPa）
材料
花岗岩 普通粘土砖 普通混凝土 普通低碳钢 松木（顺纹）
抗压强度
100-250 7.5-30 7.5-60 200-400 30-50
抗拉强度
5-8 -
1-4 200-400 80-120
抗弯强度
（a）干燥 状态
（b）气干 状态
（c）饱和面干 （d）湿润
状态
状态
1.3 材料与水有关的性质
三、材料的吸水性与吸湿性
1.吸水性：材料在水中吸收水分的性质。
a、质量吸水率：
材料在吸水饱和状态下，所吸水的质量占材料干燥时质量 的百分比。
Wm=
mb－mg ×100％ mg
b、体积吸水率：
mb －材料吸水饱和状态下的质量，g或kg； mg－材料干燥状态下的质量，g或kg。
3.孔隙对材料性质的影响 a.孔隙含量高，则材料的体积密度、堆积密度、强度越小，保温性、 隔声性、吸水性越强。
b.孔隙形状、大小对材料的性质也有很大影响。球状孔隙对强度的影 响小于片状、尖角孔隙，开口孔隙对材料的吸水性的影响大于闭口孔 隙，对保温性的影响较小。
1.1 材料的基本物理性质
三、孔隙率与密实度
1.孔隙率（P）－－材料在自然状态下，孔隙体积占材料 总体积的百分率。
2.密实度（D）－－材料（自然状态）内固体物质的实体 积占材料总体积的百分率。
VP V0- V
P＝ －＝ ×100％ ＝(1－来自)V0 V0密实度D值反映了材料的 密实程度，钢材、玻璃 的密实度 D = 1。
D＝ －VV0×100％＝－ρρ0 ×100％＝(1－P)
的质量。
m
ρ= V
ρ－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
绝对密实状态下的体积是不包含孔隙在内的体 积。密实材料的体积为绝对密实体积，如钢材、玻 璃等。一般的土木工程材料内部均含有孔隙，在测 定有孔隙的材料密度时，应将材料磨成粉末，干燥 后，用李氏瓶测定其绝对密实体积。