建筑材料的基本性質第一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六第一節材料的化學組成、結構和構造材料的化學組成化學組成不同是材料具有不同的性質，化學組成通常從元素組成和礦物組成兩方面研究元素組成：主要是指化學元素的組成特點如：不同種類和金剛的性質不同主要是其含有的合金元素CSiMn等不同所致礦物組成：礦物組成主要是指元素組成相同但是分子團組成形式各異的現象如：粘土和其燒結而成的陶瓷中含有的礦物相同，但是陶瓷含有了莫來石晶體使陶瓷具有了強度和硬度等性質材料的化學組成不同，則材料的礦物組成就不同材料的化學組成相同，可以有不同的礦物組成第二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六材料的組成、結構和構造材料的結構與構造宏觀構成（結構）亞微觀結構（顯微或細觀結構）微觀結構第三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六原子排列圖微觀結構指通過用電子顯微鏡、X-射線衍射儀等手段來研究的原子級或分子級結構。尺寸范圍在10-6-10-10m。第四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六宏觀結構（構造）指用肉眼或放大鏡能分辨的粗大組織。其尺寸在10-3m級以上。材料的宏觀結構及其相應的主要特征返回第五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六宏觀結構（構造）按孔隙特征分按孔

徑分按構成形態分第六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六宏觀結構（構造）按孔隙特征分按孔徑分按構成形態分致密結構(鋼材、玻璃等---密度大、導熱性高)多孔結構（加氣混凝土、泡沫塑料等—輕質、保溫、隔熱、吸聲、吸水）微孔結構（隔聲、吸聲、吸水性，抗滲性差）第七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六宏觀結構（構造）按孔隙特征分按孔徑分按構成形態分粗大孔隙結構細小孔隙結構極微細孔隙結構第八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六宏觀結構（構造）按孔隙特征分按孔徑分按構成形態分聚集結構纖維結構層狀結構散粒結構第九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六建筑材料的孔隙材料實體內部被空氣所占據的空間為孔隙。材料實體之間被空氣所占據的空間稱為空隙?？紫兜男纬煽紫兜亩x內、外因素：水的占據作用、火山作用、外加劑作用；焙燒作用說明孔隙狀況的指標孔隙率、孔隙連通性和孔隙直徑第十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六孔隙率孔隙在材料體積中所占的比例。孔隙連通性連通孔：吸水性、吸聲性（木材、礦渣）孔隙直徑粗大孔：主要影響材料的密度、強度封閉孔：保溫隔熱性（發泡聚苯乙烯、陶粒）毛細孔：吸水性、抗凍性極細微孔：對材料性能影響不大第十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六第二節材料的基本物理性質一、材料的密度、表觀密度、堆積密度二、密實度、孔隙率三、填充率、空隙率四、與水有關的性質五、與熱有關的性質第十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六

一、材料的密度、表觀密度、體積密度、堆積密度

建筑材料中除了少數材料（鋼材、玻璃等）接近絕對密實外，絕大多數材料內部都包含一些孔隙。單體材料的體積構成：絕對密實的體積V、開口孔隙體積V開、閉口孔隙體積V閉

。表觀體積V’絕對密實的體積V閉口孔隙體積V閉自然體積V0絕對密實的體積V閉口孔隙體積V閉開口孔隙體積V開堆積材料：堆積體積V0’自然體積V0空隙體積V空第十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六一、材料的密度、表觀密度、體積密度、堆積密度

材料在絕對密實狀態下單位體積的質量。

=m/v（kg/m3）

式中

——密度

m——材料的質量，kg。v——材料在絕對密實狀態下的體積，m3。測定方法：幾何法、密度瓶法（磨成粉末）

材料的密度表觀密度堆積密度表觀密度第十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六一、材料的密度、表觀密度、堆積密度

材料包括封閉孔在內的單位體積的質量。`=m/v`

式中

`——表觀密度，kg/m3。

m——材料的質量，kg。v`——材料的表觀體積，m3測量方法：排水法（顆粒外形不規則的堅硬顆粒如：砂子、石子等）。

材料的密度堆積密度表觀密度體積密度第十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六一、材料的密度、表觀密度、堆積密度

塊體材料在自然狀態下單位體積的質量。。=m/v。

式中?！碛^密度，kg/m3。

m——材料的質量，kg。V。——材料的自然體積，m3。測量方法：外形規則的材料用測量法；外形不規則的用涂蠟排水法

材料的密度堆積密度體積密度表觀密度第十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六一、材料的密度、表觀密度、堆積密度

散?；蚶w維狀材料在堆積狀態下單位體積的質量

。`=m/v。`（kg/m3）

式中。`——堆積密度

m——材料的質量，kg。v。`——材料的堆積體積，m3。

材料的密度表觀密度堆積密度體積密度第十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六以上各有關密度指標對于計算構件自重、配合比設計、測算堆放場地和材料用量時應用廣泛第十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六二、密實度、孔隙率1、密實度：是指材料體積內，被固體物質充滿的程度，用D表示。

D=

v/v。100%=。/100%2、孔隙率：是指材料體積內，孔隙體積所占的比例。P=（v。-

v）/v。100%=（1-。/）100%D+P=1第十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六三、填充率、空隙率

1、填充率：是指散粒材料在其堆積體積中，被顆粒實體體積填充的程度，用D`表示。

D`=v。/v。`100%

=。`/。100%2、空隙率：是指散粒材料在其堆積體積中，顆粒間的空隙體積所占的比例，以P`表示。

P`=（v。`-v。）/v。`100%=(1-。`/。）100%D`+P`=1第二十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六空隙率反映了材料顆粒之間的相互填充的致密程度，對于混凝土的粗、細骨料，空隙率越小，說明其顆粒大小搭配的越合理，用其配置的混凝土越密實，水泥也越節約第二十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六二、材料與水有關的性質

1.親水性與憎水性在材料、水、空氣三相交點處，沿水滴表面所作切線，切線經過水與材料表面的夾角稱為潤濕角，潤濕角可能出現如下兩種情況，如下圖所示。第二十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六θ角越小，水分越容易被材料表面吸附，說明材料被水潤濕的程度越高，即材料濕潤性越好，親水性越強。a.潤濕角θ≤90o的材料為親水性材料，如磚、石料、混凝土、木材等。

b.潤濕角θ>90o的材料，如瀝青、石蠟、塑料等。這些憎水性材料常用于防水、防潮、防磨材料，也可以用作親水性材料的表面處理，以提高其耐久性。

c.當θ=0o時，完全被水潤濕。第二十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.吸水性

吸水性是指材料在水中吸收水分達飽和的能力，有質量吸水率和體積吸水率兩種表達方式，分別以Ww和Wv表示：

Ww=(m2-m1)/m1

100%

Wv=Vw/V0=(m2-m1)/（V0w）100%式中Ww——質量吸水率（%）；

Wv——體積吸水率（%）；

m2——材料在吸水飽和狀態下的質量；

m1——材料在絕對干燥狀態下的質量（g）；

Vw——材料所吸收水分的體積（cm3）；

w

——水的密度，常溫下可取1g/cm3。第二十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六兩種吸水率的關系：Wv=Ww0/w影響材料吸水性的主要因素：材料的化學組成、結構和構造狀況，尤其是孔隙狀況。(w通常情況下取1)大多數材料經常采用質量吸水率，對于質量吸水率大于100%的材料常用體積吸水率3.吸濕性材料在潮濕空氣中吸收水分的能力。用含水率表示。W=(mk-m1）/m1100%式中W——材料的含水率（%）；

mk——材料吸濕后的質量（g）；

m1——材料在絕對干燥狀態下的質量（g）。第二十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六4.耐水性

材料在長期飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數表示，可按下式計算

Kp=fw/f式中

Kp——材料的軟化系數，取值在0～1之間；

fw——材料在吸水飽和狀態下的抗壓強度（MPa）；

f——材料在絕對干燥狀態下的抗壓強度(MPa)。第二十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六軟化系數越小，材料耐水性越差。材料浸水后，會降低材料組成微粒間的結合力，引起強度的下降。

b.軟化系數大于0.8的材料，通常可以認為是耐水材料。

c.對于經常位于水中或處于潮濕環境中的重要建筑物所選用的材料要求其軟化系數應大于0.85；

d.對于受潮較輕或次要建筑物所用的材料，軟化系數容許稍有降低，但不宜小于0.75。

練習第二十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六1．某巖石在氣干、絕干、水飽和狀態下測得的抗壓強度分別為172MPa、178MPa、168MPa。該巖石可否用于水下工程。答案：該巖石的軟化系數為

所以該巖石可用于水下工程。第二十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六5.抗滲性材料抵抗壓力水或其它液體滲透的性質稱為抗滲性（不透水性）。材料的抗滲性好壞有以下兩種不同表示方法。a.滲透系數材料在壓力水作用下透過水量的多少遵守達西定律，即在一定時間內，透過材料試件的水量與試件的滲水面積及水頭差成正比，與試件厚度成反比，如圖所示，用公式表示為第二十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六Q=k?（HAt）/d可得k=Qd/(HAt)式中k——滲透系數（cm/h）；Q——透過材料試件的水量（cm3）；

t——滲水時間（h）；A——滲水面積（cm2）；H——水頭差（cm）；d——試件厚度（cm）。材料的抗滲性主要與材料的孔隙狀況有關。第三十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六b.抗滲等級在標準試驗條件下，材料的最大滲水壓力（MPa)。用P表示?；炷梁蜕皾{抗滲性的好壞常用抗滲等極來表示。

6.抗凍性材料在吸水飽和狀態下，抵抗多次凍融循環，不破壞、強度也不顯著降低的性質。抗凍性用抗凍等級F表示。例如：F10第三十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六

五、與熱有關的性質1.導熱性材料傳導熱量的性質稱為導熱性。材料導熱性的大小用導熱系數λ表示。λ=Qd/[At(T1-T2)]式中

λ——導熱系數，W/（m.K）；

Q——傳導的熱量，J；

A——熱傳導面積，m2；

d——材料厚度，m；

t——熱傳導時間，s；

T1-T2——材料兩側溫差，K。

第三十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六導熱系數越小，材料的保溫隔熱性越強。λ小于0.25W/(m?

K)的材料稱為絕熱材料。與材料導熱系數有關的因素：

a.材料的化學組成和物理結構

b.孔隙狀況

c.環境的溫濕度2.熱容材料受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質稱為熱容。第三十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六

比熱容是單位質量的材料，溫度升高或降低1K時，所吸收或放出的熱量，用下式表示

C=Q/[m(T2-T1)]式中

C——材料的比熱容，J/（g.k）；

Q——材料吸收或放出的熱量，J；

m——材料的質量，g；

T2-T1——材料受熱或冷卻前后的溫度差（K）。材料的熱容用熱容量表示，等于比熱容C與質量m的乘積，單位為KJ/K。第三十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六3.耐燃性和耐火性耐燃性是材料在火焰或高溫作用下可否燃燒的性質。材料按耐燃性分為非燃燒材料、難燃材料和可燃材料。耐火性是材料在火焰或高溫作用下，保持其不破壞、性能不明顯下降的能力。用耐受時間(h)來表示，稱為耐火極限。耐燃的材料不一定耐火，耐火的材料一般都耐燃。第三十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六第三節材料的力學性質

前面我們講了材料的物理性質，下面我們要給大家介紹材料的另外一種性質——力學性質。材料的力學性質是指材料在外力作用下，抵抗破壞的能力和變形方面的性質。應力：作用于材料表面或內部單位面積的力。用σ表示。應變：材料在外力作用方向上，所發生的相對變形值。用ε表示。ε=ΔL/L（ΔL為試件受力方向上的變形值，L為試件原長）。第三十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六一、材料的強度特征1.材料的強度材料在外力（荷載）作用下抵抗破壞的能力稱為強度。定量描述為材料在外力作用下發生破壞時的極限應力值，用f表示。單位為兆帕（MPa）抗壓強度材料抵抗壓力破壞能力抗拉強度材料抵抗拉力破壞能力抗彎強度材料抵抗彎曲破壞能力抗剪強度材料抵抗剪力破壞能力第三十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六材料基本強度的分類表和計算公式第三十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.影響材料強度試驗結果的因素（1）試件的形狀和大?。捍笤嚰∮谛≡嚰?，棱柱體小于正立方體（2）加荷速度：速度越快，強度值越高（3）溫度：溫度越高，強度值越低（4）含水情況：含水試件小于干燥試件（5）表面狀況：承壓板與試件間摩擦越小，強度值越低為使測試結果準確、可靠、具有可比性，必須嚴格按照標準試驗方法進行強度的測試。第三十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六3.強度等級

材料按強度的分級，人為劃分，不連續，具有隨機性和連續性。來源于強度，不等同于強度。針對不同種類的材料具有抵抗不同形式力的作用特點，將材料按其相應極限強度的大小，劃分為若干不同的強度等級。對于水泥、石材、磚、混凝土、砂漿等在建筑物中主要用于承壓部位的材料以其抗壓強度來劃分強度等級。而建筑鋼材在建筑物中主要用于承受拉力荷載，所以以其屈服強度作為劃分強度等級的依據。第四十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六4.比強度

材料的強度與其體積密度之比，衡量材料輕質高強性能的指標。如木材和混凝土。5.與材料強度有關的因素a.材料強度的大小理論上取決于材料內部質點結合力的強弱，實際上與材料中結構缺陷有直接關系。b.組成相同的材料其強度決定于其孔隙率的大小。第四十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六二、材料的彈性和塑性1、彈性：彈性是指材料在外力作用下產生變形，外力取消后，能完全恢復原來形狀的性質。這種變形稱為彈性變形或可恢復變形。明顯具有彈性變形特征的材料稱為彈性材料。第四十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2、塑性：塑性是指材料在外力作用下產生變形，當外力取消后，不能完全恢復原來形狀的性質。這種變形稱為塑性變形或不可恢復變形，明顯具有塑性變形特征的材料稱為塑性材料。第四十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六3、彈塑性材料實際上，純彈性與純塑性的材料都是不存在的。大部分材料是彈性、塑性分階段發生。a.低碳鋼在受力不大時，僅產生彈性變形，此時，應力與應變的比值為一常數。隨著外力增大至超過彈性極限后，則出現另一種變形——塑性變形。第四十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六b.混凝土，在它受力一開始，彈性變形和塑性變形就同時發生，除去外力后，彈性變形可以恢復（消失），而塑性變形不能消失，這種變形稱為彈塑性變形，其應力應變如下圖所示，具有這種變形特征的材料叫做彈塑性材料。第四十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六三、材料韌性和脆性1.韌性（1）韌性的定義

韌性是指材料在沖擊或振動荷載作用下，能吸收較大能量，產生一定的變形，而不至破壞的性能，又叫沖擊韌度。具有這種性質的材料叫韌性材料。變形0荷載第四十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六（2）韌性材料的特點

a.塑性變形大

b.受力時產生的抗拉強度接近或高于抗壓強度

c.破壞前有明顯征兆

d.主要適用于承受拉力或動荷載。木材、建筑鋼材、瀝青混凝土等屬于韌性材料。用作路面、橋梁、吊車梁等需要承受沖擊荷載和有抗震要求的結構用建筑材料均應具有較高的韌性。第四十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2、脆性：（1）脆性是指材料在外力達到一定限度時，材料發生無先兆的突然破壞，且破壞時無明顯塑性變形的性質。具有這種破壞性質的材料稱為脆性材料。荷載變形o第四十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六（2）脆性材料的特點

a.抗壓強度遠大于抗拉強度

b.受力作用時塑性變小，而且破壞時無任何征兆，有突發性

c.主要適合于承受壓力靜荷載建筑材料中大部分無機非金屬材料均為脆性材料，如天然巖石、陶瓷、玻璃、磚、生鐵、普通混凝土等。第四十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六四、材料的硬度和耐磨性1.硬度硬度是指材料表面耐較硬物體刻劃或壓入而產生塑性變形的能力。硬度大的材料耐磨性較好，但不易加工。一般說，硬度較大的材料，強度也較高，有些材料硬度與強度之間有較好的相互關系。硬度的測定方法：壓入法：韌性材料，布氏硬度、洛氏硬度刻劃法；脆性材料，莫氏硬度，10級第五十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六2.耐磨性指材料表面抵抗磨損的能力，用磨損率表示，等于試件在標準試驗條件下磨損前后的質量差與試件受磨表面積之商。磨損率越大，材料的耐磨性越差。地面、路面等經常受摩擦的部位要求材料有較好的耐磨性能。硬度大、強度高、韌性好、構造均勻致密的材料，耐磨性較好。第五十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期六第四節材料的耐久性1、耐久性的定義耐久性是指材料在使用過程中，抵抗各種自然因素及其它有害物質長期作用，能長久保持其原有性質的能力。2、耐久性的含義耐久性是衡量材料在長期使用條件下的安全性能的一項綜合指標，包括抗凍性、抗風化性、抗老化性、耐化學腐蝕性等。

3、材料耐久性降低的機理材料在使用過程中，會與周圍環境和各種自然因素發生作用。這些作用包括