建筑材料 第一章 建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质第⼀章建筑材料的基本性质1.建筑材料的基本物理性质密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
表观密度：材料在⾃然状态下单位体积的质量堆积密度：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。
孔隙率：在材料⾃然体积内孔隙体积所占的⽐例。
空隙率：散粒材料⾃然堆积体积中颗粒之间的空隙体积所占的⽐例。
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。
材料的压实度：散粒堆积材料被碾压或振压等压实的程度。
相对密度：散粒材料压实程度的另⼀种表⽰⽅法。
2．材料与⽔有关的性质①亲⽔性：材料能被⽔润湿的性质（亲⽔性材料与⽔分⼦的亲和⼒⼤于⽔分⼦⾃⾝的内聚⼒）憎⽔性：材料不能被⽔润湿的性质。
②吸⽔性：材料浸⼊⽔中吸收⽔的能⼒（材料吸⽔率是固定的）吸湿性：材料在潮湿空⽓中吸收⽔分的性质。
【平衡含⽔率】：在⼀定温度和湿度条件下，材料与空⽓湿度达到平衡时的含⽔率。
③耐⽔性：材料长期在⽔作⽤下不破坏，且其强度也不显著降低的性质。
④抗渗性：材料抵抗压⼒⽔渗透的性质。
⑤抗冻性：材料在吸⽔饱和状态下，能经受多次冻融作⽤⽽不破坏，且强度和质量⽆显著降低的性质。
3.①材料的强度：材料在外⼒作⽤下抵抗破坏的能⼒。
影响材料强度的因素：孔隙率低，强度⾼温度⾼含⽔率⾼，强度低②材料的⽐强度：是材料的强度与其表观密度的⽐值③材料的理论强度：指结构完整的理想固体从材料结构的理论上分析，材料所能承受的最⼤应⼒。
4.弹性：材料在外⼒作⽤下产⽣变形，当外⼒除去后，变形能完全恢复的性质。
塑性：材料在外⼒作⽤下产⽣变形，外⼒除去后，仍保持变形后的形状，并不破坏的性质5.耐久性：材料在所处环境下，抵抗所受破坏作⽤，在规定的时间内，不变质、不损坏，保持其原有性能的性质。
6.材料（微观结构）：晶体、玻璃体、胶体晶体类型：原⼦晶体，离⼦晶体，分⼦晶体，⾦属晶体第三章⽓硬性胶凝材料1.胶凝材料：在⼀定条件下，通过⾃⾝的⼀系列变化⽽把其他材料胶结成具有强度的整体的材料①有机胶凝材料：以天然或⼈⼯合成的⾼分⼦化合物为主要成分的胶凝材料。
《建筑材料》复习资料
《建筑材料》复习资料《建筑材料》知识点第一章建筑材料的基本性质1、多孔材料的密度在干燥和潮湿环境下哪个更大？解答：其密度在两种环境下一样大。
2、软化系数的取值范围，软化系数大小同耐水性的关系？0.75和0.80的所对应的构件？解答：软化系数的范围波动在0~1之间。
软化系数=压强度材料在干燥状态下的抗的抗压强度材料在吸水饱和状态下位于水中和经常处于潮湿环境中的重要构件，须选用软化系数不低于0.75的材料。
软化系数大于0.80的材料，通常可认为是耐水性。
3、密度、表观密度、近似密度、堆积密度的定义？计算公式？相互大小关系？解答：密度：密度是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量，又称比重。
（材料的密度）ρ=Vm下的体积）（材料在绝对密实状态（干燥材料的质量）表观密度：表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量，俗称容量。
V0ρ0体积）（材料在自然状态下的（材料的质量）（材料的表观密度）m 近似密度：材料在近似密实状态时单位体积的质量。
所谓近似密实状态下的体积，是指包括材料内部闭口孔隙体积和固体物质实体积。
堆积密度：堆积密度是指粉状材料（如水泥）或粒状材料（如砂，石）在堆积状态下，单位体积的质量。
（堆积密度）0ρ'V'(0（材料的堆积体积）材料的质量）m 密度＞表观密度＞近似密度＞堆积密度4、堆积密度和空隙率的关系，堆积密度越大，空隙率如何变？孔隙率如何变？孔隙率和强度的关系？解答：两种表观密度相同的散粒材料，按同样的方法测得他们的堆积密度，则堆积密度越大的材料与堆积密度小的材料相比，其空隙率越小。
孔隙率同堆积密度没有绝对对应关系，主要是考试孔隙率和空隙率的区别。
孔隙是材料强度的主要有害因素，因此孔隙率越大，强度越低。
相反，孔隙率越小，强度越高。
5、材料抗渗性的定义，评价指标？材料耐水性的定义，评价指标？解答：在压力水作用下，材料抵抗水渗透的性能称为抗渗性（或不透水性）。
材料的抗渗性可用渗透系数表示。
建筑材料的基本性质
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
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。
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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？
建筑材料教材
第一章、建筑材料的基本性质
§2、1 材料的基本物理性质
一、 材料的密度、表观密度与堆积密度
1、密度�密度是材料在绝对密实状态下�单位体积的质量。——密度 自身体积
�不含孔隙� 磨成细粉消除内部孔隙�材料的排水体积 V
计算式
ρ = m/v
式中 ρ --- 材料的密度�g/㎝ 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�㎝ 3 。
具有极细孔隙的材料�可以认为是不透水的。开口大孔材料抗渗性最差。此外�亲水性材料
的毛细孔由于毛细作用而有利于水的渗透
六、抗冻性
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�同时也不严重降低强度的
性质称为抗冻性。材料的抗冻性用抗冻等级�D 或 F�表示�即在一定条件下能够经受的冻 融循环次数。
变。当与空气温湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率。用含水率ω 'm 表示
式中
ω 'm = mw /m×100% mw --- 材料在空气中吸收水分的量, kg 。
m ---材料干燥时的质量, kg 。
-3-
注意 �材料在与空气湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率, 建筑材料在正常状态下, 均 处于平衡含水率状态。
意义�通常把λ <0.23 w/(m·k) 的材料称为绝热材料�在运输、存放、施工及使用过程 中�须保持干燥状态 。
导热系数越小�材料的绝热性越好 材料含水�导热系数会明显增大�高温下比常温下大�顺纤维方向导热系数也会大些。
二、 热容量
热容量�材料受热时吸收热量�冷却时放出热量的性质�称为热容量�其值为比热 C 与 材料重量 m 的乘积。
因空气中的二氧化硫遇水生成亚硫酸�与大理石中的碳酸钙反应�生成易溶于水的硫酸
《建筑材料》习题+答案
《建筑材料》习题+答案第一单元建筑材料的基本性质一、名词释义1．材料的空隙率：材料孔隙度是指粉末或粒状材料在堆积体积中被颗粒填充的程度。
2.体积密度：是指粉状或颗粒状材料在其堆积状态下，单位体积的质量。
3．材料的强度：指材料在外荷载作用下抵抗损伤的能力。
4.材料的耐久性：是指材料在长期使用的过程中能保持其原有性能不变、并不被破坏的性质，统称为耐久性二、填空题1.材料的吸湿性是指材料在空气中吸水的特性中的吸湿性。
2．材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的_冻融循环次数_来表示。
3．水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为_亲水性_。
4．材料地表观密度是指材料在_自然_状态下单位体积的质量。
5.对于相同的材料，孔隙率越大，材料强度越低，绝缘性越好，吸水性越大。
3、单选题1、B2、A3、A4、C5、C1。
孔隙率增加，材料降低。
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、吸水性B、吸湿性C、耐水性D、渗透性3。
含水量为10%的220g湿砂，其中水质为。
a、19.8gb、22gc、20gd、20.2g4．材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的是________。
a、表观密度B、体积密度c、密度D、强度5和软化系数代表材料的强度a、抗渗性；b、抗冻性；c、耐水性；d、吸湿性四、多项选择题1．abcd2．ab1．下列性质属于力学性质的有________。
a、强度B、硬度C、弹性D和脆性2。
在以下材料中，属于复合材料的材料是。
a、钢筋混凝土b、沥青混凝土c、建筑石油沥青d、建筑塑料五、是非判断题1．错2．错3．对4．错1.虽然有些材料在应力的初始阶段是弹性的，但在达到一定程度后会表现出塑性特征。
这些材料被称为塑料材料。
2．在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。
3．材料的软化系数愈大，材料的耐水性愈好。
4．材料的渗透系数愈大，其抗渗性能愈好。
建筑材料课后思考题答案和习题答案
第一章 建筑材料的基本性质复习思考题1、说明材枓的体积构成与各种密度概念之间的关系。
答: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。
(1)绝对密实体积和实际密度绝对密实体积即干燥材料在绝对密实状态下的体积，即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积.材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为实际密度。
（2）表观体积和表观密度材料单位表观体积的质量称为表观密度。
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。
(3）材料的自然体积与体积密度材料的自然体积指材料在自然状态下的体积,即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分).体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。
（4）材料的堆积体积与堆积密度材料的堆积体积指粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积.松散堆积状态下的体积较大,密实堆积状态下的体积较小。
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.2、何谓材料的亲水性和憎水性?材料的耐水性如何表示？答：当润湿边角θ≤90°时，材料能被水润湿表现出亲水性，称为材料的亲水性；当θ〉90°时,材料不能被水润湿表现出憎水性，称为材料的憎水性。
材料的耐水性是指材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质. 耐水性用软化系数表示，如下式：式中: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 ） fg ——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa ）3、试说明材料导热系数的物理意义及影响因素。
答：材料的导热性是指材料两侧有温差时，热量由高温侧流向低温侧传递的能力,常用导热系数表示。
材料的导热系数λ主要与以下因素有关：（1）材料的化学组成和物理结构;（2）孔隙状况；（3）环境温度。
（或λ的影响因素：组成、结构,孔隙率、孔隙特征、受潮、受冻）4、说明提高材料抗冻性的主要技术措施。
建筑材料的基本性质培训课件(ppt 48张)
1.1.3 近似绝对密实体积
对于比较密实、孔隙较少的散粒状材料，不必磨细， 直接用排开液体的方法测定的体积。一般以V 表示。
1.1 材料与质量有关的性质
工程中砂石材 料，直接用排 水法测定其表 观体积
近似绝对密实体积是指包 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。
1.3 材料的力学性质
（2)耐磨性
耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力(包括磨损和磨耗)。 材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：
m1 m 2 G A
式中： G ——材料的磨耗率， （g/cm2）； m1——材料磨损前的质量，（g）； m2—— 材料磨损后的质量，（g）； A——材料试件的受磨面积 （cm2）。
h b
l
F
F
抗压
抗拉
抗剪
抗弯
1.3 材料的力学性质
抗压强度、抗拉强度、抗 剪强度的计算： 抗弯强度的计算： 中间作用一集中荷载， 对矩形截面试件，则其抗 弯强度用下式计算：
Fmax f A
式中：f——材料强度， MPa； Fmax——材料破坏时的最 大荷载，N； A——试件受力面积， mm2。
第1章 建筑材料的基本性质
the Basic Property of Construction Materials
1.1 材料与质量有关的性质
1.1.1 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。
封闭孔隙（体积为Vb） 开口孔隙（体积为Vk） 固体物质（体积为V）
Wm
mb m g mg
100 %
式中： mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。
建筑材料第一章材料的基本性质
m干
V
ρ-Density m-Mass in the dryness V -Volume in the absolute dense
表观密度 ——Apparent Density
Definition
It refers to mass per unit volume
0
m V0
when
m
materials
0'
m V0'
V
m V孔 V空
ρ0´- Bulk density m- Mass v0´-Bulk volume
2 材料的物理性质——物理状态参数
块状材料 散粒材料
m干
V
密度
Density
' m
V VB
表观密度
0
m V0
V
m VB VK
表观密度
Apparent Density
0'
材料的孔隙
来源
分类 对材料性能的影响——孔隙率
孔的特征
微孔 细孔 大孔
孤立孔 连通孔
开口孔 闭口孔
2 材料的物理性质——物理状态参数
表观密度
随着孔隙率降低，表观密度增大，吸水率降低，
强度提高。
吸水率
孔隙率
耐久性
Water absorption
ρ0 Porosity
强度
Durability
Strength 图 孔隙对材料性能的影响
2 材料的物理性质——物理状态参数
块状材料体积组成示意
VK
VB
V
VP
V’
2 材料的物理性质——物理状态参数
散粒材料体积组成示意
VK
建筑材料-第一章 建筑材料的基本性质
第一章建筑材料的基本性质内容提要了解和掌握材料的基本性质，对于合理选用材料至关重要。
本章主要介绍材料的基本物理、力学、化学性质和有关参数及计算公式。
在建筑物中，建筑材料要承受各种不同的作用，因而要求建筑材料具有相应的不同性质。
如用于建筑结构的材料要受到各种外力的作用，因此，选用的材料应具有所需要的力学性能。
又如，根据建筑物各种不同部位的使用要求，有些材料应具有防水、绝热、吸声等性能；对于某些工业建筑，要求材料具有耐热、耐腐蚀等性能。
此外，对于长期暴露在大气中的材料，要求能经受风吹、日晒、雨淋、冰冻而引起的温度变化、湿度变化及反复冻融等的破坏作用。
为了保证建筑物的耐久性，要求在工程设计与施工中正确的选择和合理的使用材料，因此，必须熟悉和掌握各种材料的基本性质。
1.1 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。
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。
建筑材料的基本性质
第一章 建筑材料的基本性质构成建筑物的建筑材料在使用过程中要受到各种因素的作用，例如用于各种受力结构的材料要受到各种外力的作用；用于建筑物不同部位的材料还可能受到风吹、日晒、雨淋、温度变化、冻融循环、磨损、化学腐蚀等作用。
为了保证建筑物经久耐用，就要求所选用的建筑材料要能够抵抗各种因素的作用。
而要能够合理地选用材料，就必须掌握各种材料的性质。
本章所讲述的材料基本性质，是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，必须考虑的最基本的、共有的性质。
对于不同种类的材料，由于在建筑物中所起的作用不同，应考虑的基本性质也不尽相同。
第一节 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）密度密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
用下式表示： Vm=ρ （1-1） 式中 ρ——密度，g/cm 3；m ——材料在干燥状态的质量，g ； V ——材料在绝对密实状态下的体积，cm 3。
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。
在测定有孔隙的材料密度时，应把材料磨成细粉，干燥后，用密度瓶（李氏瓶）测定其体积，用李氏瓶测得的体积可视为材料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。
（二）表观密度内 容 提 要本章主要讲述建筑材料的基本物理性质、力学性质和耐久性，并从材料的组成和结构出发阐述了影响材料性质的内在因素。
本章的学习要求是：：1．掌握材料的密度、表观密度、堆积密度、孔隙率和空隙率的定义及计算。
2．掌握材料与水有关的性质、热工性质、力学性能和耐久性。
3．了解材料孔隙率和孔隙特征对材料性能的影响。
表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的质量。
用下式表示： 00V m=ρ （1-2） 式中 0ρ——表观密度，g/cm 3或kg/m 3； m ——材料的质量，g 或kg ；0V ——材料在自然状态下的体积，cm 3或m 3。
第一章--建筑材料的基本性质
V
式中： — 密度，g/cm3 m — 材料在干燥状态下的质量，g V — 干燥材料在绝对密实状态下的体积， cm3
每种材料的密度是固定不变的。
二、表观密度
表观密度（俗称容重）是指材料在自然状态下 （包含孔隙）单位体积的质量。材料的表观密度可 按下式计算：
m
V0
式中 —表观密度，g/cm3(kg/m3)； m—材料的质量，g(kg)； V0—材料在自然状态下的体积，cm3(m3)。
固体材料在空气中与水接触时，按其是否易被 水湿润分为亲水性材料和憎水性材料两类。两类材 料与水接触时，界面上有着不同的状态。
葛州坝工程局水泥厂生产的一水泥的化学 成分（％）如下：
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O 21.42 4.68 6.15 63.78 1.88 1.08 0.19 0.53
矿物组成
矿物是构成岩石和各类无机非金属材料的 基本单元。
花岗岩的矿物组成主要是石英和长石 石灰岩的矿物组成为方解石 硅酸盐水泥的矿物组成主要是硅酸钙、铝酸 钙等
材料的矿物组成直接影响无机非金属材料 的性质。
二、材料的结构
材料的结构是指材料的内部组织情况， 可分为:
宏观结构 细观结构 微观结构 三个层次。
（一）宏观结构
宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨的粗 大组织，其尺寸在10-3m级（毫米级）以上。
材料的宏观结构可按其特征分为： 致密结构（钢材、玻璃等）
晶体是由质点（原子、离子或分子）在三维空间作有 规律的周期性重复排列（远程有序）而形成的固体。
特征：具有固定的几何外形，各向异性，在一定的压 力下具有固定的熔点，受到外力作用时可产生弹性变形。
菱
郑州大学01建筑材料-基本性质
图 1-3 材料含水状态
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饱和水
表面水
干燥状态
气干状态
饱和面干燥状态
湿润状态
图 1-3 材料含水状态
骨料的含水状态可分：
干燥状态——不含水分或含水率接近于零； 气干状态——在大气中干燥，含水率与大气湿度相平衡，但末达到饱和 状态； 饱和面干状态——材料内部开口孔隙吸水达到饱和而其表面干燥； 湿润状态——材料不仅内部开口孔隙含水达到饱和，而且表面还附着一 部分自由水。 如果你要计算普通混凝土配合比，一般以干燥状态的骨料为基准，而一 些大型水利工程常以饱和面干状态的骨料为基准。
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粉煤灰玻璃体
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胶体结构
以粒径为10-7~ 10-9m的固体微粒（分散相），均匀分 散在连续相介质中所形成的分散体系称为胶体。在胶体中 含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。分散 的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径 在1nm—100nm之间；连续的一部分是介质。
1）当介质为液体时，称此种胶体为液溶胶；
m V0
态通常指气干状态表观密度。
口孔隙。孔隙材料，如砖头、混凝土、木材等。 意义：反映材料轻重的量，也与材料的强度有关，是选择结构 材料和承重材料的依据。 V0的测量：对形状规则的材料，直接测量尺寸，计算体积； 对形状不规则的材料，要封堵开口孔隙（如蜡封或 者浸入液体中饱和后）再采取用排液法测量。
Ａ具有较好的冷、热变形等工艺性能，但强度较低，而Ｂ则强 度较高 。
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相组成
• 材料中具有相同物理、化学性质的均匀部分称为 相。 • 自然界中的物质可分为气相、液相和固相。 • 建筑材料大多数是复合相。复相物质，由气、液、 固三种物质中的两种或两种以上构成。 如：沥青，水泥浆等 混凝土可以认为是有骨料颗粒（骨料相）分 散在水泥浆基体（基相）中所组成的两相复合材 料。两相之间称为界面，即“界面相”。影响这类 材料的主要因素是原材料的品质及配合比例。
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§1.2 材料的力学性质
4、图例和动画演示
材料受剪破坏
§1.2 材料的力学性质
二、材料的弹性与塑性
（一）弹性
材料在外力作用下产生变形，当外力除去后，
变形能完全恢复的性质称为弹性。这种能够完全恢
复的变形称为弹性变形。具有这种性质的材料称为
弹性材料。这种材料的变形服从虎克定律，应力与
应变成正比。 σ
试验条件的不同主要是指试件尺寸以及试验时的 加荷速度。试验时应按照相关规范来进行操作。
§1.2 材料的力学性质
4、图例和动画演示
抗压 抗拉
抗弯
抗剪
§1.2 材料的力学性质
4、图例和动画演示
材料受拉破坏
§1.2 材料的力学性质
4、图例和动画演示
材料受压破坏
§1.2 材料的力学性质
4、图例和动画演示
A
·
弹性材料的变形曲线
0
ε
§1.2 材料的力学性质
（二）塑性
材料在外力作用下产生变形，当外力除去后， 仍保持变形后的形状，并不破坏的性质称为塑性。 这种不可恢复的变形称为塑性变形。
σ
A
B
0
ε
塑性材料的变形曲线
§1.2 材料的力学性质
实际上纯的弹性材料和塑性材料是没有的。 有的材料受力时先发生弹性变形，再发生塑性变形， 如建筑钢材； 有的材料在受力后弹性和塑性变形同时发生，这种 材料称为弹塑性材料，如混凝土。
材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为材料 的强度，以材料受外力破坏时单位面积上所承受 的外力表示。材料在建筑物上所承受的外力主要 有拉力、压力、剪力和弯力，材料抵抗这些外力 破坏的能力，分别称为抗拉、抗压、抗剪和抗弯 强度。
材料的这些强度是采用标准试件，通过试验来 测定的。
§1.2 材料的力学性质
1、抗拉、抗压、抗剪强度
（二）表观密度
材料在自然状态下单位体积的质量成为表观
密度，用ρ0表示。
0
m V0
ρ0－表观密度，kg/m3；
m－材料的质量，kg；
V0－材料在自然状态下的体积，m3。
自然状态下的体积指包含材料内部孔隙的体 积。
§1.1 材料的基本物理性质
（三）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，
（四）*视密度
指材料在包含内部闭口孔隙（开口孔隙除外） 条件下的单位体积的质量。
m
V'
V′―材料的自然状态下不含开口孔隙的体积。或直接 用排水法测得实际体积的近似值。
§1.1 材料的基本物理性质
四种密度的关系：
对于同种材料（如一堆碎石），测得的四种密度的关
系？
密度
视密度 表观密度 堆积密度
§1.3 材料与水有关的性质
2、体积吸水率
Wv－材料的体积吸水率，％； V0－材料干燥状态下的体积，cm3； V水－材料吸水饱和状态下的体积， cm3 。
§1.3 材料与水有关的性质
Wv 与Wm 之间的关系：
Wv＝
V水 V0
＝
m饱－m干
V0 水
m饱－m干
V0 0
Wv=Wm×ρ0。ρ0为材料在干燥状态下的表观 密度。
材料的亲水性与憎水性可用润湿角θ来说明， 当材料与水接触时，在材料、水、空气三相的交 点处，作沿水滴表面的切线，该切线与固体、液 体接触面的夹角称为润湿角θ。
θ
θ
亲水性材料
憎水性材料
润湿角θ越小，表明材料越易被润湿。实验 表明，当润湿角θ≤90°时，这种材料称为亲水性 材料；当润湿角θ>90°时，称为憎水性材料。
样的表观密度。
解： 表观密度 0
已知m=1000g，
0
m
V0
m干 V0
V0=V排开水= (1840 1005) 2475 370cm3 1
0
m干 V0
1000 370
2.70g
/ cm3
§1.1 材料的基本物理性质
2、一块标准尺寸的黏土砖(240mm×115mm×53mm)， 干燥状态质量为2420g，吸水饱和后为2640g，将其烘 干磨细后称取50g，用排水法测得体积为19.2cm3，试 求孔隙率
材料在冲击或震动荷载作用下能承受很大的变 形也不致破坏的性质称为韧性，具有这种性质的材 料称为韧性材料。
如低碳钢、低合金钢等属于韧性材料。
§1.2 材料的力学性质
材料脆性、韧性破坏动画演示
§1.2 材料的力学性质 四、材料的硬度
硬度是材料抗穿刺能力的度量，反映材料的耐 磨性和加工的难易程度。
压入法测量材料的布氏硬度。
(1)亲水性材料
干砖
砖表面滴水后
(2)憎水性材料
塑料
塑料表面滴水后
§1.3 材料与水有关的性质
（二）材料的吸水性 材料浸入水中吸收水的能力称为材料的吸水
性，常用质量吸水率来表示。吸水率包括质量 吸水率(Wm)和体积吸水率（Wv）两种。 1、质量吸水率
Wm－材料的质量吸水率，％； m干－材料干燥状态下的质量，g； m饱－材料吸水饱和状态下的质量，g。
解： 孔隙率
P V0 V 100% V0Biblioteka 1 0
100%
ρ0=m/V0=2420/(24×11.5×5.3)=1.65g/cm3
ρ=m/V=50/19.2=2.60g/cm3
P
1
1.65 2.6
100%
36.5%
§1.2 材料的力学性质
一、材料的强度
用ρ0′表示。
0
'
m V0
'
ρ0 ′ －堆积密度，kg/m3；
m －材料的质量，kg；
V0 ′ －材料的自然堆积体积（包括材料颗粒体积和颗粒之 间空隙的体积），m3。
测定散粒材料的堆积密度时，按一定的方法将 散粒材料装入一定的容器中，则堆积体积为容器 的容积。
请看堆积密度试验动画
§1.1 材料的基本物理性质
D V 100% 0 100%
V0
§1.1 材料的基本物理性质
（二）孔隙率P
指材料的自然体积内，孔隙体积占自然体 积的百分率。
P
V0 V V0
100%
1
0
100%
开口孔隙率： 闭口孔隙率：
PK
Vk V0
100% V0 V ' V0
100%
§1.3 材料与水有关的性质
材料的吸水率的大小主要取决于材料本身的 亲水性与憎水性，但与材料的孔隙率大小和孔隙 隙特征也有关系。
对于亲水性材料，孔隙率越大，吸水性越强。 但若是闭口孔隙水分也不易进入，粗大的开口孔 隙，水分不易吸满和保留；具有密集微细连通而 开口孔隙的材料，吸水率才最大。
§1.3 材料与水有关的性质
P
P
P
强度公式：
P 拉力
P 压力
P 剪力
f F A
f－材料的抗拉、抗压、抗剪强度，MPa； F－最大破坏载荷，N； A－受力面积，mm2。
§1.2 材料的力学性质
2、抗弯强度
抗弯强度的测试有两种方法如图所示:
P
P/2
P/2
h
a
a
a
b
l
l=3a
试验时将试件放在两个支点上，中间作用一
集中载荷P，则抗弯强度公式为：f f
F 布氏压头
用压力除以压痕面积所得 到的值为布氏硬度值，可按下 式计算：
D
材料表面
d
§1.2 材料的力学性质 四、材料的硬度
按滑刻法，矿物硬度由小到大分为10级：滑石1， 石膏2，方解石3，萤石4，鳞灰石5，正长石6，石英7， 黄玉8，刚玉9，金刚石10。称为莫氏硬度
§1.2 材料的力学性质 四、材料的硬度
P
'
V0 'V0 V0 '
100%
1
0 0
'
100%
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。
空隙
§1.1 材料的基本物理性质
课堂练习：
1、有一卵石试样，洗净烘干后质量为1000g，将其浸
水饱和，用布擦干表面称重为1005g，再装入盛满水
后重为1840g的广口瓶内，然后称重为2475g，试求试
§1.2 材料的力学性质
4、一边长为200mm的立方体试块，进行抗压强度 试验时，破坏荷载为1600KN，试求该试块抗压强 度为多少？
解：f＝F/A＝1600×103/(200×200)=40.0 MPa
§1.3 材料与水有关的性质
建筑物中的材料在使用过程中经常会直接或 间接与水接触，如水坝、桥墩、屋顶等，为防 止建筑物受到水的侵蚀而影响使用性能，有必 要研究材料与水接触后的有关性质。
开口孔：常温下水能进入 闭口孔：常温下水不能进入
§1.1 材料的基本物理性质 一、材料与质量有关的性质（4个密度）
（一）密度
材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为密 度，（绝对密实体积指不包括材料孔隙在内的体 积）。用ρ表示。
m
V
ρ－密度，kg/m3； m－材料在干燥状态下的质量，kg； V－干燥材料的绝对密实体积，m3。
§1.1 材料的基本物理性质
（一）密度 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（排液法）。材料磨的越细， 测得的密度数值就越精确。砖、 石等材料的密度即用此法测得。