12材料讲义的基本物理性质
材料性质知识点总结归纳
材料性质知识点总结归纳材料性质是指材料在不同外部条件下所表现出来的特性。
材料性质是材料科学的重要组成部分，它关乎到材料的选择、设计、加工、使用以及性能的控制和改进。
在材料工程中，我们需要了解材料的各种性质，以便正确地选择和使用材料。
本文将对材料的性质进行总结归纳，包括材料的物理性质、化学性质、力学性质、热物性质等方面的知识点，以便读者对材料性质有一个全面的认识。
一、物理性质1. 密度密度是材料的物理性质之一，它是单位体积内的质量。
密度的大小会影响材料的重量、强度和热传导性能等。
一般来说，密度越大的材料越重，密度越小的材料越轻。
不同材料的密度差异也是造成材料性能差异的重要原因之一。
2. 热膨胀系数材料的热膨胀系数是指材料在温度变化时单位长度内的变化量。
不同材料的热膨胀系数差异很大，热膨胀系数的大小与材料的性能和使用条件有直接关系。
在工程中，需要根据材料的热膨胀系数来选择合适的材料，以避免因温度变化而引起的变形和破坏。
3. 导热系数导热系数是衡量材料导热性能的指标，它是单位时间内单位面积厚度上的热量传导量。
导热系数的大小会影响材料的散热速度和热传导性能。
导热系数大的材料能够更快地传导热量，适用于导热要求高的场合，如散热片、导热管等。
4. 电阻率电阻率是材料电阻的另一种表达形式，它是单位长度内，单位截面积上的电阻。
不同材料的电阻率差异很大，电阻率大小会影响材料的导电性能和电热性能。
在电子器件和导电元件的选择和设计中，需要考虑材料的电阻率。
5. 磁性不同材料的磁性表现形式各异，包括铁磁性、铁磁性和顺磁性等。
材料的磁性决定了它在电磁场中的行为，对于电机、变压器等磁性器件的材料选择具有重要意义。
6. 光学性质材料的光学性质包括折射率、透射率、反射率等，这些性质直接影响了材料在光学设备和光学器件中的应用。
不同材料的光学性质差异很大，需要根据使用要求选择合适的材料。
二、化学性质1. 腐蚀性材料的腐蚀性是指材料在特定环境中受到化学物质侵蚀和破坏的能力。
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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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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材料的基本物理性质
保温材料吸湿后，将大大降低其保温隔热性能， 要特别注意采取有效防护措施。
木材的吸湿性特别明显。
1.2.4 与水有关的性质
3、耐水性
材料抵抗水的破坏作用的能力称为材料的耐水性。 狭义耐水性指水对材料力学性质及结构性质的劣化 作用。
吸水性——材料在水中能吸收水分的性质称为吸 水性。材料吸水饱和时的含水率称为吸水率。
材料具有细微而连通的孔隙，则其吸水率较大； 封闭或粗大的孔隙材料，其吸水率较低。
1.1.4 与水有关的性质
2、吸水性与吸湿性 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 。
材料的密实度 D
与材料孔隙率相对应的另一个概念，是材料 的密实度。密实度表示材料内被固体所填充的程 度。
D=V/V0 ×100 % = ρ0 / ρ ×100 %
D+P=1
1.2.3材料的空隙率和填充率
材料空隙率 P′
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。
材料实V体0 —及—其材开料口在孔自隙然、状闭态口下孔的隙体，积m3，或包cm括3。
对于不规则形状材料的体积，可用封蜡排液法 测得。
1.2.1 密度 、表观密度、体积密度和堆积密度
（3） 堆积密度 堆积密度是指散粒或粉状材料在堆积状态下单
位体积的质量。
ρ0′=m/V0 ′
式中 ρ0 ′—— 堆积密度，kg/m3； m —— 材料的质量，kg； V0′—— 材料的堆积体积，m3。
材料的耐水性用软化系数表示，如下式：
KR= f b / f g
式中 fKbR————材材料料在的饱软水化状系态数下；的抗压强度，MPa； f g——材料在干燥状态的抗压强度，MPa。
材料的基本物理性质与力学性质
空隙(kòngxì)率 与强度的关系见 右图：随着孔隙 率增大，表观密 吸水率 度提高，吸水率 降低，强度和耐 久性提高。
表观密度 孔隙率
强度
耐久性
图1.1.4 孔隙对材料性能(xìngnéngB)ac的k 影
第十一页，共29页。
空隙(kòngxì)率
➢ 定义： ➢ 散粒材料堆积体积中空隙(kòngxì)体积
➢ 公式:
➢式中:ρ0- 表观(biǎo ɡuān)密度
➢
m-干燥材料的质量
➢
v0-材料自然状态下的体积
第五页，共29页。
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堆积(duījī)密
➢定义：
度
➢ 粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体
积的质量。
➢公式 ： ➢式中
' 0
➢ ρo´-堆积密度（松散(sōngsǎn)密度）
(Kg/m³)
f2-材料在干燥状态下的抗压强度
定义：材料在潮湿的空气中吸收水分的性质。 指标与公式：
吸湿性用含水率来表示，公式与吸水率相同 (xiānɡ tónɡ)。 平衡含水率指与空气中的湿度达到平衡时的含水率。
Back
第二十三页，共29页。
耐久性
定义
材料在各种环境因素作用下，在长期使用过 程中保持其性能稳定的性质。 环境因素是多种多样的，有物理 (如温度、 湿度、机械力等)、化学(大气、光、酸、碱、 盐等作用)以及生物(细菌、昆虫等)等方面的 作用。 耐久性是一个综合性能，包括抵抗(dǐkàng) 上述各类因素的长期作用。 对砼材料，耐久性主要包括抗渗性及抗冻性。
第二十页，共29页。
亲水性(shuǐxìng)和憎水性(s
θ<90o
90°≤θ≤180°
材料的物理性质
材料的物理性质材料的物理性质是指材料在不改变其化学成分的情况下所表现出来的性质。
这些性质通常包括颜色、形状、大小、密度、硬度、熔点、沸点、导电性、热传导性等。
这些性质对于材料的应用和性能具有重要的影响，因此对于材料的物理性质进行深入的研究和了解是非常重要的。
首先，颜色是材料的一个重要物理性质。
材料的颜色是由其吸收和反射光线的能力决定的。
不同的材料对光的吸收和反射程度不同，因此呈现出不同的颜色。
通过对材料颜色的研究，可以了解其对光的反应特性，从而为材料的应用提供重要的参考。
其次，形状和大小也是材料的重要物理性质。
材料的形状和大小对其在工程中的加工和应用具有重要的影响。
不同形状和大小的材料在不同的场合下具有不同的适用性，因此对材料的形状和大小进行合理的选择和设计是非常重要的。
材料的密度和硬度也是其重要的物理性质。
材料的密度决定了其质量和体积的比值，而硬度则决定了材料的耐磨性和抗压性。
这些性质对于材料在工程中的应用具有重要的影响，因此对材料的密度和硬度进行准确的测试和评估是非常必要的。
此外，材料的熔点和沸点也是其重要的物理性质。
这些性质决定了材料在加热或冷却过程中的物理变化，对于材料的加工和应用具有重要的影响。
通过对材料熔点和沸点的研究，可以为材料的加工工艺和使用条件提供重要的参考。
最后，导电性和热传导性也是材料的重要物理性质。
导电性决定了材料对电流的传导能力，而热传导性则决定了材料对热的传导能力。
这些性质对于材料在电子、电气和热工领域的应用具有重要的影响，因此对材料的导电性和热传导性进行准确的测试和评估是非常必要的。
总之，材料的物理性质对于其在工程中的应用具有重要的影响。
通过对材料的颜色、形状、大小、密度、硬度、熔点、沸点、导电性、热传导性等物理性质的研究和了解，可以为材料的合理选择、设计和应用提供重要的参考，从而推动材料科学和工程技术的发展。
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。
材料的物理性质有哪些
材料的物理性质有哪些
材料的物理性质是指材料在不改变其化学组成的情况下所表现出的性质。
这些
性质包括但不限于密度、熔点、沸点、电导率、热导率、折射率等。
下面我们将逐一介绍材料的物理性质及其相关知识。
首先，密度是材料的一个重要物理性质。
密度是指单位体积内的质量，通常用
ρ表示。
不同材料的密度是不同的，比如金属的密度一般较大，而塑料的密度较小。
密度的大小与材料的组成、结构密切相关，通过测量密度可以判断材料的种类和纯度。
其次，熔点和沸点也是材料的重要物理性质。
熔点是指物质从固态转变为液态
的温度，而沸点是指物质从液态转变为气态的温度。
不同材料的熔点和沸点也是不同的，这些性质可以用于材料的分离和纯化。
另外，电导率和热导率也是材料的重要物理性质。
电导率是指材料导电的能力，热导率是指材料传热的能力。
金属通常具有较高的电导率和热导率，而绝缘体通常具有较低的电导率和热导率。
这些性质对于材料的应用具有重要意义，比如在电子器件和热工业中的应用。
最后，折射率是材料的另一个重要物理性质。
折射率是指光线在穿过材料时的
折射程度，不同材料的折射率也是不同的。
通过测量材料的折射率可以了解材料的光学性质，对于光学器件的设计和制造具有重要意义。
综上所述，材料的物理性质包括密度、熔点、沸点、电导率、热导率、折射率等。
这些性质对于材料的性能和应用具有重要意义，通过对这些性质的研究和了解，可以更好地理解和利用材料。
希望本文对您有所帮助。
材料的基本性质
材料的基本性质材料是构成物质世界的基本元素，它的性质直接影响着物体的特性和用途。
材料的基本性质包括物理性质、化学性质和力学性质等多个方面。
下面我们将对材料的基本性质进行详细介绍。
首先，我们来谈谈材料的物理性质。
物理性质是指材料在不改变其化学组成的情况下所表现出来的性质，包括颜色、形状、密度、热导率、电导率等。
这些性质直接影响着材料的外观和热电性能，对于材料的选择和应用具有重要意义。
例如，金属材料通常具有良好的导电性和导热性，适用于制作电子元器件和散热器材料；而塑料材料具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，适用于制作轻量化产品和化工容器等。
其次，化学性质是材料的另一个重要方面。
材料的化学性质包括其与其他物质发生化学反应的能力和倾向，以及其在不同环境下的稳定性和耐久性。
不同材料具有不同的化学性质，这直接决定了材料在特定环境和条件下的使用寿命和安全性。
例如，金属材料在潮湿的环境中容易发生腐蚀，而聚合物材料在高温环境中容易发生老化和变形。
最后，力学性质是材料的又一重要方面。
力学性质包括材料的强度、硬度、韧性、延展性等，这些性质直接影响着材料的机械性能和耐久性。
不同材料具有不同的力学性质，这决定了材料在受力状态下的表现和应用范围。
例如，钢材具有较高的强度和硬度，适用于制作机械零件和建筑结构；而橡胶材料具有良好的韧性和延展性，适用于制作密封件和减震材料。
综上所述，材料的基本性质包括物理性质、化学性质和力学性质等多个方面，这些性质直接影响着材料的特性和用途。
了解和掌握材料的基本性质，有助于我们选择合适的材料并合理应用，从而提高产品质量和降低成本，促进科技进步和社会发展。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
1.2 材料的基本性质
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：
F f = A
材料的抗弯强度与试件受力情况、截面形状 以及支承条件有关。通常是将矩形截面的条形试 件放在两个支点上，中间作用一集中荷载。 材料的抗弯强度的计算式为：
' 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%
1.2.1.3 材料的空隙 (1) 填充率 填充率是指散粒状材料的自然状态体积占堆 积体积的百分率。 其计算式为：
′ V0 ρ0 D′ = ×100% = ×100% V0′ ρ0
(2) 空隙率 空隙率是指散粒材料颗粒之间的空隙的多少。 计算式为：
′ V0′ V0 V0 ρ0 P′ = = 1 = (1 ) × 100% ρ0 V0′ V0′
f1 K软 = f0
抗渗性、 五、 抗渗性、抗冻性 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。
Qd Qd K= AtH
材料的抗渗性也可以用抗渗等级Pn来表示。
抗冻性是指材料在含水状态下，能经受多次 冻结和融化作用(冻融循环)而不被破坏，强度也 无显著降低的性能。 材料的抗冻性用抗冻等级Fn表示。n表示材 料试件经n次冻融循环试验后，质量损失不超过 5%，抗压强度降低不超过25%。n的数值越大， 说明抗冻性能愈好。 材料的抗冻性与材料的密实度、强度、孔隙 构造特征、耐水性以及吸水饱和程度有关。
材料的物理性质
材料的物理性质材料的物理性质是指材料在不改变其化学性质的条件下，对外界物理环境的响应和行为。
它们是用于描述和区分不同材料的重要特征，可以通过测量和观察来确定。
下面将介绍一些常见的材料物理性质。
首先，材料的密度是指单位体积内所含物质的质量。
密度是一个重要的特征值，可以用来区分不同的材料。
例如，金属通常具有较高的密度，而塑料和木材的密度则较低。
其次，材料的熔点是指物质从固态转变为液态的温度。
不同的材料具有不同的熔点，熔点的高低决定了材料在不同温度下的使用范围。
例如，铝的熔点较低，因此常用于制造铝制品。
材料的热膨胀系数是指材料随温度变化时长度、面积或体积的变化率。
热膨胀系数是一个重要的性质，因为它可以用来描述材料在温度变化时的变形情况。
例如，钢材具有较低的热膨胀系数，因此常用于制造高精度的工具和仪器。
材料的导热性是指材料传导热量的能力。
不同的材料具有不同的导热性能，导热性可以用来描述材料在温度梯度下的传热情况。
例如，金属通常具有较高的导热性，因此常用于制造散热器和导电线材。
材料的电导率是指材料传导电流的能力。
电导率可以用来描述材料的导电性能。
金属通常具有较高的电导率，因此常用于制造电线和电子元件。
材料的硬度是指材料抵抗划痕或变形的能力。
硬度常用来描述材料的耐磨性和耐划性。
例如，钢材具有较高的硬度，因此常用于制造刀具和机械零件。
材料的弹性模量是指材料在受力作用下恢复原状的能力。
弹性模量可以用来描述材料的刚性和柔韧性。
例如，橡胶具有较低的弹性模量，因此常用于制造密封件和减震器。
材料的光学性质包括折射率、透明度和反射率等。
折射率是指光在材料中传播时的方向变化程度，透明度指材料对光的透射能力，反射率是指材料表面上反射光的比例。
光学性质可以用来描述材料对于光的响应和行为。
总之，材料的物理性质涵盖了很多方面，包括密度、熔点、热膨胀系数、导热性、电导率、硬度、弹性模量和光学性质等。
这些性质可以用来描述和区分不同的材料，对于材料的选择和应用具有重要的指导意义。
材料的基本性质
材料的基本性质
材料是构成物质世界的基本组成部分，其基本性质对于材料的应用和研究具有
重要意义。
材料的基本性质包括物理性质、化学性质和力学性质三个方面。
首先，物理性质是材料的固有属性，包括颜色、硬度、密度、导电性、热传导
性等。
这些性质直接影响材料的使用和加工。
例如，金属材料通常具有良好的导电性和热传导性，因此被广泛应用于电子设备和工程结构中。
另外，材料的硬度和密度也决定了其在工程中的使用范围，比如在汽车制造中，需要轻质且具有较高强度的材料来减轻车身重量并提高安全性能。
其次，化学性质是材料在化学反应中所表现出来的特性。
材料的化学性质直接
影响着其在不同环境中的稳定性和耐腐蚀性。
例如，金属材料在潮湿的环境中容易发生氧化反应，导致腐蚀；而聚合物材料则对酸碱等化学物质具有不同的耐受性。
因此，在材料的选择和设计中，必须考虑其化学性质以确保其在特定环境下的稳定性和耐用性。
最后，力学性质是材料在外力作用下所表现出来的性能。
包括弹性模量、屈服
强度、断裂韧性等。
这些性质直接决定了材料在工程结构中的承载能力和变形行为。
例如，在桥梁设计中，需要选择具有较高强度和韧性的材料来承受车辆和风力的作用，以确保结构的安全性和稳定性。
综上所述，材料的基本性质对于其在工程应用和科学研究中具有重要意义。
物
理性质、化学性质和力学性质三个方面相互作用，共同决定了材料的性能和行为。
因此，在材料的选择、设计和应用过程中，必须全面考虑其基本性质，以确保其能够满足特定的工程需求和使用环境。
材料的基本物理性质与力学性质(ppt57页)
影响材料的：强度 ；吸水性 耐久性 ；导热性
5、孔隙率－指材料体积内，孔隙体积与 总体积之比。直接反映材料的致密程度。
公式:
P Vo V 1 V (1 o ) 100%
孔隙率与Vo 密实度V的o 关系:
P+D=1
孔结构－孔隙率＋孔径尺寸＋开口形状
影响材料的: 强度、 吸水性、耐久性、 导热性
• 塑性－材料在外力的作用下产生变形，当外 力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，并 且不产生裂缝的性质。
• 实际的材料并不存在理想的弹性变形和塑性 变形。
荷载 A
弹塑性材料的变 形曲线
0
b a 变形
ob—塑性变形 ab—弹性变形
低碳钢的应力应变(σ～ε)曲线
第1章
内 容： ➢ 材料的基本物理性质 ➢ 材料的基本力学性质 ➢ 材料的耐久性
1.1 材料的基本物理性质
内 容： • 材料的状态参数 • 材料的结构参数 • 材料与水有关的性质 • 材料的热工性质
一、材料的状态参数
1、密度----材料在绝对密实状态下单位体积的 质量。单位g/cm3或kg/m3。
公式 :
Q
At(T2 T1)
式中 λ－热导率（W/m.K） 热阻 R=1/ λ
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）
• 材料的热导率越小，绝热性能越好。 • 影响热导率的因素：
材料内部的孔隙构造－密闭的空气使λ降低
材料的含水情况－含水、结冰使λ增大 • 常见热导率参数：
• 泡沫塑料 λ＝0.035 水 λ＝0.58 • 大理石 λ＝3.5 冰 λ＝2.2 • 钢材 λ＝58 空气 λ＝0.023 • 混凝土 λ＝1.51 松木 λ＝1.17～0.35
材料的基本属性1-2
m—材料在干燥状态下的质（kg）；
V
' 0
—材料在堆积状态下的体积（m3);
？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？
（1）首先采用前述方法测定其干质量m;
（2）然后采用容量升来测定砂子、石子的 堆积体积，方法如下：
a）砂子采用1L、5L的容量升来测堆积体 积； b）石子采用10L、20L、30L的容量升来 测定其堆积体积；
？思考题：如何测定材料的表观密度？
1、测定材料的干质量m: 取材料样品 烘干 冷却到室温 称量质量 m 烘箱1050C~1100C 干燥器
天平
2、测定材料的自然体积Vo-----分两种情况： （1）对于形状规则的材料，如砖、石块等：
用游标卡尺可定材料的自然体积；
a)对于六面体，测定长、宽、高；
2.2 材料的物理性质
2.2.1 密度、表观密度和堆积密度 1、密度:
（1）定义：指的是材料在绝对密实状态下，单 位体积的干质量。
计算公式为：
m v
上式中， — 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);
关于密度计算中的体积问题
注意：材料在致密状态下的体积指的是不包含材 料内部孔隙的密实体积 1、对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内部 是不含孔隙的，故体积很容易测定； 2、但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下材 料是含有一些孔隙的。
0 100%
2、 孔隙率
（1）定义：是指材料体积内，孔隙体积占总体 积的百分率。 （2）表示方法：用P表示。 孔隙可分为闭口孔和开口孔。 P=（V0-V）/V0*100%
0 (1 ) 10 0 %
=（1-V/V0）*100%
第二节 材料的物理性质一
第二节材料的物理性质一、材料的基本物理性质建筑材料的基本物理性质是表示材料与其质量、构造状态有关的物理状态参数。
(一)与质量有关的性质1．密度指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
用下式表示。
优ID—V式中JD——材料的密度，g／cm。
；．’优——材料的绝干质量，g；y——材料在绝对密度状态下的体积，简称为绝对体积或实体积，cm。
材料的密度』D大小取决于组成物质的原子量和分子结构。
重金属材料的密度为7．50--．-9．OOg／cm。
；硅铝酸盐的密度多在1．80～3．30g／cm。
之间；有机高分子材料的密度小于2．50g／cms。
同为碳原子组成，石墨的分子结构较松散，密度为2．20g／cm。
，而金刚石极为坚实，密度高达3．50g／cm。
2．表观密度指材料在自然状态下，单位体积的质量。
用下式表示：mP。
一一Vo式中JD。
——材料的表观密度，亦称体积密度，kg／m。
或g／cm。
；优——材料的质量，kg或g； ty。
——材料在自然状态下的体积，简称自然体积或表观体积(包括材料的实体积和所含孔隙体积)，m。
或cm。
材料表观密度』D。
的大小与其含水状态有关。
当材料孔隙内含有水分时，其质量和体积都会发生变化，因而表观密度亦不相同，故测定材料表观密度时，应注明其含水情况，未特别标明者，常指气干状态下的表观密度。
在进行材料对比试验时，则以绝干状态下测得的表观密度，即干表观密度为准。
粉状材料如水泥、消石灰粉等，其平均颗粒粒径甚小，与一般块体材料测定密度时所研碎制作的试样粒径相近，因而它们的表观密度，特别是干表观密度值与密度值很接近，可视为相等。
散粒材料如砂、石子等，其表观密度亦称颗粒表观密度，是指在自然状态下，颗粒单位体积(包括内部孔隙体积)的质量，而不包括颗粒间的空隙体积。
3．堆积密度在建筑工程中，经常使用大量的散粒材料或粉状材料，如砂、石子、水泥等，它们都直接以颗粒状态使用，不再加工成块状材料，这些材料也可按上述方法求出它们的密度，但工程意义不大，使用时一般不需考虑每个颗粒内部的孔隙，而是要知道其堆积密度。
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❖ 二者关系：D’+P’=1。 ❖ 空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒相互填充的
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。混凝土施工中采用空隙率较 小的砂、石骨料可以节约水泥，提高混凝土的密 实度使混凝土的强度和耐久性得到提高。
❖ 常用材料的密度、表观密度、堆积密度及空隙率 如P11表1.1所示
m V
式中 ρ0—— 材料的表观密度，kg/m3 或g/cm3； m—— 材料的质量（干燥至恒重），kg或 g； V0—— 材料在自然状态下的体积或表观体积；
3、表观密度的测定(实验) ❖ 自然状态下的体积：包括材料实体积和内部
孔隙（闭口和开口）的外观几何形状的体积。 ❖ 测定方法：材料在包含孔隙条件下的体积可
润湿角（a）亲水性材料：0<θ ≤90º （b）憎水性材料： θ> 90º
演示实验：
实验证明:
❖ 当θ≤90°时，材料表面吸附水，材料能被水润
湿而表现出亲水性，这种材料称亲水性材料。
❖ 当θ＞90°时，材料表面不吸附水，称憎水性材
料。
❖ 当θ= 0°时，表明材料完全被水润湿，称为铺展。
二、吸水性与吸湿性
采用排液置换法或水中称重法测量。
V0=V+Vop+Vcl
➢ 对形状规则的材料：烘干－量测几何体积－称 重－代入公式计算 ➢ 对形状不规则的材料：
三、堆积密度(实验)
1、定义：粉状或粒状材料在堆积状态下，单位体积的
质量。干堆积密度、湿堆积密度
2、计算公式：
' 0
m
V
' 0
式中 ρ’0—— 堆积密度，kg/m3； m—— 材料的质量，kg；
V’0——材料的堆积体积 ，m3。 V’0 ＝V+Vbk+Vkk＋V空
三个密度之间的大小关系及工程意义
密度、表观密度、堆积密度的大小关系：
0 0'
工程意义：建筑工程中在计算材料用量、构件自重、配料、
材料堆场体积或面积以及计算运输材料的车辆等时，均需要 用到材料的上述状态参数。具体来说，可用来计算材料的孔 隙率、进行混凝土的配合比计算，表观密度建立了材料自然 体积与质量之间的关系，可用来计算材料的用量、构件自重、 确定材料堆放空间等。
定义：材料在常温、20 mm Hg真空条件下，在水中吸至 饱和面干时的含水率。
度量指标：质量饱水率、体积饱水率
饱水系数：体积吸水率与体积饱水率的比。
1、吸水性： 1）定义：材料在水中能吸收水分的性质。 2）度量指标：吸水率 3）吸水率：材料在没有压力的水中吸水达到饱和面干
状态时的含水率—质量吸水率、体积吸水率
•质量吸水率：材料吸入水的质量占材料干燥状态下质
量的百分率
m1m100%
m
式中：β ---材料质量吸水率，%； m--- 材料干燥状态下质量，g;
此处加标题
12材料的基本物理性 质
眼镜小生制作
1.2.1材料与质量有关的性质
一、密度
1、定义：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
2、计算公式：
m
V
式中 ρ—— 材料的密度，g/cm3；
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。
3、密度的测定 ❖ 绝对密实状态下的体积：不包括材料内部孔隙
五、填充率与空隙率
1、填充率
1）定义：散粒材料堆积体积中，颗粒填充的程度。
2）计算公式：
2、空隙率
D'
V0 V0'
100%
或 D' 0' 100%
1）定义：散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体
积所占的比例。
2）计算公式：
P ' V 0 'V 0 'V 0 1 0 0 % 1 V V 0 0 ' 1 0 0 % (1 0 ') 1 0 0 %
四、密实度与孔隙率
1、密实度 1）定义：材料自然状态体积内被固体物质充实的程度。 2）计算公式：
D V *100% 或 V0
2、孔隙率
D 0 *100%
1）定义：材料的孔隙体积占表观体积的百分比
2）计算公式：
PV0V 0V1V V 0(10)*10 % 0
二者关系：？ D+P=1
3、开口孔隙率(Pk)和闭口孔隙率(Pb) 1）开口孔隙率(Pk) ：材料在常温、20 mm Hg真空条件下
m1--- 材料吸水饱和面干状态下质量。
•体积吸水率：材料吸入水的体积占材料自然状态体积
的百分率
封闭孔隙较多的材料， 吸水率不大时通常用质量吸 水率公式进行计算；
对一些轻质多孔材料， 如加气混凝土、木材等，由 于质量吸水率往往超过100%, 故用体积吸水率计算。
' m1m 1 100%
V0
H2O
4）材料的饱水率
1600～1900 800～1480 400～800
20～50
2100～2600
堆积密度kg/m3
1400～1700 1450～1700 1600～1800 1100～1300
1.2.2 材料与水有关的性质
亲水性与憎水性 吸水性与吸湿性 耐水性 抗冻性 抗渗性
一、亲水性与憎水性
1、定义：当材料与水接触时被水湿润的性质。
能被水进入的孔隙体积与材料自然状态体积之比的百分数。
Pk m1V-0mH 12O100%
m1-材料真空条件下，达到吸水饱和面干时的质量； m-材料干燥状态下的质量。 2）闭口孔隙率(Pb)：
Pb PPk
➢材料内部孔隙构造分：连通的与封闭的两种。连通孔 隙不仅彼此贯通且与外界相通，而封闭空隙则不仅彼 此不连通而且与外界隔绝。 ➢孔隙按尺寸分：极微细孔隙、细小孔隙、较粗大孔隙 ➢孔隙率的大小、分布及特征直接反映材料的致密程度， 对材料的物理、力学性质均有影响。
的固体物质的实体积。
对近于绝对密实的材料：如金属、
玻璃等，量测几何体积－称重－代入 公式中计算。 对有孔隙的材料：如砖、混凝土磨 成细粉（通过 0.2mm或900孔/cm2方 孔筛），用李氏密度瓶测量V（排水
法）。 (实验)
二、表观密度
1、定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。
2、计算公式：
表1-1 常用建筑材料的密度、表观密度和堆积密度
材料名称
钢花岗岩Βιβλιοθήκη 碎石（石灰石）砂粘土
水泥
烧结普通砖 烧结空心砖（多 孔砖） 红松木
泡沫塑料
玻璃
普通混凝土
密度（g/cm3） 7.85 2.80
3.10 2.70 2.70 1.55
2.55
表观密度kg/m3 7850
2500～2900 2.65 2.63 2.60