材料的物理性质

建筑材料建筑材料的基本性质第二章建筑材料的基本性质材料的物理性质1

材料的力学性质2材料的耐久性3材料处于建筑物中不同部位承受各种不同作用第一节

材料的物理性质想一想：这两种物体有什么不同轻重，密实，吸水，吸湿，，，再想一想：两种材料的柱子有什么不同轻重，密实，吸水，吸湿，，，第一节

材料的物理性质一.与质量有关的性质：1.密度:材料在绝对密实状态下单位体积的质量。

公式：

式中ρ－密度（g/cm3）

m－材料的质量（g）

V－材料在绝对密实状态下的体积（cm3）实际密度的测量

绝对密实状态下的体积－是指不包括材料内部孔隙在内的体积。实际密度的测量：

1）对近于绝对密实的材料：金属、玻璃等量测几何体积－称重－代入公式

2）对有孔隙的材料：砖、混凝土、石材磨成细粉－李氏比重瓶法测试

（排液法测定的是近似密度，旧称视密度）实际密度的测量2、表观密度（容重)材料在自然状态下单位体积的质量。公式：

式中ρo－表观密度（g/cm3

）

m－材料的质量（g）

Vo－材料在自然状态下的体积（cm3）表观密度的测量

自然状态下的体积－是指包含材料内部孔隙在内的体积。材料内部孔隙含有水分时，其质量和体积均发生变化。注明含水情况。表观密度的测量：

1）对形状规则的材料：砖、混凝土、石材烘干－量测几何体积－称重－代入公式

2）对形状不规则的材料：烘干－蜡封－浮力天平3.堆积密度（松散容重）散粒状材料在自然堆积状态下单位体积的质量。

公式：式中－堆积密度（g/cm3

）

m－材料的质量（g）－材料的堆积体积（cm3堆积密度的测量堆积体积－是指包含颗粒内部孔隙和颗粒之间的空隙在内的体积。堆积密度的测量：

1）容器法：散粒材料装入容器－量测体积－称净重－代入公式

2）自然堆积法：堆积成一定形状－量测几何体积－称重－代入公式

堆积密度的测量4.材料的密实度与孔隙率(1)密实度－指材料体积内被固体物质所充实的程度。反映材料的致密程度。公式

影响材料的：强度、吸水性、耐久性、导热性(2)孔隙率指材料体积内，孔隙体积与总体积之比。直接反映材料的致密程度。公式

孔隙率与密实度的关系P+D=1

孔结构－孔隙率＋孔径尺寸＋开口形状影响材料的：强度、吸水性、耐久性、导热性

(3)孔隙对材料性质的影响

1)孔隙的构造特征常压下水可以进入的孔隙称为开口孔隙。常压下水不能进入的孔隙称为闭口孔隙。孔隙可分为微细孔隙、细小孔隙（毛细孔）、较粗大孔隙、粗大孔隙等。对于无机非金属材料，孔径小于20nm的微细孔隙，水或有害介质难以进入，可视为无害孔隙。２)孔隙的影响一般随材料内部孔隙的增加，表现为：表观密度↓；强度↓、耐磨性↓；抗冻性↓、抗渗性↓、耐水性↓、耐腐蚀性↓、其它耐久性↓；吸水性↑、吸湿性↑；保温性↑、吸声性↑5.材料的填充率和空隙率(1)填充率－指散粒材料在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度。反映散粒材料堆积的致密程度。公式生活，是一只杯子

一位教授往一个空杯子里填满石块后，又拿出一盒小鹅卵石倒进杯子，并轻轻晃动杯子，好让小鹅卵石滚进石块之间的空当，然后教授拿出一盒沙子倒进杯子，晃动杯子，使沙子填满所有的缝隙，最后又倒进水，直到水渗透沙子溢出杯沿。做完这些，教授对学生们说道：“现在，我想让大家把这个杯子理解为生活。里面的石块带边生命中最重要的东西，比如说家庭.伴侣.健康.孩子等，所有这些对我们来说都至关重要，一旦失去将永远无法弥补；鹅卵石代表生命中较为重要的东西，如工作.房子.车等；沙子代表生命中的日常琐事；水带边烦恼.忧郁。如果我们手先把水和沙子装进杯子，那就没有空间去装石块和鹅卵石了。”

(2)空隙率散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占总体积的比率。公式空隙率与填充率的关系例1-1某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680kg/m3，。计算此石子的孔隙率与空隙率？解 ：石子的孔隙率P为：石子的空隙率P，为：

[评注]材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在其堆集体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。计算式中ρ—密度；ρ0—材料的表观密度；ρ，—材料的堆积密度。19２)孔隙的影响一般随材料内部孔隙的增加，表现为：表观密度↓；强度↓、耐磨性↓；抗冻性↓、抗渗性↓、耐水性↓、耐腐蚀性↓、其它耐久性↓；吸水性↑、吸湿性↑；保温性↑、吸声性↑；二.与水有关的性质1.亲水性与憎水性材料在空气中与水接触时，根据其是否能被水润湿，将材料分为亲水性和憎水性两大类。常用润湿角θ表示。亲水性材料θ≤90°

憎水性材料θ＞90°润湿角θ

自洁净玻璃亲水性：自洁净玻璃具有超亲水性，膜层受紫外光激发后，对水的接触角减少到5度以下（普通玻璃对水的接触角约为46度），甚至可以达到0度，使水铺展在玻璃表面上并把污物带走，水在玻璃表面形成水幕，水滴和水痕降最少。

通常，自然的雨水就能够使自洁净玻璃保持清洁。若气候干旱，只需要用自来水冲洗也可以起到同样的清洁作用。自清洁功能：利用太阳中的能量和雨水的冲刷，依靠高降解率使玻璃自动清洁。同时可以减少人工清洁的次数和费用，让您拥有更明亮，清洁的视界。例1-5选择题：选择正确的答案填在括号内当材料的润湿边角θ为（）时，称为憎水性材料。a.>90º b..≤90º c. 0º解答:b: >90º[评注]材料的润湿边角θ≤90º为亲水性材料；材料的润湿边角θ>90º时为憎水性材料。文库专用242.吸水性材料在浸水情况下吸入水分的能力，用吸水率表示。吸水率包括：质量吸水率和体积吸水率质量吸水率公式式中W质－材料的质量吸水率（％）

m湿－材料吸水饱和后的质量（％）

m干－材料烘干到恒重的质量（％）体积吸水率：轻质多孔的材料，质量吸水率超过100%的情况下，用体积吸水率。例1-2有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为240×115

×53mm，经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为18.62cm3

。试计算该砖的吸水率、密度、孔隙率、饱水系数。解 ：该砖的吸水率为该砖的密度为表观密度为

孔隙率为[评注]质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比。273.吸湿性材料在空气中吸收空气中水分的性质。用含水率表示。公式式中W含－材料的质量含水率（％）

m湿－材料含水时的质量（％）

m干－材料烘干到恒重的质量（％）影响含水率大小的因素：材料的本性－亲水性或憎水性材料环境温度、湿度－气温越低相对湿度越大，材料的含水率越高吸水性对材料的影响：导热性增大、热阻降低－对围护结构材料不利体积膨胀－对木结构和木制品不利湿胀干缩与周围环境平衡的平衡含水率4.耐水性耐水性－材料长期在饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质。用软化系数表示。

公式式中K软－材料的软化系数（K软＝0～1）f饱－材料在饱水状态下的抗压强度（MPa）f干－材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）材料软化系数的要求材料软化系数的要求软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降低越多，其耐水性越差。对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如地下构筑物、基础、水工结构）的材料，其

K软≥0.85；K软≥0.80的材料，一般称为耐水的材料。例1-3某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。解 ：该石材的软化系数为由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。[评注]软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比。与材料在气干状态下的抗压强度无关。文库专用32

砖浸水后强度下降某地发生历史罕见的洪水。洪水退后，许多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的多孔的红砖，见图。请分析原因。未烧透的红砖这些红砖没有烧透，砖内开口孔隙率大，吸水率高。吸水后，红砖强度下降，特别是当有水进入砖内时，未烧透的粘土遇水分散，强度下降更大，不能承受房屋的重量，从而导致房屋倒塌。5.抗渗性抗渗性－材料抵抗有压介质（水、油、气）渗透的性质称抗渗性。用渗透系数K表示。依达西定律式中Ks——材料的渗透系数,cm／h；

Q——渗透水量,cm3；

d——材料的厚度,cm；

A——渗水面积,cm2；

t——渗水时间,h

H——静水压力水头,cm。

抗渗试验就是对试件定时逐级加压，即从0.1MPa开始，每隔8h增加0.1MPa，直至6个试件中有3个端面渗水为止。混凝土的抗渗性以抗渗等级来表示。抗渗等级是以28ｄ龄期的标准抗渗试件，按规定方法试验，以不渗水时所能承受的最大水压力来表示，划分为P2、P4、P6、P8、P12等等级，它们分别表示能抵抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.2MPa的水压力而不渗透。6.抗冻性材料在吸水饱和的状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质称为抗冻性。混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示。抗冻等级是采用龄期28ｄ的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过25％，而且质量损失不超过５％时所能承受的最大冻融循环次数来确定的。混凝土划分为以下抗冻等级：Ｆ10、F15、F25、F50、F150、F200、F250、F300等九个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为10、25、25、50、100、150、200、250和300次。冻融破坏的原因材料有孔且孔隙含水水→冰体积膨胀9％，结冰压