第2章建筑材料的基本性质解读

2.2材料的物理性质
2.2.1材料与质量有关的性质
1.与质量有关的性质
自然界的材料，由于其单位体积中所含孔(空)隙程度不同， 因而其基本的物理性质参数——单位体积的质量也有差 别，现分述如下。
2.2材料的物理性质
①实际密度
实际密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量， 绝对密实状态下的体积是不包括孔隙在内的体积。
孔隙的构造特征，主要是指孔隙的形状和大小。材料内 部开口孔隙增多会使材料的吸水性、吸湿性、透水性、 吸声性提高，抗冻性和抗渗性变差。材料内部闭口孔隙 的增多会提高材料的保温隔热性能。根据孔隙的大小， 分为粗孔和微孔。一般均匀分布的密闭小孔，要比开口 或相连通的孔隙好。不均匀分布的孔隙，对材料性质影 响较大。
建筑材料基本性质
土木工程的各个部位都处于不同的环境条件并起一定的作用。 如梁、板、柱以及承重的墙体主要承受各种荷载作用； 房屋屋面要承受风霜雨雪的作用且能保温、防水； 基础除承受建筑物全部荷栽外，还要承受冰冻及地下水的侵蚀； 墙体要起到抗冻、隔声、保温隔热等作用。
这就要求用于不同工程部位的材料应具有相应的性质。
式中：0 —— 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表观体积，cm3 或 m3。
2.2材料的物理性质
③堆积密度
是指散粒或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。
按下式计算：
0
m V0
式中：0 —— 材料的堆积密度，kg/m3；
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。以D表示，密实 度的计算式如下：
D V 100 % 0 100 %
V0
式中：D —— 材料的密实度，％。
V —— 材料的绝对密实体积，cm3 或 m3；
V0 —— 材料的自然体积，cm3 或 m3。
0 为表观密度 ρ 为实际密度
多孔结构：如加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料等 微孔结构：如石膏制品、烧粘土制品等
致密性结构
多孔结构
微孔结构
按存在状态分：
纤维结构：如木材、玻璃钢、岩棉等 层状结构：如胶合板、纸面石膏板等 散粒结构：如混凝土骨料、膨胀珍珠岩等
木材
胶合板
混凝土骨料
2.1 材料的基本组成、结构与构造
学习目标：
了解各类建筑材料的组成和结构；
掌握建筑材料的基本物理性质、力学性质和耐久性
掌握建筑材料的实际密度、表观密度、堆积密度、孔隙 率和密实度的计算方法
2.1 材料的基本组成、结构与构造
2.1.1 材料的组成
材料的组成包括化学组成和矿物组成。
1.化学组成 化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类和数 量。不同化学组成的材料其性质不同。如碳素钢随含碳 量的增加，其强度、硬度、冲击韧性将发生变化；碳素 钢容易生锈，在钢中加入铬、镍等化学分就生产出不锈 钢。
材料的结构可分为宏观结构、细观结构和微观结构。它 是决定材料各种性质的最重要因素。
1.宏观结构 指用肉眼或是放大镜能够分辨的毫米级以上的粗大组织称为
宏观结构。主要由以下类型：致密结构、多孔结构、微 孔结构、纤维结构、片状或层状结构和散粒结构。
按孔隙分：
致密结构：如钢铁、玻璃、致密天然石材、玻璃、玻 璃钢、塑料等
0 为表观密度 ρ 为实际密度
2.2材料的物理性质
孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，其大小取决 于材料的组成、结构以及制造工艺。材料的许多工程性 质如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声性 等都与材料的孔隙有关。这些性质不仅取决于孔隙率的 大小，还与孔隙的大小、形状、分布、连通与否等构造 特征密切相关。
m —— 材料的质量，kg；
V0' —— 材料的自然堆积体积，包括颗粒的体积和颗粒 之间空隙的体积(见图)，也即按一定方法装入容器的容积， m3。
空隙 颗粒
❖ 图2—2 散粒材料堆积及体积示意图(堆积体积＝颗粒体积＋空隙体积) ❖ 1．固体物质 2．空隙 3．孔隙
2.2材料的物理性质
b．密实度
2.矿物组成 矿物是具有相对固定的化学成分和结构特征的单体和化 合物。许多无机非金属材料是由各种矿物组成的。某些 建筑材料，其矿物组成是决定其材料性质的主要因素。 水泥因所含的熟料矿物不同或其含量不同，表现出来的 水泥性质就不同。
2.1 材料的基本组成、结构与构造
2.1.2 材料的结构和构造
2.1.2 材料的结构和构造
2.细观结构 指用光学显微镜所观察到得微米级组织结构称为细观结构， 又称为亚微观结构或显微观结构。该结构主要研究材料 内部的晶粒、颗粒等的大小和形态、晶界或界面，孔隙 与微裂纹的大小、形状及分布等。
3.微观结构 用电子显微镜、X射线衍射仪等手段来研究的材料原子、 分子级的微观组织称为微观结构
这些性质归纳起来可分为： 一、物理性质 与各种物理过程（水、热作用）有关的性质； 二、力学性质 材料在荷载作用下的变形及抵抗变形的能力； 三、耐久性 材料在使用环境中，受到各种作用（物理作用、化学 作用及生物作用等）而影响使用功能。
建筑材料所具有的各种性质，主要取决于材料的组成和结构状 态，同时还受到环境条件的影响。为了能够合理地选择和正确地使 用材料，必须了解材料的各种性质以及性质与组成、结构状态的关 系。
2.2材料的物理性质
⑤孔隙率与密实度
a．孔隙率
孔隙率是指材料中孔隙体积占材料自然状态下总体积的 百分率。以P表示，可用下式计算：
P
V0 V V0
100% 1
0
100%
式中：P —— 孔隙率，％；
V —— 材料的绝对密实体积，cm3 或 m3；
V0—— 材料的自然体积，cm3 或 m3。
2.2材料的物理性质
b．填充率
填充率是指散粒或粉状材料颗粒体积占其自然堆积体积的 百分率，用表示。
按下式计算：
m
V
式中： ρ — — 密度，g/cm3或kg/m3 m — — 材料的质量，g或kg V — — 材料在绝对密实状态下的体积，cm3或m3
图2—1 ຫໍສະໝຸດ Baidu料组成示意图
1．空隙
2．固体物质
2.2材料的物理性质
②表观密度
表观密度是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量。
按下式计算：
0
m V0