建筑材料 第1章材料基本性质

1、 1.1 材料的基本物理性质材料的基本物理性质一、材料的密度一、材料的密度1、真密度（也叫密度）、真密度（也叫密度）指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量质量mV - -材料的真密度（材料的真密度（g/cm3）m材料在绝对密实状态下固体物质的质量（材料在绝对密实状态下固体物质的质量（g）V材料在绝对密实状态下的体积（材料在绝对密实状态下的体积（cm3）2、体积密度、体积密度指（整体多孔的）固体材料在自然状态指（整体多孔的）固体材料在自然状态下，单位体积所具有的质量。下，单位体积所具有的质量。 -材料的体积密度（材料的体积密度（Kg/m3）m材料在干

2、燥状态下的质量（材料在干燥状态下的质量（Kg）V0材料在自然状态下的体积（材料在自然状态下的体积（m3）00mV0材料的体积组成材料的体积组成1 2 3VVpVKVBV0图图1-1 固体材料内的孔隙放大示意图固体材料内的孔隙放大示意图1. 固体物质固体物质v；2. 闭口孔隙闭口孔隙 Vb 3. 开口孔隙开口孔隙 VKV0=V+Vv Vv=VK+Vb1 2 3VVpVKVBV03、堆积密度、堆积密度指散粒（粉状、粒状与纤维状）材料在堆积指散粒（粉状、粒状与纤维状）材料在堆积状态下，单位体积所具有的质量。状态下，单位体积所具有的质量。 -散粒材料的堆积密度（散粒材料的堆积密度（Kg/m3）M 散粒

3、材料的质量（散粒材料的质量（Kg）V散粒材料在堆积状态下的体积（散粒材料在堆积状态下的体积（m3）Vm图图1-2 散粒材料的堆积状态放大示意散粒材料的堆积状态放大示意1 2 3 4V0 VjV VpVK VBV01.颗粒中固体物质颗粒中固体物质 2.颗粒的闭口孔隙颗粒的闭口孔隙 3.颗粒间的空隙颗粒间的空隙 Va4.颗粒的开口孔隙颗粒的开口孔隙V= V0+Va = V+VV+VabbVVmb 小结小结 反思反思 二、密实度与孔隙率二、密实度与孔隙率1 1、 密实度密实度 材料体积内被固体物质所填充的程度。材料体积内被固体物质所填充的程度。 %1000 VVD%1000 P 12 2、 孔隙率孔

4、隙率 是指材料体积内，孔隙体积占自是指材料体积内，孔隙体积占自然状态下材料总体积的百分率然状态下材料总体积的百分率%10000 VVVP%100)1 (0 3 3、相互关系：、相互关系：D+P=1D+P=1三、三、 填充率与空隙率填充率与空隙率1 1、 填充率填充率 散粒材料在容器的堆积体积中，颗粒填散粒材料在容器的堆积体积中，颗粒填充的紧密程度充的紧密程度 针对散粒体而言针对散粒体而言%1000VVVP%1000VVD%1000P 12. 2. 空隙率空隙率 散粒材料在容器的堆积体积中，颗散粒材料在容器的堆积体积中，颗粒间空隙体积占堆积体积的百分率粒间空隙体积占堆积体积的百分率%100)1

5、(0表征散粒体颗粒间紧密程度。表征散粒体颗粒间紧密程度。3、相互关系：D+P=11.2 1.2 材料的力学性质材料的力学性质一、一、 材料的强度、比强度材料的强度、比强度1. 1. 强度强度材料抵抗外力破坏作用的能力材料抵抗外力破坏作用的能力AFf 根据外力作用方式的不同，材料强根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。折）强度等。2. 2. 比强度比强度单位质量的强度。单位质量的强度。衡量轻质高强的依据衡量轻质高强的依据f材料受力破坏时的强度（MPa）F破坏荷载（N）A-破坏时受力面面积（mm）二、材料的弹性、塑性二、材料的弹性、塑

6、性. . 弹性弹性材料在外力作用下产生变形，当外力材料在外力作用下产生变形，当外力取消后变形即可消失且能完全恢复到原来取消后变形即可消失且能完全恢复到原来状态的性质。状态的性质。这种完全恢复的变形称为弹这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。性变形（或瞬时变形）。. . 塑性塑性材料受力超过一定限度（弹性范围）材料受力超过一定限度（弹性范围）后，外力取消而变形却不可恢复的性质。后，外力取消而变形却不可恢复的性质。这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。久变形）。三、材料的脆性、韧性三、材料的脆性、韧性1. 1. 脆性脆性外力达到一定限度后，材料突

7、然破坏外力达到一定限度后，材料突然破坏 却无明显的塑性变形的性质却无明显的塑性变形的性质2. 2. 韧性韧性在冲击或震动荷载作用下，材料能吸在冲击或震动荷载作用下，材料能吸收较大能量，虽产生一定变形却不致破坏收较大能量，虽产生一定变形却不致破坏的性能。的性能。脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时，应注意发挥这类折强度低。在工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。材料的特性。kaka四、四、 材料的硬度、耐磨性材料的硬度、耐磨性1 1、 硬度硬度材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力2. 2. 耐磨性耐

8、磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。 材料的耐磨性用磨损率表示材料的耐磨性用磨损率表示刻划法（莫氏硬度）：矿物材料（石材）刻划法（莫氏硬度）：矿物材料（石材） 压入法（布氏硬度）：常用材料（混凝土、钢材、压入法（布氏硬度）：常用材料（混凝土、钢材、木材）木材）试验时用一定形状的压头在静载荷作用下压入材料表面，通过测量压痕的面积或深度来计算硬度 测定硬度的方法 一、一、 亲水性、憎水性亲水性、憎水性90时，时，表现为亲水性表现为亲水性1、润湿角：、润湿角： 在在材料、水和空气材料、水和空气的三向交叉点处沿水的三向交叉点处沿水滴表面做切线，此切线与材料和水接触滴表

9、面做切线，此切线与材料和水接触面的夹角面的夹角 ，称为湿润边角。，称为湿润边角。90时，时，表现为憎水性表现为憎水性1.3 1.3 材料与水有关的性质材料与水有关的性质%100干干湿质mmmW2. 2. 吸水性吸水性 材料在水中吸收水分的性质。材料在水中吸收水分的性质。质量吸水率质量吸水率材料在吸水饱和时，所吸水分质量材料在吸水饱和时，所吸水分质量占材料干燥时质量的百分比，以占材料干燥时质量的百分比，以W W质质表示。表示。m湿湿材料吸水饱后的质量（材料吸水饱后的质量（g）M干干材料在干燥状态下的材料在干燥状态下的质量质量(g)体积吸水率体积吸水率%1001%10000水干湿水体VmmVVW材

10、料在吸水饱和时，所吸收材料在吸水饱和时，所吸收水分的体积占材料干燥时体积水分的体积占材料干燥时体积的百分率的百分率常温下取常温下取 水水 =1.0 g/cm3吸水性与孔隙率、孔隙特征及亲水性有关。吸水性与孔隙率、孔隙特征及亲水性有关。W W体体材料的体积吸水率材料的体积吸水率V V水水材料吸水饱和后的体积材料吸水饱和后的体积（cmcm3 3）V V0 0材料在自然干燥状态下的体积（材料在自然干燥状态下的体积（cmcm3 3）3. 3. 吸湿性吸湿性材料在材料在潮湿潮湿空气中吸收水分的性质。空气中吸收水分的性质。 含水率含水率%100干干含含mmmWm含含材料含水时的质量（材料含水时的质量（ ）

11、m干干材料材料 干燥状态干燥状态 的质量（的质量（ ）平衡含水率：当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿平衡含水率：当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，对应此时材料保持不变和干燥过程处于平衡状态，对应此时材料保持不变的含水率。的含水率。4. 4. 耐水性耐水性材料长期在饱和水作用下不被破坏，材料长期在饱和水作用下不被破坏，其强度也不显著降低的性质。其强度也不显著降低的性质。 软化系数软化系数干饱软ffKf饱饱 材料在吸水饱和状态下的抗压强度（材料在吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）f干干 材料在干燥状态下的抗压强度（材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）结论：K

12、软大于0.85的材料是耐水材料，可用于水下工程6. 6. 抗冻性抗冻性材料在饱和水状态下，能经受多次冻材料在饱和水状态下，能经受多次冻融循环作用而不被破坏，强度也不显著融循环作用而不被破坏，强度也不显著降低的性质。降低的性质。5. 5. 抗渗性抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质材料抵抗压力水渗透的性质AthWdK K材料的渗透系数（cm/h）w透过材料试件的水量（cm3）d试件厚度（cm）A透水面积（cm2）t透水时间(h)h静水压力水头高差（cm）抗冻符号：抗冻符号：F F100100 F F50501.4 1.4 材料的耐久性与装饰性材料的耐久性与装饰性一、耐久性一、耐久性材料在各种自然因素

13、及有材料在各种自然因素及有害介质的作用下，能长久保持其使用性能害介质的作用下，能长久保持其使用性能的性质。破坏作用包含以下几个方面：的性质。破坏作用包含以下几个方面：1 1、物理作用、物理作用2 2、化学作用、化学作用3 3、生物作用、生物作用4 4、机械作用、机械作用二、装饰性二、装饰性装饰材料在用于建筑物装饰材料在用于建筑物内外墙面、柱面、地面及顶棚等处作为饰面内外墙面、柱面、地面及顶棚等处作为饰面材料时所表现出的一种色彩、质感和线型材料时所表现出的一种色彩、质感和线型 小结小结含水与否对密度无影响，因密度是对干燥状态而含水与否对密度无影响，因密度是对干燥状态而言的言的含水对体积密度有影响

14、，须注明含水率含水对体积密度有影响，须注明含水率含水对堆积密度的影响则较复杂。一般来说是使含水对堆积密度的影响则较复杂。一般来说是使堆积密度增大。堆积密度增大。【习题2】某块状材料的全干质量某块状材料的全干质量100g100g，自然状态体积，自然状态体积40cm340cm3，绝对密实状态体积，绝对密实状态体积33cm333cm3。试计算其密。试计算其密度、体积密度、孔隙率？度、体积密度、孔隙率？【解】3333100cmgVm/ vkvbv3340V300240100cmgVm/.5 %.%P51740334010000 VVV【习题1】何谓材料的实际密度、体积密度、堆积密度？何谓材料的实际密度、体积密度、堆积密度？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？【解】a. a. 实际密度实际密度Vm b. b. 体积密度体积密度00Vm c. c. 堆积密度堆积密度00Vm 绝对密实状态绝对密实状态自然状态（包自然状态（包 括实体、开括实体、开口、闭口孔隙）口、闭口孔隙）自然堆积状态（对散粒体而自然堆积状态（对散粒体而言）言）【习题3】某石材在气干、绝干、水饱和情况下