第二章材料的基本性質(zhì)

1、建筑材料Vm指的是材料在指的是材料在絕對密實(shí)狀態(tài)絕對密實(shí)狀態(tài)下，單位體積所具有的下，單位體積所具有的質(zhì)量，質(zhì)量，計(jì)算公式為：計(jì)算公式為： 上式上式 密度（密度（g/cm3)；m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）；）； V材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積（材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3)。注意注意:絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積是指不包含材絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積是指不包含材料內(nèi)部孔隙的真實(shí)體積；料內(nèi)部孔隙的真實(shí)體積； 對于對于致密材料致密材料（如鋼材、玻璃等）而言，內(nèi)（如鋼材、玻璃等）而言，內(nèi)部是部是不含孔隙不含孔隙的，故體積很容易測定；的，故體積很容易測定； 但是對于但是對于絕大多數(shù)材料絕

2、大多數(shù)材料而言，在自然狀態(tài)下而言，在自然狀態(tài)下材料是材料是含有一些孔隙含有一些孔隙的；的；計(jì)算公式為：計(jì)算公式為：00Vm上式上式 表觀密度表觀密度（kg/m3或 g/cm3)0m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（kg或或g）;Vo材料在自然狀態(tài)下的體積（材料在自然狀態(tài)下的體積（m3或或cm3);*自然狀態(tài)下的體積自然狀態(tài)下的體積Vo= 密實(shí)狀態(tài)下的體積密實(shí)狀態(tài)下的體積V +孔隙體積孔隙體積V孔孔A 對于形狀規(guī)則的材料，如磚、石塊等：對于形狀規(guī)則的材料，如磚、石塊等： 用游標(biāo)卡尺可定材料的自然體積；用游標(biāo)卡尺可定材料的自然體積； 對于對于六面體六面體，測定長、寬、高；，測定長、寬

3、、高； 對于對于圓柱體圓柱體，測定其直徑和高；，測定其直徑和高；B 對于對于形狀不規(guī)則的材料形狀不規(guī)則的材料，如卵石、碎石，如卵石、碎石 等，采用排液法確定其自然體積；等，采用排液法確定其自然體積； 指的是散粒（粒狀、粉狀或纖維狀）材指的是散粒（粒狀、粉狀或纖維狀）材料在自然料在自然堆積狀態(tài)堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量；下，單位體積的質(zhì)量； 計(jì)算公式為：計(jì)算公式為：00Vm 堆積密度（堆積密度（kg/m3) m材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（kg）；）； 材料在堆積狀態(tài)下的體積（材料在堆積狀態(tài)下的體積（m3);00V？（A）首先采用前述方法測定其干質(zhì)量）首先采用前述方法測定其干質(zhì)

4、量m;（B）然后采用）然后采用容量升容量升來測定砂子、石子的堆積來測定砂子、石子的堆積體積，方法如下：體積，方法如下： a）砂子采用砂子采用1L、5L的容量升的容量升來測堆積體積；來測堆積體積； b）石子采用石子采用10L、20L、30L的容量升的容量升來測定來測定其堆積體積；其堆積體積；（C）利用公式計(jì)算堆積密度：）利用公式計(jì)算堆積密度：00Vm顆粒材料空 隙 砂堆積密度的測定將容量筒內(nèi)材料刮平，容量筒的容積即為材料堆積體積名稱名稱定義定義表達(dá)式表達(dá)式單位單位備注備注密度密度表觀密度表觀密度堆積密度堆積密度00vmvmvom0材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下, ,單位體積的質(zhì)量。單位

5、體積的質(zhì)量。材料在自然狀態(tài)下，單材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。位體積的質(zhì)量。材料在堆積狀態(tài)下，單材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。位體積的質(zhì)量。g/cmg/cm3 3/m/m3 3/m/m3 3或或g/cmg/cm3 3材料的密度、表觀密度與堆積密度比較（1）密實(shí)度：）密實(shí)度： 是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度，是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度，也就是固體物質(zhì)的體積占總體積的比例，用也就是固體物質(zhì)的體積占總體積的比例，用D來來表示。表示。%100VVD0 %100VVD0 或%100)m()m(0 %1000 （2） 孔隙率：孔隙率： 是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百是指材料體積內(nèi)

6、，孔隙體積占總體積的百分率，用分率，用P表示。表示。P=（V0-V）/V0100%=（1-V/V0）100%100)1 (0 1 DP孔隙特征孔隙構(gòu)造孔隙構(gòu)造 連通的孔： 彼此連通且與外界相通 封閉的孔： 相互獨(dú)立且與外界隔絕孔隙大小孔隙大小 微孔、細(xì)孔、大孔 封閉孔封閉孔連通孔連通孔v密實(shí)度和孔隙率反映了材料的致密程度密實(shí)度和孔隙率反映了材料的致密程度一般來說，同一種材料，孔隙率越小，連接孔一般來說，同一種材料，孔隙率越小，連接孔隙越少，則：隙越少，則：其強(qiáng)度越高；其強(qiáng)度越高；吸水越少；吸水越少；抗?jié)B性和抗凍性越好；抗?jié)B性和抗凍性越好；但是保溫性差；但是保溫性差；（1）填充率）填充率 是指散

7、粒材料（如砂子、石子等）在某容器的堆是指散粒材料（如砂子、石子等）在某容器的堆積體積中，被其顆粒填充的程度。積體積中，被其顆粒填充的程度。 填充率一般用填充率一般用D來表示，按下式計(jì)算：來表示，按下式計(jì)算： %10000 VVD或%10000 D（2）空隙率）空隙率空隙率是指散粒材料在堆積體積中，顆粒之間空隙率是指散粒材料在堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占堆積體積的百分率，用的空隙體積占堆積體積的百分率，用P表示：表示：%100000 vvvp%100100 v空隙率的大小反映了散?？障堵实拇笮》从沉松⒘?材料的顆粒之間材料的顆粒之間相互填充的致密程度；相互填充的致密程度；思考：空隙率與孔隙率

8、有什么區(qū)別？思考：空隙率與孔隙率有什么區(qū)別？各種密度密度絕對密實(shí)狀態(tài)=m/v關(guān)系式：P=1- 0 / P=1- 0/ 0D+P=1D+ P=1表觀密度0自然（且干燥）狀態(tài)0=m/ V0堆積密度0 堆積狀態(tài)（有松、緊之分）0=m/V0密實(shí)程度密實(shí)度DD = V固/V0孔隙率PP= V孔/V0填充率DD=V0/V0空隙率PP= V空/V0v與質(zhì)量有關(guān)公式匯總與質(zhì)量有關(guān)公式匯總2 與水有關(guān)的性質(zhì)與水有關(guān)的性質(zhì)（1）親水性和憎水性）親水性和憎水性 親（憎）水性親（憎）水性： 材料在空氣中與水接觸時，能被水濕潤的，稱材料在空氣中與水接觸時，能被水濕潤的，稱為親水性，否則為憎水性；為親水性，否則為憎水性；

9、 親（憎）水性材料親（憎）水性材料： 具有親水性的材料稱為親水性材料，如木材、具有親水性的材料稱為親水性材料，如木材、磚、混凝土、石等；反之為憎水性材料，如瀝青，磚、混凝土、石等；反之為憎水性材料，如瀝青，石蠟、塑料等；石蠟、塑料等； 思考：思考：1）防水防潮材料應(yīng)優(yōu)先選用哪種材料？）防水防潮材料應(yīng)優(yōu)先選用哪種材料？ a、親水性材料、親水性材料 90 親水性親水性 = 0 完全潤濕完全潤濕 b、憎水性材料、憎水性材料 90 憎水性憎水性 =18 0 完全不潤濕完全不潤濕 潤濕角潤濕角(接觸角接觸角 )：是氣、固、液三相的交點(diǎn)沿：是氣、固、液三相的交點(diǎn)沿液面切線與液相和固相相接觸的方向所成的角。

10、液面切線與液相和固相相接觸的方向所成的角。是指材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)，吸水性的大是指材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)，吸水性的大小用吸水率表示，吸水率用兩種表示方式。小用吸水率表示，吸水率用兩種表示方式。1）質(zhì)量吸水率：）質(zhì)量吸水率：%100干干濕質(zhì)mmmW)%gmgmW量（材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)的質(zhì)量（材料在吸水飽和狀態(tài)下）材料的質(zhì)量吸水率（其中干濕質(zhì) （2）吸水性）吸水性材料在吸水飽和狀態(tài)下，所吸收水的體積占材料材料在吸水飽和狀態(tài)下，所吸收水的體積占材料自然體積的百分率。自然體積的百分率。%100)(%100V00VmmVW水干濕水體330/0 . 1);%cmgcmVW水的密度，常溫下取的體

11、積（干燥材料在自然狀態(tài)下）材料的體積吸水率（其中，水體2）體積吸水率：）體積吸水率：%100/ 10水質(zhì)體WW是指材料在潮濕空氣中吸收空氣中水分的性質(zhì)是指材料在潮濕空氣中吸收空氣中水分的性質(zhì)；吸濕性的大小用含水率表示。吸濕性的大小用含水率表示。含水率是指材料中所含水的質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率含水率是指材料中所含水的質(zhì)量占其干質(zhì)量的百分率用用W 含含表示；表示；計(jì)算公式如下：計(jì)算公式如下：%100干干含含mmmW)%gmgmW量（材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（材料在含水狀態(tài)下的質(zhì)）材料的含水率（其中干含含（3） 吸濕性吸濕性吸水率與含水率的區(qū)別比較項(xiàng)目吸水率含水率適用場合在水中吸收水分在空氣中吸收水分表

12、示方法吸收水分的質(zhì)量比或體積比吸收水分的質(zhì)量比吸收水量達(dá)到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率（4）耐水性）耐水性 耐水性是指材料長期在飽和水的作用下，耐水性是指材料長期在飽和水的作用下，其強(qiáng)度也沒有顯著下降的性質(zhì)。其強(qiáng)度也沒有顯著下降的性質(zhì)。 一般用軟化系數(shù)表示， K值越大，表明材料的耐水性越好。 干飽壓極限強(qiáng)度材料在干燥狀態(tài)下的抗的抗壓極限強(qiáng)度材料在吸水飽和狀態(tài)下ffk 長期處于潮濕環(huán)境中的建筑物或構(gòu)筑物，軟化系數(shù)要大于0.85，要求較低的也應(yīng)不小于0.7。通常認(rèn)為，軟化系數(shù)大于0.85的材料為耐水性材料。一般來說，同一種材料，孔隙率越大、密實(shí)度一般來說，同一種材料，孔隙率越大、密實(shí)度越小、

13、表觀密度越小、材料的耐水性越差。越小、表觀密度越小、材料的耐水性越差。（5） 抗?jié)B性抗?jié)B性抗?jié)B性：抗?jié)B性：用滲透系數(shù)用滲透系數(shù)K表示，表示，K越大，抗?jié)B性越差。越大，抗?jié)B性越差。 AtHQdK 對于混凝土和砂漿材料，抗?jié)B性常用抗?jié)B等級P來表示?？?jié)B等級用材料所能承受的最大水壓力來表示。如P6、P8、P10等，分別表示承受0.6MPa、0.8MPa、1MPa的水壓力而不滲水。影響材料抗?jié)B性的因素1）材料本身的親水或憎水性能2）材料的孔隙率3）材料的孔隙特征用抗凍等級用抗凍等級F表示。表示。 材料的抗凍等級是以試件在吸水飽和狀態(tài)下經(jīng)凍融循環(huán)作用質(zhì)量損失和強(qiáng)度下降均不超過規(guī)定的最大凍融循環(huán)次數(shù)來表示

14、。如F25、F50、F100等，分別表示此材料可承受25次、50次、100次的凍融循環(huán)。影響材料抗凍性的因素 1）材料本身的強(qiáng)度大小 2）材料的充水程度（水飽和度） 3）材料的孔隙率、孔隙特征 4）外界環(huán)境條件性質(zhì)表示（衡量）說明意義親、憎水性以潤濕角衡量90時親水性，90時憎水性防水材料必須采用親水性材料或用親水性材料做表面處理吸水、吸濕性以吸水率（W質(zhì)或W體） 、含水率（W含）表示 W質(zhì)=m水/ m干（W體=V水/ V0 ）W體= W質(zhì)* 0 W含=m水/ m干同種材料的飽和吸水率、飽和含水率相等耐水性以軟化系數(shù)（K軟）表示K軟=f飽/f干K軟0.85的材料耐水抗?jié)B性以滲透系數(shù)K或抗?jié)B等級

15、表示抗?jié)B等級：如P8、P10等如：P8表示能抵抗0.8MPa的水壓力抗凍性抗凍等級如：F50、F100等如：F50表示能抵抗最大凍融循環(huán)次數(shù)為50次v與水有關(guān)公式匯總與水有關(guān)公式匯總3 與熱有關(guān)的性質(zhì) 1 導(dǎo)熱性當(dāng)材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料傳導(dǎo)至另一面的性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù) 表示。 導(dǎo)熱系數(shù) 越小，導(dǎo)熱性越差。 導(dǎo)熱系數(shù)的定義和計(jì)算式如下所示： 無機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于有機(jī)材料；無機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于有機(jī)材料； 材料的孔隙率愈大材料的孔隙率愈大, ,即空氣愈多即空氣愈多, ,導(dǎo)熱系數(shù)愈小。導(dǎo)熱系數(shù)愈小。 導(dǎo)熱系數(shù)與孔隙形態(tài)特征的關(guān)系導(dǎo)熱系數(shù)與孔隙形態(tài)特征的關(guān)

16、系, ,認(rèn)為有微細(xì)而認(rèn)為有微細(xì)而封閉孔隙組成的材料導(dǎo)熱系數(shù)小。封閉孔隙組成的材料導(dǎo)熱系數(shù)小。 材料的含水率增加材料的含水率增加, ,導(dǎo)熱系數(shù)也增加。導(dǎo)熱系數(shù)也增加。 2 熱容量材料在受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)稱為材料的熱容量。 單位質(zhì)量材料溫度升高或降低1所吸收或放出的熱量稱為熱容量系數(shù)或比熱。 比熱的計(jì)算式如下所示：二、 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的強(qiáng)度指材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。 2、材料的抗彎強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度）AfP1、材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度 中間作用一集中荷載在三分點(diǎn)上作用兩個集中荷載223PLbhf彎2PLbhf彎比強(qiáng)度比強(qiáng)度是指按單位體積質(zhì)量計(jì)算的材料強(qiáng)度，即材料的強(qiáng)度與

17、其表觀密度之比。工程意義：反映材料輕質(zhì)高強(qiáng)的指標(biāo)。值越大，材料越輕質(zhì)高強(qiáng)。材材 料料表觀密度表觀密度(kg/m(kg/m3 3) )強(qiáng)度強(qiáng)度f f (MPa)(MPa)比強(qiáng)度比強(qiáng)度（f/f/o o）低碳鋼低碳鋼786078604154150.0530.053松松 木木50050034.334.30.0590.059混凝土混凝土2400240060600.0250.0251.彈性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形。2.塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。1、脆性 材料在外力作用下，無明顯的變形，突然發(fā)生破