第2章建筑材料的基本性质重庆工贸职业技术学院首页
建筑材料-第二章 建筑材料的基本性质
建筑材料-第二章建筑材料的基本性质建筑材料第二章建筑材料的基本性质建筑材料是构成建筑物的物质基础，其性能的优劣直接影响着建筑物的质量、耐久性和使用功能。
在建筑工程中，了解建筑材料的基本性质是至关重要的，这有助于我们合理选择和使用材料，确保建筑的安全、舒适和经济。
一、物理性质（一）密度密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
对于大多数固体材料而言，绝对密实状态是指不含任何孔隙的状态。
但在实际情况中，完全不含孔隙的材料几乎不存在，因此在测定密度时，通常会将材料磨成细粉，然后用李氏瓶等方法测定其体积，从而计算出密度。
（二）表观密度表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。
这里的自然状态包括材料内部存在的孔隙。
例如，对于块状材料，在计算表观密度时，其体积是指材料的整体体积，包括内部孔隙。
（三）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。
堆积状态下的体积不仅包括材料颗粒的体积，还包括颗粒之间的空隙体积。
（四）孔隙率孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分比。
孔隙的存在会对材料的性能产生重要影响，例如，孔隙率较大的材料通常保温隔热性能较好，但强度可能相对较低。
（五）空隙率空隙率是指散粒状材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分比。
空隙率的大小反映了材料颗粒之间的填充程度，对材料的堆积密度和施工性能有重要意义。
（六）吸水性吸水性是指材料在水中吸收水分的能力。
通常用吸水率来表示，吸水率又分为质量吸水率和体积吸水率。
质量吸水率是指材料吸水饱和时所吸收水分的质量占材料干燥质量的百分比；体积吸水率是指材料吸水饱和时所吸收水分的体积占材料自然体积的百分比。
（七）吸湿性吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。
吸湿性的大小用含水率表示，即材料中所含水分的质量占材料干燥质量的百分比。
（八）耐水性耐水性是指材料长期在水的作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质。
通常用软化系数来表示，软化系数越大，说明材料的耐水性越好。
建筑材料的基本性质
θ
γSL
（a）
γL
（b）
材料的润湿示意图 a亲水性材料；b憎水性材料
二 材料的吸水性与吸湿性
1.吸水性Water Absorption
材料在水中能吸收水分的性质称吸水性.材料的吸水
性用吸水率Ratio of Water Absorption表示,
有质量吸水率与体积吸水率两种表示
方法.
1质量吸水率
二、 材料的孔隙率与空隙率
1. 密实度Dense 密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例,
说明材料体积内被固体物质所充填的程度,即反映了材料 的致密程度,按下式计算：
DV V0
2.孔隙率Porosity
孔隙率材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率,称
为材料的孔隙率P.可用下式表示：
PV0 V V0
第二章 建筑材料的基本性质
建筑材料在建筑物的各个部位的功能不同,均要承受 各种不同的作用,因而要求建筑材料必须具有相应的基本 性质.
基本性质主要包括物理性质、力学性质、耐久性、 装饰性、防火性、防放射性等 物理性质包括密度、密实性、空隙率计算材料用量、 构件自重、配料计算、确定堆放空间 力学性质包括强度、弹性、塑脆韧性、硬度.
如混凝土抗冻等级Ｆ15是指所能承受的最大冻融次数是15次在15℃的温度冻结后,再在20 ℃的水中融化,为一次冻融循环,这时 强度损失率不超过25％,质量损失不超过5％.
五材料的抗冻性Frost Resistance
• 材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱 和程度有关. • 材料抗冻等级的选择,是根据结构物的种类、使用条件、气 候条件等来决定的.
Wv Wm0
材料的吸水性与其亲水性、疏水性、孔隙率大小、孔隙特征有关.
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4. 耐燃性
耐燃性是指材料在空气中遇火不着火燃烧的性 能，是影响建筑物防火、结构耐火等级的重要 因素。
根据材料的耐燃性可分为三类：
（1）非燃烧材料，砖、砂浆、混凝土，石材、 金属材料等
（2）难燃烧材料，石膏板、水泥石棉板、沥 青混凝土、板条抹灰等。
（3）燃烧材料，胶合板、纤维板、木材，苇 箔等
第三节 材料的力学性质
2、强度等级 强度等级：建筑材料根据其极限强度的大小，划 分成若干不同的等级 分类： （1）脆性材料按抗压强度分：如烧结普通黏土 砖（ Mu10,Mu15,Mu20 ）、石、水泥（32.5， 42.5）、混凝土（C10,C15,C25）等； （2）塑性材料和韧性材料按抗拉强度分：如钢 材；
3、比强度 定义：材料的强度与其表观密度的比值（f/ρ0）。 它是衡量材料轻质高强的一项重要指标。 材料比强度的性质： （1）比强度越大，则材料的轻质高强性能越好； （2）比强度大的材料或提高材料的比强度，对增 加建筑物高度、减轻结构自重、降低工程造价等具 有重大意义；
外因：材料孔隙中充水的程度、冻结温度、冻结 速度、冻融频率等。
五、材料的热性质
1. 导热性
材料传递热量的性质称为导热性。导热性的大小用导热
系数λ表示:
Qd
(T 2 T1) At
显然，导热系数越小，材料的隔热保温性能越好。
材料的导热系数决定于： (1)材料的化学组成、结构、构造； (2)孔隙率与孔隙特征、含水率以及温度。
材料的耐水性主要取决于其组成成分在水中 的溶解度和材料内部开口孔隙率的大小。
5. 抗渗性
材料抵抗压力水或其他液体渗透的性能称为抗渗性 （不透水性）。材料的抗渗性可用渗透系数来表示。
公式： K Qd AtH
建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质建筑材料在使用条件下要承受一定荷载，并受到周围不同环境介质（空气、水及其所溶物质、温度和湿度变化等）的作用。
因此，建筑材料应具有相应的力学性质，还应具备抵抗周围环境介质的物理、化学和生物作用，经久耐用的性质。
合理选用建筑材料，应熟悉工程条件及对拟用材料提出的各项技术要求，还应掌握材料的各种技术性质以及影响这些性质的因素，使所选材料在建筑物中发挥应有的作用。
本章主要讲述建筑材料所具有的共性，即材料的基本性质。
各种材料的特性将在后续章节中讲述。
第一节材料的组成、结构及构造材料的组成、结构及构造是决定材料性质的内部因素。
一、材料的组成材料组成是指材料所含物质的种类及含量，是区别物质种类的主要依据，分为化学组成、矿物组成和相组成。
1.化学组成材料的化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类及数量。
金属材料的化学组成以元素含量表示；无机非金属材料常以各种氧化物的含量表示；有机材料则以各种化合物的含量表示。
2.矿物组成矿物是具有一定的化学成分和结构特征的单质或化合物。
矿物组成是指构成材料的矿物的种类和数量。
3.相组成材料中具有相同物理、化学性质的均匀部分称为相。
一般可分为气相、液相和固相。
材料的组成不同，其物理、化学性质也不相同。
如普通钢材在大气中容易生锈，而不锈钢（炼钢时加入适量的铬或镍）则不易生锈。
可见，选用材料时，通过改变材料的组成可以获得满足工程所需性质的新材料。
二、材料的结构与构造材料的结构与构造是指材料的微观组织状态和宏观组织状态。
材料组成相同而结构与构造不同的材料，其技术性质也不相同。
（一）材料的结构材料的结构按其成因及存在形式可分为晶体结构、非晶体结构及胶体结构。
1.晶体结构由质点（离子、原子或分子）在空间按规则的几何形状周期性排列而成的固体物质称为晶体。
晶体具有以下特点：（1）具有特定的几何外形。
（2）具有各向异性。
（3）具有固定的熔点和化学稳定性。
（4）结晶接触点和晶面是晶体破坏或变形的薄弱环节。
2章 建筑材料的基本性质
2.1.2材料的微观结构
微观结构是指材料在原子、分子层次的结构。 材料的微观结构，基本上可分为晶体，非晶体与 胶体结构。 晶体结构的特征是其内部质点（离子、原子、 分子）按照特定的规则在空间周期性排列，具有 固定的熔点和化学稳定性 。 非晶体也称玻璃体或无定形体，如无机玻璃。 玻璃体是化学不稳定结构，容易与其它物体起化 学作用。
胶体结构 粒径为10-7~10-9m的固体微粒（分散相），均匀 分散在连续相介质中所形成的分散体系称为胶体。 当介质为液体时，称此种胶体为溶胶体；当分散相 颗粒极细，具有很大的表面能，颗粒能自发相互吸 附并形成连续的空间网状结构时，称此种胶体为凝 胶体。 溶胶结构具有较好的流动性，液体性质对结构 的强度及变形性质影响较大；凝胶结构基本上不具 流动性，呈半固体或固体状态，强度较高，变形性 较小。
吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性（潮 湿材料在干燥的空气中也会放出水分）。
材料的吸湿性用含水率表示。含水率系指材料内部 所含水重占材料干重的百分率。 m含 m干 W含 100% m干
材料的吸湿性随空气的湿度和环境温度的变化而改变，当空 气湿度较大且温度较低时，材料的含水率就大，反之则小。 材料中所含水分与空气的湿度相平衡时的含水率，称为平衡 含水率。 选择瓷砖和木材要关注材料的吸水率还是含水率？
材料的孔隙状况由孔隙率、孔隙连通性和孔 隙直径三个指标来说明。
块状材料在自然状态下的体积是由固体物质 体积及其内部孔隙体积组成的。 材料内部的孔隙按孔隙特征又分为开口孔隙 和闭口孔隙（见图1-2）。
孔隙按照直径大小可分为： 粗大孔：直径大于mm级的孔隙，主要影响材料 的密度、强度等性能。 毛细孔：直径在um~mm级的孔隙，主要影响材 料的吸水性、抗冻性等性能。 极细微孔：直径在um以下，直径微小，对材料的 性能影响反而不大。
02.第二章_建筑材料的基本性质
耐久性的特点
长期性、后期加剧作用； 多种介质同时作用； 材料劣化－结构失效－服务寿命降低
西直门桥
冻 融 破 坏 的 水 库 坝 面
冻融破坏的桥梁
本章作业
教材： P18页 题: 6、7
影响材料的：强度、吸水性、耐久性、导热 性
状态参数
3、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:Байду номын сангаас
D/
VVo0/
/o 0
10% 0
状态参数
4、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
P/ VoV / /oVo1V Voo/ (1/oo)10%0
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
常用材料的状态参数
见教材P5－表1－1
二、材料的状态参数
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。
状态参数
2、表观密度（容重）－材料在自然状态下单 位体积的质量。单位g/cm3或kg/m3。
公式：
o
m Vo
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
建筑材料-第二章 建筑材料的基本性质
建筑材料-第二章建筑材料的基本性质建筑材料第二章建筑材料的基本性质在建筑领域中，建筑材料的选择和应用至关重要，而了解建筑材料的基本性质则是做出合理选择的基础。
这一章，咱们就来深入探讨一下建筑材料的那些基本性质。
首先，建筑材料的物理性质是我们需要关注的重要方面。
密度就是其中一个关键的指标。
密度指的是材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
比如说，钢材的密度通常就比较大，这也是它在建筑结构中能够提供强大支撑力的原因之一。
而与之相对的是表观密度，这是指材料在自然状态下单位体积的质量。
像木材，由于其内部存在孔隙，表观密度就会比其实际的密度小一些。
还有一个与密度相关的概念是堆积密度，它是指粉状或粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。
这个性质在考虑材料的运输和储存时非常重要。
比如在采购沙子时，了解其堆积密度就能更好地计算所需的运输空间和存储场地。
另外，材料的孔隙率和孔隙特征也对其性能有着显著影响。
孔隙率是指材料内部孔隙体积占总体积的比例。
孔隙率的大小和孔隙的特征，比如孔隙的大小、形状和连通情况，会影响材料的强度、吸水性、导热性等性能。
一般来说，孔隙率越大，材料的强度往往越低，但保温隔热性能可能会更好。
材料的与水有关的性质也不容忽视。
吸水性就是其中之一，它指材料在水中吸收水分的能力。
像砖块这种多孔材料，吸水性就比较强。
而吸湿性则是材料在潮湿空气中吸收水分的性质。
耐水性则反映了材料在长期处于水的作用下保持其原有性能的能力。
比如说，有些木材如果耐水性不好，在长期潮湿的环境中就容易腐朽。
接着，咱们来谈谈建筑材料的力学性质。
强度是力学性质中最为关键的指标之一。
它包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度等。
不同的建筑材料在不同的受力方式下表现出的强度各不相同。
比如混凝土在抗压方面表现出色，而钢材在抗拉方面具有优势。
材料的弹性和塑性也是重要的力学性质。
具有弹性的材料在受力时会发生形变，但当外力去除后能恢复原状；而塑性材料在受力变形后则不能完全恢复。
建筑材料-第二章 建筑材料的基本性质
比强度
比强度是指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度与其体积 密度之比（f /ρ0）。在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比强度较高 的材料。是反映材料轻质高强的力学参数。
在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比强度较高的材料。这类轻质 高强的材料，也是未来土木建筑材料发展的主要方向。
例如
➢木材强度值虽比混凝土低，但其比强度却高于混凝土，这说明木材与混凝 土相比较是典型的轻质高强材料。
第二章：建筑材料的基本性质
勒·柯布西耶
“我的手臂熟知石块和砖的重量，我眼中看到的是木材 惊人的抵抗力，头脑中也十分清楚钢材非凡的品质，…… 这就是说即使空间相似和厚度相同，但是只要选取的材料 不同（石、砖、木或钢），就会产生不同的可能性。每一 种材料都有其独特的情感，正如它们是有不同的物理属性 和承载力一样。总之，对于建筑设计来说，最重要的是与 物质材料保持紧密的联系。”
亲水性
憎水性
建筑中大部分材料属于亲水材料，沥青、石蜡、塑料等属 于憎水材料可用作防水材料，也可用于亲水材料的表面处理。
吸水性
材料在浸水状态下吸收水分的能力称为吸水性，用吸水率表示，吸
水率有质量吸水率和体积吸水率两种表示方法。
W质＝
m吸 m干 m干
100%
W体
V水 V0
100%
m吸 m干 V0
导热性
建筑节能
保温材料
热学性质
热容量
导热性
定义：材料传导热量的能力（冬季材料保持热量不传递出去；夏季材料阻碍 热量传入室内）。
表示方法：用导热系数λ表示，导热系数的物理意义是：厚度为1 m的材料， 当温度每改变1 K时，在l h时间内通过1 m2面积的热量。用公式表示为
Qd
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2.1.4.5 抗渗性
• 抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质；
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2.1.5 材料的热性质：
•2.1.5.1材料的导热性：
•是指材料存在温差时，热量能从材料的一面 •通过材料本身传到另一面的性质
•导热性一般用 导热系数 表示
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燥
•湿
的
•的
材
•材
料
•料
•平衡含水率
•吸收空气 中的水分
•平衡含水率：当材料中所含水分与空气湿度达到
•相对平衡时的含水率。 第2章建筑材料的基本性质重庆工贸 职业技术学院首页
2.1.4.4耐水性
• 耐水性：是指材料长期在饱和水的作用下， 其强度也没有显著下降的性质；
• 一般用软化系数表示：
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•烘 干
•烘箱105-110ºC
•冷却到室温 •称量质量 •测定体积
•干燥 器
•天 平
•密度瓶
•密 度
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•2.1.1.2 表观密度：
•指的是材料在自然状态下，单位体积所具有的质量；
•计算公式为：
上式 — 表观密度（kg/m3)
•m—材料在干燥状态下的质量（kg）;
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•
•
•
•思考题：
单项选择题 1．孔隙率增大，材料的________降低。 A、密度 B、表观密度 C、憎水性 D、抗冻性
2．材料在水中吸收水分的性质称为________。 A、吸水性 B、吸湿性 C、耐水性 D、渗透性
•
3．含水率为10%的湿砂220g，其中水的质量为________。 A、19.8g B、22g C、20g D、20.2g
•2.1.4.2吸水率
是指材料与水接触吸收水分的性质，吸水性 的大
小用吸水率表示，吸水率用两种表示方式。
1）质量吸水率：
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•2）体积吸水率：
材料在吸水饱和状态下，所吸收水的体积占 材料
自然体积的百分率。
•思考：材料的亲水性和吸水性有什么区别？
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•2.1.4.3 吸湿性
•是指材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质； •吸湿性的大小用含水率表示。 含水率是指材料中所含水的质量占其干质量的百分
率 用W 含表示； 计算公式如下：
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•释放水分
•干
•潮
•材料随温度的升降而产生热胀冷缩变形的性质，称为 •材料的热变形性，亦称为温度变形；
❖温度变形一般用热膨胀系数 表示
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2.2 材料的力学性 •2.2.1 材质料的强度、比强度
•1、材料的强度 •材料的强度是指材料在外力作用下
•不破坏时所能承受的最大应力；
• 但是对于绝大多数材料而言，在自然状 态下材料是含有一些孔隙的；
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•思考题： 如何测量有孔隙材料的密度？
有孔隙材料的体积测定方法： 一般采用密度瓶法测定有孔材料的实体
积
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•取材料样品 *测量有孔隙材料密度的方法与步骤：
凝土、水泥等；
2、韧性： 是指材料在冲击或震动荷载的作用下，能吸收较
大能量，并产生较大变形而不发生破坏的性质，称为韧
性，如钢材、木材、橡胶等；
问题：脆性材料和塑性材料的主要区别是什么？
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•2.2.4 材料的硬度、耐磨性
1.硬度： 是指材料表面抵抗较硬物体压入或刻划的能
• 天平
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二、测定材料的自然体积Vo
（1）对于形状规则的材料，如砖、石块等：
用游标卡尺可定材料的自然体积；
对于六面体，测定长、宽、高； 对于圆柱体，测定其直径和高；
（2）对于形状不规则的材料，如卵石、碎石 等，采用排液法确定其自然体积；
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上式 — 密度（g/cm3)； m—材料在干燥状态下的质量（g）； V—材料在绝对密实状态下的体积（cm3)。
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注意:绝对密实状态下的体积是指不包含材料内 部孔隙的真实体积；
• 对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言， 内部是不含孔隙的，故体积很容易测定；
材料在空气中与水接触时，能被水湿润的，称 为亲水性，否则为憎水性； （2）亲（憎）水性材料： 具有亲水性的材料称为亲水性材料，如木材、 砖、混凝土、石等；反之为憎水性材料，如沥青， 石蜡、塑料等；
？思考：1）材料亲水和憎水的原因是什么？ 2）防水防潮材料应优先选用哪种材料？
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•注意：
•（1）导热系数越小，材料的隔热保温性能越好； •（2）金属材料的导热系数大于非金属材料的导 • 热系数 •（3）细小而封闭的孔隙，导热系数越小；开口 • 而粗大、连通的孔隙，导热系数越大；
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•2.1.5.2比热容：
•是指材料受热时吸收热量、冷却时放出热量的性质。
*排液法测定不规则材料自然体积V石：
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三、计算材料的表观密度 ：
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•2.1.1.4 堆积密度：
指的是散粒（粒状、粉状或纤维状）材
料在自然堆积状态下，单位体积的质量；
计算公式为：
— 堆积密度（kg/m3)
例如：低碳钢为弹塑性材料；
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•低碳钢的σ～ε曲线
形 和 塑 性 变 形
分 段 的 பைடு நூலகம் 性 变
•
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2.2.3 材料的脆性和韧性
1、脆性：
是指材料在外力作用下，直到破坏前无明显的塑 性变形而发生突然破坏的性质，称为脆性，如玻璃、混
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院首页
2020/11/25
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•教学目的与要求：
物理性质：密度、表观密度、堆积密度；孔隙率、
•
填充率度和空隙率
力学性质：材料的强度、弹性和塑性、脆性与韧性；
与水有关的性质：亲水性和疏水性、吸水性和吸湿
性；耐水性；抗渗性和抗冻性；
4．材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的是________。 A、表观密度 B、堆积密度 C、密度 D、强度
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•
•
•
•作业：
P16 ,1
•
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
•4，在100g含水率为3％的湿砂中，其中水的 •质量为
•A，3.0g;
B，2.5g; C，3.3g; D，2.9g;
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•
•
•
•小结：
1、材料的密度、表现密度与堆积密度. 2、材料的密实度与孔隙率 3、材料的填充率与• 空隙率 4、材料与水有关的性质
•课后思考题
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•1，新建的房屋保暖性差，到了冬季更甚， •这是为什么？（提示：从导热系数的影响因素考虑）
•2，同种材料，如孔隙率越大，则材料的强度
•
，保温性越
，吸水率
。
• •3，软化系数表示材料的
•A,抗渗性； B,抗冻性； C，耐水性；D，吸湿性
• 是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百 分率，用P表示。
•P=（V0-V）/V0×100% •=（1-V/V0）×100%
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❖密实度和孔隙率反映了材料的致密程度。
•一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接 孔隙越少，则：
✓其强度越高；
✓吸水越少；
✓抗渗性和抗冻性越好； ✓但是导热性差；
力； 2.耐磨性: 是指材料抵抗磨损的能力； **一般用磨损率来表示，计算公式如下：
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2.3 材料的耐久性
• 耐久性：材料在使用过程中，能抵抗 周围各种介质的侵蚀而不破坏，也不 失去其原有性能的性质，称为耐久性；
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•P7表2.1 •
常用材料的密度、表观密度、堆积密度和
孔隙率
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2.1.3 材料的填充率与空隙率： 2.1.3.1填充率
是指散粒材料（如砂子、石子等）在某容 器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度。 填充率一般用D’来表示，按下式计算：
•或
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Vo—材料在自然状态下的体积（m3);
*自然状态下的体积Vo=
密实状态下的体积V +孔隙体积V孔
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思考题：如何测定 材料的表观密度？
•一、测定材料的干质量m: