建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质第⼀章建筑材料的基本性质1.建筑材料的基本物理性质密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
表观密度：材料在⾃然状态下单位体积的质量堆积密度：散粒或粉状材料，如砂、⽯⼦、⽔泥等，在⾃然堆积状态下单位体积的质量。
孔隙率：在材料⾃然体积内孔隙体积所占的⽐例。
空隙率：散粒材料⾃然堆积体积中颗粒之间的空隙体积所占的⽐例。
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。
材料的压实度：散粒堆积材料被碾压或振压等压实的程度。
相对密度：散粒材料压实程度的另⼀种表⽰⽅法。
2．材料与⽔有关的性质①亲⽔性：材料能被⽔润湿的性质（亲⽔性材料与⽔分⼦的亲和⼒⼤于⽔分⼦⾃⾝的内聚⼒）憎⽔性：材料不能被⽔润湿的性质。
②吸⽔性：材料浸⼊⽔中吸收⽔的能⼒（材料吸⽔率是固定的）吸湿性：材料在潮湿空⽓中吸收⽔分的性质。
【平衡含⽔率】：在⼀定温度和湿度条件下，材料与空⽓湿度达到平衡时的含⽔率。
③耐⽔性：材料长期在⽔作⽤下不破坏，且其强度也不显著降低的性质。
④抗渗性：材料抵抗压⼒⽔渗透的性质。
⑤抗冻性：材料在吸⽔饱和状态下，能经受多次冻融作⽤⽽不破坏，且强度和质量⽆显著降低的性质。
3.①材料的强度：材料在外⼒作⽤下抵抗破坏的能⼒。
影响材料强度的因素：孔隙率低，强度⾼温度⾼含⽔率⾼，强度低②材料的⽐强度：是材料的强度与其表观密度的⽐值③材料的理论强度：指结构完整的理想固体从材料结构的理论上分析，材料所能承受的最⼤应⼒。
4.弹性：材料在外⼒作⽤下产⽣变形，当外⼒除去后，变形能完全恢复的性质。
塑性：材料在外⼒作⽤下产⽣变形，外⼒除去后，仍保持变形后的形状，并不破坏的性质5.耐久性：材料在所处环境下，抵抗所受破坏作⽤，在规定的时间内，不变质、不损坏，保持其原有性能的性质。
6.材料（微观结构）：晶体、玻璃体、胶体晶体类型：原⼦晶体，离⼦晶体，分⼦晶体，⾦属晶体第三章⽓硬性胶凝材料1.胶凝材料：在⼀定条件下，通过⾃⾝的⼀系列变化⽽把其他材料胶结成具有强度的整体的材料①有机胶凝材料：以天然或⼈⼯合成的⾼分⼦化合物为主要成分的胶凝材料。
建筑材料的基本性质
θ
γSL
（a）
γL
（b）
材料的润湿示意图 a亲水性材料；b憎水性材料
二 材料的吸水性与吸湿性
1.吸水性Water Absorption
材料在水中能吸收水分的性质称吸水性.材料的吸水
性用吸水率Ratio of Water Absorption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
二、 材料的孔隙率与空隙率
1. 密实度Dense 密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例,
说明材料体积内被固体物质所充填的程度,即反映了材料 的致密程度,按下式计算：
DV V0
2.孔隙率Porosity
孔隙率材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率,称
为材料的孔隙率P.可用下式表示：
PV0 V V0
第二章 建筑材料的基本性质
建筑材料在建筑物的各个部位的功能不同,均要承受 各种不同的作用,因而要求建筑材料必须具有相应的基本 性质.
基本性质主要包括物理性质、力学性质、耐久性、 装饰性、防火性、防放射性等 物理性质包括密度、密实性、空隙率计算材料用量、 构件自重、配料计算、确定堆放空间 力学性质包括强度、弹性、塑脆韧性、硬度.
如混凝土抗冻等级Ｆ15是指所能承受的最大冻融次数是15次在15℃的温度冻结后,再在20 ℃的水中融化,为一次冻融循环,这时 强度损失率不超过25％,质量损失不超过5％.
五材料的抗冻性Frost Resistance
• 材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱 和程度有关. • 材料抗冻等级的选择,是根据结构物的种类、使用条件、气 候条件等来决定的.
Wv Wm0
材料的吸水性与其亲水性、疏水性、孔隙率大小、孔隙特征有关.
2 建筑材料的基本性质
1.2 材料与水有关的性质
影响材料吸水性的因素
材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔隙特征 有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通 孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多， 其吸水率就愈大。对于细微连通孔隙，孔隙率愈大， 则 吸水率愈大，闭口孔隙水分不能进去，而开口大孔 虽然水分易进入，但不能存留，只能润 湿孔壁，所以 吸水率仍然较小。
K Wd AtH
式中：K——渗透系数,（cm / h）; W——渗水量， （cm3 ）； A——渗水面积,（cm2 ）； H——材料两侧的水压差，（cm）； d——试件厚度 （cm）；t——渗水时间 （h）。
材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。
（2） 抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料
建筑材料的基本性质
建筑材料选择要求： 建筑材料是一切建筑工程的物质基础。对建筑材料的基本
要求是： （1）必须具备足够的强度，能安全地承受设计荷载; （2）材料自身的质量以轻为宜，以减小建筑下部结构和
地基的负荷; （3）具有与使用环境相适应的耐久性，以减小维修费用; （4）具有一定的装饰性，美化建筑; （5）具有相应的功能性，如隔热、防水，隔声等。
各种材料的吸水率很不相同，差异很大，如花岗 石的吸水 率只有0. 5%~0. 7%，混凝土的吸水率2%~3%， 粘土砖的吸水率达8%~20%，而木材的吸水率可超过 100%。
1.2 材料与水有关的性质
2. 材料的吸湿性
材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。
用含水率Ｗh表示，其计算公式为：
1 建筑材料的基本性质
1. 1 材料的物理性质 1. 2 材料与水有关的性质 1. 3 材料的力学性质 1. 4 材料的热工性质 1. 5 材料的化学性质 1. 6 材料的耐久性
建筑材料的基本性质
3）影响材料吸湿性的因素： (1)与吸水性相同。 材料的亲、憎水性 材料的孔隙率
材料的孔隙特征
(2)周围环境条件的影响，空气的湿度大、温度低时，材 料的吸湿性大，反之则小。
4)材料吸水与吸湿后对其性质的影响：会产生不利的影响， 如材料吸水或吸湿后，使其质量增加，体积膨胀，导热性增 大，强度和耐久性下降。
有一块砖重2625g，其含水率为5% ，该湿砖所含水
量为多少？ 解：
（二）材料的吸水性与吸湿性 1、 吸水性：
1）概念：材料在水中能吸收水的性质。 2）指标：吸水率为材料浸水后在规定时间内吸入水的 质量（或体积）占材料干燥质量（或干燥时体积）的百分比。
质量吸水率：材料吸水饱和状态,所吸水分质量占干质量的百分率 体积吸水率：材料吸水饱和状态,所吸收水分体积占干体积百分率 材料吸水饱和
开口细微连通且孔隙率大，吸水性强。
·
2.吸湿性：
1)概念:材料在潮湿空气中吸收水分的性质
2)指标
含水率：自然状态， 材料所含水的质量占材料干
燥质量的百分比。
m含 m干 mw W含 100 % 100 % m干 m干
材料的含水率随温度和空气湿度的变化而变 化。当材料中的湿度与空气湿度达到平衡时的 含水率称为平衡含水率。
与质量有关的性质
建筑材料 基本性质
胶体是建筑材料中常见的一种微观结构形式，通常是由极细微的固体颗粒均匀分 布在液体中所形成。胶体与晶体和玻璃体最大的不同是可呈分散相和网状结构两种结 构形式，分别祢为溶胶和凝胶。溶胶失水后成为具有一定强度的凝胶结构，可以把材 料中的晶体或其他固体颗粒粘结为整体，如气硬性胶凝材料水玻璃和硅酸盐水泥石中 的水化硅酸钙和水化铁酸钙都呈胶体结构。
(2)体积密度 也称容重，是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算
材料在自然状态下的体积是指包含材料内部孔隙在内的体积。 当材料含有水分时，其质量和体积就均有所变化。故测定体积密度时，须注明 含水情况。 在烘干状态下的体积密度，称为干体积密度。
(3)堆积密度 堆积密度是指粉状、颗粒或纤维材料在自然堆积状态下，单位体积（包含颗粒
材料的含水率大小，除与材料本身的特性有关外，还与周围环境的温度、湿度 有关。气温越低、相对湿度越大，材料的含水率也就越大。材料堆放在工地现场， 不断向空气中挥发水分，又同时从空气中吸收水分，其稳定的含水率是达到挥发与 吸收动态平衡时的一种状态。在混凝土施工配合比设计中要考虑砂、石料含水率的 影响。
材料含水或吸水对材料的影响：会使材料的表观胀，木材腐朽等结果。
5．层状构造 该种构造形式最适合于制造复合材料，可以综合各层材料的性能优势， 其性能往往呈各向异性。胶合板、复合木地板、纸面石膏板、夹层玻璃都 是层状构造。
2.1.4 建筑材料的孔隙
材料实体内部和实体间常常部分被空气所占据，一般称材料实体内部 被空气所占据的空间为孔隙，而材料实体之间被空气所占据的空间称为空 隙。孔隙状况对建筑各种基本性质具有重要的影响。
建筑材料 第一章 建筑材料的基本性质
解： 孔隙率
P V0 V 100% V0
1
0
100%
ρ0=m/V0=2420/(24×11.5×5.3)=1.65g/cm3
ρ=m/V=50/19.2=2.60g/cm3
P
1
1.65 2.6
100%
36.5%
§1.2 材料的力学性质
一、材料的强度
材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为材料 的强度，以材料受外力破坏时单位面积上所承受 的外力表示。材料在建筑物上所承受的外力主要 有拉力、压力、剪力和弯力，材料抵抗这些外力 破坏的能力，分别称为抗拉、抗压、抗剪和抗弯 强度。
§1.3 材料与水有关的性质
建筑物中的材料在使用过程中经常会直接或 间接与水接触，如水坝、桥墩、屋顶等，为防 止建筑物受到水的侵蚀而影响使用性能，有必 要研究材料与水接触后的有关性质。
§1.3 材料与水有关的性质
（一）材料的亲水性与憎水性 材料容易被水润湿的性质称为亲水性。具有
这种性质的材料称为亲水性材料，如砖、石、 木材、混凝土等。
§1.2 材料的力学性质
课堂练习： 3、已知甲材料在绝对密实状态下的体积为40cm3，
在自然状态下体积为160 cm3；乙材料的密实度为 80％，求甲、乙两材料的孔隙率，并判断哪种材料 较宜做保温材料？
解：（1）甲材料的孔隙率
P甲＝（V0-V）/V0×100％＝（160－40）/160×100％ ＝75％
§1.1 材料的基本物理性质
（一）密度 钢材、玻璃等少数密实材料可根据外形尺
寸求得体积。
大多数有孔隙的材料，在测 定材料的密度时，应把材料磨成 细粉，干燥后用李氏瓶测定其体 积（排液法）。材料磨的越细， 测得的密度数值就越精确。砖、 石等材料的密度即用此法测得。
1建筑材料的基本性质
例如：硅酸盐水泥熟料中，铝酸三钙、硅酸三钙、 硅酸二钙和铁铝酸四钙的性能都是不同的；
3. 相组成
系统：把一种或一组从周围环境中被想象 地孤 立起来的物质称为系统。 相：把系统中一切具有相同组成、相同物理性 质和化学性质的均匀部分的总和称为相。 材料内部，特别是固体相和结构特征直接决定 材料的力学性能。
4. 耐燃性
耐燃性是指材料能够经受火焰和高温的作用而 不破坏，强度也不显著降低的性能，是影响建 筑物防火、结构耐火等级的重要因素。 根据材料的耐燃性可分为四类： （1）不燃材料，混凝土，石材等 （2）难燃材料，沥青混凝土 （3）可燃材料，木材，沥青等 （4）易燃材料，纤维植物
5. 温度变形 温度变形是指材料在温度变化时产生体积变
Qa
AZ(t2 t1)
显然，导热系数越小，材料的隔热性能越好。
材料的导热系数决定于： (1)材料的化学组成、结构、构造； (2)孔隙率与孔隙特征、含水状况导热时的温度。
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。 热容量的大小用比热容来表示。 比热容在数值上等于1g材料，温度升高或降低 1K时所吸收或放出的能量Q。
化，多数的材料在温度升高时体积膨胀，温度 下降时体积收缩。用线膨胀系数α来表示
L
(t2 t1)L
第二节 材料的力学性质
材料的力学性质，主要是指在外力（荷载）作用 下抵抗破坏的能力和变形的有关性质。
一、理论强度 二、强度、比强度 三、材料的变形性质
一、理论强度
➢固体材料的强度主要取决于结构质点间的相互 作用力。 ➢理论上来说，材料受外力作用后破坏主要是由于 拉力造成质点间的断裂，或者是剪力造成质点间 的滑移。 ➢材料的理论强度一般都远远大于实际强度。
1建筑材料的基本性质
1建筑材料的基本性质建筑材料的基本性质指的是材料在建筑工程中所表现出来的特性和本质。
建筑材料的基本性质对于建筑设计、施工和维护具有重要的影响，下面将介绍建筑材料的几个基本性质。
1.强度和稳定性：建筑材料的强度是指材料抵抗外部力的能力。
建筑材料应具有足够的强度来承受荷载和维持结构的稳定。
不同的建筑材料具有不同的强度，如混凝土、钢材和木材等。
此外，建筑材料还应具有稳定性，即在长期使用和环境变化的情况下，材料的性能应保持稳定。
2.耐久性：建筑材料的耐久性是指在长期使用和环境条件下材料的性能是否能够保持。
耐久性对于建筑工程的整体安全和使用寿命至关重要。
一般来说，建筑材料应具有耐久性，能够抵抗腐蚀、变形、老化等现象。
3.导热性：建筑材料的导热性是指材料对热的传导能力。
建筑中需要考虑材料的导热性，以确保室内温度的控制和节能效果的实现。
例如，保温材料通常具有较低的导热性，能够防止室外热量传导到室内。
4.导电性：建筑材料的导电性是指材料对电流的传导能力。
对于一些建筑结构，如电气系统和照明系统，需要考虑材料的导电性以确保电流的安全传输。
5.吸声性：建筑材料的吸声性是指材料对声音的吸收能力。
在室内设计中，吸声性是非常重要的，可以减少噪音的传播和反射，提供良好的声学环境。
6.抗震性：建筑材料的抗震性是指材料在地震或其他振动情况下的稳定性和抵抗能力。
建筑材料应具有足够的抗震性能，以确保在地震等自然灾害中建筑结构的安全性。
7.可塑性和可加工性：建筑材料的可塑性和可加工性是指材料能够通过加工和成型来满足建筑设计的要求。
可塑性通常指材料的变形能力，而可加工性指材料的加工难易程度。
8.轻质性和重质性：建筑材料的轻质性和重质性是指材料的密度和重量。
不同的建筑材料具有不同的重量和密度特性，这将直接影响到建筑结构的设计和施工成本。
9.可回收性：建筑材料的可回收性是指材料能否进行再利用或回收利用。
建筑工程产生的废弃材料对环境造成很大的影响，因此可回收性成为了现代建筑施工的一个重要考量因素。
建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质1.力学性能：建筑材料的力学性能包括强度、刚度和韧性等。
强度是材料抵抗外部负荷的能力，是材料在拉伸、压缩、剪切和弯曲等力学行为中所表现出的性能。
刚度是材料对外部力反应的刚性程度，反映了材料在受力时的变形能力。
韧性是材料在受力过程中的延展能力，表征了材料在受到剪切力或冲击力时的抵抗能力。
2.耐久性：建筑材料的耐久性是指材料在使用环境中长期抵抗自然环境和人为因素的侵蚀能力。
材料的耐久性直接影响建筑物的使用寿命和维护成本。
主要影响材料耐久性的因素包括水分、温度、紫外线、化学腐蚀、微生物和物理破坏等。
3.热学性能：建筑材料的热学性能包括导热性、热膨胀性和隔热性等。
导热性是指材料传导热量的能力，是设计建筑物保温节能的重要指标。
热膨胀性是指材料在受热后体积变化的能力，影响着建筑物在温差变化时的变形和破坏。
隔热性是指材料对热量传递的阻止作用，是建筑物保温隔热的基础。
4.声学性能：建筑材料的声学性能包括隔声性和吸声性。
隔声性是指材料抵制声音传导的能力，是建筑物降低室内外噪音干扰的重要指标。
吸声性是指材料对声音能量的吸收能力，用于调节建筑内部声学环境。
5.光学性能：建筑材料的光学性能包括透光性、反射性和折射性等。
透光性是指材料对光的透过能力，影响建筑物室内外的采光和景观观赏效果。
反射性是指材料对光的反射作用，决定了建筑表面的光亮度和光线分布。
折射性是指材料对光的弯曲偏折作用，影响着建筑物玻璃幕墙和光学设备的使用效果。
6.造型性能：建筑材料的造型性能是指材料在加工和施工过程中的可塑性和可加工性。
可塑性是指材料在受力后的变形能力，影响着建筑结构设计和装饰效果。
可加工性是指材料在加工过程中的易加工性和加工效果，影响着建筑物施工工艺和表面质量。
总的来说，建筑材料的基本性质是多方面的，涵盖了力学、耐久、热学、声学、光学和造型等各方面。
这些性质的综合考虑对建筑设计和施工起着决定性的作用，能够保证建筑物的结构稳定、功能合理和寿命长久。
第一章 建筑材料的基本性质
第一章 建筑材料的基本性质 土木工程材料的基本性质，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。
（1）材料的基本物理性质 1 密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量用ρ表示。
按下式计算：V m=ρ材料的绝对密实体积是指不包括材料孔隙在内的体积。
钢材、玻璃等少数密实材料可根据外形尺寸求得体积。
大多数有孔隙的材料，在测定材料的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后用李氏瓶测定其体积。
材料磨得越细，测得的密度数值就越精确。
2 表观密度材料在自然状态下单位体积的质量称为表观密度，用ρ 表示。
按下式计算：00V m=ρ材料在自然状态下的体积是指包含材料内部孔隙的体积。
当材料孔隙内含有水分时，其质量和体积（可以忽略）均有所变化，故测定表观密度时，须注明其含水情况。
按照含水状态分为：干表观密度、气干表观密度和饱和表观密度。
孔隙的分类 ①按尺寸大小：微细孔隙（D ＜0.01mm)细小孔隙（ 0.01mm ＜ D ＜ 1mm)粗大孔隙（D>1mm)②孔隙的构造：开口孔隙 闭口孔隙干表观密度（干燥状态） 气干表观密度 （与空气湿度有关 平衡时的状态）00V m =ρoV m m 水+=0ρ 饱和表观密度（吸水饱和状态）饱和表观密度（吸水饱和状态）0V m m 饱和水+=ρ3 孔隙率在材料自然体积内孔隙体积所占的比例，称为材料的孔隙率，用Ρ表示。
按下式计算：%100)1(1%1000000⨯-=-=⨯-=ρρV V V V V P bk p p p +=孔隙率=开口孔隙率+闭口孔隙率开口孔隙率Pk=%1000⨯V V 开口孔隙闭口孔隙率Pb=%1000⨯V V 闭口孔隙4堆积密度散粒或粉状材料，如砂、石子、水泥等，在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度，用ρ' 表示。
按下式计算：00V m '='ρ由于散粒材料堆积的紧密程度不同，堆积密度可分为疏松堆积密度、振实堆积密度和紧密堆积密度。
建筑材料的基本性质
混凝土强度等级：C30、C35等 硅酸盐水泥强度等级：42.5级、52.5级等
强度值与强度等级不能混淆，强度 值是表示材料力学性质的指标，强度等 级是根据强度值划分的级别。
(3)比强度
思考：不同的材料如何比较强度？
比强度是衡量材料轻质高强的一个 指标，材料的强度与其表观密度之比，即：
比强度 f
0
几种主要材料的比强度值
材料
低碳钢 烧结普通砖
松木 普通混凝土
表观密度
' 0
(kg/m3)
7850
1700
500
2400
强度f (MPa)
420 10 100 40
比强度（f/ρo）
0.054 0.006 0.200 0.017
1.2.2 弹性和塑性
材料在外力作用下产生变形，外力撤 掉后变形能完全恢复的性质，称为弹性。 相应的变形称为弹性变形。
V0
0
2）空隙率
指散粒材料在其堆积体积中，颗粒之 间空隙体积占材料堆积体积的百分率 。
P ' V0 V0 100% (1 0 ) 100% 1 D
V0
0
P’+D’=1
1.1.2 材料与水有关的性质
思考：水滴在粘土砖表面和塑料表面有什 么不同？
材料在与水接触时，不同材料遇水后 和水的互相作用情况是不一样的，根据材 料表面被水润湿的情况，分为亲水性材料 和憎水性材料。
W含
m含 - m干 m干
100%
影响吸湿性的因素：
材料本身的性质，如亲水性或憎水性； 孔隙大小及孔隙特征等； 周围空气的温度和湿度 。 平衡含水率：与空气湿度相平衡时的含水率。
例：有100g湿砂，含水率为10%， 请问干砂有多少？
建筑材料的基本性质有哪些
建筑材料的基本性质有哪些1.力学性能：建筑材料需要具备一定的强度和刚度，以承受荷载并保持结构的稳定性。
强度指材料抗拉、抗压和抗弯的能力，刚度指材料在受力下变形的能力。
2.耐久性：建筑材料需要耐久，即在长期使用和环境影响下仍能保持其性能和功能。
耐久性受到材料的化学稳定性、耐热性、耐候性和耐腐蚀性等因素的影响。
3.导热性和隔热性：建筑材料需要具备良好的导热性和隔热性能。
导热性指材料传导热量的能力，隔热性指材料阻止热量传导的能力。
合适的导热性和隔热性能可以节约能源，并提高建筑的舒适度。
4.导电性：对于一些特殊需求，如电气工程中，材料的导电性成为一个重要的性能指标。
导电性指材料能否传导电流的能力。
5.透明性：建筑材料的透明性是指材料对可见光的透过能力。
对于建筑物中的窗户和立面材料，透明性是重要的设计和功能要求。
6.阻燃性：建筑材料需要具备一定的阻燃性能，以保证建筑物在火灾发生时不易燃烧及蔓延，并提供逃生通道和安全时间。
7.声学性能：建筑材料对声音的传播和吸收具有不同的性能。
声学性能的好坏直接影响建筑物的声学环境。
8.环境友好性：建筑材料的环境友好性包括对环境的污染程度、可再生性和回收利用率等方面。
环境友好的材料可减少对环境的影响，并推动可持续发展。
9.施工性能：建筑材料需要具备良好的施工性能，方便加工、搬运、安装和连接。
施工性能可以影响工程进度和质量。
10.经济性：建筑材料的经济性是指材料的成本效益和使用寿命之间的关系。
材料的经济性需要综合考虑材料的性能、价格和维护等因素。
综上所述，建筑材料的基本性质涉及了力学性能、耐久性、导热性和隔热性、导电性、透明性、阻燃性、声学性能、环境友好性、施工性能和经济性等方面。
在选择和使用建筑材料时，需要综合考虑这些性质的要求，并根据具体的工程需求做出合适的选择。
建筑材料的基本性质
1.1 基本物理性质
含孔材料的体积组成示意图如图1-1所示。从图-1可知，含孔材料 的体积可用以下三种方式表示。
(1)材料绝对密实体积。用V表示，是指材料在绝对密实状态下的体
积。
(2)材料的孔体积。用VP 表示，指材料所含孔隙的体积，分为开口 孔体积(记为VK)和闭口孔体积(记为VB )。
材料的堆积密度定义中亦未注明材料的含水状态。根据散粒材料的 堆积状态，堆积体积分为自然堆积体积和紧密堆积体积(人工捣实后)。 由紧密堆积测得的堆积密度称为紧密堆积密度。
常用建筑材料的密度、表观密度和堆积密度如表1-1所示。
三、密实度与孔隙率、填充率与空隙率
1.密实度
密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度，即材料的绝对密 实体积与总体积之比。可按材料的密度与表观密度计算如下：
2.孔隙率
孔隙率是指材料内部孔隙(开口的和封闭的)体积所占总体积的比例 ，按下式计算：
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1.1 基本物理性质
P V0 V 1 V 1 0 1 D
V0
V0
式中 P —— 材料的孔隙率，常以(%)表示。
材料的孔隙率与密实度是从两个不同方面反映材料的同一个性质。 通常采用孔隙率表示，孔隙率可分为开口孔隙率和闭口孔隙率。
V 0 = V0+ Vj = V + VP +Vj；
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1.1 基本物理性质
二、材料的密度、表观密度和堆积密度 1.密度 密度是指多孔固体材料在绝对密实状态下，单位体积的质量(俗称 比重)。用下式计算：
m
V
式中 ρ—— 材料的密度(g/cm3或kg/m3)
m —— 材料的质量(干燥至恒重)(g或kg)
2 建筑材料的基本性质
1.2 材料与水有关的性质
(四)材料的抗渗性(不透水性) 抗渗性(不透水性) 抗渗性
抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能.用渗 透系数或抗渗等级表示.
(1)渗透系数 材料的渗透系数K可通过下式计算:
Wd K= AtH
式中:K——渗透系数,(cm / h); W——渗水量, (cm3 ); A——渗水面积,(cm2 ); H——材料两侧的水压差,(cm); d——试件厚度 (cm);t——渗水时间 (h).
1.1 建筑材料的物理性质
(二)材料的孔隙率 空隙率 孔隙率与空隙率 孔隙率
2. 材料的空隙率 . 材料的空隙率 材料的空隙率是散粒材料在其堆集体积中, 颗粒之间的空隙体积 空隙率是 空隙率 所占的比例.按下式计算: .
′ V0′ V0 V0 ρ0 P′ = = 1 = 1 V0′ V′ ρ0
式中: 式中: ρ0—材料的表观密度;ρ0,—材料的堆积密度 ρ 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.
1 建筑材料的基本性质
西南民族大学化学与环境学院
建筑材料的基本性质
建筑材料基本性质是指材料处于不同的使用条 建筑材料基本性质 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, 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( 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, 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, 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. 性质也就有所不同. 因此在工程设计和施工中必须充分了解和 掌握各种材料的性质和特点,才能正确选择和 合理使用材料.
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2 400
500 2 000
式中
Qd At(T2 T1 )
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； t —— 传热时间，h； （T1-T2）——材料两侧温度差，K
在建筑工程中的意义：判断材料的保温隔热性能（ λ 越大，传热越快，保温 性越差）。
钢
玻璃 花岗岩 普通混凝土 水泥砂浆
55
0.9 3.49 1.51 0.93
0.46
0.92 0.88 0.84
普通粘土砖
粘土空心砖 松木 泡沫塑料 冰
0.81
0.64 0.17～0.35 0.03 2.20
小田 @
0.84
0.92 2.51 1.30
水
0.60
《绿色建筑材料》讲义
P一定时，随着连通孔和粗孔的增多，λ↑，因为若孔隙粗大 或贯通，对流作用加强，λ↑。 • 材料的湿度和温度 材料受潮后，λ↑，导热性↑，保温隔热性↓（λ水＞λ空气）。材料受潮后 再受冻，λ进一步↑，保温隔热性进一步↓(λ冰＞λ水)。
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
思考题
3Fmax L fw 2 2bh
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 L------两支点的间距，mm b、h---试件横截面的宽及高，mm
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
常见建筑材料的强度/MPa
材料 花岗岩 普通烧结砖 普通混凝土 抗压强度 100～250 7.5～30 7.5～60 抗拉强度 5～8 — 1～4 抗弯强度 10～14 1.8～4.0 —
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
分 析
加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大
多数为“墨水瓶”结构，肚大口小，毛 细管作用差，只有少数孔是水分蒸发形 成的毛细孔。故吸水及导湿均缓慢，材 料的吸水性不仅要看孔数量多少，还需 看孔的结构。
小田 @
是否存在绝对密实 的材料？
意义：反映材料的结构状态，例如：用密度控制玻璃的生产。 V的测定： a. 比较密实的材料，如玻璃、钢材等，通常认为其处于绝对密实状 态下，直接测其体积； b. 一般多孔材料，如砖，应磨成细粉（粒径小于0.2mm）排除其 内部孔隙，用密度瓶测其实际体积。
小田 @
f------- 材料强度，MPa Fmax---材料破坏时的最大荷载，N A------试件受力面积，mm2
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
• 材料的抗弯强度与受力情况有关，一般试验方法是将条形试 件放在两支点上，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：
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
密实度 • 定义：在材料体积内，固体物质的体积占总体积的比例。
•
表达式：
m V 0 D 100% 100% m V0
0
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
孔隙率
定义：材料体积内，孔隙体积占总体积的比例。 表达式： 0 0 0
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
各种材料的导热系数差别很大，常见建筑材料的导热系数范围是 0.035～3.5 W／(m·K)，工程中通常把λ ＜0.23 W／(m·K)的材 料称为绝热材料（保温和隔热材料）。 常用建筑材料的热工性质指标
材料名称 导热系数W/(m· K) 比热J/(g· K)
材料名称 钢 铜 花岗岩 普通混凝土 水泥砂浆 普通粘土砖 粘土空心砖 松木 泡沫塑料
比热J/(g· K) 0.46 0.38 0.92 0.88 0.84 0.84 0.92 2.51 1.30
小田 @
《绿色建筑材料》讲义 冰 2.05
3.3 建筑材料的力学性质
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
• 根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强度、 抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等 形式。如下图所示：
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
• 材料的抗压、抗拉、抗剪强度可直接由下式计算：
Fmax f A
绿色建筑材料
Green Building Materials
第三章 建筑材料的基本性质
《绿色建筑材料》讲义
问题导入
选择结构材料——关注什么？ 选择保温材料——关注什么？ 选择防水材料——关注什么？
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
教学目标
通过本章的学习，了解在不同使用环境下，各类
《绿色建筑材料》讲义
2.1.3
填充率
• 定义：在散粒材料的堆积体积中，颗粒体积占总体积的比例。
• 表达式：
V0 0 D 100% 100% 0 V0
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
空隙率
• 定义：在散粒材料的堆积体积中，空隙体积占总体积的比例。 • 表达式：
1.中空玻璃为什么比同厚度的实心玻璃保温性能好？
2.保温材料为什么保持干燥状态保温效果较 好？
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
热 容
定义：材料受热时吸收热量， 冷却时放出热量的性质。用 比热容C表示。 在建筑工程中的作用：大比 热容的材料对保持室内温度 的相对稳定有很大影响。
《绿色建筑材料》讲义
表观密度
定义：材料在包含其内部闭口孔隙条件下的单位体积所具有 的质量。 m 表达式： ' （g/cm3 ）或(kg/m3 )
V'
m――材料的质量（g 或kg） V’――材料在自然状态下不含开口孔隙的体积。 意义：实际密度的近似密度，测量某些较致密的不规则的散 粒材料。 V’的测量：排水法，水中称重法。
孔的特征：包括开口孔和闭口孔，孔隙尺寸的大小、孔的形状、孔隙 在材料内部的分布均匀程度等。
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
观察与讨论
某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面。请 问选择何种材料？
A
B
《绿色建筑材料》讲义
小田 @
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
体积密度
定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。 m 表达式： 0 （g/cm3 ）或(kg/m3 ) V0 m――材料的质量（g 或kg） V0――材料在自然状态下的体积，也称表观体积 (cm3 或 m3 )。包括材料孔隙在内的体积，既包括开口孔隙， 也包括闭口孔隙。 意义：反映材料轻重的量，也与材料的强度有关，是选择结 构材料和承重材料的依据。 V0的测量：对形状规则的材料，直接测量； 对形状不规则的材料，蜡封后用排水法测量。 《绿色建筑材料》讲义
讨
论
保温层的目的是外界温度变化对住户
Байду номын сангаас
的影响，材料保温性能的主要描述指标为 导热系数和热容量，其中导热系数越小越 好。观察两种材料的剖面，可见A材料为多 孔结构，B材料为密实结构，多孔材料的导 热系数较小，适于作保温层材料。
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
案例分析
某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、容量仅 700 kg/m3的加气混凝土砌块。在抹灰前往墙上浇水，发 觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌 块表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。
小田 @
堆积密度
定义：堆积密度指粉状、粒状、或纤维状材料在自然堆积 状态下，单位体积的质量。 表达式：
m （kg/m3 ） 0 V 0 m――材料的质量（ kg）
V0 的测定：用既定容积的容器测定。 V0
3 ） ―― 堆积体积（ m V 0 的特点：包括了孔隙及材料颗粒间的空隙体积。
P
0
100% 1 100% 1 100%
孔隙率与密实度的关系？ 孔隙率与材料性质的关系？ 材料的强度、材料的表观密度、吸水率、抗渗性、抗冻性、 保温性能等。 两个孔隙率相同的同种同体积的材料吸水率是否一定相同？
材料的性质除了与孔的多少有关外，还与孔的特征、孔的形状有关。
松木(横纹)
建筑钢材
30～50
80～120
60～100
—
235～1 600 235～1 600
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
比强度
比强度是指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度与其 体积密度之比（f /ρ0）。在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比 强度较高的材料。是反映材料轻质高强的力学参数。 在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比强度较高的材料。这类 轻质高强的材料，也是未来土木建筑材料发展的主要方向。
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
2.1.1
3.1 建筑材料的基本物理参 数
ρ=m/V （g/cm3 ）
密 度
定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。 表达式： m――材料干燥时的质量（g） V――材料在绝对密实状态下的体积（cm3 ） 即不包括任何孔隙在内的体积。
建筑材料的基本性质，并掌握各性质的涵义和影响 这些性质的因素。并能联系工程中的实际应用，研 究和改进材料的性质，对后面具体材料的学习作一 个很好的铺垫。
小田 @
《绿色建筑材料》讲义
本章内容
3.1 建筑材料的基本物理参数
3.2 建筑材料的热学性质
3.3 建筑材料的力学性质 3.4 建筑材料与水有关的性质 3.5 建筑材料的耐久性 3.6 建筑材料的环境协调性
4.19
2.05
影响导热性的因素
• 材料的化学组成与结构 化学组成不同的材料，其导热系数不同，所以不同材料的导热系数不同。 如：一般情况下，导热系数的大小为： 金属材料﹥非金属材料﹥有机材料 • 孔隙率和空隙构造特征