第二章材料的基本物理性质
建筑材料-第二章 建筑材料的基本性质
建筑材料-第二章建筑材料的基本性质建筑材料第二章建筑材料的基本性质建筑材料是构成建筑物的物质基础，其性能的优劣直接影响着建筑物的质量、耐久性和使用功能。
在建筑工程中，了解建筑材料的基本性质是至关重要的，这有助于我们合理选择和使用材料，确保建筑的安全、舒适和经济。
一、物理性质（一）密度密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
对于大多数固体材料而言，绝对密实状态是指不含任何孔隙的状态。
但在实际情况中，完全不含孔隙的材料几乎不存在，因此在测定密度时，通常会将材料磨成细粉，然后用李氏瓶等方法测定其体积，从而计算出密度。
（二）表观密度表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。
这里的自然状态包括材料内部存在的孔隙。
例如，对于块状材料，在计算表观密度时，其体积是指材料的整体体积，包括内部孔隙。
（三）堆积密度堆积密度是指粉状或粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。
堆积状态下的体积不仅包括材料颗粒的体积，还包括颗粒之间的空隙体积。
（四）孔隙率孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分比。
孔隙的存在会对材料的性能产生重要影响，例如，孔隙率较大的材料通常保温隔热性能较好，但强度可能相对较低。
（五）空隙率空隙率是指散粒状材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分比。
空隙率的大小反映了材料颗粒之间的填充程度，对材料的堆积密度和施工性能有重要意义。
（六）吸水性吸水性是指材料在水中吸收水分的能力。
通常用吸水率来表示，吸水率又分为质量吸水率和体积吸水率。
质量吸水率是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比；体积吸水率是指材料吸水饱和时所吸收水分的体积占材料自然体积的百分比。
（七）吸湿性吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。
吸湿性的大小用含水率表示，即材料中所含水分的质量占材料干燥质量的百分比。
（八）耐水性耐水性是指材料长期在水的作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质。
通常用软化系数来表示，软化系数越大，说明材料的耐水性越好。
1.2__材料的基本物理性质
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：
V D *100% V0
或
0 D *100%
2、孔隙率 1）定义：材料的孔隙体积占表观体积的百分比 2）计算公式：
V0 V 0 V P 1 (1 ) *100% V0 V0
吸附在孔壁上的水其冰点很低，它在—般负温下不会结冰。 3）粗大孔隙一般水分不会充满其中，对冰胀破坏可起缓冲作 用。 4）闭口孔隙水分不能渗入；而毛细管孔隙既易充满水分，又
能结冰,故其对材料的冰冻破坏作用影响最大。
另外，从外界条件来看，材料受冻融破坏的程度，与冻融温 度、结冰速度、冻融频繁程度等因素有关。环境温度愈低、
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
P b PP k
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。
五、填充率与空隙率 1、填充率
1、定义：材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环，保持其 原有性质或不明显降低原有性质的能力。 2、工程度量指标：抗冻标号 3、试验测试指标：质量损失率(不超过5%)，强度损失率(不超过 25％)。
第二章建筑装饰材料的基本性质
2100～2600
1600～1900 2500～2900 2300～2700 — — 400～800 — 2450～2550 2700～2900
表观密度，又称为干表观密度。
2.1 材料的物理性质
（3）堆积密度
堆积密度是下，单位体积的质量。用下式表 示：（1-3） 式中
' 0
0
'
m v0
'
——堆积密度，kg/m3； ——材料的质量，kg； ——材料的堆积体积，m3。
m ' vo
2.1材料的物理性质
（2）光的透射 光的透射又称为折射，光线在透过材料的前后，在材料表 面处会产生传播方向的转折。材料的透射比越大，表明材料的 透光性越好。如2mm厚的普通平板玻璃的透射比可达到88%。 当材料表面光滑且两表面为平行面时，光线束透过材料只 产生整体转折，不会产生各部分光线间的相对位移（见图11a）。此时，材料一侧景物所散发的光线在到达另一侧时不会 产生畸变，使景象完整地透过材料，这种现象称之为透视。大 多数建筑玻璃属于透视玻璃。当透光性材料内部不均匀、表面 不光滑或两表面不平行时，入射光束在透过材料后就会产生相 对位移（见图1-1b），使材料一侧景物的光线到达另一侧后不 能正确地反映出原景象，这种现象称为透光不透视。在装饰工 程中根据使用功能的不同要求也经常采用透光不透视材料，如 磨砂玻璃、压花玻璃等。
2.1材料的物理性质
(a)
(b) 图1-1 表面状态不同材料的透光折射性质
(a) 材料的透视原理;
(b) 材料的透光不透视原理
第二章建筑材料的性质
几种常用材料的密度、表观密度和堆积密度见表2.1
第二章：建筑材料的基本性质
密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。材料是由固体物质和孔隙 2部分组成，固体物质的比例越高，材料就越密实，表观密度也就越大。密实度 的计算公式为：
孔隙率是指材料体积内孔隙体积所占的比例。孔隙率越大，密实度和表观 密度值就越小。孔隙率的计算公式为：
2)抗渗性
抗渗性是指材料抵抗水或油渗透的能力。
材料抗渗性好坏与孔隙率大小与特征有关。孔隙率小的材料抗渗性好。孔隙率大的材 料抗渗性差。 3)抗化学腐蚀性
工程中常以增加密实性、设保护层、采用耐腐蚀材料等方法提高材料的抗腐蚀 能力。 4)抗碳化性
影响材料耐久性的原因除以上4方面外,还有耐老化、耐热、耐光、耐磨等诸方面 内容。
第二章：建筑材料的基本性质
2)材料抗弯强度的计算 抗弯强度在不同的受力状况和截面形式下有不同的计算公式。通常的材料抗弯形
式是将矩形(包括正方形)截面的条形构件放在两支点上，中间作用一集中荷载，其抗 弯强度按式(2.15)计算：
2.2.2 材料的硬度及耐磨性
1)硬度 硬度是指材料抵抗其他物体压入的能力
(2)吸湿性 材料在空气或潮湿环境中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性大小用含
水率 w含表示
材料含水率的计算式为：
3)耐水性 耐水性是指材料长期处于水的作用下不破坏，且强度也不显著降低的性质，它
表示材料抵抗水破坏的能力。材料含水后往往强度有不同程度的降低，材料的耐水
性用软化系数K表示。其计算式为：
材料在长期荷载作用下，除产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还会产生随时间 而增长的非弹性变形。这种在长期荷载作用下，随时间而增长的变形称为徐变。
材料的基本性质
第一章 土木工程材料的基本性质第一节 土木工程材料的分类一、按材料的化学成分分类按材料的化学成分分类，可分为有机材料、无机材料和复合材料三大类。
二、按功能分类按功能分类，可分为结构材料和功能材料两大类。
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——主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、装饰、保温等的材料。
第二节 材料的物理性质一、密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为密度，公式表示如下：Vm =ρ式中：ρ——材料的密度，g/cm 3；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，cm 3。
所谓绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔隙的固体物质的体积。
二、表现密度材料在自然状态下单位体积的质量，称为表观密度，公式表示如下：0V m =ρ式中：ρ0——材料的表观密度，kg/cm 3；m ——材料的质量，kg ；V 0——材料在自然状态下的体积，m 3。
所谓自然状态下的体积，是指包括材料实体积和内部孔隙的外观几何形状的体积。
三、堆积密度散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量，称为堆积密度，公式表示如下：土木工程材料 有机材料——木材、石油沥青、塑料等 无机材料金属材料——钢、铁、铝等非金属材料——石材、砖、玻璃、水泥、混凝土等复合材料——聚合物混凝土（1.1.1）（1.1.2）00V m '='ρ式中：ρ0’——散粒材料的堆积密度，kg/cm 3；m ——散粒材料的质量，kg ；V 0’——散粒材料的自然堆积体积，m 3。
散粒材料的自然堆积体积，既包含了颗粒自然状态下的体积，又包含了颗粒之间的空隙体积。
四、孔隙率孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率。
%1000⨯=V V n V式中：n ——材料的孔隙率；V V ——材料的内部孔隙体积，cm 3； V 0——材料的总体积，cm 3。
五、吸水性*吸水性是指材料在水中吸水的性质。
2.材料的基本物理性质1
The basic physical property of material（1）主讲人：安亚强物理性质物质不经过化学变化或未发生化学反应二体现的性质，如密度、硬度、熔点、冰点、导热性、导电性等。
CO N T E N T S与质量有关的性质与水有关的性质与声音有关的质量231The property about mass The property about waterThe property about sound密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
ρ—密度（g/cm 3）;m —材料在干燥状态下的质量（g ）；V —材料在绝对密实下的体积（cm 3）。
1.1密度Vm =ρ固体材料的体积构成测定密实体积：李氏瓶法。
1—固体物质体积V ;2—闭口孔隙体积V B ；3—开口孔隙体积V K 。
表观密度是指多孔固体材料在自然状态下单位体积的质量。
ρ0—表观密度或体积密度（kg/m 3或g/cm 3）;m —材料在干燥状态下的质量（kg 或g ）；V 0—材料在自然状态下的体积（m 3或cm 3）。
1.2表观密度0V m =ρ固体材料的体积构成体积密度1—固体物质体积V ;2—闭口孔隙体积V B ；3—开口孔隙体积V K 。
V 0=V+V B +V K测定表观体积：直接量测或排水法。
注：表观密度有干表观密度、气干表观密度、湿表观密度、饱和表观密度。
通常所说的表观密度指的是干表观密度。
堆积密度是指粉状、颗粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。
ρ′0—堆积密度（kg/m 3）;m —材料在干燥状态下的质量（kg ）；V′0—材料在堆积状态下的体积（m 3）。
1.3堆积密度00V m '='ρ散粒材料的体积构成体积密度1—固体物质体积V ;2—闭口孔隙体积V B ；3—开口孔隙体积V K ；4—颗粒间空隙体积V 空。
V′0=V+V B +V K +V 空测定堆积体积：容量桶量测。
松散堆积密度紧密堆积密度（1）密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度。
第二章 建筑材料的基本性质(1)
m 0 V0
材料的表观体积是指包含孔隙的体积。一般 是指材料长期在空气中干燥，即气干状态下的 表观密度。称为气干表观密度。在烘干状态下 的表观密度，称为干表观密度。
一、测定材料的干质量m:
取材料样品
烘干
冷却到室温
烘箱1050C~1100C
干燥器 天平
称量质量 m
二、测定材料的自然体积Vo-----分两种情况：
比较项目 材料状态
近似密度 近似绝对 密实状态
表观密度 自然状态Байду номын сангаас
堆积密度 堆积状态
V0
材料体积 计算公式
应用
V
m V
V
m ' V'
V0
0 m0
V0
0'
m0 V0'
判断材料性质
材料用量及体积的计 算
2、材料的密实度与孔隙度
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，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。以D表示：
材料的抗渗性也可用抗渗等级表示。抗渗 等级是以规定的试件，在标准试验方法下所 能承受的最大水压力来确定，以符号“Pn” 表示，如P4、P6、P8等分别表示材料能承受 0. 4、0. 6、0.8MPa的水压而不渗水。 例如：某防水混凝土的抗渗等级为P6，表 示该混凝土试件经标准养护28d后，按照规定 的试验方法在0.6MPa压力水的作用下无渗透 现象。
憎水性孔壁难以使水吸入。
拓展思考—— 1、为什么房屋一楼特别潮湿？ 2、如何解决？
1、地下水沿材料毛细管上升，然后 在空气中挥发。 2、解决问题的原理与办法 阻塞毛细通道，技术措施？ 对材料中的毛细管壁进行憎水 处理
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。
建筑材料物理性能
2.1 建筑材料的基本物理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。
物理性质包括密度、密实性、空隙率、孔隙率（计算材料用量、构件自重、配料计算、确定堆放空间）一、材料的密度、表观密度与堆积密度密度是指物质单位体积的质量。
单位为g/cm3或kg/m3。
由于材料所处的体积状况不同，故有实际密度（密度）、表观密度和堆积密度之分。
（1）实际密度 (True Density）以前称比重、真实密度)，简称密度(Density)。
实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：式中: ρ－实际密度（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指不包括孔隙在内的体积。
除了钢材、玻璃等少数接近于绝对密实的材料外，绝大多数材料都有一些孔隙，如砖、石材等块状材料。
在测定有孔隙的材料密度时，应把材料磨成细粉以排除其内部孔隙，经干燥至恒重后，用密度瓶（李氏瓶）测定其实际体积，该体积即可视为材料绝对密实状态下的体积。
材料磨得愈细，测定的密度值愈精确。
（2）表观密度 (Apparent Density)以前称容重、有的也称毛体积密度。
表观密度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：式中: ρ0－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）。
材料在自然状态下的体积是指材料的实体积与材料内所含全部孔隙体积之和。
对于外形规则的材料，其测定很简便，只要测得材料的重量和体积，即可算得表观密度。
不规则材料的体积要采用排水法求得，但材料表面应预先涂上蜡，以防水分渗人材料内部而影响测定值。
（3）堆积密度 (Bulk Density)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。
可用下式表示：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）。
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。
建筑材料常见问题解答第2章基本性质
建筑材料常见问题解答第2章建筑材料的基本性质1．一般的讲，建筑材料的基本性质可归纳为哪几类？答：一般的讲，建筑材料的基本性质可归纳为以下几类：物理性质：包括材料的密度、孔隙状态、与水有关的性质、热工性能等。
化学性质：包括材料的的抗腐蚀性、化学稳定性等，因材料的化学性质相异较大，故该部分内容在以后各章中分别叙述。
力学性质：材料的力学性质应包括在物理性质中，但因其对建筑物的安全使用有重要意义，故对其单独研究，包括材料的强度、变形、脆性和韧性、硬度和耐磨性等。
耐久性：材料的耐久性是一项综合性质，虽很难对其量化描述，但对建筑物的使用至关重要。
2．什么是材料的化学组成？答：材料化学组成的不同是造成其性能各异的主要原因。
化学组成通常从材料的元素组成和矿物组成两方面分析研究。
材料的元素组成，主要是指其化学元素的组成特点，材料的矿物组成主要是指元素组成相同，但分子团组成形式各异的现象。
3．建筑材料的微观结构主要有哪几种形式？各有何特点？建筑材料的微观结构主要有晶体、玻璃体和胶体等形式。
晶体的微观结构特点是组成物质的微观粒子在空间的排列有确定的几何位置关系。
一般来说，晶体结构的物质具有强度高、硬度较大、有确定的熔点、力学性质各向异性的共性。
建筑材料中的金属材料（钢和铝合金）和非金属材料中的石膏及水泥石中的某些矿物等都是典型的晶体结构。
玻璃体微观结构的特点是组成物质的微观粒子在空间的排列呈无序浑沌状态。
玻璃体结构的材料具有化学活性高、无确定的熔点、力学性质各向同性的特点。
粉煤灰、建筑用普通玻璃都是典型的玻璃体结构。
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点是可呈分散相和网状结构两种结构形式，分别称为溶胶和凝胶。
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。
材料的基本性质
D/
V0 V0 /
100%
0/ 0
100%
1
P/
（3）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，在配置混凝土、砂浆和沥青混凝土时，为了节约水
泥和沥青，基本思路是粗集料孔隙被细集料填充，以达到
胶凝材料的效果。
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15
/10/29
（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。
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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 ）
D V 100 % 0 100 % 1 P
V0
（4）开口孔隙率与闭口孔隙率
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孔隙特征
➢ 孔隙构造 连通的孔： 彼此连通且与外界相通 封闭的孔： 相互独立且与外界隔绝
➢ 孔隙大小 微孔、细孔、大孔
连通孔
封闭孔
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11
(5)有关孔隙的知识： 孔隙特征直接影响材料的多种性质。 一般情况下，闭口孔隙率大的材料宜选择作为保温隔热材 料。 开口孔与大气相连，空气、水能进出，闭口孔在材料内部 ，是封闭的，有的孔在材料内部被分割成独立的，有的孔 在材料内部又是相互连通的。
建筑材料的基本性质(7)
可整理ppt
7
堆积密度的测量
堆积体积－是指包含颗粒内部孔隙和颗粒 之间的空隙在内的体积。
堆积密度的测量：
1）容器法： 散粒材料装入容器－量测体积－称净重－
代入公式
2）自然堆积法： 堆积成一定形状－量测几何体积－称重－
代入公式
可整理ppt
8
常用材料的状态参数
见教材P5－表1－1
可整理ppt
9
二、材料的状态参数
第二章 建筑材料的基本性质
内容：
2.1材料的基本物理性质
2.2材料的基本力学性质
2.3材料的耐久性
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1
2.1 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
可整理ppt
2
一、材料的状态参数
1、实际密度（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。
1、密实度－指材料体积内被固体物质所充实的 程度。反映材料的致密程度。
公式
DV o 10% 0
Vo
影响材料的： 强度 吸水性 耐久性 导热性
可整理ppt
10
状态参数
2、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
PV oV oV1V V o(1o)10 % 0
孔隙率与密实度的关系 P+D=1
依达西定律
K ＝ Wd AtH
式中 K－材料的渗透系数（ml/cm2.s） W－透过材料试件的水量（ml） t－透水时间（s） A－透水面积（ cm2 ） H－静水压力水头（cm） d－试件的厚度（cm）
可整理ppt
22
第二章建筑装饰材料的基本性质
100%
②体积吸水率 是指材料体积内被水充实的 体积。即材料吸水达饱和时，所吸收水分的体积 占干燥材料自然体积的百分率，可按下式计算：
W体
V水 V0
100%=
m湿 m干 V0
1
水
100%
质量吸水率与体积吸水率有如下的关系：
W体
W质 0
1
水
W质 0
(2) 吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿
材料在绝对密实状态下的体积是指不包括孔 隙在内的体积。除了钢材、玻璃等少数材料外， 绝大多数材料内部都存在一些孔隙。因此，在测 定有孔隙的材料密度时，应把材料磨成细粉，来 测定其在绝对密实状态下的体积。材料磨得越细， 测得的密度值越精确。
2、 表观密度
表观密度是指材料在自然状态下，单位体积 所具有的质量，其计算式为(见辅）：
三、材料的热工性质
1、 导热性 材料传导热量的能力，称为导热性。材料导
热能力的大小可以用导热系数（λ）表示。 导热系数在数值上等于厚度为2m的材料，当
其相对两侧表面的温度差为2K时，经单位面积 （2m2）单位时间（2s）所通过的热量。
可用下式表示：
Q
At(T2 T1)
材料的导热系数除与其本身的性质、结构、 密度有关外，还与材料的含水率及环境温度等有 关。
软、熔化，可将水泥混凝土脱水粉化及爆裂脱落，可将可燃材料 烧成灰烬，可使建筑物开裂破坏、坠落坍塌、装修报废等，同时 燃烧产生的高温作用对人也有巨大的危害。
②发烟作用 材料燃烧时，尤其是有机材料燃烧时，会产 生大量的浓烟。浓烟会使人迷失方向，且造成心理恐惧，妨碍及 时逃逸和救援。
③毒害作用 部分建筑装饰材料，尤其是有机材料，燃烧 时会产生剧毒气体，这种气体可在几秒至几十秒内，使人窒息而 死亡。
建筑材料的基本物理性质
建筑材料的基本物理性质建筑材料的基本物理性质二、建筑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(ρ)密度是材料在绝对密实状态下,单位体积的重量。
按下式计算:ρ＝m/V式中ρ一一密度, g/cm3;m一一材料的重量, g;V一一材料在绝对密实状态下的体积, cm3。
这里指的"重量"与物理学中的"质量"是同一含义,在建筑材料学中,习惯上称之为“重量”。
对于固体材料而言, rn是指干燥至恒重状态下的重量。
所谓绝对密实状态下的体积是指不含有任何孔隙的体积。
建筑材料中除了钢材、玻璃等少数材料外,绝大多数材料都含有一定的孔隙、如砖、石材等块状材料。
对于这些有孔隙的材料,测定其密度时，应先把材料磨成细粉,经干燥至恒重后,用比重瓶(李氏瓶)测定其体积,然后按上式计算得到密度值。
材料磨得越细,测得的数值就越准确。
2.表观密度(ρo)表现密度是指材料在自然状态下,单位体积的重量。
按下式计算:Ρo＝m/V0ρo一一表观密度, g/cm3或kg/m3;m一一材料的重量, g或kg;Vo一一材料的自然状态下的体积, cm3或m3材料在自然状态下的体积包含了材料内部孔隙的体积。
当材料含有水分时,它的重量积都会发生变化。
一般测定表观密度时,以干燥状态为准,如果在含水状态下测定表度,须注明含水情况。
在试验室中测定的通常为烘干至恒重状态下的表观密度。
质地坚硬的散粒状材料,如砂、石,要磨成细粉测定密度需耗费很大的能量,一般测定其密度,在应用过程中(如混凝土配合比计算过程)近似代替其密度。
3.堆积密度(ρ'0)堆积密度是指粉状或散粒状材料在堆积状态下,单位体积的重量。
按下式计算:ρ'0=m/V'0(10-1-3 )其中ρ'0一一堆积密度, kg/m3;M一一材料的重量, kg;V'0一一材料的堆积体积, m3。
这里,材料的重量是指自然堆积在一定容器内材料的重量;其堆积体积是指所用容器的容积。
材料的基本性质
第二章材料的基本性质一切土木工程都是由土木工程材料组成的。
不同的土木工程材料在工程结构物中起着不同的作用。
例如，用于梁、板、柱的材料主要受到各种外力的作用；结构材料除了承受结构物上部荷载的作用外，还可能受到地下水及冰冻的作用；屋面及道路工程材料经常受到风吹、日晒、雨淋、紫外线照射等大气因素的作用；地面、机场跑道和路面遭受磨损作用；有些工程结构物还受到声、光、电、热的影响；某些工业建筑还可能受到酸、碱、盐等介质的侵蚀作用等。
为了保证工程结构物的使用功能、安全性和耐久性，土木工程材料应具有抵御上述各种作用的性质。
这些性质是多种多样的，又是互相影响的，归纳起来包括材料的物理性质、力学性质、热工性质、声学性质、光学性质、工艺性质和耐久性质等。
土木工程材料的各种性质与其化学组成成分、组织结构和构造等内部因素有密切的关系。
为了保证结构物的质量，必须正确选择和使用土木工程材料，为此就要了解和掌握土木工程材料的基本性质及其与材料组成、结构和构造的关系。
2.1 材料的组成、结构和构造材料的组成成分、结构和构造是影响材料性质的内因，材料的使用条件及其所处的环境条件则是影响材料性质的外因。
为了深入了解材料的各种性质及其变化规律，就必须了解其组成成分、结构和构造对材料性质的影响。
2.1.1 材料的组成材料的组成分为化学组成与矿物组成。
前者是通过化学分析获得的，表明组成材料的化学成分及其含量；后者是通过测试手段获得的，表明材料所含矿物的种类和含量。
1．材料的化学组成材料的化学组成是决定化学性质（耐蚀、燃烧等）、物理性质（耐水、耐热等）和力学性质的重要因素。
不同的化学成分构成了不同的材料，因而也表现出不同的性质。
例如，木材轻质高强，但易于燃烧和腐朽；钢材密度较大，强度较高，但易于锈蚀；砖、石材料，抗压强度较高，但抗拉和抗弯强度较低，且容易遭受侵蚀等。
所有这些特点无不与其化学组成密切相关。
2．材料的矿物组成化学组成不同，其材料性质不同；化学组成相同的材料，也可以表现出不同的性质，这是由于其矿物组成不同的缘故。
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影响材料抗冻性的因素：
1.3 材料的导热性
导热性：材料传导热量的能力 <0.23 ,绝热材料
密闭空气：0.023 水：0.58 冰：2.20
影响导热性的因素：
化学组成（几乎所有的多原子的固体化合物 的热容都大于水的。几乎所有的C5以上有 机化合物的热容大于水的）
空隙率及孔隙特征 含水状况 环境温度状况
憎水性材料的作用—能阻止水分进入毛细孔中 可单独用作防水材料也可用于亲水性材料的表面处理
。
1 材料的亲水性与憎水性
1 材料的亲水性与憎水性
因材料分子结构不同引起的。 亲水性材料与水分子之间的分子亲合力大
于水分子本身之间的内聚力；反之，憎水性 材料与水分子 之间的亲合力小于水分子本 身之间的内聚力。
在亲水性材料表面，水分子可以铺展开，且 能通过毛 细管作用进入材料内部；在憎水 性材料表面，水分子难以铺展开，更难以渗 入材料的毛细管中。
材料的含水状态
2. 吸水性
材料吸收水分的能力称为材料的吸水性。吸 水的大小以 吸水率来表示。
（1）质量吸水率
材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥 状态下的质 量百分比，以 Wm表示：
一、材料的组成
材料是由分子、原子组成 材料的组成包括化学组成和矿物组成
➢ 化学组成：组成材料的化学元素种类和数量
表示方法： 金属→以化学元素含量百分数表示 无机非金属材料→以元素的氧化物含量表示 有机高分子材料→构成他的一种或几种低分子化合
物（单体）表示
➢ 矿物组成：指组成材料的矿物种类和数量
表示：渗透系数越大，抗渗性越差 抗渗性等级越大，抗渗性越好
要求：地下、水工、防水材料，要具有一定 的抗渗性
抗渗等级
材料抗渗等级： P4 P6 P8 P10 P15 P20 P25 P30 …… 材料 能承受的透水压力： 0.4MPa 0.6MPa 0.8MPa 1.0MPa
1.5MPa ……
提高耐久性的措施
材料的耐久性
问题：材料的结构密实程度和材料性质之间有什么 关系？
表观密度大（重）
孔隙率小
强度高
吸水吸湿性小
耐水性好
抗渗性好
抗冻性好
热传导系数大（隔热保
温性能差）
谢谢观赏
共同学习相互提高
水在材料中的不良影响
体积密度大（重） 隔热保温性能降低 强度降低 体积膨胀较大 抗冻性较差
思考题
问题：为什么新建的房屋隔热保温性能很差 ，尤其在冬季？
硬度与耐磨性
硬度与耐磨性
硬度与耐磨性的关系
特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。
1.4 材料的力学性质
材料的强度、比强度 弹性和塑性 脆性和韧性 硬度和耐磨性
1 强度 (Strength)
材料抵抗外力破坏的能力。
抗压(Compressive)强度 抗拉(Tensile)强度 抗剪(Shearing)强度
2.比强度(Strength-weight ratio)
——指材料强度与其表观密度之比。 意义：反映材料轻质高强的指标。 值越大，材料越轻质高强
体+间隙）的质量。
——反映散粒堆积的紧密（压实）程 度及可能的堆放空间。
（一 ）材料的密度
堆积密度的计算公式
1
m V1
堆积密度的测量
讨论材料堆积密度必须指 明其堆积状态和干湿状态
（一 ）材料的密度
几种密度的特点： 相同点：指单位体积质量。（质量/体积） 区别：测试方法不同，获得体积大小不同
体积的测试方法： 体积 ——李氏比重瓶法(粉末) 自然体积 —— 排液法 堆积体积(实体＋闭口＋开口＋间隙)——密度筒法
耐久性是衡量材料乃至结构在长期使用条件下的安全性能
四 耐久性
物理作用 主要有干湿变化、温度变化及冻融 变化等。
化学作用 包括大气、环境水以及使用条件下 酸、碱、盐等液体或 有害气体对材料的侵蚀作 用。
机械作用 包括使用荷载的持续作用，交变荷 载引起材料疲劳，冲 击、磨损、磨耗等。
生物作用 包括菌类、昆虫等的作用而使材料 腐ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、蛀蚀而破坏。
材料在自然状态下单位体积的质量。
0
m V0
（一 ）材料的密度
体积密度： (Apprent density)
材料在自然状态下单位体积的质量。
m
V
（一 ）材料的密度
由于自然体积包含了材料的孔隙，因此，材 料的孔隙状态、孔隙多少以及孔隙含水状态 等，都直接影响材料的质量、 自然体积和 体积密度。
➢ 致密材料→钢材 ➢ 多孔材料→无机非金属材料
孔隙的特征参数:
➢ 多少→孔隙率P ➢ 孔隙大小→孔半径r ➢ 孔隙结构→孔隙的分布 ➢ 孔隙形状→开口孔与闭口孔
2 材料的基本物理性质
材料与质量有关的性质 材料与水有关的性质 材料与热有关的性质
1.1 材料与质量有关的性质
1.固体（实体） 2.闭口孔隙 3.开口孔隙
V1 VVkVBV空
（一 ）材料的密度
密度(Density) ：
指材料在绝对密实状态下单位体积的干
质量。
m
V
密度的测量
测试时，材料必须处于 干燥状态。
含孔材料磨细后采用排 液方法测定体积。 可以 直接采用密度计算的材 料有：钢材、玻璃、沥 青等。
1.4 李氏瓶
（一 ）材料的密度
表观密度： (Apprent density)
3 材料的弹性和塑性
弹性(Elasticity)——外力作用产生变形 ,外力取消能完全恢复。
指标：弹性模量 E
意义：E表示材料抵抗变形的指标，E值越大，材料
越不易变形，即抵抗变形的能力越强。 2.塑性(Mould)
——外力作用产生变形,外力取消变形不能恢复
三、韧性(Fragility)和脆性(Tenacity)
抗渗性、抗冻性 等； 材料的热容性质，如保温性； 材料的声学性质，如吸声性等。
1.2 材料与水有关的性质
亲水性与憎水性 抗渗性 吸水性与吸湿性 抗冻性 耐水性
1 材料的亲水性与憎水性
亲水性--材料在空气中与水接触时，能被水润湿的性质 润湿角小于90度的材料
憎水性--材料在空气中与水接触时，不能被水润湿的性 质 润湿角大于90度的材料
fg—— 材料在干燥状态下的抗压强度， MPa
软化系数
软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度， 是材料吸 水后性质变化的重要特征之一。
一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒 的表面，削弱其内部结合力，使材料强度有 不同程度的降低。 当材料内含有可溶性物 质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能 溶解部分物质，造成强度严重降低。
一、材料的组成
组成与结构的关系
➢ 材料的组成决定了材料性能(高铝水泥与硅酸盐 水泥）
➢ 组成相同时，结构决定性能→金刚石与石墨
二、材料的结构
宏观结构 亚微观结构：1mm~0.001mm 微观结构：构成材料基本微粒的排列方式，
晶体、非晶体、胶体
三、材料的构造
材料的宏观组织状况 主要研究材料的孔隙
1.1材料的结构构成
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，因此表现出不同 的体积
材料的体积组成
材料的固体物质体 V
积
VK
材料的孔隙体积
微孔
VB
细孔
大孔
孤立孔
连通孔
绝对密实体积 自然体积
散粒材料堆积体积
粉状、散粒状材料在 堆积状态下的体积用
堆积体积表示 V 1
通常所指的体积密度，都是指材料在干燥状 态下的体积密度。
体积密度的测量
大多数土木工程材料要以体积密度进行计算， 如混凝土、 砂浆、砖及烧结制品、木材及 其制品等等。
对于外形规则的材料，其自然体积可直接量 取，对于无规则外形的材料，通常采用蜡封 法测得表观体积。
（一 ）材料的密度
堆积密度 散粒状材料单位堆积体积（开口+闭口+实
Wm
mb mg mg
10% 0
2. 吸水性（续）
（2）体积吸水率 体积吸水率指材料吸水饱和时，吸水体积占
材料自然 体积的百分率，以 WＶ表示：
哪些材料的吸水性强
亲水性材料 孔隙率大的材料 具有开口而连通毛细孔
影响因素
亲水材料还是憎水材料 孔隙率和孔隙特征
3 吸湿性
指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 用含水率表示 在空气中，某一材料的含水多少是随空气的
湿度变化的。
3 吸湿性
影响因素
材料的孔隙率和孔隙特征 外界环境
吸水率与含水率的区别
4 耐水性
材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏 ，强度也不显著降低的性质。
软化系数 KR： 是衡量材料耐水性的指标
KR
fb fg
KR—— 材料的软化系数；
fb—— 材料在饱和吸水状态下的抗压强度， MPa
（二 ）材料的密实度和孔隙率
孔隙率 密实度
PVV10% 0 V
D V 100% V
DP1
（三）材料的空隙率和填充率
空隙率 填充率
P V1 V0 100% V1
D V 100% V1
孔隙率与空隙率的区别
P(1)10% 0 P(11)10% 0
0
孔隙多少和孔隙特征对材料性能的影响：
材料的状态特征，如密度、体积等； 材料的力学性质，如强度、耐磨性等； 材料与水有关的性质，如吸湿性、吸水性。
第二章材料的基本物理性质
第一章
建筑材料的基本性质
本章提要
本章主要介绍了建筑材料的基本 性质
掌握材料的密度、与水有关的性 质、耐久性
了解热工性和硬度
第一章 内容简介
材料的组成、结构与构造 材料的基本物理性质 材料的力学性质 材料的耐久性