第二章 建筑材料的基本性质
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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
2 建筑材料的基本性质
1.2 材料与水有关的性质
影响材料吸水性的因素
材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔隙特征 有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通 孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多， 其吸水率就愈大。对于细微连通孔隙，孔隙率愈大， 则 吸水率愈大，闭口孔隙水分不能进去，而开口大孔 虽然水分易进入，但不能存留，只能润 湿孔壁，所以 吸水率仍然较小。
K Wd AtH
式中：K——渗透系数,（cm / h）; W——渗水量， （cm3 ）； A——渗水面积,（cm2 ）； H——材料两侧的水压差，（cm）； d——试件厚度 （cm）；t——渗水时间 （h）。
材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。
（2） 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
建筑材料的基本性质
建筑材料选择要求： 建筑材料是一切建筑工程的物质基础。对建筑材料的基本
要求是： （1）必须具备足够的强度，能安全地承受设计荷载; （2）材料自身的质量以轻为宜，以减小建筑下部结构和
地基的负荷; （3）具有与使用环境相适应的耐久性，以减小维修费用; （4）具有一定的装饰性，美化建筑; （5）具有相应的功能性，如隔热、防水，隔声等。
各种材料的吸水率很不相同，差异很大，如花岗 石的吸水 率只有0. 5%~0. 7%，混凝土的吸水率2%~3%， 粘土砖的吸水率达8%~20%，而木材的吸水率可超过 100%。
1.2 材料与水有关的性质
2. 材料的吸湿性
材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。
用含水率Ｗh表示，其计算公式为：
1 建筑材料的基本性质
1. 1 材料的物理性质 1. 2 材料与水有关的性质 1. 3 材料的力学性质 1. 4 材料的热工性质 1. 5 材料的化学性质 1. 6 材料的耐久性
第二章建筑装饰材料的基本性质
2.50～2.70 2.70～3.0 2.48～2.76 2.50～2.60 1.95～2.40 1.55～1.60 2.8～3.1 2.45～2.55 2.7～2.9
2100～2600
1600～1900 2500～2900 2300～2700 — — 400～800 — 2450～2550 2700～2900
表观密度，又称为干表观密度。
2.1 材料的物理性质
（3）堆积密度
堆积密度是下，单位体积的质量。用下式表 示：（1-3） 式中
' 0
0
'
m v0
'
——堆积密度，kg/m3； ——材料的质量，kg； ——材料的堆积体积，m3。
m ' vo
2.1材料的物理性质
（2）光的透射 光的透射又称为折射，光线在透过材料的前后，在材料表 面处会产生传播方向的转折。材料的透射比越大，表明材料的 透光性越好。如2mm厚的普通平板玻璃的透射比可达到88%。 当材料表面光滑且两表面为平行面时，光线束透过材料只 产生整体转折，不会产生各部分光线间的相对位移（见图11a）。此时，材料一侧景物所散发的光线在到达另一侧时不会 产生畸变，使景象完整地透过材料，这种现象称之为透视。大 多数建筑玻璃属于透视玻璃。当透光性材料内部不均匀、表面 不光滑或两表面不平行时，入射光束在透过材料后就会产生相 对位移（见图1-1b），使材料一侧景物的光线到达另一侧后不 能正确地反映出原景象，这种现象称为透光不透视。在装饰工 程中根据使用功能的不同要求也经常采用透光不透视材料，如 磨砂玻璃、压花玻璃等。
2.1材料的物理性质
(a)
(b) 图1-1 表面状态不同材料的透光折射性质
(a) 材料的透视原理;
(b) 材料的透光不透视原理
2100～2600
1600～1900 2500～2900 2300～2700 — — 400～800 — 2450～2550 2700～2900
表观密度，又称为干表观密度。
2.1 材料的物理性质
（3）堆积密度
堆积密度是下，单位体积的质量。用下式表 示：（1-3） 式中
' 0
0
'
m v0
'
——堆积密度，kg/m3； ——材料的质量，kg； ——材料的堆积体积，m3。
m ' vo
2.1材料的物理性质
（2）光的透射 光的透射又称为折射，光线在透过材料的前后，在材料表 面处会产生传播方向的转折。材料的透射比越大，表明材料的 透光性越好。如2mm厚的普通平板玻璃的透射比可达到88%。 当材料表面光滑且两表面为平行面时，光线束透过材料只 产生整体转折，不会产生各部分光线间的相对位移（见图11a）。此时，材料一侧景物所散发的光线在到达另一侧时不会 产生畸变，使景象完整地透过材料，这种现象称之为透视。大 多数建筑玻璃属于透视玻璃。当透光性材料内部不均匀、表面 不光滑或两表面不平行时，入射光束在透过材料后就会产生相 对位移（见图1-1b），使材料一侧景物的光线到达另一侧后不 能正确地反映出原景象，这种现象称为透光不透视。在装饰工 程中根据使用功能的不同要求也经常采用透光不透视材料，如 磨砂玻璃、压花玻璃等。
2.1材料的物理性质
(a)
(b) 图1-1 表面状态不同材料的透光折射性质
(a) 材料的透视原理;
(b) 材料的透光不透视原理
建筑材料的基本性质 亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性
工程应用 选用材料时，必须考虑吸湿性对其性能的影响，并采取相应的防护措施。
1.2.2建筑材料与水有关的物理性质—亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性
➢ 吸水性与吸湿性——吸湿性
材料吸水后对工程产生不良影响
表 观 密 度 增 大
导 热 性 增 大
强 度 降 低
保 温 性 降 低
抗 冻 性 降 低
1.2.2建筑材料与水有关的物理性质—亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性
➢ 吸水性与吸湿性——吸湿性 吸湿性: 材料在潮湿空气中吸收水分的性质
评价指标：含水率（环境温度、空气湿度大小而变化）
平衡含水率（材料的吸湿性和干燥过程处于平衡状态， 材料的含水率与大气湿度相平衡，数值保持不变）
式中 Wh—材料的含水率（％）
Wh
ms mg mg
100%
ms —材料含水时的质量（ｇ） mg— 材料干燥至恒重时的质量（ｇ）
1.2.2建筑材料与水有关的物理性质—亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性
➢ 亲水性与憎水性
材料被水湿润的情况可用润湿边角θ来 表示
湿润边角
憎水性性材料
亲水性材料
需要增加需增加被水润湿 材料状态
1.2.2建筑材料与水有关的物理性质—亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性
憎水性材料 防水材料、防湿材料、亲水材料编码 的憎水处理
1.2.2建筑材料与水有关的物理性质—亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性
➢ 吸水性与吸湿性——吸湿性 孔隙率和孔隙特征
材料的吸 水性、吸
湿性
亲水性和憎水性
一般来说孔隙率大则吸水性大，但若是闭口孔隙 水分则不易吸入， 粗大的开口孔隙，水分虽容易渗入，但不易存留， 仅能湿润孔壁表面不易吸满， 只有当材料具有微小而连通的孔隙时，其吸水性 和吸湿性才很强。
第二章 建筑材料的基本性质(1)
m 0 V0
材料的表观体积是指包含孔隙的体积。一般 是指材料长期在空气中干燥，即气干状态下的 表观密度。称为气干表观密度。在烘干状态下 的表观密度，称为干表观密度。
一、测定材料的干质量m:
取材料样品
烘干
冷却到室温
烘箱1050C~1100C
干燥器 天平
称量质量 m
二、测定材料的自然体积Vo-----分两种情况：
比较项目 材料状态
近似密度 近似绝对 密实状态
表观密度 自然状态Байду номын сангаас
堆积密度 堆积状态
V0
材料体积 计算公式
应用
V
m V
V
m ' V'
V0
0 m0
V0
0'
m0 V0'
判断材料性质
材料用量及体积的计 算
2、材料的密实度与孔隙度
1) 密实度 密实度是指材料体积内被固体物质所充实 的程度，也就是固体物质的体积占总体积的 比例。密实度反映材料的致密程度。以D表示：
材料的抗渗性也可用抗渗等级表示。抗渗 等级是以规定的试件，在标准试验方法下所 能承受的最大水压力来确定，以符号“Pn” 表示，如P4、P6、P8等分别表示材料能承受 0. 4、0. 6、0.8MPa的水压而不渗水。 例如：某防水混凝土的抗渗等级为P6，表 示该混凝土试件经标准养护28d后，按照规定 的试验方法在0.6MPa压力水的作用下无渗透 现象。
憎水性孔壁难以使水吸入。
拓展思考—— 1、为什么房屋一楼特别潮湿？ 2、如何解决？
1、地下水沿材料毛细管上升，然后 在空气中挥发。 2、解决问题的原理与办法 阻塞毛细通道，技术措施？ 对材料中的毛细管壁进行憎水 处理
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。
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a) b)
对于六面体，测定长、宽、高； 对于六面体，测定长、 对于圆柱体，测定其直径和高； 对于圆柱体，测定其直径和高；
如卵石、碎石等， （2）对于形状不规则的材料，如卵石、碎石等，采 确定其自然体积； 用排液法确定其自然体积；
*排液法测定不规则材料自然体积V石： 排液法测定不规则材料自然体积V 排液法测定不规则材料自然体积
m ρ= V
*测量有孔隙材料密度的方法与步骤： 测量有孔隙材料密度的方法与步骤： 测量有孔隙材料密度的方法与步骤
天平 李氏瓶
2）体积密度：指材料在自然状态下单位体 ）体积密度：
积的质量，按下式计算： 积的质量，按下式计算：
m ρ0 = V0
材料的表观体积是指包含孔隙的体积。一般 材料的表观体积是指包含孔隙的体积。 是指包含孔隙的体积 是指材料长期在空气中干燥， 是指材料长期在空气中干燥，即气干状态下的 表观密度。在烘干状态下的表观密度，称为干 表观密度。在烘干状态下的表观密度，称为干 表观密度。 表观密度。
2.1 材料的基本物理性质
2.1.1 材料与质量有关的性能 1、三种密度 、 1）实际密度：指材料在绝对密实状态下单 ）实际密度： 位体积的质量，按下式计算： 位体积的质量，按下式计算：
绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在 绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在 内的固体物质的体积。 内的固体物质的体积
2.60~2.80 2000~2600 2.60~2.90 2600~2800 2.60~2.80 2.60 2.60 2.50 __ __ __ 1600~1800
材料 粘土空心 砖 水泥 普通混凝 土 木材 钢材 泡沫塑料
密度 ρ(kg/m3) 2.50 3.10 __ 1.55 7.85 __
第二章 建筑材料的 基本性质
本章提要
熟悉和掌握材料的基本性质， 熟悉和掌握材料的基本性质 ， 对于正确选 择和合理使用材料至关重要。 择和合理使用材料至关重要 。 本章主要介 绍了材料的基本物理、 绍了材料的基本物理 、 力学性质及其有关 指标和计算公式。 指标和计算公式 。 物理性质包括材料与质 量有关的性质、 与水有关的性质、 量有关的性质 、 与水有关的性质 、 热工性 力学性质包括强度、 弹性与塑性、 质 ， 力学性质包括强度 、 弹性与塑性 、 脆 性与韧性。 性与韧性。
3）堆积密度：指散粒（粉状、颗粒或纤维 ）堆积密度：指散粒（粉状、 材料在自然状态下单位体积的质量， 状）材料在自然状态下单位体积的质量， 按下式计算： 按下式计算：
m ρ0 = ' V0
'
砂子、石子等散粒材料的堆积体积， 砂子、石子等散粒材料的堆积体积，是在特 定条件下所填充的容量筒的容积。 定条件下所填充的容量筒的容积。材料的堆积 体积包含了颗粒之间或纤维之间的孔隙。 体积包含了颗粒之间或纤维之间的孔隙。 见表2.1。 常用建筑材料的有关数据见表 常用建筑材料的有关数据见表 。
几种密度之间的 大小关系是怎样 的？
近似密度 近似绝对 密实状态
表观密度 自然状态堆积密ຫໍສະໝຸດ 堆积状态V′ 0V
m ρ= V
V′
V0
0 ρ0 = m
ρ' = m V'
V 0
ρ0' =
0 m V' 0
判断材料性质
材料用量及体积的计 算
2、材料的密实度与孔隙度 、
1) 密实度 密实度是指材料体积内被固体物质所充实 的程度， 的程度，也就是固体物质的体积占总体积的 比例。密实度反映材料的致密程度。 表示： 比例。密实度反映材料的致密程度。以D表示： 表示
m
ρ V ρ D = = × 100% = × 100% m V0 ρ0 ρ0
例如： 例如：某种普通粘土砖 ρ0=1700kg/m3， ρ=2.5g/cm3。 ， 。 那么其密实度 D=ρ0÷ρ×100% ÷ × =1700÷2500×100% ÷ × =68%
2) 孔隙率 孔隙率是指材料体积内， 孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所 占的比例。计算式为： 占的比例。计算式为：
m湿 − m干 W质 = ×100% m干
体积吸水率
V水 m湿 − m干 1 W体 = ×100%= × ×100% V0 V0 ρ水
材料吸水性不仅取决于材料本身是亲水还 是憎水的， 是憎水的，还与材料的孔隙率的大小和孔隙 构造特征有关。 构造特征有关。
3、吸湿性 吸湿性
材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性 质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。 质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。 含水率为材料所含水的质量占材料干燥质 量的百分比。计算式为： 量的百分比。计算式为：
气 液
气 液
图2.2 材料润湿示意图
亲水性与憎水性材料的特征： 亲水性材料是不是就不具备防水功能？ 亲水性材料是不是就不具备防水功能？
水在憎水性材料的表面有自动收 缩成珠的趋势，不能润湿材料的表 面。对工程防水有利。 水在亲水性材料的表面是自动散 开和铺展，并自发地润湿表面。 材料的亲水性与憎水性主要取决 于材料的组成与结构： 有机材料一般是憎水性， 无机材料都是亲水性。
如果材料分子与水分子间的相互作用力小 于水本身分子间的作用力， 于水本身分子间的作用力，则表示材料不能 被水润湿。此时，润湿角90°＜θ＜180° 被水润湿。此时，润湿角 ° ＜ ° ］，这种材料称为憎水性材料 ［图2.2(b)］，这种材料称为憎水性材料。 ］，这种材料称为憎水性材料。 大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、 大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、 混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、 混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、 石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。 石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。
？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？ 思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？
（1）首先采用前述方法测定其干质量m; ）首先采用前述方法测定其干质量 （2）然后采用容量升来测定砂子、石子的 ）然后采用容量升来测定砂子、 堆积体积，方法如下： 堆积体积，方法如下： a）砂子采用1L、5L的容量升来测堆积体 ） 积； b）石子采用10L、20L、30L的容量升来 ） 测定其堆积体积； 测定其堆积体积； （3）利用公式计算堆积密度： ）利用公式计算堆积密度：
密实度和孔隙率反映了材料 的致密程度。 的致密程度。
一般来说，同一种材料，孔隙率越小， 一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连 接孔隙越少,则 接孔隙越少 则： 其强度越高； 吸水越少； 吸水越少； 抗渗性和抗冻性越好； 抗渗性和抗冻性越好； 但是保温性差； 但是保温性差；导热性越好
3) 材料的孔隙 材料内部孔隙一般由自然形成或在生产. 材料内部孔隙一般由自然形成或在生产 制造过程中产生，主要形成原因包括： 制造过程中产生，主要形成原因包括：材料内部 混入水；自然冷却作用；外加剂作用； 混入水；自然冷却作用；外加剂作用；焙烧作用 等。 材料的孔隙构造特征对建筑材料的各种基本 性质具有重要影响，一般可由孔隙率、 性质具有重要影响，一般可由孔隙率、孔隙连通 性和孔隙直径3个指标来描述 个指标来描述。 性和孔隙直径 个指标来描述。 根据材料内部孔隙构造的不同， 根据材料内部孔隙构造的不同，孔隙分为连 通的和封闭的两种。 通的和封闭的两种。 几种常用材料的孔隙率列于表 。 几种常用材料的孔隙率列于表2.1。
3、材料的填充率与空隙率 、
1) 填充率 填充率是指散粒材料在某种堆积体积内被 其颗粒填充的程度。 其颗粒填充的程度。 其计算式为： 其计算式为：
′ V0 ρ0 D′ = × 100% = × 100% V0′ ρ0
2) 空隙率 空隙率是指散粒材料在某种堆积体积内， 空隙率是指散粒材料在某种堆积体积内， 颗粒之间的空隙体积所占堆积体积的百分率。 颗粒之间的空隙体积所占堆积体积的百分率。 以Pˊ表示。 ˊ表示。
2、吸水性 吸水性
吸水性是指材料在水中能吸收水分的性质。 吸水性是指材料在水中能吸收水分的性质。 吸水性的大小用吸水率表示。 吸水性的大小用吸水率表示。 吸水率为材料浸水饱和后在规定时间内吸 收水分的质量（或体积） 收水分的质量（或体积）占材料干燥质量 （或干燥时体积）的百分比。分为质量吸水 或干燥时体积）的百分比。 率和体积吸水率。 率和体积吸水率。 质量吸水率
′ V0′ − V0 V0 ρ0 P′ = = 1 − = (1 − ) ×100% V0′ V0′ ρ0
空隙率与填充率的关系为： 空隙率与填充率的关系为：
P′ + D′ = 1
堆积密度、空隙率指标在工程中的应用 堆积密度、
例如：在砼中，砂石间的空隙需要水泥浆填充。 例如：在砼中，砂石间的空隙需要水泥浆填充。 其空隙越大，拌制砼所需的水泥浆量越多， 其空隙越大，拌制砼所需的水泥浆量越多，如果要 节约水泥，减少砼的成本， 节约水泥，减少砼的成本，就需要采用空隙率尽可 能小的砂石，而孔隙率与表现密度和堆积密度有关。 能小的砂石，而孔隙率与表现密度和堆积密度有关。 因此， 建筑用卵石、碎石》 因此，《建筑用卵石、碎石》GB/T146582001中规定，表观密度大于 中规定， 千克/立方米 中规定 表观密度大于2500千克 立方米， 千克 立方米， 堆积密度大于1350千克 立方米，空隙率小于 千克/立方米 堆积密度大于 千克 立方米， 47%。 。
孔隙率与空隙率的区别
比较项目 适用场合 作 用 计算公式 孔隙率 个体材料内部 可判断材料性质
ρ P = 1− 0 ）100 （ × ％ ρ
空隙率 堆积材料之间 可进行材料用量计 算
′ ρ0 P′ = 1− ）100 （ × ％ ρ0
2.1.2 材料与水的有关性能
习题一、 习题一、1 1、亲水性与憎水性 、 材料在空气中与水接触时， 材料在空气中与水接触时，根据材料表面被 水润湿的情况， 水润湿的情况，分亲水性材料和憎水性材料两 类 当材料分子与水分子间的相互作用力大于水 分子间的作用力时，材料表面就会被水所润湿。 分子间的作用力时，材料表面就会被水所润湿。 此时在材料、水和空气的三相交点处， 此时在材料、水和空气的三相交点处，沿水滴 表面所引切线与材料表面所成的夹角θ≤90° 表面所引切线与材料表面所成的夹角 ° ］，这种材料属于亲水性材料 ［图2.2(a)］，这种材料属于亲水性材料。 ］，这种材料属于亲水性材料。
对于六面体，测定长、宽、高； 对于六面体，测定长、 对于圆柱体，测定其直径和高； 对于圆柱体，测定其直径和高；
如卵石、碎石等， （2）对于形状不规则的材料，如卵石、碎石等，采 确定其自然体积； 用排液法确定其自然体积；
*排液法测定不规则材料自然体积V石： 排液法测定不规则材料自然体积V 排液法测定不规则材料自然体积
m ρ= V
*测量有孔隙材料密度的方法与步骤： 测量有孔隙材料密度的方法与步骤： 测量有孔隙材料密度的方法与步骤
天平 李氏瓶
2）体积密度：指材料在自然状态下单位体 ）体积密度：
积的质量，按下式计算： 积的质量，按下式计算：
m ρ0 = V0
材料的表观体积是指包含孔隙的体积。一般 材料的表观体积是指包含孔隙的体积。 是指包含孔隙的体积 是指材料长期在空气中干燥， 是指材料长期在空气中干燥，即气干状态下的 表观密度。在烘干状态下的表观密度，称为干 表观密度。在烘干状态下的表观密度，称为干 表观密度。 表观密度。
2.1 材料的基本物理性质
2.1.1 材料与质量有关的性能 1、三种密度 、 1）实际密度：指材料在绝对密实状态下单 ）实际密度： 位体积的质量，按下式计算： 位体积的质量，按下式计算：
绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在 绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在 内的固体物质的体积。 内的固体物质的体积
2.60~2.80 2000~2600 2.60~2.90 2600~2800 2.60~2.80 2.60 2.60 2.50 __ __ __ 1600~1800
材料 粘土空心 砖 水泥 普通混凝 土 木材 钢材 泡沫塑料
密度 ρ(kg/m3) 2.50 3.10 __ 1.55 7.85 __
第二章 建筑材料的 基本性质
本章提要
熟悉和掌握材料的基本性质， 熟悉和掌握材料的基本性质 ， 对于正确选 择和合理使用材料至关重要。 择和合理使用材料至关重要 。 本章主要介 绍了材料的基本物理、 绍了材料的基本物理 、 力学性质及其有关 指标和计算公式。 指标和计算公式 。 物理性质包括材料与质 量有关的性质、 与水有关的性质、 量有关的性质 、 与水有关的性质 、 热工性 力学性质包括强度、 弹性与塑性、 质 ， 力学性质包括强度 、 弹性与塑性 、 脆 性与韧性。 性与韧性。
3）堆积密度：指散粒（粉状、颗粒或纤维 ）堆积密度：指散粒（粉状、 材料在自然状态下单位体积的质量， 状）材料在自然状态下单位体积的质量， 按下式计算： 按下式计算：
m ρ0 = ' V0
'
砂子、石子等散粒材料的堆积体积， 砂子、石子等散粒材料的堆积体积，是在特 定条件下所填充的容量筒的容积。 定条件下所填充的容量筒的容积。材料的堆积 体积包含了颗粒之间或纤维之间的孔隙。 体积包含了颗粒之间或纤维之间的孔隙。 见表2.1。 常用建筑材料的有关数据见表 常用建筑材料的有关数据见表 。
几种密度之间的 大小关系是怎样 的？
近似密度 近似绝对 密实状态
表观密度 自然状态堆积密ຫໍສະໝຸດ 堆积状态V′ 0V
m ρ= V
V′
V0
0 ρ0 = m
ρ' = m V'
V 0
ρ0' =
0 m V' 0
判断材料性质
材料用量及体积的计 算
2、材料的密实度与孔隙度 、
1) 密实度 密实度是指材料体积内被固体物质所充实 的程度， 的程度，也就是固体物质的体积占总体积的 比例。密实度反映材料的致密程度。 表示： 比例。密实度反映材料的致密程度。以D表示： 表示
m
ρ V ρ D = = × 100% = × 100% m V0 ρ0 ρ0
例如： 例如：某种普通粘土砖 ρ0=1700kg/m3， ρ=2.5g/cm3。 ， 。 那么其密实度 D=ρ0÷ρ×100% ÷ × =1700÷2500×100% ÷ × =68%
2) 孔隙率 孔隙率是指材料体积内， 孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所 占的比例。计算式为： 占的比例。计算式为：
m湿 − m干 W质 = ×100% m干
体积吸水率
V水 m湿 − m干 1 W体 = ×100%= × ×100% V0 V0 ρ水
材料吸水性不仅取决于材料本身是亲水还 是憎水的， 是憎水的，还与材料的孔隙率的大小和孔隙 构造特征有关。 构造特征有关。
3、吸湿性 吸湿性
材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性 质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。 质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。 含水率为材料所含水的质量占材料干燥质 量的百分比。计算式为： 量的百分比。计算式为：
气 液
气 液
图2.2 材料润湿示意图
亲水性与憎水性材料的特征： 亲水性材料是不是就不具备防水功能？ 亲水性材料是不是就不具备防水功能？
水在憎水性材料的表面有自动收 缩成珠的趋势，不能润湿材料的表 面。对工程防水有利。 水在亲水性材料的表面是自动散 开和铺展，并自发地润湿表面。 材料的亲水性与憎水性主要取决 于材料的组成与结构： 有机材料一般是憎水性， 无机材料都是亲水性。
如果材料分子与水分子间的相互作用力小 于水本身分子间的作用力， 于水本身分子间的作用力，则表示材料不能 被水润湿。此时，润湿角90°＜θ＜180° 被水润湿。此时，润湿角 ° ＜ ° ］，这种材料称为憎水性材料 ［图2.2(b)］，这种材料称为憎水性材料。 ］，这种材料称为憎水性材料。 大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、 大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、 混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、 混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、 石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。 石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。
？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？ 思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？
（1）首先采用前述方法测定其干质量m; ）首先采用前述方法测定其干质量 （2）然后采用容量升来测定砂子、石子的 ）然后采用容量升来测定砂子、 堆积体积，方法如下： 堆积体积，方法如下： a）砂子采用1L、5L的容量升来测堆积体 ） 积； b）石子采用10L、20L、30L的容量升来 ） 测定其堆积体积； 测定其堆积体积； （3）利用公式计算堆积密度： ）利用公式计算堆积密度：
密实度和孔隙率反映了材料 的致密程度。 的致密程度。
一般来说，同一种材料，孔隙率越小， 一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连 接孔隙越少,则 接孔隙越少 则： 其强度越高； 吸水越少； 吸水越少； 抗渗性和抗冻性越好； 抗渗性和抗冻性越好； 但是保温性差； 但是保温性差；导热性越好
3) 材料的孔隙 材料内部孔隙一般由自然形成或在生产. 材料内部孔隙一般由自然形成或在生产 制造过程中产生，主要形成原因包括： 制造过程中产生，主要形成原因包括：材料内部 混入水；自然冷却作用；外加剂作用； 混入水；自然冷却作用；外加剂作用；焙烧作用 等。 材料的孔隙构造特征对建筑材料的各种基本 性质具有重要影响，一般可由孔隙率、 性质具有重要影响，一般可由孔隙率、孔隙连通 性和孔隙直径3个指标来描述 个指标来描述。 性和孔隙直径 个指标来描述。 根据材料内部孔隙构造的不同， 根据材料内部孔隙构造的不同，孔隙分为连 通的和封闭的两种。 通的和封闭的两种。 几种常用材料的孔隙率列于表 。 几种常用材料的孔隙率列于表2.1。
3、材料的填充率与空隙率 、
1) 填充率 填充率是指散粒材料在某种堆积体积内被 其颗粒填充的程度。 其颗粒填充的程度。 其计算式为： 其计算式为：
′ V0 ρ0 D′ = × 100% = × 100% V0′ ρ0
2) 空隙率 空隙率是指散粒材料在某种堆积体积内， 空隙率是指散粒材料在某种堆积体积内， 颗粒之间的空隙体积所占堆积体积的百分率。 颗粒之间的空隙体积所占堆积体积的百分率。 以Pˊ表示。 ˊ表示。
2、吸水性 吸水性
吸水性是指材料在水中能吸收水分的性质。 吸水性是指材料在水中能吸收水分的性质。 吸水性的大小用吸水率表示。 吸水性的大小用吸水率表示。 吸水率为材料浸水饱和后在规定时间内吸 收水分的质量（或体积） 收水分的质量（或体积）占材料干燥质量 （或干燥时体积）的百分比。分为质量吸水 或干燥时体积）的百分比。 率和体积吸水率。 率和体积吸水率。 质量吸水率
′ V0′ − V0 V0 ρ0 P′ = = 1 − = (1 − ) ×100% V0′ V0′ ρ0
空隙率与填充率的关系为： 空隙率与填充率的关系为：
P′ + D′ = 1
堆积密度、空隙率指标在工程中的应用 堆积密度、
例如：在砼中，砂石间的空隙需要水泥浆填充。 例如：在砼中，砂石间的空隙需要水泥浆填充。 其空隙越大，拌制砼所需的水泥浆量越多， 其空隙越大，拌制砼所需的水泥浆量越多，如果要 节约水泥，减少砼的成本， 节约水泥，减少砼的成本，就需要采用空隙率尽可 能小的砂石，而孔隙率与表现密度和堆积密度有关。 能小的砂石，而孔隙率与表现密度和堆积密度有关。 因此， 建筑用卵石、碎石》 因此，《建筑用卵石、碎石》GB/T146582001中规定，表观密度大于 中规定， 千克/立方米 中规定 表观密度大于2500千克 立方米， 千克 立方米， 堆积密度大于1350千克 立方米，空隙率小于 千克/立方米 堆积密度大于 千克 立方米， 47%。 。
孔隙率与空隙率的区别
比较项目 适用场合 作 用 计算公式 孔隙率 个体材料内部 可判断材料性质
ρ P = 1− 0 ）100 （ × ％ ρ
空隙率 堆积材料之间 可进行材料用量计 算
′ ρ0 P′ = 1− ）100 （ × ％ ρ0
2.1.2 材料与水的有关性能
习题一、 习题一、1 1、亲水性与憎水性 、 材料在空气中与水接触时， 材料在空气中与水接触时，根据材料表面被 水润湿的情况， 水润湿的情况，分亲水性材料和憎水性材料两 类 当材料分子与水分子间的相互作用力大于水 分子间的作用力时，材料表面就会被水所润湿。 分子间的作用力时，材料表面就会被水所润湿。 此时在材料、水和空气的三相交点处， 此时在材料、水和空气的三相交点处，沿水滴 表面所引切线与材料表面所成的夹角θ≤90° 表面所引切线与材料表面所成的夹角 ° ］，这种材料属于亲水性材料 ［图2.2(a)］，这种材料属于亲水性材料。 ］，这种材料属于亲水性材料。