第二章材料基本性質

建筑材料第二章建筑材料的基本性質一、材料的基本物理性質（1）實際密度（簡稱密度）:指的是材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積所具有的質量，計算公式為：上式—密度（g/cm3)；m—材料在干燥狀態(tài)下的質量（g）；V—材料在絕對密實狀態(tài)下的體積（cm3)。1與質量有關的性質注意:絕對密實狀態(tài)下的體積是指不包含材料內部孔隙的真實體積；對于致密材料（如鋼材、玻璃等）而言，內部是不含孔隙的，故體積很容易測定；但是對于絕大多數(shù)材料而言，在自然狀態(tài)下材料是含有一些孔隙的；（2）表觀密度：指的是材料在自然狀態(tài)下，單位體積所具有的質量；計算公式為：上式—表觀密度（kg/m3或

g/cm3)m—材料在干燥狀態(tài)下的質量（kg或g）;Vo—材料在自然狀態(tài)下的體積（m3或cm3);*自然狀態(tài)下的體積Vo=密實狀態(tài)下的體積V+孔隙體積V孔測定材料的自然體積VoA對于形狀規(guī)則的材料，如磚、石塊等：用游標卡尺可定材料的自然體積；對于六面體，測定長、寬、高；對于圓柱體，測定其直徑和高；B對于形狀不規(guī)則的材料，如卵石、碎石等，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）材料在自然堆積狀態(tài)下，單位體積的質量；計算公式為：—堆積密度（kg/m3)m—材料在干燥狀態(tài)下的質量（kg）；—材料在堆積狀態(tài)下的體積（m3);(3)堆積密度：？思考題：如何測定砂和石子的堆積密度？（A）首先采用前述方法測定其干質量m;（B）然后采用容量升來測定砂子、石子的堆積體積，方法如下：a）砂子采用1L、5L的容量升來測堆積體積；b）石子采用10L、20L、30L的容量升來測定其堆積體積；（C）利用公式計算堆積密度：砂堆積密度的測定將容量筒內材料刮平，容量筒的容積即為材料堆積體積名稱定義表達式單位備注密度表觀密度堆積密度材料在絕對密實狀態(tài)下,單位體積的質量。材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質量。材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質量。g/cm3㎏/m3㎏/m3或g/cm3材料的密度、表觀密度與堆積密度比較（1）密實度：

是指材料體積內被固體物質充實的程度，也就是固體物質的體積占總體積的比例，用D來表示。（2）孔隙率：

是指材料體積內，孔隙體積占總體積的百分率，用P表示。P=（V0-V）/V0×100%=（1-V/V0）×100%孔隙特征孔隙構造

連通的孔：彼此連通且與外界相通封閉的孔：相互獨立且與外界隔絕孔隙大小微孔、細孔、大孔

封閉孔連通孔密實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，連接孔隙越少，則：其強度越高；吸水越少；抗?jié)B性和抗凍性越好；但是保溫性差；（1）填充率是指散粒材料（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。填充率一般用D’來表示，按下式計算：

或（2）空隙率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P’表示：空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒之間相互填充的致密程度；思考：空隙率與孔隙率有什么區(qū)別？各種密度密度ρ絕對密實狀態(tài)ρ=m/v關系式：P=1-ρ0/ρPˊ=1-ρ0ˊ/ρ0D+P=1Dˊ+Pˊ=1表觀密度ρ0自然（且干燥）狀態(tài)ρ0=m/V0堆積密度ρ0ˊ堆積狀態(tài)（有松、緊之分）ρ0ˊ=m/V0ˊ密實程度密實度DD=V固/V0孔隙率PP=V孔/V0填充率DˊDˊ=V0/V0ˊ空隙率PˊPˊ=V空/V0ˊ與質量有關公式匯總2與水有關的性質（1）親水性和憎水性

親（憎）水性：材料在空氣中與水接觸時，能被水濕潤的，稱為親水性，否則為憎水性；

親（憎）水性材料：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，石蠟、塑料等；

思考：1）防水防潮材料應優(yōu)先選用哪種材料？a、親水性材料90o親水性=0o完全潤濕b、憎水性材料>90o憎水性=180o完全不潤濕潤濕角(接觸角)：是氣、固、液三相的交點沿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，吸水性的大小用吸水率表示，吸水率用兩種表示方式。1）質量吸水率：（2）吸水性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。2）體積吸水率：是指材料在潮濕空氣中吸收空氣中水分的性質；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量占其干質量的百分率用W含表示；計算公式如下：（3）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量比或體積比吸收水分的質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（4）耐水性耐水性是指材料長期在飽和水的作用下，其強度也沒有顯著下降的性質。一般用軟化系數(shù)表示，K值越大，表明材料的耐水性越好。

長期處于潮濕環(huán)境中的建筑物或構筑物，軟化系數(shù)要大于0.85，要求較低的也應不小于0.7。通常認為，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、密實度越小、表觀密度越小、材料的耐水性越差。（5）抗?jié)B性

抗?jié)B性：材料抵抗壓力水、油等液體滲透的能力。

用滲透系數(shù)K表示，K越大，抗?jié)B性越差。

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（6）抗凍性

抗凍性：材料在吸水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞、強度也不明顯降低的性質，即材料抵抗凍害的能力。

用抗凍等級F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)作用質量損失和強度下降均不超過規(guī)定的最大凍融循環(huán)次數(shù)來表示。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)境條件性質表示（衡量）說明意義親、憎水性以潤濕角θ衡量θ≤90o時親水性，θ>90o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質或W體）、含水率（W含）表示

W質=m水/m干（W體=V水/V0）W體=W質*ρ0W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次與水有關公式匯總3與熱有關的性質1導熱性

當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料傳導至另一面的性質，稱為材料的導熱性。導熱性用導熱系數(shù)λ表示。導熱系數(shù)λ越小，導熱性越差。導熱系數(shù)的定義和計算式如下所示：無機材料的導熱系數(shù)大于有機材料；材料的孔隙率愈大,即空氣愈多,導熱系數(shù)愈小。導熱系數(shù)與孔隙形態(tài)特征的關系,認為有微細而封閉孔隙組成的材料導熱系數(shù)小。材料的含水率增加,導熱系數(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稱為材料的熱容量。單位質量材料溫度升高或降低1Ｋ所吸收或放出的熱量稱為熱容量系數(shù)或比熱。比熱的計算式如下所示：二、材料的力學性質材料的強度指材料在應力作用下抵抗破壞的能力。

2、材料的抗彎強度（抗折強度）1、材料的抗壓、抗拉、抗剪強度中間作用一集中荷載在三分點上作用兩個集中荷載比強度比強度是指按單位體積質量計算的材料強度，即材料的強度與其表觀密度之比。工程意義：反映材料輕質高強的指標。值越大，材料越輕質高強。材料表觀密度(kg/m3)強度f

(MPa)比強度（f/ρo）低碳鋼78604150.053松木50034.30.059混凝土2400600.0251.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稱為彈性。這種完全恢復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)生裂縫的性質稱為塑性。這種不能恢復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)生破壞，材料的這種性質稱為脆性。脆性材料的特點是抗壓強度高而抗拉、抗折強度。

（大部分無機非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材