土木工程材料：1土木工程材料的基本性質(zhì) 課件

第一章

材料的基本性質(zhì)第一章

材料的基本性質(zhì)1.1材料的組成、結構及其對性能的影響一、材料的組成(一)化學組成

化學組成即化學成分。無機非金屬材料的化學組成以各氧化物的含量來表示，金屬材料則常以各化學元素的含量表示，有機材料常用各化合物的含量來表示。(二)礦物組成

許多無機非金屬材料是由各種礦物組成的。礦物是具有一定化學成分和結構特征的單質(zhì)或化合物。1.1材料的組成、結構及其對性能的影響一、材料的組成(一)二、材料的結構(一)微觀結構

利用電子顯微鏡、X-射線衍射儀等手段來研究原子級或分子級的結構。材料的微觀結構可分為晶體和非晶體結構，或晶態(tài)和非晶態(tài)。(二)亞微觀結構(顯微或細觀結構)

由光學顯微鏡所看到的微米級的組織結構。該結構主要研究材料內(nèi)部的晶粒、顆粒等的大小和形態(tài)、晶界或界面，孔隙與微裂紋的大小、形狀及分布。(三)宏觀結構（構造）

用肉眼或放大鏡即可分辨的毫米級以上的組織稱為宏觀結構。該結構主要研究材料中的大孔隙、裂紋、不同材料的組合與復合方式(或形式)、各組成材料的分布等。二、材料的結構(一)微觀結構利用電子顯微鏡、微觀結構形式及其主要特性微觀結構常見材料主要特性晶體原子、離子、分子有規(guī)律排列原子晶體(以共價鍵結合)金剛石、石英、剛玉強度、硬度、熔點均高，密度較小離子晶體(以離子鍵結合)氯化鈉、石膏、石灰?guī)r強度、硬度、熔點較高，但波動較大。部分可溶，密度中等分子晶體(以分子鍵結合)石蠟及部分有機化合物強度、硬度、熔點較低。大部分可溶，密度小金屬晶體(以金屬鍵結合)鐵、鋼、鋁及其合金強度、硬度變化大，密度大非晶體質(zhì)點無序排列(短程有序,長程無序)玻璃、高爐礦渣、火山灰、粉煤灰無固定的熔點和幾何形狀，與同組成的晶體相比，強度、硬度、化學穩(wěn)定性、導熱性、導電性較差，各向同性微觀結構形式及其主要特性微觀結構常見材料主要特性晶原子、離子材料的宏觀結構及其相應的主要性質(zhì)材料的宏觀結構常用材料主要特性單一材料致密結構鋼材、玻璃、瀝青、部分塑料高強或不透水、耐腐蝕，自重較大多孔結構泡沫塑料、泡沫玻璃輕質(zhì)、保溫、低強度纖維結構木材、竹材、巖棉、玻璃纖維、鋼纖維高抗拉、且大多數(shù)具有輕質(zhì)、保溫、吸聲性質(zhì)聚集結構陶瓷、磚、某些天然石材強度較高，脆性大復合材料粒狀聚集結構各種混凝土、鋼筋混凝土綜合性能好、價格較低纖維聚集結構巖棉板、纖維板、纖維增強塑料輕質(zhì)、保溫，吸聲或高抗拉多孔結構加氣混凝土、泡沫混凝土輕質(zhì)保溫疊合結構紙面石膏板、膠合板、各種加芯板綜合性能好材料的宏觀結構及其相應的主要性質(zhì)材料的宏觀結構常用材料主要特（一）絕對密實體積

是指材料內(nèi)部沒有孔隙時的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的材料體積。一般以V表示。通常將材料磨成規(guī)定細度的粉末，用排開液體的方法得到其體積。

絕對密實材料1.2材料的物理性質(zhì)一、材料的體積指材料占據(jù)的空間大小，同一材料由于所處的物理狀態(tài)不同，能表現(xiàn)不同的體積。（一）絕對密實體積絕對密實材料1.2材料的物理性質(zhì)一（二）表觀體積是指單個顆粒內(nèi)部有孔隙，包括開口孔和閉口孔，這樣一個整體材料的外觀體積稱為材料的表觀體積。一般以V0表示。通常用直接用排開液體的方法測定體積。（二）表觀體積1.2材料的物理性質(zhì)（三）堆積體積是指散粒狀材料除了礦質(zhì)料顆粒占有體積外，顆粒之間還有間隙或空隙，二者體積之和就是材料的堆積體積，故堆積體積是散粒狀材料堆積狀態(tài)下總體外觀體積。一般以V0ˊ表示。顆粒狀材料1.2材料的物理性質(zhì)（三）堆積體積顆粒狀材料二、材料的密度（一）實際密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算：

式中：ρ——實際密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

V——材料的絕對密實體積，cm3

或m3。二、材料的密度（一）實際密度式中：ρ——實際密度，g/cm（二）表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算：

式中：ρ0——表觀密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

V0——材料的表觀體積，cm3

或m3。（二）表觀密度式中：ρ0——表觀密度，g/cm3或kg

式中：m0——砂試樣的烘干質(zhì)量，g；m0＝300g；

m1——砂試樣、水及容量瓶總質(zhì)量，g;m2——水及容量瓶總質(zhì)量，g。測定瓶+砂+水的質(zhì)量m1測定瓶+水的質(zhì)量m2砂表觀密度的測定式中：m0——砂試樣的烘干質(zhì)量，g；m0＝300g（三）堆積密度是指粉狀或顆粒材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算：

式中：ρ0ˊ——堆積密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

V0ˊ——材料的堆積體積，cm3

或m3。（三）堆積密度式中：ρ0ˊ——堆積密度，g/cm3或k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幾種密度的比較材料密度材料體積情況密度ρV

絕對密實體積，不含開口孔和閉口孔表觀密度ρ0體積密度V0

表觀體積，含開口孔和閉口孔（塊狀材料）視密度Vˊ視體積，含閉口孔，不含開口孔（砂石類散粒材料）

堆積密度

ρ0ˊ松堆密度V0ˊ松堆體積，含開閉孔，且有顆粒間空隙緊堆密度V0″

緊堆體積，含開閉孔，顆粒間孔隙較小幾種密度的比較材料密度材料體積情況密度ρV絕對密實體積，三、材料的孔隙與空隙（一）密實度和孔隙率

密實度是指材料內(nèi)部被固體所填充的程度，用D表示，計算公式如下：

對于絕對密實材料，因ρ0=ρ

，故密實度D=1或100%；對于大多數(shù)土木工程材料，因ρ0

＜ρ

，故密實度D

＜1或D

＜100%。三、材料的孔隙與空隙（一）密實度和孔隙率對于絕對密實材料，

孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率，用P表示，計算公式如下：

孔隙率與密實度的關系：P+D=1材料孔隙特征包括孔隙開閉口狀態(tài)和孔的大?。哼B通孔和封閉孔；大孔、中孔（毛細孔）和小孔。封閉孔連通孔孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率，（二）填充率和空隙率

填充率是指散粒材料占堆積體積的百分比，用Dˊ表示，計算公式如下：

空隙率是指材料在堆積狀態(tài)下，顆粒間空隙體積占堆積體積的百分比，用Pˊ表示，計算公式如下：

（二）填充率和空隙率空隙率是指材料在堆積狀態(tài)下，顆孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項目孔隙率空隙率適用場合個體材料內(nèi)部堆積材料之間作用可判斷材料性質(zhì)可進行材料用量計算計算公式孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項目孔隙率空隙率適用場合個體材料內(nèi)部已知某種磚尺寸為240mm×115mm×53mm，孔隙率為12%，干燥質(zhì)量為2487g，求該種磚的密度、表觀密度。已知某種磚尺寸為240mm×115mm×53mm，孔隙1.2.2材料與水有關的性質(zhì)一、材料親水性與憎水性當材料與水接觸時，如果材料表面可以被水所潤濕或浸潤。此種性質(zhì)稱為材料的親水性，具備這種性質(zhì)的材料稱為親水性材料。若水不能在材料的表面上鋪展開，即材料表面不能被水所潤濕或浸潤，則稱為憎水性，此種材料稱為憎水性材料。1.2.2材料與水有關的性質(zhì)一、材料親水性與憎水性親水性，θ≤90°θ憎水性，θ

＞90°θ

憎水性材料具有較好的防水性、防潮性。常用作防水材料，也可用于對親水性材料進行表面處理，以降低吸水率，提高抗?jié)B性。

大多數(shù)建筑材料屬于親水性材料，如混凝土、鋼材、木材、磚、石等；大部分有機高分子材料屬于憎水性材料，如瀝青、石蠟、塑料、有機硅等。親水性，θ≤90°θ憎水性，θ＞90°θ二、吸水性與吸濕性(一)吸水性

吸水性是材料在水中吸收水分的性質(zhì)。用質(zhì)量吸水率Wm或體積吸水率Wv來表示。兩者分別是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，所吸水的質(zhì)量占材料絕干質(zhì)量的百分率，或所吸水的體積占材料自然狀態(tài)體積的百分率，定義式如下：二、吸水性與吸濕性(二)吸濕性

吸濕性是材料在空氣中吸收水蒸氣的性質(zhì)。吸濕性用含水率表示，即材料所含水的質(zhì)量與材料絕干質(zhì)量的百分比。材料吸濕或干燥至與空氣濕度相平衡時的含水率稱為平衡含水率。材料的吸濕性主要與材料的組成、孔隙含量，特別是毛細孔的含量有關。(二)吸濕性吸水率與含水率的區(qū)別比較項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)量比吸收水量達到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率吸水率與含水率的區(qū)別比較項目吸水率含水率適用場合在水中吸收水已知某種磚尺寸為240mm×115mm×53mm，孔隙率為12%，干燥質(zhì)量為2487g，浸水飽和后的質(zhì)量為2984g，求該磚吸水率。已知某種磚尺寸為240mm×115mm×53mm，孔隙三、耐水性

材料長期在水的作用下，保持其原有性質(zhì)的能力。

對于裝飾材料則主要指顏色的變化、是否起泡、起層等；對于結構材料，耐水性主要指強度變化。結構材料的耐水性用軟化系數(shù)KR來表示，即：式中

f1—材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度，MPa；

f0—材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度，MPa。

材料的軟化系數(shù)KR=0~1.0。

KR≥0.85的材料稱為耐水性材料。三、耐水性材料長期在水的作用四、抗?jié)B性

抗?jié)B性是指材料抵抗壓力水或其它液體滲透的性質(zhì)?？?jié)B性用滲透系數(shù)K來表示，計算式如下：式中K—滲透系數(shù)，cm/h；Q—滲水量，cm3；

d—試件厚度，cm；

A—滲水面積，cm2；

t—滲水時間，h；

H—水頭(水壓力)，cm。

Ad水壓力H試件材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越強。四、抗?jié)B性式中K—滲透系數(shù)，cm/h；Q—滲水量，cm3抗?jié)B等級材料的抗?jié)B等級是指用標準方法進行透水試驗時，材料標準試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B等級。如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。影響材料抗?jié)B性的因素材料親水性和憎水性：通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料；材料的密實度：密實度高的材料其抗?jié)B性也較高；材料的孔隙特征：具有開口孔隙的材料其抗?jié)B性較差?？?jié)B等級五、抗凍性抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。抗凍等級用材料在吸水飽和狀態(tài)下(最不利狀態(tài))，經(jīng)凍融循環(huán)作用，強度損失和質(zhì)量損失均不超過規(guī)定值，或動彈性模量滿足要求時所能抵抗的最多凍融循環(huán)次數(shù)來表示。如F50、F100、F300等，分別表示在經(jīng)受50、100、300次凍融循環(huán)后仍可滿足使用要求。五、抗凍性抗凍等級凍害原因由于材料內(nèi)部毛細孔隙及大孔隙中的水結冰時的體積膨脹(約9%)造成的。影響材料抗凍性的因素材料的密實度：密實度越高則其抗凍性越好；材料的孔隙特征：開口孔隙越多則其抗凍性越差；材料的強度：強度越高則其抗凍性越好；材料的耐水性：耐水性越好則其抗凍性也越好；材料的吸水量大?。何吭酱髣t其抗凍性越差。凍害原因1.2.3材料的熱工性質(zhì)一、材料的導熱性導熱性是指材料將熱量從溫度高的一側(cè)傳遞到溫度低的一側(cè)的能力。λ—導熱系數(shù)，W/(m﹒K)；Q—傳導的熱量，Jδ—材料的厚度，m；A—材料的傳熱面積，m2t—傳熱時間，h；T2-T1—材料兩側(cè)的溫度差，K材料的導熱系數(shù)越小，說明材料的絕熱性越好。導熱系數(shù)小于0.23W/(m﹒K)的材料稱為絕熱材料。

1.2.3材料的熱工性質(zhì)一、材料的導熱性λ—導熱系數(shù)，W/二、材料的熱容性熱容性是指材料受熱時吸收熱量和冷卻時放出熱量的性質(zhì)。

Q—材料的熱容量，kJ；m—材料的質(zhì)量，kgC—材料的比熱容，kJ/(kg·K)；

t1-t2—材料受熱或冷卻前后的溫度差

熱容量值對保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定有很大作用。材料的導熱系數(shù)和熱容量是建筑物圍護結構熱工計算時的重要參數(shù)，設計時應選擇導熱系數(shù)較小而熱容量較大的材料。二、材料的熱容性Q—材料的熱容量，kJ；m—材料的質(zhì)1.3材料的力學性質(zhì)一、材料的強度

材料抵抗在外力（荷載）作用下而引起破壞的能力。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度有抗壓、抗拉、抗剪、抗彎（抗折）強度等?？箟嚎估辜艨箯?.3材料的力學性質(zhì)一、材料的強度根據(jù)外力作用方式的不同，影響強度的因素材料的組成、結構及孔隙率受力情況實驗條件形狀大小表面狀態(tài)加荷速度含水量

強度等級比強度材料的抗拉強度與材料比重之比叫做比強度。比強度的法定單位為牛/特（N/tex）習慣上，有時將比強度也稱為強度.材料在斷裂點的強度（通用拉伸強度）與其密度之比。影響強度的因素形狀強度等級材料的抗拉強度與材料比重之比叫做比二、材料的彈性與塑性（一）彈性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力取消后能夠完全恢復原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復的變形稱為彈性變形（或瞬時變形）。（二）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。這種不能恢復的變形稱為塑性變形（或永久變形）。砼拌合物,水泥漿,石灰膏,鋼材,瀝青等都屬于塑性材料二、材料的彈性與塑性（一）彈性（二）塑性三、材料的脆性與韌性（一）脆性外力作用于材料，并達到一定值時，材料并不產(chǎn)生明顯變形即發(fā)生突然破壞的性質(zhì)稱為脆性。磚、石、陶瓷、混凝土、生鐵、玻璃都屬于脆性材料

（二）韌性材料在沖擊、動荷載作用下能吸收大量能量并能承受較大的變形而不突然破壞的性質(zhì)稱為韌性。鋼材和木材等材料均屬于韌性材料三、材料的脆性與韌性（一）脆性（二）韌性四、材料的硬度與耐磨性（一）硬度材料表面的堅硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力。通常用刻劃法，回彈法和壓入法測定材料的硬度。（二）耐磨性材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，計算公式如下：四、材料的硬度與耐磨性（一）硬度（二）耐磨性1.4材料的耐久性能一、耐久性(durability)

是指材料長期抵抗各種內(nèi)外破壞因素或腐蝕介質(zhì)的作用，保持其原有性質(zhì)的能力。它是材料的一項綜合性質(zhì)，一般包括有抗?jié)B性、抗凍性、耐腐蝕性、抗老化性、抗碳化性、耐熱性、耐溶蝕性、耐磨性、耐光性等許多項。

過去一般按強度設計，現(xiàn)在按耐久性設計。材料的組成、性質(zhì)和用途、工程的重要性及所處環(huán)境不同，對材料耐久性的主要要求及耐久性年限也不同。1.4材料的耐久性能二、影響耐久性的主要因素(一)內(nèi)部因素

內(nèi)部因素是造成材料耐久性下降的根本原因。主要包括材料的組成、結構與性質(zhì)。(二)外部因素物理作用可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等；化學作用包括大氣、環(huán)境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用；機械作用包括使用荷載的持續(xù)作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等；生物作用包括菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、蛀蝕而破壞。二、影響耐久性的主要因素物理作用可有干濕變化、溫度變化及凍融

金屬材料常由化學和電化學作用引起腐蝕和破壞；

無機非金屬材料常由化學作用、溶解、凍融、風蝕、溫差、濕差、摩擦等其中某些因素或綜合作用而引起破壞；

有機材料常由生物作用、溶解、化學腐蝕、光、熱、電等作用而引起破壞。材料耐久性檢測最可靠的辦法是在使用條件下進行長期觀測，但耗時、費力、成本較高，工程實際不允許。通常是根據(jù)使用條件與要求，在實驗室進行快速試驗，據(jù)此對材料的耐久性做出判斷。金屬材料常由化學和電化學作用引起腐蝕和破壞；1、材料的吸水性用__表示，耐水性用___表示，抗?jié)B性用____表示，抗凍性用_____表示，導熱性用____表示。2、保溫效果好的材料，其()。A.熱傳導性要小，熱容量要小B.熱傳導性要大，熱容量要小C.熱傳導性要小，熱容量要大D.熱傳導性在大，熱容量在大3、含水率為10%的濕砂220g，其中水的質(zhì)量為()。A.19.8gB.22gC.20gD.20.2g4、通常情況下材料的各種密度的關系是(

)。A.ρ＝ρ′＞ρ0

B.ρ＞ρ′＞ρ0C.ρ＞ρ0＞ρ′

D.ρ＞ρ′＝ρ05、某材料其含水率與大氣平衡時的抗壓強度為40.0Mpa，干燥時抗壓強度為42.0Mpa，則材料的軟化系數(shù)和耐水性(

)。A.0.95、耐水B.0.90、耐水C.0.952、耐水D.0.90、不耐水1、材料的吸水性用__表示，耐水性用___表示，抗?jié)B性用__本章小結掌握密度、表觀密度、堆積密度、孔隙率、密實度和空隙率、填充率的概念、計算公式、測試方法及其相互關系；掌握強度公式、計算及實驗方法；掌握親水性（憎水性）、吸水性（吸濕性）、耐水性的概念、吸水率的計算公式；判斷材料性質(zhì)之間的關系。本章小結第一章

材料的基本性質(zhì)第一章

材料的基本性質(zhì)1.1材料的組成、結構及其對性能的影響一、材料的組成(一)化學組成

化學組成即化學成分。無機非金屬材料的化學組成以各氧化物的含量來表示，金屬材料則常以各化學元素的含量表示，有機材料常用各化合物的含量來表示。(二)礦物組成

許多無機非金屬材料是由各種礦物組成的。礦物是具有一定化學成分和結構特征的單質(zhì)或化合物。1.1材料的組成、結構及其對性能的影響一、材料的組成(一)二、材料的結構(一)微觀結構

利用電子顯微鏡、X-射線衍射儀等手段來研究原子級或分子級的結構。材料的微觀結構可分為晶體和非晶體結構，或晶態(tài)和非晶態(tài)。(二)亞微觀結構(顯微或細觀結構)

由光學顯微鏡所看到的微米級的組織結構。該結構主要研究材料內(nèi)部的晶粒、顆粒等的大小和形態(tài)、晶界或界面，孔隙與微裂紋的大小、形狀及分布。(三)宏觀結構（構造）

用肉眼或放大鏡即可分辨的毫米級以上的組織稱為宏觀結構。該結構主要研究材料中的大孔隙、裂紋、不同材料的組合與復合方式(或形式)、各組成材料的分布等。二、材料的結構(一)微觀結構利用電子顯微鏡、微觀結構形式及其主要特性微觀結構常見材料主要特性晶體原子、離子、分子有規(guī)律排列原子晶體(以共價鍵結合)金剛石、石英、剛玉強度、硬度、熔點均高，密度較小離子晶體(以離子鍵結合)氯化鈉、石膏、石灰?guī)r強度、硬度、熔點較高，但波動較大。部分可溶，密度中等分子晶體(以分子鍵結合)石蠟及部分有機化合物強度、硬度、熔點較低。大部分可溶，密度小金屬晶體(以金屬鍵結合)鐵、鋼、鋁及其合金強度、硬度變化大，密度大非晶體質(zhì)點無序排列(短程有序,長程無序)玻璃、高爐礦渣、火山灰、粉煤灰無固定的熔點和幾何形狀，與同組成的晶體相比，強度、硬度、化學穩(wěn)定性、導熱性、導電性較差，各向同性微觀結構形式及其主要特性微觀結構常見材料主要特性晶原子、離子材料的宏觀結構及其相應的主要性質(zhì)材料的宏觀結構常用材料主要特性單一材料致密結構鋼材、玻璃、瀝青、部分塑料高強或不透水、耐腐蝕，自重較大多孔結構泡沫塑料、泡沫玻璃輕質(zhì)、保溫、低強度纖維結構木材、竹材、巖棉、玻璃纖維、鋼纖維高抗拉、且大多數(shù)具有輕質(zhì)、保溫、吸聲性質(zhì)聚集結構陶瓷、磚、某些天然石材強度較高，脆性大復合材料粒狀聚集結構各種混凝土、鋼筋混凝土綜合性能好、價格較低纖維聚集結構巖棉板、纖維板、纖維增強塑料輕質(zhì)、保溫，吸聲或高抗拉多孔結構加氣混凝土、泡沫混凝土輕質(zhì)保溫疊合結構紙面石膏板、膠合板、各種加芯板綜合性能好材料的宏觀結構及其相應的主要性質(zhì)材料的宏觀結構常用材料主要特（一）絕對密實體積

是指材料內(nèi)部沒有孔隙時的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的材料體積。一般以V表示。通常將材料磨成規(guī)定細度的粉末，用排開液體的方法得到其體積。

絕對密實材料1.2材料的物理性質(zhì)一、材料的體積指材料占據(jù)的空間大小，同一材料由于所處的物理狀態(tài)不同，能表現(xiàn)不同的體積。（一）絕對密實體積絕對密實材料1.2材料的物理性質(zhì)一（二）表觀體積是指單個顆粒內(nèi)部有孔隙，包括開口孔和閉口孔，這樣一個整體材料的外觀體積稱為材料的表觀體積。一般以V0表示。通常用直接用排開液體的方法測定體積。（二）表觀體積1.2材料的物理性質(zhì)（三）堆積體積是指散粒狀材料除了礦質(zhì)料顆粒占有體積外，顆粒之間還有間隙或空隙，二者體積之和就是材料的堆積體積，故堆積體積是散粒狀材料堆積狀態(tài)下總體外觀體積。一般以V0ˊ表示。顆粒狀材料1.2材料的物理性質(zhì)（三）堆積體積顆粒狀材料二、材料的密度（一）實際密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算：

式中：ρ——實際密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

V——材料的絕對密實體積，cm3

或m3。二、材料的密度（一）實際密度式中：ρ——實際密度，g/cm（二）表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算：

式中：ρ0——表觀密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

V0——材料的表觀體積，cm3

或m3。（二）表觀密度式中：ρ0——表觀密度，g/cm3或kg

式中：m0——砂試樣的烘干質(zhì)量，g；m0＝300g；

m1——砂試樣、水及容量瓶總質(zhì)量，g;m2——水及容量瓶總質(zhì)量，g。測定瓶+砂+水的質(zhì)量m1測定瓶+水的質(zhì)量m2砂表觀密度的測定式中：m0——砂試樣的烘干質(zhì)量，g；m0＝300g（三）堆積密度是指粉狀或顆粒材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算：

式中：ρ0ˊ——堆積密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，g或kg；

V0ˊ——材料的堆積體積，cm3

或m3。（三）堆積密度式中：ρ0ˊ——堆積密度，g/cm3或k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幾種密度的比較材料密度材料體積情況密度ρV

絕對密實體積，不含開口孔和閉口孔表觀密度ρ0體積密度V0

表觀體積，含開口孔和閉口孔（塊狀材料）視密度Vˊ視體積，含閉口孔，不含開口孔（砂石類散粒材料）

堆積密度

ρ0ˊ松堆密度V0ˊ松堆體積，含開閉孔，且有顆粒間空隙緊堆密度V0″

緊堆體積，含開閉孔，顆粒間孔隙較小幾種密度的比較材料密度材料體積情況密度ρV絕對密實體積，三、材料的孔隙與空隙（一）密實度和孔隙率

密實度是指材料內(nèi)部被固體所填充的程度，用D表示，計算公式如下：

對于絕對密實材料，因ρ0=ρ

，故密實度D=1或100%；對于大多數(shù)土木工程材料，因ρ0

＜ρ

，故密實度D

＜1或D

＜100%。三、材料的孔隙與空隙（一）密實度和孔隙率對于絕對密實材料，

孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率，用P表示，計算公式如下：

孔隙率與密實度的關系：P+D=1材料孔隙特征包括孔隙開閉口狀態(tài)和孔的大小：連通孔和封閉孔；大孔、中孔（毛細孔）和小孔。封閉孔連通孔孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率，（二）填充率和空隙率

填充率是指散粒材料占堆積體積的百分比，用Dˊ表示，計算公式如下：

空隙率是指材料在堆積狀態(tài)下，顆粒間空隙體積占堆積體積的百分比，用Pˊ表示，計算公式如下：

（二）填充率和空隙率空隙率是指材料在堆積狀態(tài)下，顆孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項目孔隙率空隙率適用場合個體材料內(nèi)部堆積材料之間作用可判斷材料性質(zhì)可進行材料用量計算計算公式孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項目孔隙率空隙率適用場合個體材料內(nèi)部已知某種磚尺寸為240mm×115mm×53mm，孔隙率為12%，干燥質(zhì)量為2487g，求該種磚的密度、表觀密度。已知某種磚尺寸為240mm×115mm×53mm，孔隙1.2.2材料與水有關的性質(zhì)一、材料親水性與憎水性當材料與水接觸時，如果材料表面可以被水所潤濕或浸潤。此種性質(zhì)稱為材料的親水性，具備這種性質(zhì)的材料稱為親水性材料。若水不能在材料的表面上鋪展開，即材料表面不能被水所潤濕或浸潤，則稱為憎水性，此種材料稱為憎水性材料。1.2.2材料與水有關的性質(zhì)一、材料親水性與憎水性親水性，θ≤90°θ憎水性，θ

＞90°θ

憎水性材料具有較好的防水性、防潮性。常用作防水材料，也可用于對親水性材料進行表面處理，以降低吸水率，提高抗?jié)B性。

大多數(shù)建筑材料屬于親水性材料，如混凝土、鋼材、木材、磚、石等；大部分有機高分子材料屬于憎水性材料，如瀝青、石蠟、塑料、有機硅等。親水性，θ≤90°θ憎水性，θ＞90°θ二、吸水性與吸濕性(一)吸水性

吸水性是材料在水中吸收水分的性質(zhì)。用質(zhì)量吸水率Wm或體積吸水率Wv來表示。兩者分別是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，所吸水的質(zhì)量占材料絕干質(zhì)量的百分率，或所吸水的體積占材料自然狀態(tài)體積的百分率，定義式如下：二、吸水性與吸濕性(二)吸濕性

吸濕性是材料在空氣中吸收水蒸氣的性質(zhì)。吸濕性用含水率表示，即材料所含水的質(zhì)量與材料絕干質(zhì)量的百分比。材料吸濕或干燥至與空氣濕度相平衡時的含水率稱為平衡含水率。材料的吸濕性主要與材料的組成、孔隙含量，特別是毛細孔的含量有關。(二)吸濕性吸水率與含水率的區(qū)別比較項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)量比吸收水量達到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率吸水率與含水率的區(qū)別比較項目吸水率含水率適用場合在水中吸收水已知某種磚尺寸為240mm×115mm×53mm，孔隙率為12%，干燥質(zhì)量為2487g，浸水飽和后的質(zhì)量為2984g，求該磚吸水率。已知某種磚尺寸為240mm×115mm×53mm，孔隙三、耐水性

材料長期在水的作用下，保持其原有性質(zhì)的能力。

對于裝飾材料則主要指顏色的變化、是否起泡、起層等；對于結構材料，耐水性主要指強度變化。結構材料的耐水性用軟化系數(shù)KR來表示，即：式中

f1—材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度，MPa；

f0—材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度，MPa。

材料的軟化系數(shù)KR=0~1.0。

KR≥0.85的材料稱為耐水性材料。三、耐水性材料長期在水的作用四、抗?jié)B性

抗?jié)B性是指材料抵抗壓力水或其它液體滲透的性質(zhì)?？?jié)B性用滲透系數(shù)K來表示，計算式如下：式中K—滲透系數(shù)，cm/h；Q—滲水量，cm3；

d—試件厚度，cm；

A—滲水面積，cm2；

t—滲水時間，h；

H—水頭(水壓力)，cm。

Ad水壓力H試件材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越強。四、抗?jié)B性式中K—滲透系數(shù)，cm/h；Q—滲水量，cm3抗?jié)B等級材料的抗?jié)B等級是指用標準方法進行透水試驗時，材料標準試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B等級。如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。影響材料抗?jié)B性的因素材料親水性和憎水性：通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料；材料的密實度：密實度高的材料其抗?jié)B性也較高；材料的孔隙特征：具有開口孔隙的材料其抗?jié)B性較差?？?jié)B等級五、抗凍性抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能?？箖龅燃売貌牧显谖柡蜖顟B(tài)下(最不利狀態(tài))，經(jīng)凍融循環(huán)作用，強度損失和質(zhì)量損失均不超過規(guī)定值，或動彈性模量滿足要求時所能抵抗的最多凍融循環(huán)次數(shù)來表示。如F50、F100、F300等，分別表示在經(jīng)受50、100、300次凍融循環(huán)后仍可滿足使用要求。五、抗凍性抗凍等級凍害原因由于材料內(nèi)部毛細孔隙及大孔隙中的水結冰時的體積膨脹(約9%)造成的。影響材料抗凍性的因素材料的密實度：密實度越高則其抗凍性越好；材料的孔隙特征：開口孔隙越多則其抗凍性越差；材料的強度：強度越高則其抗凍性越好；材料的耐水性：耐水性越好則其抗凍性也越好；材料的吸水量大?。何吭酱髣t其抗凍性越差。凍害原因1.2.3材料的熱工性質(zhì)一、材料的導熱性導熱性是指材料將熱量從溫度高的一側(cè)傳遞到溫度低的一側(cè)的能力。λ—導熱系數(shù)，W/(m﹒K)；Q—傳導的熱量，Jδ—材料的厚度，m；A—材料的傳熱面積，m2t—傳熱時間，h；T2-T1—材料兩側(cè)的溫度差，K材料的導熱系數(shù)越小，說明材料的絕熱性越好。導熱系數(shù)小于0.23W/(m﹒K)的材料稱為絕熱材料。

1.2.3材料的熱工性質(zhì)一、材料的導熱性λ—導熱系數(shù)，W/二、材料的熱容性熱容性是指材料受熱時吸收熱量和冷卻時放出熱量的性質(zhì)。

Q—材料的熱容量，kJ；m—材料的質(zhì)量，kgC—材料的比熱容，kJ/(kg·K)；

t1-t2—材料受熱或冷卻前后的溫度差

熱容量值對保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定有很大作用。材料的導熱系數(shù)和熱容量是建筑物圍護結構熱工計算時的重要參數(shù)，設計時應選擇導熱系數(shù)較小而熱容量較大的材料。二、材料的熱容性Q—材料的熱容量，kJ；m—材料的質(zhì)1.3材料的力學性質(zhì)一、材料的強度

材料抵抗在外力（荷載）作用下而引起破壞的能力。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度有抗壓、抗拉、抗剪、抗彎（抗折）強度等。抗壓抗拉抗剪抗彎1.3材料的力學性質(zhì)一、材料的強度根據(jù)外力作用方式的不同，影響強度的因素材料的組成、結構及孔隙率受力情況實驗條件形狀大小表面狀態(tài)加荷速度含水量

強度等級比強度材料的抗拉強度與材料比重之比叫做比強度。比強度的法定單位為牛/特（N/tex）習慣上，有時將比強度也稱為強度.材料在斷裂點的強度（通用拉伸強度）與其密度之比。影響強度的因素形狀強度等級材料的抗拉強度與材料比重之比叫做比二、材料的彈性與塑性（一）彈性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力取消后能夠完全恢復原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復的變形稱為彈性變形（或瞬時變形）。（二）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。這種不能恢復的變形稱為塑性變形（或永久變形）。砼拌合物,水泥漿,石灰膏,鋼材,瀝青等都屬于塑性材料二、材料的彈性與塑性（一）彈性（二）塑性三、材料的脆性與韌性（一）脆性外力作用于材料，