建筑材料的基本性质培训讲义

第二章

建筑材料的基本性质

土木工程材料的基本性质，是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、共有的性质。因为土木建筑材料所处建（构）筑物的部位不同、使用环境不同、人们对材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性质也就有所不同。

第一节材料的物理性质1.材料的密度

材料的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：

ρ=m/v式中：ρ—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

测试时，材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必须磨细后采用排开液体的方法来测定其体积。2.材料的表观密度

表观密度（俗称“容重”）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—材料的表观密度,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材料的表观体积是指包括内部孔隙在内的体积。因为大多数材料的表观体积中包含有内部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量（有时还影响其表观体积）。因此，材料的表观密度除了与其微观结构和组成有关外，还与其内部构成状态及含水状态有关

3.材料的堆积密度

堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。

按下式计算：

式中 ρ0，—材料的堆积密度,g/cm3或kg/m3

m—材料的质量，g或kg

V0，—材料的堆积体积，cm3或m3

粉状或粒状材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。

在土木建筑工程中，计算材料用量、构件的自重，配料计算以及确定堆放空间时经常要用到材料的密度、表观密度和堆积密度等数据。4.材料的密实度

密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度的计算式如下：

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%。

ρ—密度；ρ0—材料的表观密度5.孔隙保率材料阵的孔胶隙率答是指忍材料快内部套孔隙伍的体远积占翁材料牢总体逐积的秒百分独率。撇孔隙导率P按下心式计冰算：V—材料期的绝侄对密凑实体朋积，cm3或m3V0—材料厅的表蕉观体携积，cm3或m3ρ0—材料俭的表暗观密扑度,g/泊cm3或kg绣/m3ρ—密度蝴,g/历cm3或kg亏/m36.空隙等率空隙崖率是肝指散绢粒材值料在改其堆隙集体强积中,颗粒胁之间勇的空扒隙体日积所假占的央比例周。空抢隙率P，按下淋式计棋算：ρ0—材料尸的表谷观密浓度;ρ0，—材料爬的堆绪积密罩度空隙类率的投大小荐反映址了散墓粒材岩料的组颗粒路互相骄填充烧的致誓密程马度。叹空隙茅率可闯作为逃控制睬混凝养土骨辜料级消配与鞭计算疤含砂扬率的腹依据移。第二鸣节奴材料餐与水睁有关讯的性如质一.材料置的亲均水性马与憎泻水性与水溉接触崭时，塑有些奇材料影能被斩水润致湿，票而有迈些材津料则犬不能突被水塌润湿杰，对祸这两察种现巩象来大说，供前者拍为亲商水性封，后尤者为书憎水炼性。材料暴具有掏亲水果性或喂憎水锋性的架根本粱原因租在于耳材料初的分吹子结街构。尺亲水仗性材迟料与浓水分挡子之趋间的谨分子徒亲合桂力，雪大于内水分在子本招身之偏间的节内聚眉力；唯反之播，憎剖水性番材料沙与水呜分子墨之间肿的亲艰合力重，小蓬于水盏分子洽本身林之间冲的内茄聚力蒸。工程固实际都中，饱材料船是亲挎水性扩或憎缴水性猜，通趟常以醋润湿滔角的模大小里划分灭，润睛湿角捕为在剖材料命、水厘和空裂气的孤交点次处，溪沿水膊滴表夺面的伸切线嫌与水傲和固前体接扎触面渣所成鸣的夹降角。退其中愿润湿枯角θ愈小估，表册明材霜料愈董易被贿水润是湿。床当材剪料的植润湿密角θ＜９料０˚时，恋为亲紧水性悟材料到；当欺材料腾的润绣湿角θ＞９祥０˚时，扎为憎馒水性牵材料附。水吐在亲伴水性勉材料河表面废可以骂铺展起开，量且能仗通过饿毛细窜管作盐用自渔动将稻水吸柏入材盟料内怎部；犹水在域憎水栋性材歉料表亡面不眠仅不停能铺唤展开赶，而除且水迟分不圆能渗恢入材弃料的盏毛细源管中劈燕，见图２-腥1图２慢－1桑材郊料润释湿示刑意图拥（勺ａ）买亲水省性材逮料；阿（ｂ栗）憎梅水性典材料二.材料办的吸绕水性材料纠能吸届收水惜分的五能力丝式，称袋为材倚料的浩吸水浙性。株吸水强的大青小以齿吸水音率来归表示董。质量贫吸水串率质量妇吸水绣率是度指材逃料在党吸水站饱和乱时，种所吸刮水量尚占材拖料在姐干燥侮状态谊下的亭质量权百分巴比，浓并以单ｗm表示雄。质穗量吸嘴水率旨ｗm的计深算公荷式为傻：式中mb——材料袖吸水缓饱和铲状态饺下的牧质量泳（ｇ兄或kg恳）掘mg——材料日在干旧燥状侄态下搁的质树量（悦ｇ或kg远）。体积模吸水议率体积庸吸水遭率是春指材甘料在误吸水执饱和骆时，晒所吸怪水的袋体积欺占材通料自算然体激积的哨百分冶率，宫并以WＶ表示凶。体屠积吸妈水率WＶ的计酸算公葬式为：式中mb—臣—材料磨吸水籍饱和部状态扑下的倦质量油（ｇ矩或kg根）蜻mg——材料革在干避燥状门态下委的质枕量（乡丰ｇ或kg辆）。庙V0—材料都在自姨然状漫态下株的体天积，斜（cm3或m3）湿ρw—水的矛密度划,（g/膀cm3或kg桨/m3），常温抚下取ρw=1诊.0慈g撞/c外m3材料跳的吸攻水率姜与其桶孔隙彼率有袍关，共更与领其孔惜特征祸有关鞋。因惑为水标分是或通过石材料械的开巡寿口孔魂吸入懒并经陈过连培通孔之渗入筝内部出的。股材料吴内与洪外界欧连通百的细紫微孔街隙愈虾多，拜其吸宣水率芬就愈浮大。三.材料艳的吸魄湿性材料勉的吸驾湿性掠是指蔑材料孕在潮叔湿空笨气中机吸收绘水分祥的性肌质。侵干燥她的材汪料处递在较俩潮湿恋的空毅气中减时，航便会合吸收叠空气和中的角水分情；而华当较绞潮湿监的材达料处墓在较位干燥贩的空袜气中哀时，候便会杏向空题气中核放出戚水分怨。前笔者是离材料大的吸位湿过哄程，蒸后者心是材东料的促干燥补过程蓝。由容此可脑见，术在空奖气中晃，某以一材怪料的兆含水醋多少惠是随刑空气蹦的湿盛度变河化的链。材料势在任浓一条亡件下拦含水坊的多算少称邪为材塑料的姑含水虽率，顺并以恩Ｗh表示悼，其堂计算剥公式者为：式中ms—排—材料泉吸湿慢状态态下的厉质量嫌（ｇ毯或kg楚）除mg——材料侨在干崭燥状即态下展的质常量（翅ｇ或kg葬）。显然敬，材求料的唇含水飘率受缸所处老环境育中空在气湿珠度的置影响吨。当拣空气振中湿阳度在俯较长搁时间贸内稳目定时轿，材浅料的接吸湿莲和干疯燥过刻程处撞于平肝衡状住态，无此时扇材料但的含呈水率徒保持油不变上，其售含水邪率叫宴作材炎料的稀平衡辣含水哀率。四.黑材料奶的耐政水性材料冻的耐招水性稳是指厌材料瓶长期丘在饱龙和水恐的作惧用下炭不破闲坏，风强度瞒也不允显著部降低患的性陷质。档衡量悼材料牺耐水匀性的籍指标瞒是材幼料的显软化竞系数KR：式中KR鸭——材料始的软与化系腾数fb—材料穴吸水蜜饱和浆状态激下的爪抗压彩强度换（MP厌a）许。赞fg—材料韵在干裂燥状垂态下淹的抗晌压强严度（MP男a）软化雨系数沾反映两了材闹料饱特水后衬强度逼降低殖的程促度，典是材块料吸困水后昌性质守变化矿的重石要特筒征之专一。治一般旧材料阵吸水白后，复水分秤会分终散在乎材料塘内微乳粒的样表面刃，削带弱其镇内部次结合凭力，序强度井则有灵不同毅程度庭的降图低。栏当材壮料内羞含有挠可溶双性物奴质时遭（如戚石膏暗、石振灰等捕），包吸入桶的水既还可送能溶吼解部嘉分物息质，糊造成迹强度结的严浅重降级低。材料奋耐水却性限吼制了蚊材料肾的使涨用环泄境，伍软化棵系数匠小的镜材料喊耐水贼性差赌，其撇使用事环境械尤其睡受到仪限制泳。软乖化系标数的美波动枪范围者在0使至1必之间止。工翠程中德通常阿将ＫＲ＞0迫.8县5的捐材料黎称为安耐水欣性材雄料，垂可以雪用于娘水中挽或潮苗湿环型境中挪的重存要工州程。泡用于漠一般醉受潮风较轻孝或次亭要的灵工程砍部位迅时，拼材料抹软化秆系数客也不帽得小衫于0妇.7励5。五.材料咽的抗姿渗性抗渗构性是剧材料录在压蔽力水陶作用炒下抵通抗水躬渗透亲的性拾能。柄土木域建筑西工程鸟中许食多材险料常影含有响孔隙汗、孔惊洞或非其它严缺陷冈，当帮材料园两侧秆的水却压差找较高摆时，锅水可困能从养高压椒侧通奖过内螺部的羞孔隙蝇、孔朋洞或志其它胜缺陷绢渗透爆到低墨压侧帅。这吸种压系力水百的渗唤透，校不仅阔会影害响工熔程的唤使用前，而去且渗司入的症水还藏会带剧入能妖腐蚀齐材料耐的介趁质，铜或将阳材料馒内的数某些秘成分辽带出蓄，造颂成材赶料的伯破坏绢。５.1渗透竭系数材料复的渗捡透系峡数可效通过或下式央计算:式中K—渗透谋系数,（cm反/平h）;收w—渗水浓量，（cm3）A—渗水程面积,（cm2）H左—材料禽两侧捉的水刘压差瞧，（cm）d税—试件贩厚度（cm）t吊—渗水承时间（h）材料哭的渗皇透系经数越僻小，筐说明虏材料荡的抗吗渗性遵越强拖。5.2抗渗葱等级材料球的抗参渗等远级是像指用帮标准尘方法嫌进行遣透水担试验鞠时，丝式材料呜标准湿试件乏在透经水前宝所能水承受锐的最品大水嫩压力技，并洽以字傍母P及可氧承受醒的水臣压力锅（以0.镜1MP顺a为单低位）矿来表艇示抗馋渗等绘级。如P4、P6、P8、P1榜0…等，段表示昂试件辆能承副受逐届步增湾高至0.令4MP灾a、0.础6M半Pa、0.哭8M辰Pa、1.朵0M答Pa…的水丝式压而再不渗扒透。6.抗冻因性材料留吸水岩后，铁在负尘温作帐用条被件下揪，水菊在材裳料毛丹细孔昆内冻闸结成想冰，页体积垦膨涨仿所产黎生的有冻胀博压力奖造成过材料苦的内量应力定，会捉使材胡料遭捉到局罩部破赵坏。哪随着详冻融浊循环鉴的反叫复，堤材料连的破朵坏作已用逐渔步加脂剧，钉这种孝破坏牺称为锁冻融悲破坏雀。抗冻牌性是忆指材脖料在侨吸水逗饱和婚状态穷下，笨能经马受反桃复冻挽融循振环作爽用而赛不破漏坏，分强度冰也不怎显著明降低盘的性皱能。抗冻描性以街试件邮在冻穿融后访的质传量损斥失、岩外形仗变化拥或强教度降答低不灭超过牛一定绵限度蔽时所上能经溜受的割冻融僚循环星次数再来表窜示，暮或称标为抗矩冻等刃级。材料枪的抗像冻等剧级可杨分为榨Ｆ15、Ｆ25、Ｆ50、Ｆ10贴0、Ｆ20治0等，撇分别仙表示终此材除料可磁承受15次、25次、50次、10美0次、20玩0次的继冻融渡循环捞。材井料的曲抗冻衰性与润材料牙的强屡度、桶孔结转构、中耐水锡性和质吸水沿饱和泼程度浅有关耐。第三议节材料孕的力摔学性刃质1.伸材料防的强转度材料替的强计度是扁材料叫在应伶力作婚用下侍抵抗小破坏扑的能叨力。傅通常乏情况弃下，例材料惕内部探的应锈力多倘由外王力（责或荷廉载）维作用惹而引播起，对随着面外力且增加拒，应鲁力也本随之窗增大税，直榨至应新力超越过材闹料内陪部质足点所底能抵取抗的鼠极限访，即忘强度长极限歇，材像料发季生破牵坏。在工鄙程上援，通妻常采标用破处坏试音验法恢对材养料的淋强度辆进行节实测下。将却预先贩制作剂的试劳件放他置在宋材料惰试验劳机上瘦，施沟加外徒力（今荷载桶）直勒至破收坏，嫩根据欢试件牵尺寸出和破寇坏时荡的荷包载值隆，计灭算材细料的框强度嚷。根据西外力脾作用唇方式酿的不燥同，杨材料我强度忍有抗拉港、抗棕压、逃抗剪欠、抗凤弯（骑抗折哪）强色度等。材麦料的最抗拉旱、抗镇压、鸦抗剪梨强度浆的计子算式附如下团：式中f-忘--参--环-材料猎强度沉，MP拔a除Fma棒x--材料田破坏撞时的耍最大第荷载晌，N厚A厉--只--废--试件夫受力芒面积沙，mm2材料它的抗杏弯强间度与算受力写情况面有关辉，一育般试稼验方斯法是秘将条脚形试掌件放董在两岩支点钱上，朽中间稻作用误一集陷中荷秧载，臣对矩转形截偷面试岗件，蜓则其抗弯绝强度用下殃式计堡算：式中fw--干--斥--材料校的抗澡弯强钳度，MP劲a背Fma铁x--说-材料荡受弯劫破坏犯时的雄最大谣荷载侨，N骆A穴--窝--汪--试件以受力先面积桶，mm2L-游--敢--塔-两支财点的智间距匠，mm捆b、谋h-园--试件今横截扭面的府宽及膜高，mm2.弹性桌和塑剪性材料堂在外饿力作药用下燃产生爆变形腥，当脊外力州取消姓后能车够完志全恢相复原更来形扰状的榜性质林称为倡弹性侧。这日种完脾全恢刃复的卵变形彼称为布弹性耍变形近（或优瞬时枝变形系）。连材料稀在外斜力作表用下拳产生响变形彼，如茅果外及力取耻消后蔬，仍刑能保陈持变创形后铲的形竿状和纳尺寸桑，并城且不恨产生算裂缝葡的性久质称盈为塑巷性。幸这种练不能秃恢复采的变度形称馅为塑麻性变陈形（缝或永字久变扮形）促。3.脆性因和韧有性材料缎受力宋达到约一定详程度把时，版突然烤发生千破坏甜，并师无明城显的猾变形席，材先料的怠这种樱性质罩称为滚脆性擦。大员部分请无机根非金钩属材督料均丘属脆摘性材鸟料，娘如天赠然石技材，窃烧结辰普通垃砖、生陶瓷岛、玻详璃、帝普通台混凝嗽土、隐砂浆为等。导脆性原材料菌的另稍一特每点是比抗压旋强度役高而电抗拉匙、抗赠折强节度低女。在翠工程皂中使喂用时茅，应直注意纵发挥饭这类颠材料切的特很性。第四盐节.材料胳的热宁工性跃质1.导热聋性当材抗料两欺面存俭在温斧度差纯时，瓜热量勤从材伙料一休面通坚过材夸料传宴导至唉另一幕面的疏性质松，称想为材副料的申导热每性。茶导热瘦性用皮导热傻系数λ表示耍。导针热系座数的叮定义谣和计禾算式物如下誓所示句：式中λ—丘—导热播系数涝，Ｗ弹／（韵ｍ·烂Ｋ）错；誓Ｑ－寨传导尺的热岭量，群Ｊ碎&—荐材料己厚度扭，ｍ敏；A—剩—热传购导面维积，m2t一热杯传导播时间旱，h；雀（惜T2-T1）－材料锡两面以温度量差，K在物剥理意辜义上协，导窄热系栗数为器单位孤厚度吴(1m)的材惊料、为两面冶温度症差为肌1Ｋ略时、译在单皇位时胆间(尺1s)内通循过单贤位面赏积(音1㎡声)的供热量稻。2.热容聚量和娘比热材料公在受砌热时稠吸收墓热量用，冷青却时洋放出纲热量偶的性煤质称食为材搬料的忆热容耀量。止单位剥质量烈材料粉温度图升高忍或降扮低1真Ｋ所屈吸收求或放锅出的策热量刊称为铅热容团量系激数或忧比热店。比乡丰热的沿计算虾式如脸下所筒示：式中C-良--材料牛的比让热，J/旋（g巡寿·K鄙）两Q-就-材料抽吸收迎或放繁出的果热量食(热容概量)m-证--材料治质量絮，g臂（t2-绕t1）-转-材料康受热堪或冷碧却前妹后的粮温差侮，K材料滥的温糖度变恋形性材料厨的温撒度变榨形是寄指温座度升臣高或赵降低酒时材朗料的掉体积鉴变化匙。除个净别材计料以寒外，南多数子材料宇在温扯度升咸高时苦体积懂膨胀哭，温遍度下绿降时威体积阴收缩艇。这疾种变胞化表睬现在投单向睛尺寸倾时，疾为线塌膨胀照或线兆收缩己，相活应的互技术糟指标研为线扰膨胀餐系数热（α）。第五托节材料惊的耐翅久性材料穴的耐孝久性是泛半指材神料在捎使用效条件故下，显受各牲种内喝在或健外来门自然俗因素厚及有斯害介裳质的扣作用斜，能搁长久貌地保坦持其宿使用越性能敌的性惨质。材料牲在建赏筑物证之中烟，除旷要受陡到各煌种外纯力的影作用割之外团，还璃经常藏要受眯到环执境中纸许多什自然资因素夕的破谁坏作堂用。丛这些算破坏并作用母包括罪物理爹、化俗学、设机械枯及生规物的浅作用瞎。物理竹作用津可有牛干湿炼变化戏、温汪度变饥化及殃冻融车变化啊等。若这些述作用凡将使陡材料域发生焰体积棕的胀凉缩，劝或导栏致内抚部裂川缝的红扩展秤。时斗间长蛛久之攻后即候会使授材料挣逐渐识破坏碍。在蜡寒冷跟地区所，冻猴融变毁化对龄材料聚会起扮着显限著的言破坏赚作用浑。在烧高温莫环境充下，浅经常聚处于隶高温梅状态妨的建尝筑物峡或构扎筑物同，所杯选用孤的建星筑材闸料要术具有品耐热朝性能桃。在纳民用厚和公怪共建百筑中杂，考鼓虑安撕全防聚火要彩求，裤须选日用具膏有抗央火性袍能的篇难燃星或不俯燃的鹅材料眼。化学译作用包括昨大气锈、环慕境水厘以及否使用炸条件涨下酸丝式、碱蛛、盐弃等液撤体或晶有害眯气体爪对材愧料的般侵蚀孕作用编。机械馒作用包括凳使用杀荷载宗的持骡续作蚊用，睡交变走荷载晒引起类材料渣疲劳撇，冲穿击、惭磨损暂、磨沉耗等绝。生物罚作用包括旅菌类晃、昆甜虫等粘的作并用而显使材吸料腐乌朽、蜂蛀蚀灶而破艇坏。砖、作石料伟、混冒凝土屑等矿歇物材陕料，徐多是案由于服物理临作用伪而破厚坏，垫也可亚能同斜时会泰受到且化学岩作用厨的破悉坏。虑金属闯材料亮主要剩是由桶于化搭学作饶用引窃起的荷腐蚀闻。木楼材等范有机棕质材筛料常统因生资物作浓用而劫破坏员。沥稼青材谣料、炒高分补子材扇料在定阳光峡、空鱼气和卡热的哑作用气下，睡会逐弊渐老鲜化而乖使材龄料变归脆或疾开裂容。材料稍的耐法久性倾指标锻是根堵据工洞程所胸处的夺环境社条件膀来决坐定的诊。例赤如处铁于冻卸融环泡境的换工程惯，所葬用材拒料的郑耐久先性以眉抗冻布性指春标来纱表示搞。处衬于暴湿露环取境的供有机蛙材料猎，其嚼耐久枯性以昂抗老边化能垦力来英表示个。例1量-1材料苍的密肌度、搭表观霉密度赤、堆烘积密饲度有缴何区狂别？争如何蜜测定苦？材徐料含哀水后部对三胳者有腿什么愤影响膜？例1瓜-2某工面地所孙用卵英石材抄料的论密度有为2气.6午5g/顾cm3、表观胆密度忍为2逮.6锤1g/骂cm3、堆积翅密度视为1闲68僚0kg兽/m3，计算黎此石识子的孔隙斜率与饼空隙稿率？例1罚-3某石窜材在牧气干携、绝嫂干、拜水饱煮和情冶况下葛测得远的抗太压强糖度分验别