土木工程材料：1土木工程材料的基本性质 课件

第一章

材料的基本性质第一章

材料的基本性质1.1材料的组成、结构及其对性能的影响一、材料的组成(一)化学组成

化学组成即化学成分。无机非金属材料的化学组成以各氧化物的含量来表示，金属材料则常以各化学元素的含量表示，有机材料常用各化合物的含量来表示。(二)矿物组成

许多无机非金属材料是由各种矿物组成的。矿物是具有一定化学成分和结构特征的单质或化合物。1.1材料的组成、结构及其对性能的影响一、材料的组成(一)二、材料的结构(一)微观结构

利用电子显微镜、X-射线衍射仪等手段来研究原子级或分子级的结构。材料的微观结构可分为晶体和非晶体结构，或晶态和非晶态。(二)亚微观结构(显微或细观结构)

由光学显微镜所看到的微米级的组织结构。该结构主要研究材料内部的晶粒、颗粒等的大小和形态、晶界或界面，孔隙与微裂纹的大小、形状及分布。(三)宏观结构（构造）

用肉眼或放大镜即可分辨的毫米级以上的组织称为宏观结构。该结构主要研究材料中的大孔隙、裂纹、不同材料的组合与复合方式(或形式)、各组成材料的分布等。二、材料的结构(一)微观结构利用电子显微镜、微观结构形式及其主要特性微观结构常见材料主要特性晶体原子、离子、分子有规律排列原子晶体(以共价键结合)金刚石、石英、刚玉强度、硬度、熔点均高，密度较小离子晶体(以离子键结合)氯化钠、石膏、石灰岩强度、硬度、熔点较高，但波动较大。部分可溶，密度中等分子晶体(以分子键结合)石蜡及部分有机化合物强度、硬度、熔点较低。大部分可溶，密度小金属晶体(以金属键结合)铁、钢、铝及其合金强度、硬度变化大，密度大非晶体质点无序排列(短程有序,长程无序)玻璃、高炉矿渣、火山灰、粉煤灰无固定的熔点和几何形状，与同组成的晶体相比，强度、硬度、化学稳定性、导热性、导电性较差，各向同性微观结构形式及其主要特性微观结构常见材料主要特性晶原子、离子材料的宏观结构及其相应的主要性质材料的宏观结构常用材料主要特性单一材料致密结构钢材、玻璃、沥青、部分塑料高强或不透水、耐腐蚀，自重较大多孔结构泡沫塑料、泡沫玻璃轻质、保温、低强度纤维结构木材、竹材、岩棉、玻璃纤维、钢纤维高抗拉、且大多数具有轻质、保温、吸声性质聚集结构陶瓷、砖、某些天然石材强度较高，脆性大复合材料粒状聚集结构各种混凝土、钢筋混凝土综合性能好、价格较低纤维聚集结构岩棉板、纤维板、纤维增强塑料轻质、保温，吸声或高抗拉多孔结构加气混凝土、泡沫混凝土轻质保温叠合结构纸面石膏板、胶合板、各种加芯板综合性能好材料的宏观结构及其相应的主要性质材料的宏观结构常用材料主要特（一）绝对密实体积

是指材料内部没有孔隙时的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以V表示。通常将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得到其体积。

绝对密实材料1.2材料的物理性质一、材料的体积指材料占据的空间大小，同一材料由于所处的物理状态不同，能表现不同的体积。（一）绝对密实体积绝对密实材料1.2材料的物理性质一（二）表观体积是指单个颗粒内部有孔隙，包括开口孔和闭口孔，这样一个整体材料的外观体积称为材料的表观体积。一般以V0表示。通常用直接用排开液体的方法测定体积。（二）表观体积1.2材料的物理性质（三）堆积体积是指散粒状材料除了矿质料颗粒占有体积外，颗粒之间还有间隙或空隙，二者体积之和就是材料的堆积体积，故堆积体积是散粒状材料堆积状态下总体外观体积。一般以V0ˊ表示。颗粒状材料1.2材料的物理性质（三）堆积体积颗粒状材料二、材料的密度（一）实际密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算：

式中：ρ——实际密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的质量，g或kg；

V——材料的绝对密实体积，cm3

或m3。二、材料的密度（一）实际密度式中：ρ——实际密度，g/cm（二）表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量，按下式计算：

式中：ρ0——表观密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的质量，g或kg；

V0——材料的表观体积，cm3

或m3。（二）表观密度式中：ρ0——表观密度，g/cm3或kg

式中：m0——砂试样的烘干质量，g；m0＝300g；

m1——砂试样、水及容量瓶总质量，g;m2——水及容量瓶总质量，g。测定瓶+砂+水的质量m1测定瓶+水的质量m2砂表观密度的测定式中：m0——砂试样的烘干质量，g；m0＝300g（三）堆积密度是指粉状或颗粒材料在自然状态下单位体积的质量，按下式计算：

式中：ρ0ˊ——堆积密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的质量，g或kg；

V0ˊ——材料的堆积体积，cm3

或m3。（三）堆积密度式中：ρ0ˊ——堆积密度，g/cm3或k砂堆积密度的测定将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积砂堆积密度的测定将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积几种密度的比较材料密度材料体积情况密度ρV

绝对密实体积，不含开口孔和闭口孔表观密度ρ0体积密度V0

表观体积，含开口孔和闭口孔（块状材料）视密度Vˊ视体积，含闭口孔，不含开口孔（砂石类散粒材料）

堆积密度

ρ0ˊ松堆密度V0ˊ松堆体积，含开闭孔，且有颗粒间空隙紧堆密度V0″

紧堆体积，含开闭孔，颗粒间孔隙较小几种密度的比较材料密度材料体积情况密度ρV绝对密实体积，三、材料的孔隙与空隙（一）密实度和孔隙率

密实度是指材料内部被固体所填充的程度，用D表示，计算公式如下：

对于绝对密实材料，因ρ0=ρ

，故密实度D=1或100%；对于大多数土木工程材料，因ρ0

＜ρ

，故密实度D

＜1或D

＜100%。三、材料的孔隙与空隙（一）密实度和孔隙率对于绝对密实材料，

孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率，用P表示，计算公式如下：

孔隙率与密实度的关系：P+D=1材料孔隙特征包括孔隙开闭口状态和孔的大小：连通孔和封闭孔；大孔、中孔（毛细孔）和小孔。封闭孔连通孔孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率，（二）填充率和空隙率

填充率是指散粒材料占堆积体积的百分比，用Dˊ表示，计算公式如下：

空隙率是指材料在堆积状态下，颗粒间空隙体积占堆积体积的百分比，用Pˊ表示，计算公式如下：

（二）填充率和空隙率空隙率是指材料在堆积状态下，颗孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之间作用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部已知某种砖尺寸为240mm×115mm×53mm，孔隙率为12%，干燥质量为2487g，求该种砖的密度、表观密度。已知某种砖尺寸为240mm×115mm×53mm，孔隙1.2.2材料与水有关的性质一、材料亲水性与憎水性当材料与水接触时，如果材料表面可以被水所润湿或浸润。此种性质称为材料的亲水性，具备这种性质的材料称为亲水性材料。若水不能在材料的表面上铺展开，即材料表面不能被水所润湿或浸润，则称为憎水性，此种材料称为憎水性材料。1.2.2材料与水有关的性质一、材料亲水性与憎水性亲水性，θ≤90°θ憎水性，θ

＞90°θ

憎水性材料具有较好的防水性、防潮性。常用作防水材料，也可用于对亲水性材料进行表面处理，以降低吸水率，提高抗渗性。

大多数建筑材料属于亲水性材料，如混凝土、钢材、木材、砖、石等；大部分有机高分子材料属于憎水性材料，如沥青、石蜡、塑料、有机硅等。亲水性，θ≤90°θ憎水性，θ＞90°θ二、吸水性与吸湿性(一)吸水性

吸水性是材料在水中吸收水分的性质。用质量吸水率Wm或体积吸水率Wv来表示。两者分别是指材料在吸水饱和状态下，所吸水的质量占材料绝干质量的百分率，或所吸水的体积占材料自然状态体积的百分率，定义式如下：二、吸水性与吸湿性(二)吸湿性

吸湿性是材料在空气中吸收水蒸气的性质。吸湿性用含水率表示，即材料所含水的质量与材料绝干质量的百分比。材料吸湿或干燥至与空气湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率。材料的吸湿性主要与材料的组成、孔隙含量，特别是毛细孔的含量有关。(二)吸湿性吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水分在空气中吸收水分表示方法吸收水分的质量比或体积比吸收水分的质量比吸收水量达到饱和与空气中水分平衡通常小于吸水率吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水已知某种砖尺寸为240mm×115mm×53mm，孔隙率为12%，干燥质量为2487g，浸水饱和后的质量为2984g，求该砖吸水率。已知某种砖尺寸为240mm×115mm×53mm，孔隙三、耐水性

材料长期在水的作用下，保持其原有性质的能力。

对于装饰材料则主要指颜色的变化、是否起泡、起层等；对于结构材料，耐水性主要指强度变化。结构材料的耐水性用软化系数KR来表示，即：式中

f1—材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa；

f0—材料在干燥状态下的抗压强度，MPa。

材料的软化系数KR=0~1.0。

KR≥0.85的材料称为耐水性材料。三、耐水性材料长期在水的作用四、抗渗性

抗渗性是指材料抵抗压力水或其它液体渗透的性质。抗渗性用渗透系数K来表示，计算式如下：式中K—渗透系数，cm/h；Q—渗水量，cm3；

d—试件厚度，cm；

A—渗水面积，cm2；

t—渗水时间，h；

H—水头(水压力)，cm。

Ad水压力H试件材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。四、抗渗性式中K—渗透系数，cm/h；Q—渗水量，cm3抗渗等级材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、P10…等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而不渗透。影响材料抗渗性的因素材料亲水性和憎水性：通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料；材料的密实度：密实度高的材料其抗渗性也较高；材料的孔隙特征：具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。抗渗等级五、抗冻性抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。抗冻等级用材料在吸水饱和状态下(最不利状态)，经冻融循环作用，强度损失和质量损失均不超过规定值，或动弹性模量满足要求时所能抵抗的最多冻融循环次数来表示。如F50、F100、F300等，分别表示在经受50、100、300次冻融循环后仍可满足使用要求。五、抗冻性抗冻等级冻害原因由于材料内部毛细孔隙及大孔隙中的水结冰时的体积膨胀(约9%)造成的。影响材料抗冻性的因素材料的密实度：密实度越高则其抗冻性越好；材料的孔隙特征：开口孔隙越多则其抗冻性越差；材料的强度：强度越高则其抗冻性越好；材料的耐水性：耐水性越好则其抗冻性也越好；材料的吸水量大小：吸水量越大则其抗冻性越差。冻害原因1.2.3材料的热工性质一、材料的导热性导热性是指材料将热量从温度高的一侧传递到温度低的一侧的能力。λ—导热系数，W/(m﹒K)；Q—传导的热量，Jδ—材料的厚度，m；A—材料的传热面积，m2t—传热时间，h；T2-T1—材料两侧的温度差，K材料的导热系数越小，说明材料的绝热性越好。导热系数小于0.23W/(m﹒K)的材料称为绝热材料。

1.2.3材料的热工性质一、材料的导热性λ—导热系数，W/二、材料的热容性热容性是指材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质。

Q—材料的热容量，kJ；m—材料的质量，kgC—材料的比热容，kJ/(kg·K)；

t1-t2—材料受热或冷却前后的温度差

热容量值对保持室内温度的稳定有很大作用。材料的导热系数和热容量是建筑物围护结构热工计算时的重要参数，设计时应选择导热系数较小而热容量较大的材料。二、材料的热容性Q—材料的热容量，kJ；m—材料的质1.3材料的力学性质一、材料的强度

材料抵抗在外力（荷载）作用下而引起破坏的能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗压、抗拉、抗剪、抗弯（抗折）强度等。抗压抗拉抗剪抗弯1.3材料的力学性质一、材料的强度根据外力作用方式的不同，影响强度的因素材料的组成、结构及孔隙率受力情况实验条件形状大小表面状态加荷速度含水量

强度等级比强度材料的抗拉强度与材料比重之比叫做比强度。比强度的法定单位为牛/特（N/tex）习惯上，有时将比强度也称为强度.材料在断裂点的强度（通用拉伸强度）与其密度之比。影响强度的因素形状强度等级材料的抗拉强度与材料比重之比叫做比二、材料的弹性与塑性（一）弹性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。（二）塑性材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。砼拌合物,水泥浆,石灰膏,钢材,沥青等都属于塑性材料二、材料的弹性与塑性（一）弹性（二）塑性三、材料的脆性与韧性（一）脆性外力作用于材料，并达到一定值时，材料并不产生明显变形即发生突然破坏的性质称为脆性。砖、石、陶瓷、混凝土、生铁、玻璃都属于脆性材料

（二）韧性材料在冲击、动荷载作用下能吸收大量能量并能承受较大的变形而不突然破坏的性质称为韧性。钢材和木材等材料均属于韧性材料三、材料的脆性与韧性（一）脆性（二）韧性四、材料的硬度与耐磨性（一）硬度材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。（二）耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：四、材料的硬度与耐磨性（一）硬度（二）耐磨性1.4材料的耐久性能一、耐久性(durability)

是指材料长期抵抗各种内外破坏因素或腐蚀介质的作用，保持其原有性质的能力。它是材料的一项综合性质，一般包括有抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性、抗老化性、抗碳化性、耐热性、耐溶蚀性、耐磨性、耐光性等许多项。

过去一般按强度设计，现在按耐久性设计。材料的组成、性质和用途、工程的重要性及所处环境不同，对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、影响耐久性的主要因素(一)内部因素

内部因素是造成材料耐久性下降的根本原因。主要包括材料的组成、结构与性质。(二)外部因素物理作用可有干湿变化、温度变化及冻融变化等；化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用；机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等；生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。二、影响耐久性的主要因素物理作用可有干湿变化、温度变化及冻融

金属材料常由化学和电化学作用引起腐蚀和破坏；

无机非金属材料常由化学作用、溶解、冻融、风蚀、温差、湿差、摩擦等其中某些因素或综合作用而引起破坏；

有机材料常由生物作用、溶解、化学腐蚀、光、热、电等作用而引起破坏。材料耐久性检测最可靠的办法是在使用条件下进行长期观测，但耗时、费力、成本较高，工程实际不允许。通常是根据使用条件与要求，在实验室进行快速试验，据此对材料的耐久性做出判断。金属材料常由化学和电化学作用引起腐蚀和破坏；1、材料的吸水性用__表示，耐水性用___表示，抗渗性用____表示，抗冻性用_____表示，导热性用____表示。2、保温效果好的材料，其()。A.热传导性要小，热容量要小B.热传导性要大，热容量要小C.热传导性要小，热容量要大D.热传导性在大，热容量在大3、含水率为10%的湿砂220g，其中水的质量为()。A.19.8gB.22gC.20gD.20.2g4、通常情况下材料的各种密度的关系是(

)。A.ρ＝ρ′＞ρ0

B.ρ＞ρ′＞ρ0C.ρ＞ρ0＞ρ′

D.ρ＞ρ′＝ρ05、某材料其含水率与大气平衡时的抗压强度为40.0Mpa，干燥时抗压强度为42.0Mpa，则材料的软化系数和耐水性(

)。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，抗渗性用__本章小结掌握密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、密实度和空隙率、填充率的概念、计算公式、测试方法及其相互关系；掌握强度公式、计算及实验方法；掌握亲水性（憎水性）、吸水性（吸湿性）、耐水性的概念、吸水率的计算公式；判断材料性质之间的关系。本章小结第一章

材料的基本性质第一章

材料的基本性质1.1材料的组成、结构及其对性能的影响一、材料的组成(一)化学组成

化学组成即化学成分。无机非金属材料的化学组成以各氧化物的含量来表示，金属材料则常以各化学元素的含量表示，有机材料常用各化合物的含量来表示。(二)矿物组成

许多无机非金属材料是由各种矿物组成的。矿物是具有一定化学成分和结构特征的单质或化合物。1.1材料的组成、结构及其对性能的影响一、材料的组成(一)二、材料的结构(一)微观结构

利用电子显微镜、X-射线衍射仪等手段来研究原子级或分子级的结构。材料的微观结构可分为晶体和非晶体结构，或晶态和非晶态。(二)亚微观结构(显微或细观结构)

由光学显微镜所看到的微米级的组织结构。该结构主要研究材料内部的晶粒、颗粒等的大小和形态、晶界或界面，孔隙与微裂纹的大小、形状及分布。(三)宏观结构（构造）

用肉眼或放大镜即可分辨的毫米级以上的组织称为宏观结构。该结构主要研究材料中的大孔隙、裂纹、不同材料的组合与复合方式(或形式)、各组成材料的分布等。二、材料的结构(一)微观结构利用电子显微镜、微观结构形式及其主要特性微观结构常见材料主要特性晶体原子、离子、分子有规律排列原子晶体(以共价键结合)金刚石、石英、刚玉强度、硬度、熔点均高，密度较小离子晶体(以离子键结合)氯化钠、石膏、石灰岩强度、硬度、熔点较高，但波动较大。部分可溶，密度中等分子晶体(以分子键结合)石蜡及部分有机化合物强度、硬度、熔点较低。大部分可溶，密度小金属晶体(以金属键结合)铁、钢、铝及其合金强度、硬度变化大，密度大非晶体质点无序排列(短程有序,长程无序)玻璃、高炉矿渣、火山灰、粉煤灰无固定的熔点和几何形状，与同组成的晶体相比，强度、硬度、化学稳定性、导热性、导电性较差，各向同性微观结构形式及其主要特性微观结构常见材料主要特性晶原子、离子材料的宏观结构及其相应的主要性质材料的宏观结构常用材料主要特性单一材料致密结构钢材、玻璃、沥青、部分塑料高强或不透水、耐腐蚀，自重较大多孔结构泡沫塑料、泡沫玻璃轻质、保温、低强度纤维结构木材、竹材、岩棉、玻璃纤维、钢纤维高抗拉、且大多数具有轻质、保温、吸声性质聚集结构陶瓷、砖、某些天然石材强度较高，脆性大复合材料粒状聚集结构各种混凝土、钢筋混凝土综合性能好、价格较低纤维聚集结构岩棉板、纤维板、纤维增强塑料轻质、保温，吸声或高抗拉多孔结构加气混凝土、泡沫混凝土轻质保温叠合结构纸面石膏板、胶合板、各种加芯板综合性能好材料的宏观结构及其相应的主要性质材料的宏观结构常用材料主要特（一）绝对密实体积

是指材料内部没有孔隙时的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以V表示。通常将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得到其体积。

绝对密实材料1.2材料的物理性质一、材料的体积指材料占据的空间大小，同一材料由于所处的物理状态不同，能表现不同的体积。（一）绝对密实体积绝对密实材料1.2材料的物理性质一（二）表观体积是指单个颗粒内部有孔隙，包括开口孔和闭口孔，这样一个整体材料的外观体积称为材料的表观体积。一般以V0表示。通常用直接用排开液体的方法测定体积。（二）表观体积1.2材料的物理性质（三）堆积体积是指散粒状材料除了矿质料颗粒占有体积外，颗粒之间还有间隙或空隙，二者体积之和就是材料的堆积体积，故堆积体积是散粒状材料堆积状态下总体外观体积。一般以V0ˊ表示。颗粒状材料1.2材料的物理性质（三）堆积体积颗粒状材料二、材料的密度（一）实际密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算：

式中：ρ——实际密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的质量，g或kg；

V——材料的绝对密实体积，cm3

或m3。二、材料的密度（一）实际密度式中：ρ——实际密度，g/cm（二）表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量，按下式计算：

式中：ρ0——表观密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的质量，g或kg；

V0——材料的表观体积，cm3

或m3。（二）表观密度式中：ρ0——表观密度，g/cm3或kg

式中：m0——砂试样的烘干质量，g；m0＝300g；

m1——砂试样、水及容量瓶总质量，g;m2——水及容量瓶总质量，g。测定瓶+砂+水的质量m1测定瓶+水的质量m2砂表观密度的测定式中：m0——砂试样的烘干质量，g；m0＝300g（三）堆积密度是指粉状或颗粒材料在自然状态下单位体积的质量，按下式计算：

式中：ρ0ˊ——堆积密度，g/cm3

或kg/m3；

m——材料的质量，g或kg；

V0ˊ——材料的堆积体积，cm3

或m3。（三）堆积密度式中：ρ0ˊ——堆积密度，g/cm3或k砂堆积密度的测定将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积砂堆积密度的测定将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积几种密度的比较材料密度材料体积情况密度ρV

绝对密实体积，不含开口孔和闭口孔表观密度ρ0体积密度V0

表观体积，含开口孔和闭口孔（块状材料）视密度Vˊ视体积，含闭口孔，不含开口孔（砂石类散粒材料）

堆积密度

ρ0ˊ松堆密度V0ˊ松堆体积，含开闭孔，且有颗粒间空隙紧堆密度V0″

紧堆体积，含开闭孔，颗粒间孔隙较小几种密度的比较材料密度材料体积情况密度ρV绝对密实体积，三、材料的孔隙与空隙（一）密实度和孔隙率

密实度是指材料内部被固体所填充的程度，用D表示，计算公式如下：

对于绝对密实材料，因ρ0=ρ

，故密实度D=1或100%；对于大多数土木工程材料，因ρ0

＜ρ

，故密实度D

＜1或D

＜100%。三、材料的孔隙与空隙（一）密实度和孔隙率对于绝对密实材料，

孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率，用P表示，计算公式如下：

孔隙率与密实度的关系：P+D=1材料孔隙特征包括孔隙开闭口状态和孔的大小：连通孔和封闭孔；大孔、中孔（毛细孔）和小孔。封闭孔连通孔孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率，（二）填充率和空隙率

填充率是指散粒材料占堆积体积的百分比，用Dˊ表示，计算公式如下：

空隙率是指材料在堆积状态下，颗粒间空隙体积占堆积体积的百分比，用Pˊ表示，计算公式如下：

（二）填充率和空隙率空隙率是指材料在堆积状态下，颗孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之间作用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部已知某种砖尺寸为240mm×115mm×53mm，孔隙率为12%，干燥质量为2487g，求该种砖的密度、表观密度。已知某种砖尺寸为240mm×115mm×53mm，孔隙1.2.2材料与水有关的性质一、材料亲水性与憎水性当材料与水接触时，如果材料表面可以被水所润湿或浸润。此种性质称为材料的亲水性，具备这种性质的材料称为亲水性材料。若水不能在材料的表面上铺展开，即材料表面不能被水所润湿或浸润，则称为憎水性，此种材料称为憎水性材料。1.2.2材料与水有关的性质一、材料亲水性与憎水性亲水性，θ≤90°θ憎水性，θ

＞90°θ

憎水性材料具有较好的防水性、防潮性。常用作防水材料，也可用于对亲水性材料进行表面处理，以降低吸水率，提高抗渗性。

大多数建筑材料属于亲水性材料，如混凝土、钢材、木材、砖、石等；大部分有机高分子材料属于憎水性材料，如沥青、石蜡、塑料、有机硅等。亲水性，θ≤90°θ憎水性，θ＞90°θ二、吸水性与吸湿性(一)吸水性

吸水性是材料在水中吸收水分的性质。用质量吸水率Wm或体积吸水率Wv来表示。两者分别是指材料在吸水饱和状态下，所吸水的质量占材料绝干质量的百分率，或所吸水的体积占材料自然状态体积的百分率，定义式如下：二、吸水性与吸湿性(二)吸湿性

吸湿性是材料在空气中吸收水蒸气的性质。吸湿性用含水率表示，即材料所含水的质量与材料绝干质量的百分比。材料吸湿或干燥至与空气湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率。材料的吸湿性主要与材料的组成、孔隙含量，特别是毛细孔的含量有关。(二)吸湿性吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水分在空气中吸收水分表示方法吸收水分的质量比或体积比吸收水分的质量比吸收水量达到饱和与空气中水分平衡通常小于吸水率吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水已知某种砖尺寸为240mm×115mm×53mm，孔隙率为12%，干燥质量为2487g，浸水饱和后的质量为2984g，求该砖吸水率。已知某种砖尺寸为240mm×115mm×53mm，孔隙三、耐水性

材料长期在水的作用下，保持其原有性质的能力。

对于装饰材料则主要指颜色的变化、是否起泡、起层等；对于结构材料，耐水性主要指强度变化。结构材料的耐水性用软化系数KR来表示，即：式中

f1—材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa；

f0—材料在干燥状态下的抗压强度，MPa。

材料的软化系数KR=0~1.0。

KR≥0.85的材料称为耐水性材料。三、耐水性材料长期在水的作用四、抗渗性

抗渗性是指材料抵抗压力水或其它液体渗透的性质。抗渗性用渗透系数K来表示，计算式如下：式中K—渗透系数，cm/h；Q—渗水量，cm3；

d—试件厚度，cm；

A—渗水面积，cm2；

t—渗水时间，h；

H—水头(水压力)，cm。

Ad水压力H试件材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。四、抗渗性式中K—渗透系数，cm/h；Q—渗水量，cm3抗渗等级材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、P10…等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而不渗透。影响材料抗渗性的因素材料亲水性和憎水性：通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料；材料的密实度：密实度高的材料其抗渗性也较高；材料的孔隙特征：具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。抗渗等级五、抗冻性抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。抗冻等级用材料在吸水饱和状态下(最不利状态)，经冻融循环作用，强度损失和质量损失均不超过规定值，或动弹性模量满足要求时所能抵抗的最多冻融循环次数来表示。如F50、F100、F300等，分别表示在经受50、100、300次冻融循环后仍可满足使用要求。五、抗冻性抗冻等级冻害原因由于材料内部毛细孔隙及大孔隙中的水结冰时的体积膨胀(约9%)造成的。影响材料抗冻性的因素材料的密实度：密实度越高则其抗冻性越好；材料的孔隙特征：开口孔隙越多则其抗冻性越差；材料的强度：强度越高则其抗冻性越好；材料的耐水性：耐水性越好则其抗冻性也越好；材料的吸水量大小：吸水量越大则其抗冻性越差。冻害原因1.2.3材料的热工性质一、材料的导热性导热性是指材料将热量从温度高的一侧传递到温度低的一侧的能力。λ—导热系数，W/(m﹒K)；Q—传导的热量，Jδ—材料的厚度，m；A—材料的传热面积，m2t—传热时间，h；T2-T1—材料两侧的温度差，K材料的导热系数越小，说明材料的绝热性越好。导热系数小于0.23W/(m﹒K)的材料称为绝热材料。

1.2.3材料的热工性质一、材料的导热性λ—导热系数，W/二、材料的热容性热容性是指材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质。

Q—材料的热容量，kJ；m—材料的质量，kgC—材料的比热容，kJ/(kg·K)；

t1-t2—材料受热或冷却前后的温度差

热容量值对保持室内温度的稳定有很大作用。材料的导热系数和热容量是建筑物围护结构热工计算时的重要参数，设计时应选择导热系数较小而热容量较大的材料。二、材料的热容性Q—材料的热容量，kJ；m—材料的质1.3材料的力学性质一、材料的强度

材料抵抗在外力（荷载）作用下而引起破坏的能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗压、抗拉、抗剪、抗弯（抗折）强度等。抗压抗拉抗剪抗弯1.3材料的力学性质一、材料的强度根据外力作用方式的不同，影响强度的因素材料的组成、结构及孔隙率受力情况实验条件形状大小表面状态加荷速度含水量

强度等级比强度材料的抗拉强度与材料比重之比叫做比强度。比强度的法定单位为牛/特（N/tex）习惯上，有时将比强度也称为强度.材料在断裂点的强度（通用拉伸强度）与其密度之比。影响强度的因素形状强度等级材料的抗拉强度与材料比重之比叫做比二、材料的弹性与塑性（一）弹性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。（二）塑性材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。砼拌合物,水泥浆,石灰膏,钢材,沥青等都属于塑性材料二、材料的弹性与塑性（一）弹性（二）塑性三、材料的脆性与韧性（一）脆性外力作用于材料，