[物理]第一章 材料的基本性质
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）
11
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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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6
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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第一章材料的基本性质
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
孔隙率与密实度的关系 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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6、空隙率－散粒材料在某容器的堆积体积中， 颗粒之间的空隙体积占总体积的比率。 公式
式中 λ－热导率（W/m﹒K） 热阻 R=1/ λ Q－传导的热量（J） F－热传导面积（m2） a－材料的厚度（m） Z－热传导时间（s） (t2-t1)－材料两侧温差（K）
热工性质
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
•
材料的含水情况－含水、结冰使λ增
与水有关的性质
3、吸湿性－材料在空气中吸收空气中水分 的性质。用含水率表示。 公式
式中 Wh－材料的质量含水率（％） ms－材料含水时的质量（g） mg－材料烘干到恒重的质量（g）
影响含水率大小的因素：
• 材料的本性－亲水性或憎水性材料
• 环境温度、湿度－气温越低、相对湿度 越大，材料的含水率越高
• 材料的构造---是指材料空隙、岩石层理、 木材纹理、疵病等宏观状态特征。
作业及复习题
吸湿性对材料的影响：
• 导热性增大、热阻降低－对围护结构材 料不利
• 体积膨胀－对木结构和木制品不利 • 湿胀干缩 -- 与周围环境平衡的平衡含
水率
与水有关的性质
4、耐水性－材料长期在饱水作用下不破坏， 其强度也不显著降低的性质。用软化系数表 示。 公式
式中
KR－材料的软化系数（K软＝0～1） fb－材料在饱水状态下的抗压强度（MPa） fg－材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）
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
12
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？
材料的基本物理性质 1
项目一建筑材料基本性质（1）真实密度（密度）岩石在规定条件(105土5)℃烘干至恒重，温度20℃)下，单位矿质实体体积(不含孔隙的矿质实体的体积)的质量。
真实密度用ρt表示，按下式计算：式中：ρt——真实密度，g/cm3 或 kg/m3；m s——材料的质量，g 或 kg；Vs——材料的绝对密实体积，cm3或 m3。
因固测定方法：李氏比重瓶法将石料磨细至全部过的筛孔，然后将其装入比重瓶中，利用已知比重的液体置换石料的体积。
（2）毛体积密度岩石在规定条件下，单位毛体积(包括矿质实体和孔隙体积)质量。
毛体积密度用ρd 表示，按下式计算：式中：ρd——岩石的毛体积密度, g/cm3或 kg/m3；m s——材料的质量，g 或 kg；Vi、Vn——岩石开口孔隙和闭口孔隙的体积，cm3或m3。
孔隙率岩石的孔隙率是指岩石内部孔隙的体积占其总体积的百分率。
孔隙率n按下式计算：式中：V——岩石的总体积，cm3或 m3；V0——岩石的孔隙体积，cm3或 m3；ρd——岩石的毛体积密度, g/cm3或 kg/m3ρt——真实密度, g/cm3或 kg/m3。
吸水性岩石的吸水性是岩石在规定的条件下吸水的能力。
岩石与水作用后，水很快湿润岩石的表面并填充了岩石的孔隙，因此水对岩石的破坏作用的大小，主要取决于岩石造岩矿物性质及其组织结构状态(即孔隙分布情况和孔隙率大小)。
为此，我国现行《公路工程岩石试验规程》规定，采用吸水率和饱水率两项指标来表征岩石的吸水性。
吸水率岩石吸水率是指在室内常温(202℃)和大气压条件下，岩石试件最大的吸水质量占烘干(1055℃干燥至恒重)岩石试件质量的百分率。
吸水率ｗa的计算公式为：式中：m h——材料吸水至恒重时的质量（g）；m g——材料在干燥状态下的质量（g）。
（2）饱和吸水率在强制条件下（沸煮法或真空抽气法），岩石在水中吸收水分的能力。
吸水率ｗsa 的计算公式为：式中：m b——材料经强制吸水至饱和时的质量（g）；m g——材料在干燥状态下的质量（g）。
材料的物理性质.
(4)抗冻等级：破坏前所能经受的最大冻融循
环次数来确定。用符号“Fn”和最大冻融循 环次数表示。如F15、F25、F50、F100等。 混凝土的抗冻等级划分为 F10 ， F15 ， F25 ， F50 ， F100 ， F150 ， F200 ， F250 ， F300 等 9
个等级，相应表示混凝土抗冻性试验能经受
10，15，25，50，100，150，200，250，300
次的冻融循环。
(5)影响材料抗冻性的因素: a.材料的强度 b.材料的孔隙率及孔隙特征
9、 抗渗性
材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性(不透水性)。 材料的抗渗性可用抗渗等级Pn表示: 抗渗等级n是指材料在标准试验方法下进行透水试验, 所能承受的最大水压力的10倍数。P 越大,材料的抗 渗性越好。 影响材料抗渗性的因素：与材料的亲水性有关，更 取决于材料的孔隙率及孔隙特征。 孔隙率很小而且是封闭孔隙的材料具有较高的抗 渗性。
工程中应选用导热系数小、热容大的材料。 可以节约能耗并长时间地保持室内温度的稳定。
12. 热膨胀系数 多数的材料在温度升高时体积膨胀，温度下
降时体积收缩。其比率如果是以两点之间的距
离计算时称为线膨胀系数；如果是以材料的体 积计算时则称为体膨胀系数。工程实践中一般 用线膨胀系数α 来表示
L (t 2 t1 ) L
三、与热有关的性质
10. 导热性 材料传导热量的能力称为导热性。导热性的大小 用导热系数λ 表示:
Qa AZ (t2 t1 )
显然，导热系数越小，材料的隔热性能越好。 材料的导热系数决定于：
(1)材料的化学组成、结构、构造；
(2) 孔隙率与孔隙特征、含水状况以及导热时的温 度。
11. 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。 热容量的大小用比热容来表示。 比热容是指单位质量的材料，温度升高或降 低1K时所吸收或放出的热量Q，简称比热。
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。
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V0
P+D=1
孔隙率的大小影响到材料的很多性质。例如孔隙率
增大，材料的自重减轻、强度降低、保温性增强等。
（三）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 隙体积所占的比例。空隙率 P按下式计算：
P V0 V 100％ （1 V ）100％ （1 0 ）100％
用量计算、体积计算
破碎的岩石试样，经完全干燥后，质量为 400g，将它放入盛有水的量筒中，经24h后， 水平面由450cm3升到600cm3，取出试样称量， 质量为405g。求该岩石的表观密度，开口孔 隙率。
（二） 材料的密实度与孔隙率
密实度
密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。
D V 100％ 0 100％
材料的堆积体积材料的堆积体积cmcm33mm33砂堆积密度的测定将容量筒内材料刮平容量筒的容积即为材料堆积体积一材料的密度一材料的密度几种密度的比较比较项目实际密度表观密度体积密度堆积密度材料状态绝对密实近似绝对密实状态自然状态堆积状态材料体积计算公式应用判断材料性质用量计算体积计算破碎的岩石试样经完全干燥后质量为400g将它放入盛有水的量筒中经24h后水平面由450cm取出试样称量质量为405g
式中：ρ——实际密度，kg/m3； m——材料的质量，g 或 kg； V——材料的绝对密实体积，cm3 或 m3。
（一）材料的密度
2.体积密度
体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。
按下式计算：
0
m V0
式中：ρ0——材料的体积密度, kg/m3； m ——材料的质量，g 或 kg；
V0——材料的自然体积，cm3 或 m3。
Wv
第一章-材料的基本性质.复习进程
空隙
开口孔隙
VK
V0´
封闭孔隙
Vb
V0
V’
实体
V
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2.视密度：视密度是指材料在自然状态下不含开 口孔隙时，单位体积的质量。
'
m V'
V' Vb V
式中： ' 堆积材料的视密度，单位：g/cm3 或
kg/cm3 ；
m 堆积材料干燥状态下的质量，单位g或kg;
V‘ 堆积材料含闭口孔不含开口孔的体积,单位：
• 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。
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• 预备知识3：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
开口孔隙率Pk= 闭口孔隙率Pb=
V开口孔隙100%
V V 0 闭口孔隙
100 %
V0
DP 1
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6.填充率与空隙率 填充率：某堆积体中，被散粒材料的颗粒所填充的程度
DV0 V0
10% 00 0 10% 0
➢ 空隙率: 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。
P'(1V V0 0')(10 0')10% 0
第一章-材料的基本性质.
*材料的体积
体积是材料占有积。
自然状态下材料体积的构成：
固体体积+孔隙体积
开口
空隙体积=开口孔隙体积
1.1 材料的基本物理性质
即：D’+P’=1或填充率+空隙率=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。 常用材料的密度、表观密度、堆积密度及空隙率 如表1.1所示
由于大多数材料或多或少均含有一些孔隙，故 一般材料的表观密度总是小于其密度，即：
密度并不能反映材料的性质，但可以大致了解材料 的品质，并可用来计算材料的孔隙率； 视密度可用于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、构件自重等； 堆积密度可用于确定材料堆放空间、运输车辆等。
填充率是散粒材料堆积体积中，颗粒填
充的程度。按下式计算：
ρ '0 V D ' = ' *100% 或 D ' = *100% ρ V0
空隙率是散粒材料堆积体积中，颗粒之间
的空隙体积所占的比例。按下式计算：
P' =
V '0 − V V
' 0
V ρ '0 = 1 − ' = (1 − ) *100% ρ V0
m ρο = Vο
所谓自然状态下的体积，是指包括材料实体 积和内部孔隙（闭口和开口）的外观几何形 状的体积。 通常，材料在包含孔隙条件下的体积可采用 排液置换法或水中称重法测量。
自然状态下的体积－是指包含材料内部孔隙在 内的体积。 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：
表观密度是材料在自然状态下，单位体积的质
量。按下式计算：
式中 ρo—— 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； Vo—— 材料在包含内部孔隙条件下的体积 （即包含内部闭口孔和开口孔）， 见图1－2，m3或cm3。
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1章 材料的基本性质复习题答案教学内容
第1章材料的基本性质复习题答案第一章土木工程材料的基本性质习题参考答案一名词解释1.密度：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，单位体积的质量。
3.软化系数：材料在吸水饱和状态下的抗压强度与材料在干燥状态下的抗压强度之比。
二填空题1.材料的吸湿性是指材料在_潮湿空气中吸收水分的_的性质。
2.材料的亲水性与憎水性用__润湿边角来表示，材料的吸湿性用_含水率_ 来表示。
材料的吸水性用_吸水率_来表示。
3.同种材料的孔隙率越_小_ ，其强度越高。
当材料的孔隙一定时，_密闭孔隙越多，材料的保温性能越好。
4.材料的耐水性是指材料在长期_水_ 作用下，_强度_ 不显著降低的性质。
材料的耐水性可以用_软化系数表示，该值越大，表示材料的耐水性_越好。
三判断题1.材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。
（√）2.在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。
（×）3.材料比强度越大，越轻质高强。
（√）4.材料的导热系数越大，其保温隔热性能越好。
（×）5.材料的孔隙率越小，密度越大。
（×）6.材料受潮或冰冻后，其导热系数都降低。
（×）7.渗透系数K越大，表示材料的抗渗性越好（×）。
8.软化系数不大于1。
（√）9.具有粗大孔隙的材料，其吸水率较大；具有细微连通孔隙的材料，其吸水率较小。
（×）10.某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特征，这类材料称为塑性材料。
（×）四选择题（1）孔隙率增大，材料的_ B 降低。
A 密度B 表观密度 C憎水性 D抗冻性（2）材料在水中吸收水分的性质称为_ A 。
A 吸水性B 吸湿性 C耐水性 D渗透性（3）有一块砖重2625g，其含水率为5% ，该湿砖所含水量为_ D ___。
A 131.25gB 129.76gC 130.34gD 125g（4）通常材料的软化系数为_ B _时。
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
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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/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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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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(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。
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。
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二、材料的结构与构造
决定材料性能得到重要因素，分为宏观、细观 和微观结构。
一）结构
1、宏观结构（10-3 m以上）
孔隙（致密、多孔、微孔结构）
存在状态分类（堆聚、纤维、层状、散
粒）
2、细观结构（10-3 - 10-6 m）
混凝土、钢材、木材等材料细观层次上的组 织对性能影响很大。
3、微观结构（10-6 - 10-10 m）
1）晶体结构
2）玻璃体结构
3）胶体结构
二、构造
具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭 配情况
第二节
材料的基本物理性质
一、材料的密度、表观密度与堆积密度 一）材料的密度 材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
m V
其中ρ—密度（g/cm3) V —绝对密实状态下的体积（cm3 )
测定方法：密实材料（钢材等） 多孔材料（混凝土＼砖）
三、耐久性的意义 重要的技术性质；明确的经济意义
二、材料的密实度与孔隙率 1、密实度
D
或
V V0
100%
D
0
100%
2、孔隙率
P
或
(V0 V ) V0
100%
P (1 ) 100%
0
三、材料的填充率与空隙率 1、填充率
D V ' 100%
' V0
0
或
D
' 0 0
100%
2、空隙率
P
3
d —试件厚度(cm) ；A—透水面积(cm2) ； t —时间 (h) ；H—静水压力水头(cm)
抗渗等级：砂浆与混凝土的表示方法。
S 10 H 1
S — 抗渗等级 H — 试件开始渗水压力 3）影响抗渗性的因素 孔隙率和孔隙特征。
第三节 材料的基本力学性质
一、材料的理论强度与实际强度 强度：在外力作用下抵抗破坏的能力。 按格里费斯强度理论，理论上材料的强度很高。 但是由于材料内部的缺陷，造成理论强度远高于实际 强度。 内部的缺陷：晶格错位； 杂质； 孔隙； 微裂缝。
软化系数在0-1之间，长期浸水或长期处于潮湿环境下 的重要建筑，软化系数不得低于0.85。通常大于0.8的可 以认为耐水。
四）材料的抗渗性
1）抗渗性 抵抗压力水渗透的性质。表示方法有两种，即渗透系 数与抗渗等级。 2）表示方法
Qd K AtH 其中：K—渗透系数(cm/h)；Q—渗透量(cm ) ；
荷 载
弹性变形 塑性变形
变形
四、脆性与韧性 1、脆性 当外力达到一定限定后，材料突然破坏，而无明显的 塑性变形的性质。 如：砖、石材、陶瓷、混凝土、玻璃等为脆性材料。
2、韧性 在冲击、震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量， 同时发生一定变形而不致破坏的性质。 如：木材、钢材等为韧性材料。
第四节 材料的耐久性
一、耐久性 材料在长期使用过程中，抵抗自身及环境因 素破坏作用，保持其原有性能而不变质，不破坏 的能力。
已拆除的西直门桥（运营20年）
碱—骨料反应引起混凝土网状裂缝
破坏的混凝土路面
二、耐久性影响因素 抗渗性、抗冻性、冲磨气蚀、耐热、耐火等 物理与碳化、化学侵蚀、老化、锈蚀、碱骨 料反应、腐蚀、虫拄等化学与生物作用。
二、材料的强度
1、强度分类 1）抗拉强度； 2）抗压强度； 3）抗剪强度； 4）抗弯强度。 2、影响强度因素 1）材料的品质； 2）材料的孔隙率； 3）材料的构造特征。 3、强度等级划分 根据强度大小划分为若干个等级。
三、弹性与塑性 1、弹性 材料在外力作用下产生变形，外力取消后能够 完全恢复原来形状的性质。 2、塑性 材料在外力作用下产生变形，外力取消后仍能 够保持变形后形状和尺寸的性质。
其中：W—材料的含水率（%） m —材料在干燥状态下的质量（g） m1—材料在含水状态下的质量（g）
2、吸水率
吸水性：材料与水接触时吸收水分的性质。 吸水率：材料吸水饱和状态时的含水率。
(m0 m) W0 100 % m
其中：W0—材料的含水率（%） m—材料在干燥状态下的质量（g） m0—材料在吸水饱和状态下的质量（g） 影响因素：1）连通孔含量；2）孔隙大小。
四、材料与水有关的性质 一）亲水性与憎水性 Ф≤90º 亲水性材料 Ф Ф>90º 憎水性材料 润湿边角（Ф）：在材料、水和空气的交叉 点处，沿水滴表面切线与水 和材料接触面所形成的夹角。
二）吸水性与吸湿性 1、含水率 材料中含水的质量与干燥状态下质量之比。
(m1 m) W 100 % m
'
或
' (V0 V0 ) ' V0
100%
P (1
'
' 0
) 100% 0
习题：
1、烧结普通粘土砖尺寸为240╳115╳53mm，已 知干燥质量为2467g，孔隙率为37%，试计算密 度与密实度。
2、某河流的河砂，堆积密度为1400kg/m3，该砂 干燥后称取500g，进行排水试验，排水量为 191ml，试计算该砂的表观密度和空隙率（不考 虑表面孔隙）。
c
b a
二）材料的表观密度 材料在自ห้องสมุดไป่ตู้状态下，单位体积的质量。
0
其中ρ0—表观密度（g/cm3)
m V0
V0—自然状态下的体积（cm3 )
三）材料的堆积密度
粉状或颗粒状材料在堆积状态下，单位 体积的质量。
其中
'
0
m ' V0
V
' 3) — 堆积密度（ Kg/m 0 ' —堆积状态下的体积（m3 ) 0
3、吸湿性
吸湿性：材料在潮湿空气中，吸收水分的性质。一 般可逆。 吸湿性对材料性质影响较大（如保温材料、木材） 平衡含水率：材料与空气湿度达到平衡时的含水率。
三）材料的耐水性
耐水性：材料抵抗水的破坏作用的能力。 如对力学性能、光学、装饰性的劣化。
吸水饱和状态下的抗压 强度 软化系数 干燥状态下的抗压强度
第一章 材料的基本性质
1、材料的组成、结构和构造 2、材料的基本物理性质 3、材料的基本力学性质
4、材料的耐久性
第一节 材料的组成、结构和构造
一、材料的组成
材料的组成包括化学组成、矿物组成、相组成
1、化学组成
化学元素和化合物的种类与数量 2、矿物组成 非金属材料具有的特定晶体结构数量与种类。 3、相组成 相同物理、化学性质的均匀部分的种类与数量