建筑材料的基本性质

1）一般材料的孔隙率越大，吸水性越强。开口而连通的细 小的孔隙越多，吸水性越强；闭口孔隙，水分不易进入；开 口的粗大孔隙，水分容易进入，但不能存留，故吸水性较小， 故材料的体积吸水率常小于孔隙率，这类材料常用质量吸水 率表示它的吸水性。如木材 2）一般情况下都有质量吸水率来表示材料的吸水性，但是 轻质、吸水率强的材料其质量吸水率常大于100%,而采用 体积吸水率表示。如软木、海棉等
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
物理性质
与水有关的性质 与热有关的性质
材 料 的 基 本 性 质
力学性质
强度 变形性 抗冲击性 表面性质
耐久性
材 料 的 力 学 性 质
抗压强度 抗拉强度 强度 抗剪强度 抗弯（折）强度 弹性变形 变形性 塑性变形 弹、塑性变形 抗冲击性——韧性、脆性 表面性能——耐磨性、硬度
本章内容
例：一种材料孔隙率增大时，以下性质①密度、②表
观密度、③吸水率、④强度、⑤抗冻性，其中哪些一 定下降？ A ①②； B ①③；
C ②④；
D ②③。
答案：C
1.某材料自然状态下体积为1m3，孔隙率为33%，干燥质
量为 1600kg，求该材料的实际密度？ 2.已知材料实际密度为3.0g/cm3，表观密度为2650kg/m3， 求孔隙率。 3.某砂，视密度为2.60g/cm3，堆积密度为1600 kg/m3，
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
§1-1材料的基本物理性质
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。
2
1 Ｖ
V闭 V开 V空
3 4
Ｖ’
Ｖ0 Ｖ0’
图1.1 材料的体积示意图 1-固体物质 2-闭口孔隙 3-开口孔隙 4-颗粒间空隙
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。
练习：
1.已知材料实际密度为4.2g/cm3，表观密度为 2500kg/m3，求孔隙率。 2.某砂，视密度为2.95g/cm3，堆积密度为1300 kg/m3，求填充率、空隙率。 3.某绝对干燥的质量为2600g的标准尺寸烧结普通砖， 吸水饱和后的质量为2900g，求W质、W体
质量吸水率：W
质量
m湿 m干 0 m湿 m干 0 Vw W体 V 100 % 100 % 100 % w m干 m干 w 0
m湿 m干 mw 100 % 100 % m干 m干
W体 W质0
·
2.吸湿性：
1)概念:材料在潮湿空气中吸收水分的性质
各种材料的质量吸水率如下：
粘土砖8％～20％
花岗岩0.5％～0.7％ 混凝土2％～3％
木材、海绵大于100％
3）影响材料吸水性的因素

材料的亲、憎水性
材料的孔隙率 材料的孔隙特征


4）吸水性大小对材料性能的影响
某绝对干燥的质量为2600g的标准尺寸烧结普通
砖，吸水饱和后的质量为2900g，求W质、W体
质量吸水率：W
质量
m湿 m干 mw 100 % 100 % m干 m干
m湿 m干 0 m湿 m干 0 Vw W体 V 100 % 100 % 100 % w m干 m干 w 0
W体 W质0
质量吸水率与体积吸水率的关系为
W体 W质 0
求填充率、空隙率。
二、材料与水有关的性质
（一）. 材料的亲水性与憎水性
1.亲水性：材料在空气中与水接触时，表面能被润湿的性质 憎水性：材料在空气中与水接触时，表面不能被润湿的性质
2.指标——润湿角：在材料、水和空气的三向交叉点处沿水滴表面做 切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ ，称为润湿角。
亲水性材料：润湿角θ ≤90°（表现为亲水性）
水分子间内聚力＜水分子与材料分子间吸引力 憎水性材料：润湿角θ ＞90°（表现为憎水性）
水分子间内聚力＞水分子与材料分子间吸引力
润湿 角
亲水性
润湿 角
憎水性
亲水性：θ≤90°,如木材、砖、混凝土、石、砖瓦、陶器、等。 憎水性：90°<θ<180°，如沥青、石蜡、塑料等。憎水性材料具 有较好的防水性和防潮性，常用作防水材料，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。
1200~1300
__ __
钢材
泡沫塑料
7.85
__
7850
20~50
__
__
密度类别 实际密度
符号 ρ ρˊ
表达式 ρ=m/v ρˊ=m/vˊ
体积状态 ①绝干状态②绝对密实
视密度
①绝干状态②含闭口孔隙、 不含开口孔隙
表观密度
ρ0
ρ0=m/ v0
①自然状态②含闭口、开 口孔隙
堆积密度
ρ0 ˊ
ρ0ˊ=m/v0ˊ
第一章 建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质： 1 、含义：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。因为建筑材料所处的建（构）筑物的 部位不同、使用环境不同，人们对材料的功能要求也就有所不同，所起 的作用就不同，要求的性质也就有所不同。 2、举例：柱、梁等结构材料要求有良好的力学性能；防水材料 要求有抗渗防水性能；外墙装饰材料要求有装饰性能；墙体、楼板还要 求有隔热保温、吸声隔音功能等等。
(2) 空隙率
空隙率是指散粒材料在某种堆积体积内，颗
粒之间的空隙体积所占的比例。计算式为：
V0 V V 0 P 1 (1 ) 100% V0 V0
空隙率与填充率的关系为：
P D 1
1.1 建筑材料的物理性质
（二）材料的孔隙率与空隙率
一、
与质量有关的性质
（一）、材料的实际密度、视密度、表观密度和堆积 密度
1.实际密度(俗称比重) (1)定义：实际密度是指多孔材料在绝对密实状 态下单位体积的质量（与材料孔隙无关） 。 (2)计算公式：
m V
（g/cm3）
(3)测定方法：磨细、烘干、称量、排液体法测体积。
2.视密度 (1)定义：指材料在不含开口空隙时，单位体积的 质量（与材料内部孔隙有关）。
石子
表1.1 常用建筑材料的物理参数
材料 石灰岩 花岗岩 碎石(石灰岩) 密度ρ(g/cm3) 2.60 2.60~2.80 2.60 表观密度（容 重）ρ′ (kg/m3) 1800~2600 2500~2700 __ 堆积密度ρ′0(kg/m3) __ __ 1400~1700
砂
粘土
2.60
2.60
材料的含水状态
（二）材料的吸水性与吸湿性 1、 吸水性：
材料吸水饱和
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
2． 指标：软化系数 K软——软化系数
K软
饱
f干
一般规定K>0.85为耐水材料
3．影响材料耐水性的因素
其组成成分在水中的溶解度和材料内部开口孔隙率的大小
（四）抗渗性
1．抗渗性：材料在水、油等液体压力作用下抵抗 渗透的性质。 （不透水性） 2．指标：抗渗等级 Pn 混凝土、砂浆等的抗渗性用抗渗等级来表示。如 P6 、P8 、P10 、P12 等__
1450~1650
1600~1800
普通粘土砖
2.50~2.80
1600~1800
__
材料 粘土空心砖
密度ρ(g/cm3) 2.50
体积密度（容 重）ρ′ (kg/m3) 1000~1400
堆积密度 ρ′0(kg/m3) __
水泥
普通混凝土 木材
3.10
__ 1.55
__
2100~2600 400~800
表观体积是指包括内部封 闭孔隙在内的体积。其封 闭孔隙的多少，孔隙中是 否含有水及含水的多少， 均可能影响其总质量或体 积。 因此，材料的表观密 度与其内部构成状态及含 水状态有关。
材料四种含水状态
反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。
4.堆积密度（又称松散容重）
(1)定义：散粒状或粉状材料，在自然堆积状态 下单位体积的质量。 （kg/m3） (2)计算公式： (3)测定方法：视颗粒的大小用容积升来测定。 例砂子用1L的容积升，石子用10L、20L、30L的 容积升。容重筒法
4.某一混凝土的配合比中，需要干砂1000kg，已知 工地现有砂子的含水率为5%，试计算现有湿砂的 用量是多少？
（三）耐水性
1．耐水性：材料长期在饱和水作用下不破坏、其强度 不显著降低的性质。 即材料抵抗水破坏的能力。材料的耐水性主要指强度 的变化 f
f饱——材料在吸水饱和状态下的抗压强度 F干——材料在干燥状态下的抗压强度 K的大小，说明材料吸水饱和后强度下降的程度。 K在0～1之 间，越大表示材料的耐水性越好。 K越小，表明材料吸水饱和 后强度下降得越大，材料耐水性越差。
思考：
质量吸水率和体积吸水率可以大于100%吗？
材料的孔隙率越大，吸水率越大，对吗？ 材料的吸水性不仅与材料的亲水性或憎水性有关，而且与孔 隙率的大小和孔隙特征有关。对于孔特征相近的材料，一般 孔隙率越大，吸水性也越强。具有粗大孔隙的材料，虽然水 分容易渗入，但仅能润湿孔壁表面而不易在孔内存留，因而 吸水率不高；密实材料以及仅有封闭孔隙的材料是不吸水的，
P
孔隙体积 V 0 V 0 100 % 100 % (1 ) 100 % 自然状态下体积 V0
孔隙率与密实度的关系为：
P D 1
2.空隙率与填充率 ——散粒状材料
(1) 填充率 填充率是指散粒材料在某种堆
积体积内,被颗粒所填充的程度。 V
其计算式为：
0 D 100% 100% V0
①自然堆积状态②含闭口、
开口孔隙③含颗粒间的空 隙
二、密实度与孔隙率，填充率与空隙率
孔隙的特征 （1）按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为粗大孔和细小孔 （2）按孔隙与外界之间是否连通，把孔隙分为开口孔、 封闭孔。 孔隙对材料的影响：（1）孔隙的多少（孔隙率）
（2）孔隙的特征
1. 材料的密实度与孔隙率——单一材料
(2)计算公式： (g/cm3）
(3)测定方法：排水法测体积。
石块
3.表观密度（俗称“容重”） (1)定义：指多孔材料在自然状态下，单位体积的 质量（与材料内部孔隙有关）。
(2)计算公式： (kg/m3）
(3)测定方法：规则材料,测量外形尺寸，计算体积; 不规则材料表面封蜡，排水法测体积。
石块
工程中砂石材 料，直接用排 水法测定其表 观体积
(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。计算式为：
固体物质体积 V 0 D 100 % 100 % 100 % 自然状态下体积 V0
V V0
(2) 孔隙率
孔隙率是指材料中的孔隙体积占材料自然状
态下总体积的百分率。计算式为：