材料的基本物理性质与力学性质
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
建筑材料常见问题解答--基本性质
建筑材料常见问题解答----- 建筑材料的基本性质1．一般的讲，建筑材料的基本性质可归纳为哪几类？答：一般的讲，建筑材料的基本性质可归纳为以下几类：物理性质：包括材料的密度、孔隙状态、与水有关的性质、热工性能等。
化学性质：包括材料的的抗腐蚀性、化学稳定性等，因材料的化学性质相异较大，故该部分内容在以后各章中分别叙述。
力学性质：材料的力学性质应包括在物理性质中，但因其对建筑物的安全使用有重要意义，故对其单独研究，包括材料的强度、变形、脆性和韧性、硬度和耐磨性等。
耐久性：材料的耐久性是一项综合性质，虽很难对其量化描述，但对建筑物的使用至关重要。
2．什么是材料的化学组成？答：材料化学组成的不同是造成其性能各异的主要原因。
化学组成通常从材料的元素组成和矿物组成两方面分析研究。
材料的元素组成，主要是指其化学元素的组成特点，材料的矿物组成主要是指元素组成相同，但分子团组成形式各异的现象。
3．建筑材料的微观结构主要有哪几种形式？各有何特点？建筑材料的微观结构主要有晶体、玻璃体和胶体等形式。
晶体的微观结构特点是组成物质的微观粒子在空间的排列有确定的几何位置关系。
一般来说，晶体结构的物质具有强度高、硬度较大、有确定的熔点、力学性质各向异性的共性。
建筑材料中的金属材料（钢和铝合金）和非金属材料中的石膏及水泥石中的某些矿物等都是典型的晶体结构。
玻璃体微观结构的特点是组成物质的微观粒子在空间的排列呈无序浑沌状态。
玻璃体结构的材料具有化学活性高、无确定的熔点、力学性质各向同性的特点。
粉煤灰、建筑用普通玻璃都是典型的玻璃体结构。
胶体是建筑材料中常见的一种微观结构形式，通常是由极细微的固体颗粒均匀分布在液体中所形成。
胶体与晶体和玻璃体最大的不同点是可呈分散相和网状结构两种结构形式，分别称为溶胶和凝胶。
溶胶失水后成为具有一定强度的凝胶结构，可以把材料中的晶体或其他固体颗粒粘结为整体。
如气硬性胶凝材料水玻璃和硅酸盐水泥石中的水化硅酸钙和水化铁酸钙都呈胶体结构。
材料的五种表征方法
材料的五种表征方法材料的五种表征方法是材料科学中常用的五种表征材料性质的方法，包括物理性质、化学性质、结构性质、力学性质和热学性质。
这些方法可以帮助我们更全面地了解材料的性质和特点，从而更好地应用和开发材料。
一、物理性质物理性质是指材料在物理方面的性质，如密度、热导率、电导率、磁导率等。
这些性质可以通过实验测量得到，从而了解材料的物理特性。
例如，密度可以反映材料的质量和体积之间的关系，热导率可以反映材料传热的能力，电导率可以反映材料导电的能力，磁导率可以反映材料对磁场的响应能力。
二、化学性质化学性质是指材料在化学方面的性质，如化学成分、化学反应等。
这些性质可以通过化学分析和实验测量得到，从而了解材料的化学特性。
例如，化学成分可以反映材料的组成和结构，化学反应可以反映材料与其他物质的反应能力。
三、结构性质结构性质是指材料在结构方面的性质，如晶体结构、晶格常数、晶体缺陷等。
这些性质可以通过X射线衍射、电子显微镜等实验手段得到，从而了解材料的结构特性。
例如，晶体结构可以反映材料的原子排列方式，晶格常数可以反映材料晶格的大小和形状，晶体缺陷可以反映材料中存在的缺陷和杂质。
四、力学性质力学性质是指材料在力学方面的性质，如强度、韧性、硬度等。
这些性质可以通过实验测量得到，从而了解材料的力学特性。
例如，强度可以反映材料承受外力的能力，韧性可以反映材料抗断裂的能力，硬度可以反映材料抗划伤的能力。
五、热学性质热学性质是指材料在热学方面的性质，如热膨胀系数、比热容、热导率等。
这些性质可以通过实验测量得到，从而了解材料的热学特性。
例如，热膨胀系数可以反映材料随温度变化时的体积变化情况，比热容可以反映材料吸收或释放热量的能力，热导率可以反映材料传热的能力。
综上所述，材料的五种表征方法可以帮助我们更全面地了解材料的性质和特点，从而更好地应用和开发材料。
在材料科学研究和工程应用中，这些方法都具有重要的作用。
土木工程材料的基本性质
• ５. 孔隙率 • 孔隙率是指固体材料的体积内孔隙体积所占的比例,可按下式计算:
• 材料的密实度与孔隙率之和等于１,即D＋P＝１.材料的密实度和孔隙 率是从两个不同侧面反映材料密实程度的指标.
上一页 下一页 返回
2.1 材料的物理性质
• 闭口孔隙率是指材料中闭口孔隙的体积与材料在自然状态下的体积之 比的百分率.即闭口孔隙率＝孔隙率－开口孔隙率.
• １. 亲水性与憎水性 • 材料与水接触时,根据其是否能被水润湿,可将材料分为亲水性材料与
憎水性材料.在材料、空气和水的交点处,沿水滴表面的切线与水和材 料接触面所成的夹角称为润湿边角.润湿边角越小,材料越易被水润湿. • 材料能被水润湿的性质称为亲水性(润湿边角θ≤９０°),具有这种性质 的材料为亲水性材料[图２-３(a)].大多数材料都属于亲水材料,如无机 胶凝材料、烧结普通砖、混凝土、木材、砂、石等,不但表面能够吸 附水分,而且还能将水分吸入内部的毛细孔中.
上一页 下一页 返回
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.1 材料的物理性质
• 两种密度的计算均可采用表观密度计算公式,但需区分开两者体积的 含义.视密度在计算砂、石在混凝土中的实际体积时有实用意义.
• 当材料含有水分时,其质量和体积都会发生变化.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观密度,须注明其含水情况.
• 土木工程材料中绝大部分材料都是存在一定孔隙的,如石材、砖、混 凝土等,为测定有孔隙材料的绝对密实体积,常将其磨细干燥后用李氏 瓶(图２-１)测定其体积,材料磨得越细,测得的数值越接近材料的真实 体积.一般将要求磨细的细粉粒径至少小于０.２０mm.
上一页 下一页 返回
建筑材料 第一章 建筑材料的基本性质
解： 孔隙率
P V0 V 100% V0
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
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。
§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。
§1.3 材料与水有关的性质
（一）材料的亲水性与憎水性 材料容易被水润湿的性质称为亲水性。具有
这种性质的材料称为亲水性材料，如砖、石、 木材、混凝土等。
§1.2 材料的力学性质
课堂练习： 3、已知甲材料在绝对密实状态下的体积为40cm3，
在自然状态下体积为160 cm3；乙材料的密实度为 80％，求甲、乙两材料的孔隙率，并判断哪种材料 较宜做保温材料？
解：（1）甲材料的孔隙率
P甲＝（V0-V）/V0×100％＝（160－40）/160×100％ ＝75％
§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。
第1章 土木工程材料的基本性质
(2) 砖浸水后强度下降
某地发生历史罕见的洪水。洪水退后，许 多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的 多孔的红砖，见下图。请分析原因。
原因分析：这些红砖没有烧透，砖
内开口孔隙率大，吸水率高。吸水
后，红砖强度下降，特别是当有水
进入砖内时，未烧透的粘土遇水分
散，强度下降更大，不能承受房屋
未烧透的的重红量，砖从而导致房屋倒塌。
保温层的目的是较少外界温度变化对住户的 影响，材料保温性能的主要描述指标为导热 系数和热容量，其中导热系数越小越好。观
A B 察两种材料的剖面，可见A材料为多孔结构， B材料为密实结构，多孔材料的导热系数较 小，适于作保温层材料。
7.其它性质
1 耐火性
耐火材料、难熔材料、易熔材料
2 耐燃性
韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。
1.2.4 材料的硬度和耐磨性（了解性内容）
1.硬度——抵抗外物压入或刻划的能力。 可采用：莫氏硬度（石料、陶瓷等）； 布氏、洛氏硬度（金属材料）。 特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。
2.耐磨性——材料表面抵抗磨损的能力。
（路面材料要求）
1.3 材料的耐久性
材料在各种环境因素作用下，在长期使用过程中 保持其性能稳定的性质。
5. 材料的抗冻性
——材料饱水状态下<，思能考经>：受孔多隙次率冻越融交替作用， 既不破坏，强度又不大显，著材降料低的的抗性冻质性。
抗冻等级：能经受冻融是否循越环差的？最大次数，
记为F50、F100、F200、F300 …
材料的孔隙包括开口孔隙和闭口孔隙两种，材料的孔 隙率则是开口孔隙率和闭口孔隙率之和。材料受冻融 破坏主要是因其孔隙中的水结冰所致。进入孔隙的水 越多，材料的抗冻性越差。水较难进入材料的闭口孔 隙中。若材料的孔隙主要是闭口孔隙，即使材料的孔 隙率大，进入材料内部的水分也不会很多。在这样的
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。
常用材料技术参数
常用材料技术参数常用材料技术参数是指在工业生产和科学研究中，常用的材料的一些重要技术参数。
这些参数包括材料的物理性质、力学性质、热学性质、电学性质等，对于工程设计、产品制造和科学研究都具有重要的参考价值。
以下是常用材料技术参数的一些典型示例。
1.物理性质：-密度：材料单位体积的质量。
-熔点：材料从固态变为液态的温度。
-沸点：材料从液态变为气态的温度。
-热膨胀系数：材料在温度变化时，单位温度变化时长度的增加量与原来长度之比。
-热导率：材料传导热量的能力。
-热容：材料单位质量的热能变化量对温度变化的响应程度。
-导电性：材料对电流的导电能力。
2.力学性质：-强度：材料抵抗外力破坏的能力。
-弹性模量：材料在受力后变形程度的衡量指标。
-延展性：材料在拉伸或压缩过程中可以延展多少。
-硬度：材料表面抵抗外部物体压入的抵抗能力。
-断裂韧性：材料在受力过程中出现断裂的抗性能力。
-疲劳寿命：材料在循环加载下可以承受的次数。
3.热学性质：-热膨胀系数：材料在温度变化时的线膨胀率。
-热导率：材料传导热量的能力。
-热容：材料单位质量的热能变化量对温度变化的响应程度。
-荷电子热：单位质量材料的温升1℃所需吸收的热量。
4.电学性质：-电导率：材料导电性能的度量。
-电阻率：材料单位长度和单位截面积时的电阻。
-介电常数：材料在电场作用下的电极化能力。
-磁极化率：材料在磁场作用下的磁化能力。
以上只是一小部分常用材料技术参数的示例，实际上还有很多其他的参数和性质，不同类型的材料具有不同的技术参数。
在工程设计和科学研究中，通过了解和熟悉这些技术参数，可以更好地选择适合的材料，确保产品的质量和性能。
材料的基本性质包括 物理性质
期末复习提纲1、材料的基本性质包括物理性质、力学性质与耐久性。
2、材料的四种含水状态包括完全干燥（烘干）状态、风干（气干）状态、饱和面干（表干）状态、潮湿（湿润）状态。
3、材料的亲水性和憎水性以润湿角θ 来判定，当θ≤90° 时为亲水性，90°<θ <180° 时为憎水性。
4、材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质称为材料的吸湿性。
5、材料的软化系数在0 ~ 1之间波动，轻微受潮或受水浸泡的次要建筑物需选用K软>0.75的材料，用于长期受水浸泡或处于潮湿环境中的材料，若其处于重要结构，则需选用K软>0.85的材料。
6、材料的冻融循环通常指采用-15°C 温度冻结后，再在20°C 的水中融化的过程。
7、对经常受压力水作用的工程所用材料及防水材料应进行抗渗性检验。
8、材料的导热系数越大，导热性越好，保温隔热效果越差。
9、热容量是形容材料加热时吸收热，冷却时放出热量的性质。
10、耐热性的研究包含（1）受热变质、（2）受热变形。
材料耐燃性按耐火要求规定分为非燃烧材料、难燃烧材料、燃烧材料三大类。
11、材料的力学性质包括强度、弹性、塑性、冲击韧性、脆性。
12、材料的强度大小可根据强度值大小，划分为若干标号或强度等级，强度的单位是N/mm 2或MPa 。
13、弹性的特点是外力和变形成正比例关系。
14、材料在外力作用下产生变形，当外力撤去后，仍保持变形后的形状和大小并且不产生裂缝的性质称为塑性。
15、脆性材料的特点是塑性变形小，抗压强度远大于抗拉强度。
16、材料抵抗冲击振动作用能够承受较大变形而不发生突发性破坏的性质称为材料的冲击韧性或韧性。
17、过火石灰的特点煅烧温度过高，CaO结构致密。
处理方法是陈伏。
18、欠火石灰的特点煅烧温度过低，CaCO3未完全分解。
处理方法是废渣排除。
19、石灰陈伏目的是为了保证过火石灰完全熟化。
陈伏时间要求两周以上。
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
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
【材料物理性能与力学性能】第1-2章
内耗：材料在变形过程中被吸收的功。
弹性滞后环：应力-应变曲线中，加载线和卸载线不重合而形成一 个封闭回路，称为弹性滞后环。 弹性滞后环说明加载时材料吸收的变形功大于卸载时材料释放的 变形功，有一部分加载变形功被材料吸收，即为内耗，其大小等 于弹性滞后环的面积。(内耗大小主要取决于应变和应力之间的位 相差)
2）晶体结构
单晶体：各向异性
多晶体：伪各向同性
最大值与最小值差值可达4倍
非晶：各向同性
3）化学成分----引起原子间距和键合方式的变化
4）微观组织----影响较小
晶粒大小对E值无影响；
第二相的影响取决于体积比例和分布状态；
冷加工的影响在5%以内
5）温度----温度升高，E降低
特例：橡胶。其弹性模量随温度升高而增加。
三、影响金属材料屈服强度的因素
1、晶体结构
（派纳力）
位错宽度w大，位错易于移动， bcc金属相反
p n小，屈服强度小，如fcc金属.
2、晶界和亚结构 晶界越多，晶粒越小，位错中应力集中程度不够，需要更大
的外加切应力才能够使位错运动，因此屈服强度越大。——
细晶强化
3、溶质元素——固溶强化 此外，
上屈服点：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力值。 su
屈服平台（屈服齿）：屈服伸长对应的水平线段或曲折线段。
材料产生屈服的原因：与材料内部的位错运动有关。
位错运动速率与切应力的关系： v ( )m 0
'
其中，m 为位错运动速率应力敏感指数。
'
b v
：塑性应变速率
6）加载条件和负荷持续时间 加载方式、速率和负荷持续时间对金属材料、陶瓷材料 影响很小。
建筑材料的基本性质
混凝土强度等级：C30、C35等 硅酸盐水泥强度等级：42.5级、52.5级等
强度值与强度等级不能混淆，强度 值是表示材料力学性质的指标，强度等 级是根据强度值划分的级别。
(3)比强度
思考：不同的材料如何比较强度？
比强度是衡量材料轻质高强的一个 指标，材料的强度与其表观密度之比，即：
比强度 f
0
几种主要材料的比强度值
材料
低碳钢 烧结普通砖
松木 普通混凝土
表观密度
' 0
(kg/m3)
7850
1700
500
2400
强度f (MPa)
420 10 100 40
比强度（f/ρo）
0.054 0.006 0.200 0.017
1.2.2 弹性和塑性
材料在外力作用下产生变形，外力撤 掉后变形能完全恢复的性质，称为弹性。 相应的变形称为弹性变形。
V0
0
2）空隙率
指散粒材料在其堆积体积中，颗粒之 间空隙体积占材料堆积体积的百分率 。
P ' V0 V0 100% (1 0 ) 100% 1 D
V0
0
P’+D’=1
1.1.2 材料与水有关的性质
思考：水滴在粘土砖表面和塑料表面有什 么不同？
材料在与水接触时，不同材料遇水后 和水的互相作用情况是不一样的，根据材 料表面被水润湿的情况，分为亲水性材料 和憎水性材料。
W含
m含 - m干 m干
100%
影响吸湿性的因素：
材料本身的性质，如亲水性或憎水性； 孔隙大小及孔隙特征等； 周围空气的温度和湿度 。 平衡含水率：与空气湿度相平衡时的含水率。
例：有100g湿砂，含水率为10%， 请问干砂有多少？
土木工程材料的基本性质常用资料
第二节 材料的基本力学性质
例：混凝土材料，通包过调括整原承材受料品荷种及载配的合比能，可力以（获得强具有度不）同强、度、变表形观密（度等弹性性质的、混凝塑土性； 、弹性 （4）影响因素模：量孔隙）率、、含断水率裂。（脆性、韧性）等。
8、材料的结构是如何影响其性能的？ 10、材料的性能与使用性能有何关系？ 2%，将该石灰石破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密度和空隙率。
土木工程材料的基 本性质
第一节 材料的物理性质
包括与重量、构造状态有关的性质（密度、孔隙率）；与 水有关的性质（亲水性、吸水性、耐水性）；与热有关的性质 （导热性）；与声有关的性质（吸声性）。
基本概念
密度，表观密度，容积密度，堆积密度；孔隙率，孔隙特 征；空隙率；润湿角，亲水性；吸水率，含水率；导热系数， 热阻，热容量。亲水性材料，绝热材料，吸声材料。
3、一块砖，外形尺寸240*115*53mm，从室外取来时重量为2700g， 浸水饱和后重量为2850g，绝干时重量为2600g，求此砖的含水率、 吸水率、干表观密度。
4、某石灰石的密度为2.70g/cm3，孔隙率为1.2%，将该石灰石 破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密 度和空隙率。
材料科学的一6个、基本建原筑理是物：材的料屋的性面能取、决外于材墙料的、组基成与础结构所。使用的材料各应具备哪些性质？
8、材料的结构是如何影响其性能的？
屋面：抗弯、抗冲、轻质、抗渗、抗冻、保温隔热、耐候性。 外墙：抗压、抗冲、轻质、抗渗、抗冻、保温隔热、耐候性、隔声。 基础：抗压、耐水、耐腐蚀、抗渗。
7强、度材，料比的强组度成；是基如本何影概响念其性能的？
2%，将该石灰石破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密度和空隙率。
建筑材料的基本性质(7)
可整理ppt
7
堆积密度的测量
堆积体积－是指包含颗粒内部孔隙和颗粒 之间的空隙在内的体积。
堆积密度的测量：
1）容器法： 散粒材料装入容器－量测体积－称净重－
代入公式
2）自然堆积法： 堆积成一定形状－量测几何体积－称重－
代入公式
可整理ppt
8
常用材料的状态参数
见教材P5－表1－1
可整理ppt
9
二、材料的状态参数
第二章 建筑材料的基本性质
内容：
2.1材料的基本物理性质
2.2材料的基本力学性质
2.3材料的耐久性
可整理ppt
1
2.1 材料的基本物理性质
内容： 材料的状态参数 材料的结构参数 材料与水有关的性质 材料的热工性质
可整理ppt
2
一、材料的状态参数
1、实际密度（密度）－材料在绝对密实状态 下单位体积的质量。单位g/cm3或kg/m3。
1、密实度－指材料体积内被固体物质所充实的 程度。反映材料的致密程度。
公式
DV o 10% 0
Vo
影响材料的： 强度 吸水性 耐久性 导热性
可整理ppt
10
状态参数
2、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
PV oV oV1V V o(1o)10 % 0
孔隙率与密实度的关系 P+D=1
依达西定律
K ＝ Wd AtH
式中 K－材料的渗透系数（ml/cm2.s） W－透过材料试件的水量（ml） t－透水时间（s） A－透水面积（ cm2 ） H－静水压力水头（cm） d－试件的厚度（cm）
可整理ppt
22
园林建筑材料的基本性质PPT
27
2021/8/17
三、耐水性
材料长期处于水的作用下不破坏，其强度 也不严重降低的性质。
材料在水饱和状态下的抗压强度 软化系数 KR= 材料在干状态下的抗压强度
=
fb fg
软化系数 KR≥0.80 的材料，认为是耐水的材料。
28
2021/8/17
四、抗渗性
材料抵抗压力水渗透的性质。
混凝土、砂浆的抗渗性用抗渗等级表示。 例如：W4、W6、W8分别表示材料能承受
0.4、0.6、0.8MPa的水压而不透水。 抗渗等级越高抗渗性越好。对地下建筑、水工建筑物、 压力管等，要求材料具有一定的抗渗性。
29ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2021/8/17
五、抗冻性
材料在水饱和状态下抵抗多次冻融循环而不破 坏，同时强度也不显著降低的性质。
抗冻等级----指材料当质量损失小于5%， 强度损失小于25时所能经受的冻融循环次数。 例如：抗冻等级用FN表示，N表示最大冻融 循环次数，如：F25、F50，分别表示此材料 可承受、25次、50次的冻融循环
§5 材料的热工性质
一、导热性： 材料两侧有温差时热量由高温侧向低温侧传递
的能力。 指标：导热系数 λ 导热系数越小，材料的保温隔热性能越好。
33
2021/8/17
§5 材料的热工性质
二、热容量： 是比热容与材料质量之积。表示材料温度升高
1K 所需的热量或降低1K所放出的热量。 热容量高的材料，能对室内温度起调节作用。
2021/8/17
一、材料的强度
1 概念 材料在力(荷载)作用下抵抗破坏的能力为强度. 2 类型: 抗拉 抗压 抗剪 抗弯(折)
12
2021/8/17
一、材料的强度
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
V
式中 ρ－密度（ g/cm3 ） m－材料的质量（g）
V－材料在绝对密实状态下的体积（cm3）
实际密度的测量:
绝对密实状态下的体积－是指不包括 材料内部孔隙在内的体积。 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
磨成细粉－ 李氏比重瓶法测试
常用材料的状态参数
见教材P9－表1－1
4、密实度－指材料体积内被固体物质 所充实的程度。反映材料的致密程 度。 公式 :
D V o 100% Vo
影响材料的：强度 ；吸水性 耐久性 ；导热性
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:
P Vo V 1 V (1 o ) 100%
公式:
K 软＝
f饱 f干
式中 K软－材料的软化系数（K软＝0～1）
f饱－材料在饱水状态下的抗压强度（MPa） f干－材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）
材料软化系数的要求
• 软化系数越小，说明材料吸水饱和后 的强度降低越多，其耐水性越差。
• 对经常处于水中或受潮严重的重要结 构物（如地下构筑物、基础、水工结 构）的材料，其K软≥0.85；
A－透水面积（ cm2 ） H－净水压力（cm）
抗渗 实验
d－试件的厚度（cm）
抗渗等级
• 渗透系数越大，材料的抗渗性越差。
• 对于混凝土和砂浆，抗渗性常用抗渗 等级(Pn)表示： 如P2 , P4 , P6 , P8 等，分别表示可抵抗 0.2MPa, 0.4MPa, 0.6MPa, 0.8MPa 的水压力 不渗透
堆积密度的测量:
堆积体积－是指包含颗粒内部孔隙和颗 粒之间的空隙在内的体积。 1）容器法：
散粒材料装入容器－量测体积－称净重 －代入公式 2）自然堆积法：
堆积成一定形状－量测几何体积－称重 －代入公式
• 砂堆积密度的测定
颗粒材料 空隙
将容量筒内材 料刮平，容量 筒的容积即为 材料堆积体积
材料的状态参数的体积对比
• 地下建筑（地铁、人防建筑、地下室）、 水 工结构、防水材料等均要求较高的抗渗性。
• 影响材料抗渗性的因素：孔隙率、孔隙特征
耐久性
6、填充率－指散粒材料在某容器的堆 积体积中，被其颗粒填充的程度。
反映散粒材料堆积的致密程度。
公式 :
D/
V0 Vo /
/o
0
100%
7、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:
P/
Vo/ Vo
V
/ o
1
Vo Vo /
(1
/o ) 100% o
密度演示实验
密度测量仪器
2、表观密度（容重）－材料在自然状态下单 位体积的质量。单位g/cm3或k式中 ρo－表观密度（ g/cm3或kg/m3 ） m－材料的质量（g或kg ）
Vo－材料在自然状态下的体积（cm3或m3 ）
表观密度的测量:
自然状态下的体积－是指包含材料内部 孔隙在内的体积。材料内部孔隙含有水分时， 其质量和体积均发生变化。注明含水情况 1）对形状规则的材料：砖、混凝土、石材
否、孔隙率大小等 吸水性对材料的影响： • 导热性增大、热阻降低－对围护结
构材料不利 • 强度降低、体积膨胀
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:
W含＝
m含－m干 m干
100％
式中 W含－材料的质量含水率（％） m湿－材料含水时的质量（g） m干－材料烘干到恒重的质量（g）
烘干－量测几何体积－称重－代入公式 2）对形状不规则的材料：
烘干－蜡封－浮力天平
实验 演示
3、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或kg/m3 ） m－材料的质量（g或kg ） V/o－材料的堆积体积（cm3或m3 ）
孔隙率与Vo 密实度V的o 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
封闭孔
连通孔
材料内部孔隙示意图
孔隙对材料性能的影响
孔隙率与强度
的关系见右图： 随着孔隙率减 小，表观密度 吸水率 提高，吸水率 降低，强度和 耐久性提高。
表观密度
孔隙率
强度
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 吸水性对材料的影响： • 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
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。
• 受潮较轻的或次要结构物的材料，其 K软≥0.85；
• K软≥0.85的材料，一般称为耐水的材 料。
5、抗渗性－材料抵抗有压介质（水、油、气） 渗透的性质称抗渗性。 用渗透系数K表示。
依达西定律: K＝ Wd AtH
式中K－材料的渗透系数（ml/cm2.s）
W－透过材料试件的水量（ml）
t－透水时间（s）
图1润-7 湿液滴角在平示滑表意面图上的接触角
演示 实验
2、吸水性－材料在浸水情况下吸入水分 的能力。用吸水率表示。
公式 :
W质＝
m湿－m干 m干
100％
式中 W质－材料的质量吸水率（％） m湿－材料吸水饱和后的质量（g） m干－材料烘干到恒重的质量（g）
影响吸水率大小的因素： • 材料的本性－亲水性或憎水性材料 • 材料的孔结构－孔径大小、开口与
第1章
内 容： ➢ 材料的基本物理性质 ➢ 材料的基本力学性质 ➢ 材料的耐久性
1.1 材料的基本物理性质
内 容： • 材料的状态参数 • 材料的结构参数 • 材料与水有关的性质 • 材料的热工性质
一、材料的状态参数
1、密度----材料在绝对密实状态下单位体积的 质量。单位g/cm3或kg/m3。
空隙率与填充率的关系 P/+D/=1
二、材料与水有关的性质
1、亲水性与憎水性
材料在空气中与水接触时，根据其 是否能被水润湿，将材料分为亲水性和 憎水性两大类。常用润湿角θ表示。
亲水性材料 θ≤90° 憎水性材料 θ＞90°
润湿角θ
LV
蒸汽
θ
液体
固体
SV
SL
(a)
蒸汽
蒸汽 液体
液体
固体
固体
(b)
(c)