第1章 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。
材料的基本性质
4、自然状态体积的测量：外观规则，尺量；不规则，表面 涂蜡，排液法。
5、注意：表观密度与含水量有关。
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4
第三章
建筑材料
表观密度1.6～1.8（g／cm3）
表观密度1.00～1.40（g／cm3）
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（1）定义：材料在绝对密实状态下单位体积的密度。
（2）公式：
m V
式中：ρ— 实际密度（g/cm3或 kg/m3 ）
m— 材料在干燥状态下的质量（g或 kg）
V— 材料在绝对密实状态下的体积（cm3或 m3 ）
（3）解释：绝对密实体积：不包括材料内部孔隙的固体物 的实体积。
（4）绝对密实体积的测量：磨细粉，干燥后排液测量。
第一章 材料的基本性质
1、材料的基本பைடு நூலகம்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
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。
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第三章
建筑材料
碎石堆积密度：1.40～1.70（g／cm3）
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第三章
建筑材料
砂堆积密度：1.450～1.650（g／cm3）
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1.材料的基本性质
材料润湿边角
如果材料分子与水分子间的吸引力小于水分 子之间的内聚力，则表示材料不能被水润湿。 此时，润湿角90°＜θ＜180°，这种材料称为 憎水性材料。 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，以减少吸水率，提高抗渗性。 大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混 凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、石 蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。
孔隙率与密实度的关系：P+D=1 材料的密实度和孔隙率是从不同方面反映材料 的密实程度，通常采用孔隙率表示。
注意两点：
1.密度 和表观密度 单位统一 2. 1g / cm 10 kg / m
0
3 3 3
孔隙特征
孔隙构造
连通的孔：
彼此连通且与外界相通
封闭孔
封闭的孔：
相互独立且与外界隔绝
解1: 石子的孔隙率P为： 石子的空隙率P’为：
[评注] 材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积 占材料总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在 其堆集体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比例 。计算式中ρ—密度；ρ0—材料的表观密度； ρ，—材料的堆积密度。
例2： 有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重 2900g ， 其 绝 干 质 量 为 2550g 。 砖 的 尺 寸 为 240×115×53mm，经干燥并磨成细粉后取50g， 用排水法测得绝对密实体积为18.62 cm3 。试计
第一章 建筑材料的ຫໍສະໝຸດ 本性质本章内容 第一节 第二节 第二节
材料的物理性质 材料与水有关的性质 材料的力学性质
第四节
第五节
材料的热工性质
材料的耐久性
第一章 建筑材料的基本性质
耐久性是一个综合性性能
耐久性主要包括：
耐水性 抗渗性 抗冻性 抗腐蚀性
耐水性
抗渗 性 抗老化性
耐久性
耐磨性
抗冻性
抗老化性
耐磨性
抗腐蚀性
42
建筑材料
1. 耐水性
广义定义：材料抵抗水破坏作用的能力。 狭义定义：材料浸水饱和后不被破坏，强度也不显著 降低的性质。 指标：软化系数KR 材料吸水饱和时的抗压强度,MPa
ε
B
A
混凝土的弹塑性变形曲线图
33
建筑材料
三、材料的脆性与韧性
脆性：材料在外力作用下突然破坏，无明显塑性变形。
韧性：冲击、振动荷载下，能吸收较大的能量，产生一定
变形不破坏。
脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等 韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。
34
建筑材料
案例分析
1. 铸铁造桥酿成灾祸 概况：1876年6月，英国人用铸铁在北海的Tay湾上建造了全长
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。
11
建筑材料
五、材料的热工性质
导热性 热容量
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建筑材料
（一） 导热性
定义：材料传导热量的能力。 指标：导热系数λ
温隔热性↑ ； P ↑ ，连通孔、粗孔↑ （孔隙粗大或贯通，空气对流
孔隙率和孔隙特征
作用加强），λ↑，导热性↑，保温隔热性↓ 。
15
建筑材料
影响导热性的因素：
棉袄浸水后保暖 性变差？
材料基本性质
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。
14水泥的体积安定性：水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。
15硅盐酸水泥：适当成分的生料，（石灰质原料）（黏土质原料）校正原料）烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，并掺入约0~5%的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料。
16级配：指沙子大小不同的颗粒搭配的比例情况。
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。
建筑材料第一章材料的基本性质
m干
V
ρ-Density m-Mass in the dryness V -Volume in the absolute dense
表观密度 ——Apparent Density
Definition
It refers to mass per unit volume
0
m V0
when
m
materials
0'
m V0'
V
m V孔 V空
ρ0´- Bulk density m- Mass v0´-Bulk volume
2 材料的物理性质——物理状态参数
块状材料 散粒材料
m干
V
密度
Density
' m
V VB
表观密度
0
m V0
V
m VB VK
表观密度
Apparent Density
0'
材料的孔隙
来源
分类 对材料性能的影响——孔隙率
孔的特征
微孔 细孔 大孔
孤立孔 连通孔
开口孔 闭口孔
2 材料的物理性质——物理状态参数
表观密度
随着孔隙率降低，表观密度增大，吸水率降低，
强度提高。
吸水率
孔隙率
耐久性
Water absorption
ρ0 Porosity
强度
Durability
Strength 图 孔隙对材料性能的影响
2 材料的物理性质——物理状态参数
块状材料体积组成示意
VK
VB
V
VP
V’
2 材料的物理性质——物理状态参数
散粒材料体积组成示意
VK
建筑材料第1章建筑材料的基本性质
1.1 1.2 1.3
建筑材料的基本物理性质 建筑材料的力学性质 建筑材料的耐久性与环保性
1.1 建筑材料的基本物理性质
1.1.1 与质量有关的性质 1.1.2 与水有关的性质 1.1.3 与热、声有关的性质
1.1.1 材料与质量有关的性质
材料的体积构成
体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不 同的物理状态，因而表现出不同的体积。
1.1.2 材料与水有关的性质
3. 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：
Wh
ms mg mg
100%
式中：ms——材料吸湿状态下的质量（g或kg） mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。
当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥 过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水 率称为平衡含水率。
（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，材料标准试件
在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以 0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、P10…等，表示试 件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而 不渗透。 （3）影响材料抗渗性的因素 • 材料亲水性和憎水性 通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料； • 材料的密实度 密实度高的材料其抗渗性也较高； • 材料的孔隙特征 具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。
对于比较密实、孔隙较少的散粒状材料， 不必磨细，直接用排开液体的方法测定的体 积。（砂、石）
材料的体积表现
材料的表观体积
材料在自然状态下的体积，即整体材料的表观 体积（含内部孔隙和水分）。一般以V0 表示。
1-土木工程材料的基本性质
材料的抗渗性通常用两种指标表示：渗透系 数和抗渗等级。
材料的抗冻性:材料在水饱和状态下，能经受多次冻 融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质。
材料的抗冻性用抗冻等级表示。
抗冻等级是以规定的试件，在规定试验条件下， 测得其强度降低不超过规定值，并无明显损坏和剥 落时所能经受的冻融循环次数，以此作为抗冻等级， 用符号“Fn”表示，其中n即为最大冻融循环次数。 如F25、F50等。
冻融破坏的大坝坝面
五、材料的热工性质
1、材料的导热性
材料传递热量的性质称为导热性，以导热系数表
示，即
Qa
At(T2 T1 )
式中：λ——材料的导热系数，w/（m·K）； Q ——总传热量，J； a ——材料厚度，m；
材料具有亲水性的原因是材料与水接触 时，材料与水之间的分子亲合力大于水本身 分子间的内聚力。当材料与水பைடு நூலகம்间的分子亲 合力小于水本身分子间的内聚力时，材料表 现为憎水性。
材料被水湿润的情况可用润湿边角表示。当材料 与水接触时，在材料、水、空气这三相体的交点 处，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接 触面的夹角，称为润湿边角（润湿角）。
材料内部孔隙的构造，可分为连通的与封闭的两种。
孔隙按尺寸分为微孔（≤2nm，无害孔）
毛细孔（2~50nm，少害孔）
大孔（≥50nm，有害孔）。
孔隙的大小及其分布、特征对材料的性能影响很大。
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。
第一章 材料的基本性质
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
10、以下四种材料中属于憎水性材料的是
（
）。
A.天然石材；B.钢材；
C.石油沥青；D.混凝土
11、建筑材料可分为脆性材料和韧性材料， 其中脆性材料具有的特征是（ ）。 A.破坏前有明显塑性变形； B.抗压强度比抗拉强度大得多； C.抗冲击破坏时吸收入的能量大； D.破坏前不产生任何变形。
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
2．为什么新建房屋的墙体保暖性能差，尤其 是在冬季？
3、孔隙率越大，材料的抗冻性是否越差？ 4、决定材料耐腐性的内在因素是什么？
计算题
1、有一个1.5L的容器，平装满碎石后，碎石 重2.55kg，为测其表观密度，将所有碎石 倒入一个7.78L的容器中，向容器加满水后 称重为9.36kg(水与石子之和），试求碎石 的表观密度。若在碎石的空隙中填以砂子， 问可填多少升的砂子？
2、烧结普通砖的孔隙率为37%，干燥质量为 2487g，浸水饱和后质量为2984g。试求该 砖的表观密度、密度、吸水率、开口孔隙 率及闭口孔隙率。
3、某材料在自然条件下，体积为1m3，孔隙 率为25%，重量为1800kg，其密度是多少？
4、有一石材干试样，质量为256g，把它浸入水中， 吸水饱和后排出水的体积为115cm3，将其取出后 擦干表面，再次放入水中排开水的体积为118cm3， 试样体积无膨胀。求此石材的表观密度、体积密 度、质量吸水率和体积吸水率。
材料的基本性质
三、提高材料耐久性的重要意义
节约材料； 保证建筑物长期正常使用； 减少维修费用； 延长建筑物使用寿命等。
二、材料耐久性的测定
对材料耐久性最可靠的判断，是对其在使用条件 下进行长期的观察和测定，但这需要很长时间。 近年来采用快速检验法，这种方法是模拟实际使 用条件，将材料在实验室进行有关的快速试验， 根据试验结果对材料的耐久性作出判定。 快速试验的项目主要有：干湿循环、冻融循环、 碳化、加湿与紫外线干燥循环、盐溶液浸渍与干 燥循环、化学介质浸渍等。
三、材料的堆积密度
散粒材料在自然堆积状态下单位体积的重量称为 堆积密度。用公式表示为：
式中： ρ’0——散粒材料的堆积密度（ kg/m3 ）； m——散粒材料的重量（kg）； v’0——散粒材料在自然堆积状态下的体积 （m3 ）
材料的孔隙结构与孔隙特征
按孔隙与外界是否连通 分为：开口孔、封闭孔 按孔隙尺寸大小分为： 微孔、细孔、大孔 按孔隙是否连通分为： 孤立孔、连通孔
材料的抗冻性
材料在含水状态下，能经受多次冻融循环作用而 不破坏，强度也不显著降低的性质。
材料的抗冻性用抗冻等级来表示
抗冻等级是以规定的吸水饱和试件，在标准试验 条件下，经一定次数的冻融循环后，强度降低不 超过规定数值，也无明显损坏和剥落的次数。
材料的热工性质
热容量，材料在温度变化时吸收或放出热量的性质。
Q C t1 t 2
比热：单位质量的材料升高单位温度时所需热量。
Q c mt1 t 2
导热性，用导热系数表示。
Qd t1 t 2 AZ
材料的耐久性
材料的耐久性是指在环境的多种因素作用下，能 经久不变质、不破坏，长久地保持其性能的性质。 耐久性是材料的一项综合性质，诸如抗冻性、抗 风化性、抗老化性、耐化学腐蚀性等均属耐久性 的范围。 材料的强度、抗渗性、耐磨性等也与材料的耐久 性有着密切关系。
材料的基本性质
2、空隙率：是指散粒材料在某堆积体积中，颗
粒间的空隙体积所占的比例 P` =（ v。′- v。）/v。′100% = (1- 。′/ 。） 100%
D′ +P′ = 1
四、与水有关的性质
1、亲水性和憎水性 2、吸水性和吸湿性 3、材料的耐水性 4、材料的抗渗性 5、材料的抗冻性 6、材料的导热性
材料的密度 散粒材料在堆积状态下单位体积 的质量。 。` = m/v。` （kg/m3） 式中 。`—— 堆积密度 m—— 材料的质量，kg。 v。`—— 材料在堆积状态 下的体积，m3。
表观密度
堆积密度
二、密实度、孔隙率
1、密实度：是指材料体积内被固体物质充
实的程度。 D = v/v。100% = 。/ 100%
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。
3、材料的耐水性
耐水性是指材料长期在饱和水作用下，而不破坏，其强 度也不显著降低的性质。用软化系数Ｋｓ表示。 软 化系数越大，耐水性越好。表观密度越大、密实度越大、 孔隙率越小、材料的耐水性越好。 Ｋｓ＝ｆｗ／ｆ 软化系数的范围波动在0--1之间，当软化系数大于0.85时， 认为是耐水性的材料。受水浸泡或处于潮湿环境的建筑 物，则必须选用软化系数不低于0.85的材料建造
无机建筑材料 第一章建筑材料的基本性质
温度越高， λ越大(金属除外)
3. 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。大小用比热容（比热）表示
公式 Q=cm(T1－T2)
式中 Q－材料吸收或放出的热量（J） c－材料的比热(J/g·K) m－材料的质量（g） (T1 － T2) －材料受热或冷却前后的温差（K)
易熔材料：耐火度低于1350
。
耐烧材料与耐火材料
钢铁、铝、玻璃等材料受到火烧或高热作
用会发生变形、熔融，所以虽然是非燃烧 材料，但不是耐火的材料
【观察与讨论】：孔隙对材料性质的影 响
某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的
剖面，见图。请问选择何种材料？
A 材料剖面
B
1.1.5 与声有关的性质
引起固体材料受迫振动而发出的声能。
采用不连续的结构处理
1.1.6 与光有关的性质
光吸收比 材料吸收的光通量与入射光通量之比。 光反射比 材料反射的光通量与入射光通量之比。 光透射比 透过材料的光通量与入射光通量之比。 透明性
材料的透明性也是与光线有关的性质。
既能透光又能透视的物体称为透明体； 只能透光不能透视的物体称为半透明体； 既不能透光又不能透视的物体称为不透明体。
常见热导率参数：
泡沫塑料 λ＝0.035
水 λ＝0.58 冰 λ＝2.2 空气 λ＝0.023 松木 λ＝1.17～0.35
大理石 钢材 混凝土
λ＝3.5 λ＝58 λ＝1.51
影响热导率的因素
材料内部的孔隙构造－密闭的空气使λ降 材料的含水情况－含水、结冰使λ增 材料的组成与结构
建筑材料复习资料
建筑材料复习资料1/2/3/4页第一章建筑材料的基本性质1.名词解释1.密度：密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
2.表观密度：材料在自然状态下（包含孔隙）单位体积的质量。
3.堆积密度：材料在自然堆放状态下单位体积的质量。
4.规整度：指材料的液态物质部分的体积占到总体积的比例。
5.孔隙率：指材料中孔隙体积占到总体积的百分率。
6．空隙率：空隙率是指散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体内积的百分率。
7.湿润角：用以表示材料能被润湿的性能。
8.亲水性材料：液态材料在空气中与水碰触时，极易被水湿润的材料。
9.不责水性材料：液态材料在空气中与水碰触时，难于被水湿润的材料。
10.含水率：土中水的质量与材料颗粒的质量之比。
11.吸水性：材料稀释水分的性质称作吸水性。
12．吸水率：材料吸水达到饱和状态时的含水率，称为材料的吸水率。
13.吸湿性：材料因吸收水分而逐渐变湿的性质。
14.耐水性：材料钢键的促进作用后不损毁，其强度也不明显减少的性质。
15.软化系数：材料在水饱和状态下的抗压强度与材料在干燥状态下抗压强度之比。
16.抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质。
17.强度：材料抵抗外力荷载促进作用引发的毁坏的能力。
18.弹性材料:在受到外力作用时会变形,在力的作用结束后恢复到原来的状态的材料。
19.塑性材料：在规定的温度，湿度及加荷方式条件下，对标准尺寸的试件施加荷载，若材可望毁坏时整体表现为塑性毁坏的材料。
20.脆性:材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形（或破坏前无显著塑性变形）即为脱落毁坏的性质。
21.韧性：材料的断裂前吸收能量和进行塑性变形的能力。
与脆性相反。
22.耐久性：耐久性就是材料抵抗自身和自然环境双重因素长期毁坏促进作用的能力。
2.判断题1.含水率为4%的湿砂重100g，其中水的重量为4g.（3）2.热容量小的材料导热性小，外界气温影响室内温度变化比较慢。
（3）3.材料的孔隙率相同时，相连细孔者比半封闭微孔者的热传导系数小。
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第1章 土木工程材料的基本性质
本章的学习目标： ⑴掌握土木工程材料的基本物理性质。
⑵ 熟练掌握土木工程材料的基本力学性质。
⑶了解土木工程材料耐久性的基本概念。
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
1.1 材料的物理性质 1.2 材料的力学性质
1.3 材料的耐久性与环境协调性
1.4材料的组成、结构、构造及其对性能的影响
特点是强度和硬度较高，吸水性小， 抗渗和抗冻性较好，耐磨性较好， 绝热性差。如钢材、天然石材、玻 璃、玻璃钢等。
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
材料的宏观构造及其对材料性质的影响
材料的宏观构造是指可用肉眼能观察到的外部和内部的结 构。土木工程材料常见的构造形式有：密实构造、多孔构 造、纤维构造、层状构造。
式中 λ——材料的导热系数，w/（m· K）； 材料名称 导热系数W/(m· K) Q ——传导的热量，J；a ——材料的厚度，m； 55 钢 2 A ——材料传热的面积，m ；Z ——传热时间，h； 28 普通混凝土 (t1-t2)——材料两侧温度差，K。 0.64 粘土空心砖
Qa (t1 t 2 ) AZ
m—— 材料的质量(干燥至恒重)，g；
V—— 材料在绝对密实状态下的体积，cm3。
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土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
(2) 表观密度：是指材料在自然状态下的体积，包括材料实
体及其开口与闭口孔隙条件下的单位体积的质量。
m 0 V0
按下式计算： 式中
ρ0—— 材料的表观密度，g/cm3； m —— 材料的质量，g；
V0—— 材料在自然状态下的体积 ，cm3。
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土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
(3)堆积密度：是指散粒或纤维状材料在堆积状态下单位 体积的质量。 按下式计算：
m 0 ' V0 '
式中
ρ0′—— 材料的堆积密度，kg/m3；
m —— 材料的质量，kg；
V0′—— 材料的堆积体积 ，m3。
练习题2 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别 为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用 于水下工程？
材料在外力作用下
产生变形，当外力去除
后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。当外力去
除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为塑性。
弹性变形与塑性变形的区别在于，前者为可逆变 形，后者为不可逆变形。
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
材料的强度
弹性和塑性
脆性和韧性
材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生突然 材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
1.1.1 密度 、表观密度和堆积密度
1.1.2 材料的孔隙率和空隙率
1.1.3 与水有关的性质
1.1.4 热工性质
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土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
(1) 密度：是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 按下式计算： 式中
m V
ρ—— 材料的密度，g/cm3；
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
(3) 耐燃性 材料对火焰和高温度抵抗能力称为材料的耐燃 性，是影响建筑物防火、建筑结构耐火等级的一项因素。
非燃烧材料 难燃材料 可燃材料
在空气中受到火烧或高温高热作用
不起火、不碳化、不微燃的材料， 在空气中受到火烧或高温高热作用 如钢铁、砖、石等。 时难起火、难碳化，当火源移走后， 在空气中受到火烧或高温高热作用
构成材料的化学元素及化合物。 构成材料的矿物种类和数量。
B
两者化学组成接近，主要差别是碳含量不同，Ａ小于0.2 ％和Ｂ则为0.2％～0.4％，但矿物组成差别较大。Ａ的冷、
热变形等工艺性能较好，但强度较低，而Ｂ则强度较高。
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
材料的微观结构及其对材料性质的影响 材料的微观结构是指物相的种类、形态、大小及其分 布特征。它与材料的强度、硬度、弹塑性、熔点、导 电性、导热性等重要性质有着密切的关系。 A B
大荷载N; A为受力截面 面积mm2。
(d) 抗剪
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
材料的强度
弹性和塑性
脆性和韧性
材料在外力作用下，抵抗破坏的能力称为强度。
(c) 抗弯
f
3Fmax L 2bh
2
f
Fmax L bh2
Fmax为材料破坏时的最大荷载N;
L为两支点的间距mm；A为受力截面面积mm2， b, h 为试件横截面的宽与高mm。
特点是强度较低，抗渗性和抗冻
性较差，绝热性较好。如加气混
凝土、石膏制品等。
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
材料的宏观构造及其对材料性质的影响
材料的宏观构造是指可用肉眼能观察到的外部和内部的结 构。土木工程材料常见的构造形式有：密实构造、多孔构 造、纤维构造、层状构造。
特点是性质具有明显的方向性，
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土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
(4) 抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗
渗性通常用渗透系数表示。
Qd 按下式计算： K AtH
K为渗透系数cm/h; Q为渗透水量cm3; d为 材料的厚度cm; A为渗水面积cm2； t为渗水时间h; H为静水压力水头cm。 渗透系数的物理意义是：一定厚度的材料，在一定水压 力下，在单位时间内透过单位面积的水量。
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土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、
不破坏的性质，统称之为耐久性。
钢筋混凝土的耐久性问题
1.钢筋锈蚀 2.抗碳化 3.抗冻融性能
4.碱—集料反应 5.耐酸、软水和硫酸盐腐蚀
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土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
材料的环境协调性是指材料在生产、使用和废弃全寿命
积 ，cm3。
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第1章 土木工程材料的基本性质
(1) 亲水与憎水：材料与水接触时由于水在固体表面润湿 状态不同，表现为亲水与憎水两种不同的性质。
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土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
(2) 材料的吸水性与吸湿性
① 吸水性 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。材 料的吸水性用吸水率表示。质量吸水率是指材料吸水饱和 时，所吸收水分的质量占干燥材料质量的百分数 。 ② 吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。 材料的吸湿性用含水率表示。含水率系指材料内部所含水 重占材料干重的百分率。
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
(2) 导热性 当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一 侧、通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的 能力，称为导热性。用导热系数来表示。 材料的导热系数愈小，表示其绝热性能愈好。工程中通 常把λ＜0.23 W/(m· K)的材料称为绝热材料。
积 ，cm3。
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第1章 土木工程材料的基本性质
(2) 空隙率：是指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物
质间空隙体积占堆积体积的百分率。 按下式计算：
V0 'V0 V0 0 ' 100% P' 1 1 V0 ' V0 ' 0
式中
P′—— 材料的空隙率，%； V0′——材料的堆积体积，m3； V′ ——材料在包含开口孔隙与闭口孔隙条件下的体
成整体，叠合成层状构造的材料后，
可获得平面各向同性，可以显著提 高材料的强度、硬度、绝热等性质。
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第1章 土木工程材料的基本性质
练 习 题 1 某 工 地 所 用 卵 石 材 料 的 密 度 为 2.65g/cm3 、 表 观 密 度 为 2.61g/cm3、堆积密度为1680kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？
破坏，且破坏时无明显塑性变形，这种性质称为脆性。 同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。
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第1章 土木工程材料的基本性质
材料的强度
弹性和塑性
脆性和韧性
C100-V0
C100-V2
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、
不破坏的性质，统称之为耐久性。
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第1章 土木工程材料的基本性质
(5) 抗冻性 材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而 不破坏，也不严重降低强度的性质，称为材料的抗冻性。
影响因素：含水率、孔隙率、孔的联通性、孔结构等
抗冻性良好的材料，对于抵抗大气温度变化、干湿交替等风
化作用的能力较强，所以抗冻性常作为考查材料耐久性的一项指 标。在设计寒冷地区及寒冷环境（如冷库）的建筑物时，必须要 考虑材料的抗冻性。
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
(1) 热容量
材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性
质，可用下式表示：
Q m C (t1 t 2 )
式中 Q ——材料的热容量，kJ；
m ——材料的重量，kg；
t1-t2 ——材料受热或冷却前后的温度差，K； C ——材料的比热，kJ/(kg· K)。 材料比热的物理意义是指1kg重的材料，在温度每改变1K时 所吸收或放出的热量。
土木工程材料
第1章 土木工程材料的基本性质
材料的强度
弹性和塑性
脆性和韧性பைடு நூலகம்
材料在外力作用下，抵抗破坏的能力称为强度。 比强度，材料强度与其表观密度之比。