建筑材料的物理性质
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? 按材料的使用功能：结构材料、墙体材料、 装饰材料及其他功能材料。
第一节 材料的基本物理性质
一、材料与质量有关的基本物理性质 （一）材料的密度、表观密度与堆积密度
名称
定义
表达式 单位 备注
密度
材料在绝对密实状态下, 单位体积的质量。
??m
v
g/cm3
表观密度
材料在自然状态下，单 位体积的质量。
（二）密实度与孔隙率 ? 孔隙率
孔隙率是指材料体 积内，孔隙体积占 总体积的百分率。
P ? V0 ? V ? 100%＝(1- ? 0 ) ? 100%
V0
?
图1-1 材料孔隙率示意图
（三）填充率与空隙率 ? 填充率
填充率是指散粒材料 在其堆积体积中，被 其颗粒填充的程度 。
D ' ? V0 ? 100% ? ? 0? ? 100%
t －热传导时间（ s） t1
(T2-T1)－材料两侧温差（ K） A
t2
导热系数λ的物理意义：
表示单位厚度的材料，当两侧温差为 1K时，在单位 时间内通过单位面积的热量。
影响材料导热系数的因素有：
? 材料的组成与结构 ? 孔隙率及孔隙特征 ? 含水情况
第二节 材料的力学性质
第二节 材料的力学性质
v ? 0 ? m o
㎏/m3或 g/cm3
堆积密度
材料在堆积状态下，单 位体积的质量。
? 0? ?wk.baidu.com
m v0 '
㎏/m3
请看密度试验动画
请看堆积密度试验动画
（二）密实度与孔隙率 ? 密实度
密实度是指材料体 积内，被固体物质 所充实的程度。
D ? V ? 100%＝ ? 0 ? 100%
V0
?
图1-1 材料孔隙率示意图
（四）材料的耐水性
? 定义：材料在长期饱和水作用下，其强度也不 显著降低的性质，称为耐水性。其衡量指标为：
K软 ?
f饱 f干
? 软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降 低越多，其耐水性越差。
工程材对料材软料化软系化数系的数要的求要求
? 对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如 地下构筑物、基础、水工结构）的材料，其 K软 ≥0.85；
?强度－－指材料抵抗破坏的能力。
?材料的抗压、抗拉、抗剪强度。 单位：MPa ，1MPa=1N/mm2
f? F A
?材料的抗弯强度
3Fl f弯 ? 2bh2
比强度
二、材料的比强度 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
比强度材料的强度与其表观密度的比值（f/ρ o）， 它是评价材料是否轻质高强的指标。
请看材料脆性、韧性破坏动画演示
五、硬度和耐磨性
1.硬度－指材料表面的坚硬程度，是抵抗其他物体 刻划、压入其表面的能力 。
测定方法：刻划法、回弹法、压入法。
五、硬度和耐磨性
请看压入法测材料硬度动画演示
五、硬度和耐磨性
2.耐磨性－材料表面抵抗磨损的能力 。用磨损率表 示。
磨损率N ? m1 ? m2 A
V0?
?0
图1-2 材料空隙率示意图
（三）填充率与空隙率 ? 空隙率
空隙率是指散粒材料在 其堆积体积中，颗粒之 间的空隙体积占材料堆 积体积的百分率 。
图1-2 材料空隙率示意图
P ' ? V0?? V0 ? 100% ? (1? ? 0?)? 100% ? 1 ? D?
V0?
?0
二、材料与水有关的性质 （一）材料的亲水性与憎水性
(a) 亲水性材料
(b) 憎水性材料
请看亲水性与憎水性动画演示
（二）吸水性
? 定义：吸水性是指材料在水中吸收水分的性 质，其大小用吸水率表示。
W质 ?
m吸 ? m干 m干
? 100%
影响吸水性的因素
影响吸水性的因素： ? 材料的本身的性质，如亲水性或憎水性； ? 材料的孔隙率； ? 孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等 。
表示： S=10H－1
H－试件开始渗水时的水压力（ MPa）
? 影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征
? 地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水 工结构、防水材料等均要求较高的抗渗性。
（六）材料的抗冻性
? 定义：材料在吸水饱和状态下，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。
? 衡量指标：抗冻性指标用抗冻等级Fn表示， 表示经过n次冻融循环次数后，质量损失不超 过5%，强度损失不超过25%。
（三）吸湿性
? 定义：材料在空气中，吸收空气中水分的性 质，称为吸湿性。其大小用含水率表示。
W含
?
m含 - m 干 m干
? 100%
影响吸湿性的因素
影响吸湿性的因素： ? 材料的本身的性质，如亲水性或憎水性； ? 材料的孔隙率； ? 孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等； ? 周围空气的温度和湿度 。
跨海大桥等均需考虑冻融破坏。
三、材料的热工性质－导热性
导热性－材料传导热量的能力称为导热性。其大小用 热导率（λ）表示。
Q ? ? (T1-T2 ) ?A ?t
d
??
Qd
A ?T1 ? T2 ??t
式中 λ－导热系数（ W/m.K）
Q －传导的热量（ J）
Q
A －热传导面积（ m2）
d －材料的厚度（ m）
四、材料的脆性与韧性
1.脆性－在外力作用下，当外力达到一定限度后， 材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质 。
脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗冲击或震动 荷载的能力很差。
2.韧性－在冲击、震动荷载的作用下，能吸收较大能 量而不破坏的性质称为韧性。如钢材、木材、纤维等。
桥梁、牛腿柱、电梯井、高层建筑等处所用的材料须 有较好的韧性。
第一章 建筑材料的基本性质
本章教学目标
掌握：材料各种基本性质的概念、指标的计算。
熟悉：主要技术性质的物理意义、影响因素及 对其它性质的影响。
了解：材料的各性质在工程实践中的意义。
本章内容
? 第一节 材料的基本物理性质 ? 第二节 材料的力学性质 ? 第三节 材料的耐久性
建筑材料的分类
? 按化学组成分为：无机材料、有机材料及复 合材料。
几种材料的强度比较
材料 低碳钢
表观密度 (kg/m3)
7860
强度f (MPa)
415
比强度 （f/ρo）
0.053
松木
500
34.3
0.059
混凝土
2400
60
0.025
三、弹性与塑性
σ ? 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。
E? ? ?
ε
? 材料在外力作用下产生变形， 若除去外力后仍保持变形后 的形状和尺寸，并且不产生 裂缝的性质称为塑性。
一、材料的强度与强度等级
请看材料受拉破坏动画演示
第二节 材料的力学性质
一、材料的强度与强度等级
请看材料受压破坏动画演示
第二节 材料的力学性质
一、材料的强度与强度等级
请看材料受弯破坏动画演示
第二节 材料的力学性质
一、材料的强度与强度等级
请看材料受剪破坏动画演示
第二节 材料的力学性质
一、材料的强度与强度等级
? 受潮较轻的或次要结构物的材料，其 K软≥0.75； ? K软≥0.80的材料，一般称为耐水的材料。
(五)材料的抗渗性
? 定义：材料抵抗压力水渗 H
透的性质称为抗渗性。
Q
衡量指标：
A
①渗透系数 k，单位cm/h
k越大，材料的抗渗性越差。
d
②抗渗等级 Pn
? 对于混凝土和砂抗浆，渗抗等渗级性常用抗渗等级(S)
m1－－试件磨损前的质量（ g）； m2－－试件磨损后的质量（ g）； A－－试件受磨面积（ cm2）。
第三节 材料的耐久性
第三节 材料的耐久性
一、概念
材料的耐久性是指材料在使用期间，受到各种内在的 或外来因素的影响，能经久不变质不破坏，能保持原 有性能不影响使用的性质。这是一个综合性指标。
二、提高耐久性的措施 ? 减轻介质对材料的破坏作用 ? 提高材料密实度 ? 对材料进行憎水或防腐处理 ? 在材料表面设置保护层
冻融破坏的原因
? 材料有孔且孔隙含水； ? 水→冰，体积膨胀 9％，结冰压力高达 100MPa，
结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂； ? 裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度，
饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏； ? 反复多次加剧破坏，最终材料崩溃； ? 严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、
第一节 材料的基本物理性质
一、材料与质量有关的基本物理性质 （一）材料的密度、表观密度与堆积密度
名称
定义
表达式 单位 备注
密度
材料在绝对密实状态下, 单位体积的质量。
??m
v
g/cm3
表观密度
材料在自然状态下，单 位体积的质量。
（二）密实度与孔隙率 ? 孔隙率
孔隙率是指材料体 积内，孔隙体积占 总体积的百分率。
P ? V0 ? V ? 100%＝(1- ? 0 ) ? 100%
V0
?
图1-1 材料孔隙率示意图
（三）填充率与空隙率 ? 填充率
填充率是指散粒材料 在其堆积体积中，被 其颗粒填充的程度 。
D ' ? V0 ? 100% ? ? 0? ? 100%
t －热传导时间（ s） t1
(T2-T1)－材料两侧温差（ K） A
t2
导热系数λ的物理意义：
表示单位厚度的材料，当两侧温差为 1K时，在单位 时间内通过单位面积的热量。
影响材料导热系数的因素有：
? 材料的组成与结构 ? 孔隙率及孔隙特征 ? 含水情况
第二节 材料的力学性质
第二节 材料的力学性质
v ? 0 ? m o
㎏/m3或 g/cm3
堆积密度
材料在堆积状态下，单 位体积的质量。
? 0? ?wk.baidu.com
m v0 '
㎏/m3
请看密度试验动画
请看堆积密度试验动画
（二）密实度与孔隙率 ? 密实度
密实度是指材料体 积内，被固体物质 所充实的程度。
D ? V ? 100%＝ ? 0 ? 100%
V0
?
图1-1 材料孔隙率示意图
（四）材料的耐水性
? 定义：材料在长期饱和水作用下，其强度也不 显著降低的性质，称为耐水性。其衡量指标为：
K软 ?
f饱 f干
? 软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降 低越多，其耐水性越差。
工程材对料材软料化软系化数系的数要的求要求
? 对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如 地下构筑物、基础、水工结构）的材料，其 K软 ≥0.85；
?强度－－指材料抵抗破坏的能力。
?材料的抗压、抗拉、抗剪强度。 单位：MPa ，1MPa=1N/mm2
f? F A
?材料的抗弯强度
3Fl f弯 ? 2bh2
比强度
二、材料的比强度 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
比强度材料的强度与其表观密度的比值（f/ρ o）， 它是评价材料是否轻质高强的指标。
请看材料脆性、韧性破坏动画演示
五、硬度和耐磨性
1.硬度－指材料表面的坚硬程度，是抵抗其他物体 刻划、压入其表面的能力 。
测定方法：刻划法、回弹法、压入法。
五、硬度和耐磨性
请看压入法测材料硬度动画演示
五、硬度和耐磨性
2.耐磨性－材料表面抵抗磨损的能力 。用磨损率表 示。
磨损率N ? m1 ? m2 A
V0?
?0
图1-2 材料空隙率示意图
（三）填充率与空隙率 ? 空隙率
空隙率是指散粒材料在 其堆积体积中，颗粒之 间的空隙体积占材料堆 积体积的百分率 。
图1-2 材料空隙率示意图
P ' ? V0?? V0 ? 100% ? (1? ? 0?)? 100% ? 1 ? D?
V0?
?0
二、材料与水有关的性质 （一）材料的亲水性与憎水性
(a) 亲水性材料
(b) 憎水性材料
请看亲水性与憎水性动画演示
（二）吸水性
? 定义：吸水性是指材料在水中吸收水分的性 质，其大小用吸水率表示。
W质 ?
m吸 ? m干 m干
? 100%
影响吸水性的因素
影响吸水性的因素： ? 材料的本身的性质，如亲水性或憎水性； ? 材料的孔隙率； ? 孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等 。
表示： S=10H－1
H－试件开始渗水时的水压力（ MPa）
? 影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征
? 地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、水 工结构、防水材料等均要求较高的抗渗性。
（六）材料的抗冻性
? 定义：材料在吸水饱和状态下，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。
? 衡量指标：抗冻性指标用抗冻等级Fn表示， 表示经过n次冻融循环次数后，质量损失不超 过5%，强度损失不超过25%。
（三）吸湿性
? 定义：材料在空气中，吸收空气中水分的性 质，称为吸湿性。其大小用含水率表示。
W含
?
m含 - m 干 m干
? 100%
影响吸湿性的因素
影响吸湿性的因素： ? 材料的本身的性质，如亲水性或憎水性； ? 材料的孔隙率； ? 孔隙构造特征，如孔径大小、开口与否等； ? 周围空气的温度和湿度 。
跨海大桥等均需考虑冻融破坏。
三、材料的热工性质－导热性
导热性－材料传导热量的能力称为导热性。其大小用 热导率（λ）表示。
Q ? ? (T1-T2 ) ?A ?t
d
??
Qd
A ?T1 ? T2 ??t
式中 λ－导热系数（ W/m.K）
Q －传导的热量（ J）
Q
A －热传导面积（ m2）
d －材料的厚度（ m）
四、材料的脆性与韧性
1.脆性－在外力作用下，当外力达到一定限度后， 材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质 。
脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗冲击或震动 荷载的能力很差。
2.韧性－在冲击、震动荷载的作用下，能吸收较大能 量而不破坏的性质称为韧性。如钢材、木材、纤维等。
桥梁、牛腿柱、电梯井、高层建筑等处所用的材料须 有较好的韧性。
第一章 建筑材料的基本性质
本章教学目标
掌握：材料各种基本性质的概念、指标的计算。
熟悉：主要技术性质的物理意义、影响因素及 对其它性质的影响。
了解：材料的各性质在工程实践中的意义。
本章内容
? 第一节 材料的基本物理性质 ? 第二节 材料的力学性质 ? 第三节 材料的耐久性
建筑材料的分类
? 按化学组成分为：无机材料、有机材料及复 合材料。
几种材料的强度比较
材料 低碳钢
表观密度 (kg/m3)
7860
强度f (MPa)
415
比强度 （f/ρo）
0.053
松木
500
34.3
0.059
混凝土
2400
60
0.025
三、弹性与塑性
σ ? 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。
E? ? ?
ε
? 材料在外力作用下产生变形， 若除去外力后仍保持变形后 的形状和尺寸，并且不产生 裂缝的性质称为塑性。
一、材料的强度与强度等级
请看材料受拉破坏动画演示
第二节 材料的力学性质
一、材料的强度与强度等级
请看材料受压破坏动画演示
第二节 材料的力学性质
一、材料的强度与强度等级
请看材料受弯破坏动画演示
第二节 材料的力学性质
一、材料的强度与强度等级
请看材料受剪破坏动画演示
第二节 材料的力学性质
一、材料的强度与强度等级
? 受潮较轻的或次要结构物的材料，其 K软≥0.75； ? K软≥0.80的材料，一般称为耐水的材料。
(五)材料的抗渗性
? 定义：材料抵抗压力水渗 H
透的性质称为抗渗性。
Q
衡量指标：
A
①渗透系数 k，单位cm/h
k越大，材料的抗渗性越差。
d
②抗渗等级 Pn
? 对于混凝土和砂抗浆，渗抗等渗级性常用抗渗等级(S)
m1－－试件磨损前的质量（ g）； m2－－试件磨损后的质量（ g）； A－－试件受磨面积（ cm2）。
第三节 材料的耐久性
第三节 材料的耐久性
一、概念
材料的耐久性是指材料在使用期间，受到各种内在的 或外来因素的影响，能经久不变质不破坏，能保持原 有性能不影响使用的性质。这是一个综合性指标。
二、提高耐久性的措施 ? 减轻介质对材料的破坏作用 ? 提高材料密实度 ? 对材料进行憎水或防腐处理 ? 在材料表面设置保护层
冻融破坏的原因
? 材料有孔且孔隙含水； ? 水→冰，体积膨胀 9％，结冰压力高达 100MPa，
结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂； ? 裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度，
饱水程度的增加进一步加剧了冻融破坏； ? 反复多次加剧破坏，最终材料崩溃； ? 严寒地区道路、桥梁、水坝、堤防、海上钻井平台、