2.材料的基本物理性质1
土木工程材料的基本性质
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1）对近于绝对密实的材料：金属、玻璃等量测
几何体积→称重→代入公式
2）对有孔隙的材料： 砖、混凝土、石材等
磨成细粉→ 李氏比重瓶法测试
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（二）材料的表观密度
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1、表观密度（容重）－材料在自然状态下单位体积
公式：
的质量。单位g/cm3或kg/m3。
解:石子的孔隙率P为：
•
P V 0 V 1 V 1 0 1 2 .6 1 1 .5% 1
V 0
V 0
2 .65
石子的空隙率P/为：
P V 0 V 0 1 V 0 1 0 1 1 .6 8 3.6 5 % 3 V 0 V 0 0 2 .61
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三、材料与水有关的性质
细微且连通的孔隙---吸水率较大
◎ 吸水性对材料的影响：
体积膨胀、强度降低，对围护结构材料不利
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（二）材料的吸水性与吸湿性
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2、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：
W含＝m含m － 干m干10％ 0
烘干→量测几何体积→称重→代入公式
2）对形状不规则的材料： 砂、石等
烘干→蜡封→浮力天平
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（三）材料的堆积密度
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1、堆积密度（松散容重）－散粒状材料在自然堆积状态
下单位体积的质量。单位g/cm3或kg/m3。
公式：
/ o
m
V
/ o
式中： ρ/o－堆积密度（ g/cm3 ） m－材料的质量（g）
土木工程材料第1章第1节——材料的基本物理性质
解：
实体体积 V实＝170cm3 V实＋V闭＝190cm3
表观体积 V0＝V实＋＝450/170＝2.65 g/cm3；
V实
表观密度ρ0＝ m＝450/230＝1.956 g/cm3＝1956 kg/m3
V0
开口孔隙率PK
＝
V开 V0
×100%＝（230-190）/230×100%＝17.4%
分为若干个强度等级。如烧结普通砖按抗压强度值分为MU30、MU25 、MU20、MU15、MU10五个强度等级。
2、 比强度 由于不同材料的强度、表观密度均存在较大差异，为了便
于比较不同表观密度材料的强度，常用比强度指标来评价材料 强度与表观密度的综合性状。比强度是按单位体积质量计算的 材料强度，其值等于材料的抗压强度与其表观密度之比，它是 衡量材料轻质高强性能的重要指标。
l 韧性材料特征 韧性材料的特点是变形大，特别是塑性变形大，破坏前有明显预兆；
抗拉强度与抗压强度接近。
抗震结构、承受动荷载的结构需要考虑材料的韧性 静荷载——作用时不产生加速度的荷载。如结构自重； 动荷载——作用时产生加速度的荷载。如冲击、振动荷载；
指标——渗透系数、抗渗等级 材料的抗渗性主要与材料内部的孔隙率（尤其是开口孔隙率） 和材料的憎水性或亲水性等因素有关。材料的抗渗能力直接或间接 影响材料的耐久性、抗冻性和耐腐蚀性。 6、材料的含水状态——干燥、气干、饱和面干及湿润状态
三、与热有关的性质
1、 导热性 导热性是指当材料的两侧存在温度差时，热量由高温侧向低温
常将防止室内热量向室外散失称为保温；把防止外部热量进 入室内称为隔热。工程上把导热系数小于0.23W/(m·K)的材料称为 保温隔热材料。
在热工学中，将导热系数的倒数称为材料的导热阻。导热系数和导 热阻均是评定材料导热能力的重要指标，材料的导热系数越小或导热阻 越大，其保温隔热及其节能效果越好。
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。
（3）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。
2、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。
（1）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）。
第2章 材料的基本性质
☞
3、材料的耐水性、抗冻性、抗渗性、导热性、吸音性能的 评价指标
例：F40、P8、KR=0.85、λ=0.08W/m.K各是何含义？这些指
标高好还是低好？ 4、烧结粘土砖按孔洞率分为哪几种？各如何应用？ 例：空心砖能否用于承重墙？ 5、按荷载特性，强度可分为哪几种？试验条件对强度测试 结果会产生什么影响？ 例：试件大小、高宽比、含水量、加荷速度、表面光滑
☞ §2-2 材料的力学性质
一、强度与比强度
1、强度
定义：抵抗外力破坏的最大应力值 分类：抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度 影响因素： 材料内因……组分、结构 试验条件……试件(尺寸、形状、含水率) 温度、加荷速度等
Suzhou University of Science and Technology
☞
☞
应力
脆性材料
变形
☞ §2-3 材料的耐久性
。 定义－材料在长期使用过程中，能保持原有性能的性质
破坏作用
物理作用－温湿度、冻融、流水、紫外线 化学作用－酸碱盐水溶液、有害气体、水 生物作用－虫、菌 机械作用—荷载作用下的疲劳破坏 耐久性试验
（快速模拟试验）
干湿循环、冻融循环、化学介质浸渍等。
Suzhou University of Science and Technology
思考：1、体积如何测定?
（李氏瓶法、蜡封法、容器法） 2、意义？
苏州科技大学
☞ 二、孔隙率和孔隙特征、空隙率和压实度
1、孔隙：材料内部的空隙 孔隙率P：自然状态下，材料中孔隙体 积占自然状态体积的百分比。
V0 V 0 P 1 100 % V0
孔隙特征：开闭状态、孔径、孔分布
吸附
材料的物理性质
• 例题： • 某石灰岩块干燥状态下的பைடு நூலகம்量980克，，自然 状态下的体积为450立方厘米，其粉末密实的 体积为350立方厘米，将其敲成碎块装在容器 内的标示容积为0.6升。试求该块石灰岩的密 度、表观密度及堆积密度？ • 解：ρ= m/v =980g/350cm3=2.8g/cm3
•
ρ0=m/v0 = 980g/450cm3=2.18g/cm3 ρ0´=m/V 0´ = 980g/600cm3=1.63g/cm3
ρ =m/v
• 堆积密度：指疏松状（小块、颗粒、纤维）材料 在堆积状态 堆积状态下，单位体积的质量。 堆积状态 堆积状态;材料的实体积、孔隙体积、空隙体积 堆积状态 • 公式：ρ0´=m/V 0´ • ρ0´：堆积密度，kg/m3； • m：材料的质量，kg ´ • V 0´：材料的堆积体积（包括材料的实体积、 • 孔隙体积、空隙体积）。 • V 0´=V材+V孔+V空 • 举例：施工现场堆放的砂的密度。
•
习题
• 某普通粘土砖，其干燥状态下的质量为 2500克，磨细后其粉末排开水的体积为 970立方厘米，若砖的孔隙全部为被水充 满的开口孔的体积，试计算砖的密度、 表观密度及吸水饱和状态下吸入水的质 量是多少？
总结
• 1、材料的密度、表观密度、堆积密度的 定义、公式。 • 2、灵活运用公式进行相关计算。 • 3、分析同种材料的三个密度值相等说明 什么问题？
第一节 材料的物理性质
一、与质量有关的性质 •1、密度 •2、表观密度 •3、堆积密度 • 二、与水有关的性质
• 密度：材料在绝对密实 绝对密实状态下，单位体积的 绝对密实 质量。 • “绝对密实 绝对密实”：指不包括孔隙在内的体积或 绝对密实 指材料的实体积。 • • • • • • 计算公式：ρ=m/v ρ ：材料的 密度，g/cm3 m：材料在 干燥状态下的质量， g v：材料的实体积， cm3 V=V 材 举例：金属、玻璃
第二章 建筑材料的基本性质(1)
m 0 V0
材料的表观体积是指包含孔隙的体积。一般 是指材料长期在空气中干燥，即气干状态下的 表观密度。称为气干表观密度。在烘干状态下 的表观密度，称为干表观密度。
一、测定材料的干质量m:
取材料样品
烘干
冷却到室温
烘箱1050C~1100C
干燥器 天平
称量质量 m
二、测定材料的自然体积Vo-----分两种情况：
比较项目 材料状态
近似密度 近似绝对 密实状态
表观密度 自然状态Байду номын сангаас
堆积密度 堆积状态
V0
材料体积 计算公式
应用
V
m V
V
m ' V'
V0
0 m0
V0
0'
m0 V0'
判断材料性质
材料用量及体积的计 算
2、材料的密实度与孔隙度
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。以D表示：
材料的抗渗性也可用抗渗等级表示。抗渗 等级是以规定的试件，在标准试验方法下所 能承受的最大水压力来确定，以符号“Pn” 表示，如P4、P6、P8等分别表示材料能承受 0. 4、0. 6、0.8MPa的水压而不渗水。 例如：某防水混凝土的抗渗等级为P6，表 示该混凝土试件经标准养护28d后，按照规定 的试验方法在0.6MPa压力水的作用下无渗透 现象。
憎水性孔壁难以使水吸入。
拓展思考—— 1、为什么房屋一楼特别潮湿？ 2、如何解决？
1、地下水沿材料毛细管上升，然后 在空气中挥发。 2、解决问题的原理与办法 阻塞毛细通道，技术措施？ 对材料中的毛细管壁进行憎水 处理
建筑材料物理性能
2.1 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。
（2）表观密度 (Apparent Density)以前称容重、有的也称毛体积密度。
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：式中: ρ0－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）。
材料在自然状态下的体积是指材料的实体积与材料内所含全部孔隙体积之和。
对于外形规则的材料，其测定很简便，只要测得材料的重量和体积，即可算得表观密度。
不规则材料的体积要采用排水法求得，但材料表面应预先涂上蜡，以防水分渗人材料内部而影响测定值。
（3）堆积密度 (Bulk Density)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。
可用下式表示：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）。
材料的基本物理性质
表观密度的测定(实验)
自然状态下的体积：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。 测定方法：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。
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： 表观密度的测量
材料的抗渗性与其孔隙率和孔隙特征的关系：
细微连通的孔隙，水容易渗入，故这种孔隙愈多，材料的抗渗性愈差。闭口孔隙，水不能渗入，因此闭口孔隙率大的材料，其抗渗性仍然良好。开口大孔，水最易渗入，故其抗渗性最差。 材料的抗渗性还与材料的增水性和亲水性有关，憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料。 材料的耐久性与材料抗渗性的有着密切的关系。
材料名称
密度（g/cm3）
表观密度kg/m3
堆积密度kg/m3
钢
7.85
7850
花岗岩
2.80
2500～2900
碎石（石灰石）
2.65
1400～1700
砂
2.63
1450～1700
粘土
2.60
1600～1800
水泥
3.10
1100～1300
烧结普通砖
2.70
1600～1900
材料中所含水分与空气的湿度相平衡时的含水率，称为平衡含水率
K软 值越小，材料的耐水性？
式中：K软 ---材料的软化系数； f饱 ---材料在吸水饱和状态下的抗压强度,MPa f干 ---材料在干燥状态的抗压强度，MPa 。 定义：材料抵抗水破坏作用的性质。 度量指标：软化系数，即
三、耐水性
材料的软化系数的范围在0～1之间。
式中：β ---材料质量吸水率，%； m--- 材料干燥状态下质量，g; m1--- 材料吸水饱和面干状态下质量。
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。
材料的基本物理性质与力学性质
•
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。08:27:2708:27:2708:27Wednesday, October 21, 2020
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.2120.10.2108:27:2708:27:27October 21, 2020
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月21日上午8时27分 20.10.2120.10.21
90°≤θ≤180°
图1.3.1 材料润湿角（θ）示意图
Back
吸水性
定义： 指材料在水中吸收水分的性质。
指标：吸水率（W）：材料吸收水分的 重量占材料干燥重量或体积的百分数。
公式： 质量吸水率
Wm m1 m2 m2
体积吸水率
Wv m1 m2 v
m1－材料在吸水饱和状态下的质量(g) m2－材料在干燥状态下的质量（g） V －材料在自然状态下的体积（cm3 ） Back
➢公式 ：
P' (1 V0 ) (1 0 ') 100%
V0 '
0
Back
第二节 材料的力学性质
强度 弹性和塑性 脆性和韧性
Bac k
强度
➢定义： 强度指材料抵抗 外力作用下产生 破坏的能力。
➢强度分类及公式:
弹性和塑性
弹性及弹性材料
➢ 弹性：外力的作用下产生变形,外力取消后, 能够完全恢复原来形状的性质。
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月21日上午8时27分 20.10.2120.10.21
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月21日星期 三上午8时27分 27秒08:27:2720.10.21
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。
七建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质主要包括物理性质、力学性质、耐久性、防火性、防辐射性等1、材料的组成与结构（1）材料的组成：化学组成；矿物组成。
（2）材料的结构：宏观结构；显微结构；微观结构；材料孔隙。
2、材料的物理性质（1）基本物理性质：体积密度、密度及表观密度，材料的孔隙率；散粒材料的堆积密度与空隙率。
（2）材料与水有关的性质：亲水性与憎水性、吸水性、耐水性、抗水性。
（3）材料与热有关的性质：导热性、热容量。
3、材料的力学性质（1）材料强度：材料在不同荷载下的强度；试验条件对材料强度试验结果的影响；强度等级或标号；比强度。
（2）材料变形：弹性变形；塑性变形。
（3）冲击韧性。
（4）硬度、磨损及磨耗。
4、材料的耐久性材料的化学组成、结构与构造一、材料的化学组成：是决定材料性质的内在因素之一。
主要包括：元素组成和矿物组成。
二、材料的微观结构材料的性质与材料内部的结构有密切的关系。
材料的结构主要分成：宏观结构、显微结构、微观结构从微观结构层次上，材料可分为晶体、玻璃体、胶体。
晶粒的大小对材料性质也有重要影响，一般晶粒愈细，分布愈均匀，材料的强度愈高。
所以改变晶粒的粗细程度，可使材料性质发生变化，如钢材的热处理就是利用这一原理。
由于胶体的质点很微小，其总表面积很大，因而表面能很大，有很强的吸附力，所以胶体具有较强的粘结力。
胶体结构与晶体及玻璃体结构相比，强度较低、变形较大。
三、材料的构造致密状、多孔状、微孔状、颗粒状、纤维状、.层状构造材料的物理性质一、材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度1、(一)、材料的密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量（即重量）称为材料的密度。
ρ=m/v .（g/cm3）绝对密实状态下不含任何孔隙的体积磨成细粉用密度瓶测体积--密度致密的不规则散粒材料--排水法相对密度：无量纲(二)、材料的表观密度材料在自然状态下单位体积的质量称为材料的表观密度。
Ρ0=m/v0（kg/m3）（三）、体积密度材料在自然状态下，单位体积的质量。
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。
2020/3/20
15
/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。
材料的物理性质
材料的物理性质材料的物理性质是指材料在不改变其化学性质的条件下，对外界物理环境的响应和行为。
它们是用于描述和区分不同材料的重要特征，可以通过测量和观察来确定。
下面将介绍一些常见的材料物理性质。
首先，材料的密度是指单位体积内所含物质的质量。
密度是一个重要的特征值，可以用来区分不同的材料。
例如，金属通常具有较高的密度，而塑料和木材的密度则较低。
其次，材料的熔点是指物质从固态转变为液态的温度。
不同的材料具有不同的熔点，熔点的高低决定了材料在不同温度下的使用范围。
例如，铝的熔点较低，因此常用于制造铝制品。
材料的热膨胀系数是指材料随温度变化时长度、面积或体积的变化率。
热膨胀系数是一个重要的性质，因为它可以用来描述材料在温度变化时的变形情况。
例如，钢材具有较低的热膨胀系数，因此常用于制造高精度的工具和仪器。
材料的导热性是指材料传导热量的能力。
不同的材料具有不同的导热性能，导热性可以用来描述材料在温度梯度下的传热情况。
例如，金属通常具有较高的导热性，因此常用于制造散热器和导电线材。
材料的电导率是指材料传导电流的能力。
电导率可以用来描述材料的导电性能。
金属通常具有较高的电导率，因此常用于制造电线和电子元件。
材料的硬度是指材料抵抗划痕或变形的能力。
硬度常用来描述材料的耐磨性和耐划性。
例如，钢材具有较高的硬度，因此常用于制造刀具和机械零件。
材料的弹性模量是指材料在受力作用下恢复原状的能力。
弹性模量可以用来描述材料的刚性和柔韧性。
例如，橡胶具有较低的弹性模量，因此常用于制造密封件和减震器。
材料的光学性质包括折射率、透明度和反射率等。
折射率是指光在材料中传播时的方向变化程度，透明度指材料对光的透射能力，反射率是指材料表面上反射光的比例。
光学性质可以用来描述材料对于光的响应和行为。
总之，材料的物理性质涵盖了很多方面，包括密度、熔点、热膨胀系数、导热性、电导率、硬度、弹性模量和光学性质等。
这些性质可以用来描述和区分不同的材料，对于材料的选择和应用具有重要的指导意义。
材料的基本物理性质
孔隙率越小，密实度越大，强度越高，吸水率越小。
密实度
材料体积内别固体物质充实的程度，即固体物质的体积占总体积的百分比
D= *100%= *100%
材料连通孔隙率
= *100%
:材料连通孔隙率%
:饱和面干状态质量g
:干燥状态质量g
:水密度g\
：表观体积
空隙率
散粒材料在某容器的积体积中颗粒之间的空隙体积占堆积总体积的百分比
P’= *100%=(1- )*100%
填充率
散粒材料在某堆积体积内被其颗粒体积填充的程度
D’= *100%= 100%
P’+D’=1
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=
:密度g\
m:材料在干燥状态下的质量g
v:绝对体积
表观密度
材料在自然状态下（含孔隙）单位体积的质量
=
:表观密度g\
M:材料质量g
:表观体积
堆积密度
散粒材料在规定的装填条件下单位体积的质量
=
:堆积密度Kg\
m:材料的质量Kg
:材料的堆积体积
孔隙率
材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率
P= *100%=(1- )*100%
第一章建筑材料的基本性质
第一节材料的基本物理性质
材料与质量有关的性质
项目
概念
公式
备注
体积
构成
块状
块状材料的体积是由固体物质的体积和材料内部孔隙的体积构成
=V+
散粒
固体物质体积、颗粒内部孔隙体积、固体颗粒之间的空隙体积组成
=V+ +
含水状态
干燥状态、气干状态、饱和面干状态、湿润状态
密度
材料在绝对密实的状态下单位未提及的质量
建筑材料的基本物理性质
建筑材料的基本物理性质建筑材料的基本物理性质二、建筑材料的基本物理性质(一)材料的密度、表观密度和堆积密度1.密度(ρ)密度是材料在绝对密实状态下,单位体积的重量。
按下式计算:ρ＝m/V式中ρ一一密度, g/cm3;m一一材料的重量, g;V一一材料在绝对密实状态下的体积, cm3。
这里指的"重量"与物理学中的"质量"是同一含义,在建筑材料学中,习惯上称之为“重量”。
对于固体材料而言, rn是指干燥至恒重状态下的重量。
所谓绝对密实状态下的体积是指不含有任何孔隙的体积。
建筑材料中除了钢材、玻璃等少数材料外,绝大多数材料都含有一定的孔隙、如砖、石材等块状材料。
对于这些有孔隙的材料,测定其密度时，应先把材料磨成细粉,经干燥至恒重后,用比重瓶(李氏瓶)测定其体积,然后按上式计算得到密度值。
材料磨得越细,测得的数值就越准确。
2.表观密度(ρo)表现密度是指材料在自然状态下,单位体积的重量。
按下式计算:Ρo＝m/V0ρo一一表观密度, g/cm3或kg/m3;m一一材料的重量, g或kg;Vo一一材料的自然状态下的体积, cm3或m3材料在自然状态下的体积包含了材料内部孔隙的体积。
当材料含有水分时,它的重量积都会发生变化。
一般测定表观密度时,以干燥状态为准,如果在含水状态下测定表度,须注明含水情况。
在试验室中测定的通常为烘干至恒重状态下的表观密度。
质地坚硬的散粒状材料,如砂、石,要磨成细粉测定密度需耗费很大的能量,一般测定其密度,在应用过程中(如混凝土配合比计算过程)近似代替其密度。
3.堆积密度(ρ'0)堆积密度是指粉状或散粒状材料在堆积状态下,单位体积的重量。
按下式计算:ρ'0=m/V'0(10-1-3 )其中ρ'0一一堆积密度, kg/m3;M一一材料的重量, kg;V'0一一材料的堆积体积, m3。
这里,材料的重量是指自然堆积在一定容器内材料的重量;其堆积体积是指所用容器的容积。
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The basic physical property of material（1）
主讲人：安亚强
物理性质
物质不经过化学变化或未发生化学反应二体现的性质，如密度、硬度、熔点、冰点、导热性、导电性等。
C
O N T E N T S
与质量有关的性质
与水有关的性质
与声音有关的质量
2
3
1The property about mass The property about water
The property about sound
密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
ρ—密度（g/cm 3）;
m —材料在干燥状态下的质量（g ）；V —材料在绝对密实下的体积（cm 3）。
1.1密度
V
m =
ρ固体材料的体积构成
测定密实体积：李氏瓶法。
1—固体物质体积V ;
2—闭口孔隙体积V B ；3—开口孔隙体积V K 。
表观密度是指多孔固体材料在自然状态下单位体积的质量。
ρ0—表观密度或体积密度（
kg/m 3或g/cm 3）;
m —材料在干燥状态下的质量（kg 或g ）；V 0
—材料在自然状态下的体积（m 3或cm 3）。
1.2表观密度
0V m =
ρ固体材料的体积构成
体积密度
1—固体物质体积V ;
2—闭口孔隙体积V B ；3—开口孔隙体积V K 。
V 0=V+V B +V K
测定表观体积：直接量测或排水法。
注：表观密度有干表观密度、气干表观密度、湿表观密度、饱和表观密度。
通常所说的表观密度指的是干表观密度。
堆积密度是指粉状、颗粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。
ρ′0—堆积密度（kg/m 3）;
m —材料在干燥状态下的质量（kg ）；V′0—材料在堆积状态下的体积（m 3）。
1.3堆积密度
00
V m '
='ρ散粒材料的体积构成
体积密度
1—固体物质体积V ;
2—闭口孔隙体积V B ；3—开口孔隙体积V K ；4—颗粒间空隙体积V 空。
V′0=V+V B +V K +V 空
测定堆积体积：容量桶量测。
松散堆积密度紧密堆积密度
（1）密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度。
1.4密实度与孔隙率
%
100%1000
0⨯=⨯=ρ
ρV V D 注：对于绝对密实材料，ρ0=ρ，故D=1，其他非密实材料的D<1。
ρ
m
V =
（2）孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。
1.4密实度与孔隙率
D
V V V P −=⨯−=⨯−=1%100)1(%1000
00ρ
ρ注：开口孔隙率即为水饱和的孔隙体积所占体积。
%
1000
⨯=ρ
ρD %
100⨯⋅−=⨯=w
0120k K ρV m m V V P 1100%k
B P P −=1孔隙特征：孔隙的大小、形状、分布、连通与否。
注：和从两个侧面反映材料的密实程度。
通常用孔隙率来表示。
闭口孔隙率
填充率是指散粒材料在其堆积体积中，被其颗粒填充的程度。
1.5填充率与空隙率
%
100%1000
00⨯'=⨯'='ρ
ρV V D D V V V P '
−=⨯'−=⨯'−'='1%100)1(%1000
000ρρ1
='+'P D 空隙率是指散粒材料在其堆积体积中，颗粒之间空隙体积占堆积体积的百分率。
注：′和′从两个侧面反映散粒材料相互填充的疏密程度。
空隙率可以作为控制混凝土骨料级配及计算砂率的依据。
空隙率′反映散粒材料相互填充的疏密程度，可计算
空隙体积。
已知卵石的表观密度为2.6 g/cm 3，把它装入一个2 m 3
的车厢内，装平时共用3500 kg ，求该卵石的空隙率。
若用堆积密度为1500 kg/m 3的砂子，填充上述车内卵石的全部空隙，共需砂子多少千克？
（1）卵石的空隙率′计算如下：
'
'0
035001100%1100%32.7%
22600P ρρ⎛⎫⎛⎫=−⨯=−⨯= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝
⎭（2）砂子质量计算如下：
填充满2 m 3的车厢内卵石共需砂
m=2×32.7%×1500＝981kg
主讲人：安亚强
T h e b a s i c p h y s i c a l p r o p e r t y o f m a t e r i a l（1）
Thanks
For
Watching。