第一章 建筑材料的基本性质-1、2((已讲2-2)

天平
李氏瓶
（2）表观密度、体积密度、视密度 ）表观密度、体积密度、
表观密度（俗称“容重”）——材料在自然状态下，单位
体积的质量。
式中
ρ0 =
m V0
V0—材料的表观体积，cm3 或 m3
总结：材料的表观体积 表观体积是指包括内部孔隙 内部孔隙在内的体积。 总结 表观体积 内部孔隙
表观体积的确定： 表观体积的确定 a、对于外形规则的材料，如烧结砖、砌块，其 体积的测定可用测量体积尺度或蜡封法排水得 其外观体积——体积密度； 体积密度； 体积密度 b、对于不规则外形材料的表观体积，如砂石类 散粒材料，可用排水法测得其外观近似体积— —视密度。 视密度。 视密度 所以一般材料的表观密度小于其密度。 所以一般材料的表观密度小于其密度。 通常所指的表观密度，是指干燥状态下的表观 干燥状态下的表观 密度。 密度
（2）孔隙率 孔隙率___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。孔隙率P按下式计算：
V0 − V ρ0 P= = 1− V0 ρ
V—材料的绝对密实体积，也即干燥材料在绝对密实状态下的体积 3 也即干燥材料在绝对密实状态下的体积cm 也即干燥材料在绝对密实状态下的体积 或 m3 V0—材料的表观体积，也即材料在自然状态下的体积， cm3 或 m3 ρ0—材料的表观密度, g/cm3 或 kg/m3 ρ—密度, g/cm3 或 kg/m3
2.宏观结构 宏观结构
——即材料的构造。 ——材料在宏观可见层次上的组成形式 。
宏观分类： 宏观分类：
（1）按孔隙特征分： ①致密构造 致密构造 ②多孔构造 多孔构造 ③微孔构造 微孔构造
①致密构造——这类材料的孔隙率很低或趋近 致密构造
于零、结构致密的材料。
特征： 特征 密度较大，吸水性低，抗渗性好，强度较高；
孔隙率与密实度之间有什么关系？ 孔隙率与密实度之间有什么关系？
物理意义：材料的孔隙率 密实度从两个不同的 孔隙率与密实度 孔隙率 密实度
侧面来反映材料的致密程度。 其关系为P+D=1， 但通常用孔隙率直接反映孔隙率大小，孔隙率 越大，则密实度越小 。
3、材料的填充率与空隙率 、
（1）填充率 ）填充率——指散粒状材料在堆积体积中，被其 颗粒填充的程度。
固体物质
（二）材料所处状态：材料在不同状态下的体 材料所处状态 积构成。
1.单体材料的状态： 单体材料的状态： 单体材料的状态
固体物质体积 固体物质体积＋ 固体物质体积＋ 孔隙体积 材料在绝对密实状态下 绝对密实状态下的体积构成， 绝对密实状态下 用V表示。 材料在自然状态下 自然状态下的体积构成，也称材料的 自然状态下 表观体积，用 V’表示。
0
散粒材料的空隙率与填充率的关系为：
P′ + D′ = 1
空隙率与填充率之间有什么关系？ 空隙率与填充率之间有什么关系？
物理意义——空隙率与填充率是相互关联的两个性质， 物理意义 空隙率的大小可直接反映散粒材料的颗粒之间相互填 充的程度。
P′ + D ′ = 1
散粒状材料空隙率越大，则填充率越小。在配制 混凝土时，砂、石的空隙率是作为控制料级配与计算 的重要依据。
2.堆积材料的状态 堆积材料的状态
固体物质体积＋ 固体物质体积＋孔隙体积 ＋空隙体积 材料在自然堆积状态下 自然堆积状态下的体积构成， 自然堆积状态下 用V0’
一、材料与质量有关的性质
1.材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度 2.材料的密实度与孔隙率 3.材料的填充率与空隙率
1.材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度 材料的密度
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。 了解：材料的各性质在工程实践中的意义。
材料的化学组成、 第一节 材料的化学组成、结构和构造
(一）材料的组成 一
——包括化学组成与矿物组成 ——决定材料各种性质的最基本因素。
——指用电子显微镜、X射线衍射仪等手段来分 析研究材料的原子分子层次的结构特征，其尺寸范 围在 10-10~10-6m。
作用——决定材料的许多物理、力学性质，如强 作用 度、硬度、导热性、导电性等。
微观结构的主要形式：晶体、玻璃体、胶体 主要形式：晶体、玻璃体、 主要形式 （1）晶体 ）晶体：材料的质点（原子或分子、离子） 按一定规律在空间重复排列的固体称为晶体。 特点：①具有特定的几何外形；②具有各向异性； 特点 ③具有固定的熔点和化学稳定性；④强度高、硬度 大，机械性能较好。 一般晶体越细，分布越均匀的晶体材料的强 度越高。
材料的化学组成 ——指构成材料的基本化合物或化学元素的 种类与数量。 表示方法： 表示方法：无机非金属建筑材料的化学组成以 各种氧化物的百分含量的百分率形式表示：金属 材料则以其元素的百分含量来表示。 作用：：决定着材料的化学性质，影响着物理性 作用 质和力学性质。
材料的矿物组成：
矿物定义——材料中含有特定的晶体结构、特定 矿物定义 物理力学性能的组织结构称为矿物 矿物。 矿物 矿物组成——指构成材料的矿物种类和数量。 矿物组成 作用——决定材料的许多重要性质的主要因素。 作用
微观结构——玻璃体 玻璃体
玻璃体：指高温熔融物在急速冷却时形成的无定 玻璃体 形体。如粉煤灰、普通玻璃等。
特征：化学活性高；无固定的熔点；力学性质各 特征 向同性。
微观结构——胶体 胶体
胶体：指物质以极微小的质点分散在介质中所形 胶体 成的结构， 其粒径为10-9~10-7m。 特征：能保持稳定性；具有黏结性；具有较大的 特征 流动性，也就是变形较大。
定义 实际密 度 在绝对密实状态 下，单位体积的 质量 表观密 度 体积密 （ g/cm3或 kg/m3） 度 堆积密 度 在自然堆积状态 下，单位体积的 质量
m ρ0 = ' V0
'
计算公式（单位） 计算公式（单位）
测定方法 先磨细，再采用排 水法(李氏瓶）
ρ = V （ g/cm3）
m
在自然状态下， 单位体积的质量
绝对密实状态下单位体积的质量。 （1）密度：材料在绝对密实状态下 ） 绝对密实状态下
m ρ = v
ρ—密度, g/cm3 或 kg/m3 ； m—材料的质量，g 或 kg； V—材料的绝对密实体积，cm3 或 m3 。
密度试验： 密度试验：
测试时，材料必须是绝对干燥状态 绝对干燥状态。 测试时 绝对干燥状态 a、绝对密实状态下的体积 绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在 绝对密实状态下的体积 内的固体物质部分的体积，也称实体积。 实体积。 实体积 b、对于测定可研磨的非密实材料的密度，要 磨成细粉，干燥后用密度瓶（李氏瓶）测 定体积，采用排开液体的方法来测定其体 积， 材料麿得越细，测得的数值就越接近 绝对密实体积。
二、 材料与水有关的性质
1.材料的亲水性与憎水性 材料的亲水性与憎水性
工程实际中，材料的亲水性与憎水性，通常以 润湿角的大小划分。 润湿角
亲水性材料：接触角（润湿角）θ≤90°。 憎水性材料：接触角θ＞90°。 θ＝0°铺展或完全润湿；θ＝180°完全不润湿
大多数建筑材料都是亲水材料，憎水材料 有沥青、石蜡、某些高分子材料等。憎水材料不 仅可作为防水材料，还可用于处理亲水材料的表 面，以降低材料的吸水性，提高材料的防水防潮 性能。
（2）按构造特征或存在状态分 ）按构造特征或存在状态分：
③层状结构——天然形成或采用人工黏结等方 层状结构
向将材料叠合而成层状的结构。叠合结构。如胶 合板、纸面石膏板、塑料贴面板等。
④纹理结构——天然材料在生长或形成过程中
自然造就天然纹理，如木材、大理石、人造花岗 岩板材、瓷质彩胎砖等。
总之，建筑材料的组成决定了材料的化学性质，微
②多孔构造——指材料内部有粗大孔隙的结构。 多孔构造
特征： 特征 密度较小，吸水率高，抗渗性差，但绝热、吸
声性好。
③微孔构造—— 微孔构造——指材料内部有分布较均匀的微
细孔隙的结构。
特征： 特征：一般密度较小，吸水率高，抗渗性差，绝热、 吸声性好。
（2）按构造特征或存在状态分类 ）按构造特征或存在状态分类：
硅酸盐水泥熟料矿物组成来自CaO3CaO·SiO2
800℃左右 ℃
SiO2
800～1450℃ ～ ℃ 化合反应
2CaO·SiO2
生料
分解反应
Al2O3
3 CaO ·Al2O3
Fe2O3
4 CaO·Al2O3·Fe2O3
（二）材料的结构
——分宏观、微观、细观结构
作 用——决定材料各种性质的重要因素。
1.微观结构 微观结构
V ρ ' D'= 0 ×100%= 0 ×100% ρ V′ 0
（2）空隙率____指散粒材料在其堆集体积中, 颗粒之间的 空隙率
空隙体积所占的比例。空隙率P’ 按下式计算 ：
ρ 0′ V0 ′ − V0 P′ = × 100 % = (1 − ) × 100 % = 1 = D ′ ρ0 V′
m ρ0 = V0
外形规则的材料直 接测量；外观不规 则的材料排水法
采用一个已知容积 的容器来检测
（kg/m3）
2、材料的密实度与孔隙率 、
（1）密实度_____指材料的内部固体物质填充的程度。 ）密实度
V ρ ρ0 D= = = ρ V0 m m
ρ0
D___材料的密实度 V—材料的绝对密实体积，也即干燥材料在绝对密实状态下的体积 也即干燥材料在绝对密实状态下的体积，cm3 或 也即干燥材料在绝对密实状态下的体积 m3 V0—材料的表观体积，也即材料在自然状态下的体积，cm3 或 m3 ρ0—材料的表观密度, g/cm3 或 kg/m3 ρ—密度, g/cm3 或 kg/m3