第一章 建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质第⼀章建筑材料的基本性质1.建筑材料的基本物理性质密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
表观密度：材料在⾃然状态下单位体积的质量堆积密度：散粒或粉状材料，如砂、⽯⼦、⽔泥等，在⾃然堆积状态下单位体积的质量。
孔隙率：在材料⾃然体积内孔隙体积所占的⽐例。
空隙率：散粒材料⾃然堆积体积中颗粒之间的空隙体积所占的⽐例。
空隙率的⼤⼩反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。
材料的压实度：散粒堆积材料被碾压或振压等压实的程度。
相对密度：散粒材料压实程度的另⼀种表⽰⽅法。
2．材料与⽔有关的性质①亲⽔性：材料能被⽔润湿的性质（亲⽔性材料与⽔分⼦的亲和⼒⼤于⽔分⼦⾃⾝的内聚⼒）憎⽔性：材料不能被⽔润湿的性质。
②吸⽔性：材料浸⼊⽔中吸收⽔的能⼒（材料吸⽔率是固定的）吸湿性：材料在潮湿空⽓中吸收⽔分的性质。
【平衡含⽔率】：在⼀定温度和湿度条件下，材料与空⽓湿度达到平衡时的含⽔率。
③耐⽔性：材料长期在⽔作⽤下不破坏，且其强度也不显著降低的性质。
④抗渗性：材料抵抗压⼒⽔渗透的性质。
⑤抗冻性：材料在吸⽔饱和状态下，能经受多次冻融作⽤⽽不破坏，且强度和质量⽆显著降低的性质。
3.①材料的强度：材料在外⼒作⽤下抵抗破坏的能⼒。
影响材料强度的因素：孔隙率低，强度⾼温度⾼含⽔率⾼，强度低②材料的⽐强度：是材料的强度与其表观密度的⽐值③材料的理论强度：指结构完整的理想固体从材料结构的理论上分析，材料所能承受的最⼤应⼒。
4.弹性：材料在外⼒作⽤下产⽣变形，当外⼒除去后，变形能完全恢复的性质。
塑性：材料在外⼒作⽤下产⽣变形，外⼒除去后，仍保持变形后的形状，并不破坏的性质5.耐久性：材料在所处环境下，抵抗所受破坏作⽤，在规定的时间内，不变质、不损坏，保持其原有性能的性质。
6.材料（微观结构）：晶体、玻璃体、胶体晶体类型：原⼦晶体，离⼦晶体，分⼦晶体，⾦属晶体第三章⽓硬性胶凝材料1.胶凝材料：在⼀定条件下，通过⾃⾝的⼀系列变化⽽把其他材料胶结成具有强度的整体的材料①有机胶凝材料：以天然或⼈⼯合成的⾼分⼦化合物为主要成分的胶凝材料。
建筑材料 第一章 建筑材料的基本性质
建筑材料第一章建筑材料的基本性质在建筑领域中，建筑材料是构建各类建筑物的基石。
了解建筑材料的基本性质对于设计、施工以及建筑物的长期性能至关重要。
这一章，我们将深入探讨建筑材料的一些关键基本性质。
首先，让我们来谈谈建筑材料的物理性质。
物理性质涵盖了多个方面，其中密度是一个重要的指标。
密度反映了材料单位体积的质量，它直接影响着材料的重量以及在建筑物中的使用方式。
例如，钢材的密度较大，因此在建筑中常用于需要承受较大荷载的结构部位；而泡沫塑料的密度较小，常被用作保温隔热材料，以减轻建筑物的自重。
另一个关键的物理性质是孔隙率。
孔隙率指的是材料内部孔隙的体积占总体积的比例。
孔隙的存在会对材料的性能产生显著影响。
例如，多孔的砖材具有较好的保温性能，但强度相对较低；而密实的混凝土则强度较高，但保温性能稍逊一筹。
材料的吸水性也是不可忽视的物理性质之一。
吸水性表示材料在水中吸收水分的能力。
像木材这样的天然材料，如果吸水性过高，可能会导致变形、腐朽等问题，影响其在建筑中的使用寿命。
再来说说建筑材料的力学性质。
强度是力学性质中的核心概念，包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度等。
不同的建筑结构和构件对材料的强度要求各不相同。
例如，柱子通常需要承受较大的压力，因此要求所用材料具有较高的抗压强度；而梁则需要同时具备较好的抗弯强度。
硬度反映了材料抵抗外物压入其表面的能力。
例如，大理石的硬度较高，常用于装饰性的地面和墙面；而一些较软的木材则需要进行特殊的处理来增加其表面硬度，以满足使用要求。
此外，建筑材料的弹性和塑性也是重要的力学性质。
具有良好弹性的材料在受力后能够恢复原状，如钢材；而塑性材料在受力超过一定限度后会产生永久变形，如某些塑料。
建筑材料的化学性质同样不容忽视。
耐腐蚀性是化学性质中的关键。
一些建筑材料在特定的化学环境中容易受到腐蚀，如钢材在潮湿且有腐蚀性气体的环境中容易生锈。
耐久性是衡量建筑材料长期性能的重要指标。
它综合考虑了材料在物理、化学和力学等多方面因素作用下，保持其性能稳定的能力。
建筑材料的基本性质(非常好的课件)
材料的孔隙特征
(2)周围环境条件的影响，空气的湿度大、温度低时，材 料的吸湿性大，反之则小。
4)材料吸水与吸湿后对其性质的影响：会产生不利的影响， 如材料吸水或吸湿后，使其质量增加，体积膨胀，导热性增 大，强度和耐久性下降。
有一块砖重2625g，其含水率为5% ，该湿砖所含水 量为多少？ 解：
（二）材料的吸水性与吸湿性
视密度
ρˊ ρˊ=m/vˊ
表观密度 ρ0
ρ0=m/ v0
堆积密度 ρ0ˊ ρ0ˊ=m/v0ˊ
①绝干状态②含闭口孔隙、 不含开口孔隙
①自然状态②含闭口、开 口孔隙 ①自然堆积状态②含闭口、 开口孔隙③含颗粒间的空 隙
二、密实度与孔隙率，填充率与空隙率
孔隙的特征 （1）按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为粗大孔和细小孔 （2）按孔隙与外界之间是否连通，把孔隙分为开口孔、 封闭孔。 孔隙对材料的影响：（1）孔隙的多少（孔隙率）
观体积
表观体积是指包括内部封 闭孔隙在内的体积。其封 闭孔隙的多少，孔隙中是 否含有水及含水的多少， 均可能影响其总质量或体 积。
因此，材料的表观密 度与其内部构成状态及含 水状态有关。
材料四种含水状态
反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。
4.堆积密度（又称松散容重）
(1)定义：散粒状或粉状材料，在自然堆积状态
与质量有关的性质
物理性质 与水有关的性质
材 料 的 基 力学性质 本
与热有关的性质
强度 变形性 抗冲击性 表面性质
性
质 耐久性
抗压强度
抗拉强度
材 料
强度 抗剪强度 抗弯（折）强度
的
弹性变形
力 变形性 塑性变形
学
弹、塑性变形
建筑材料课件第01章 建筑材料的基本性质
第 15页
3.吸湿性
材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。 材料的吸湿性用含水率表示：
Wh
ms m
材料的理论抗拉强度可用下式表示：
fm
E
d
式中：fm——理论抗拉强度，N/m2； E——弹性模量； γ——单位表面能，J/m2； d——原子间的距离。（平均为2×10－8cm）。
按理论计算，材料的抗拉强度fm≈1/10·E。
第 28页
由于材料中都有缺陷，使破坏应力大大低于 理论强度。缺陷主要有：
的性质，可用下式表示：
Q m C (T1 T2 )
式中Q ——材料的热容量，kJ；
m ——材料的重量，kg；
T1-T2 ——材料受热或冷却前后的温度差，K； C ——材料的比热，kJ／(kg·K)。
材料比热的物理意义是指1kg重的材料，在温度每改
变1K时所吸收或放出的热量。
第 21页
材料名称 钢 铜
花岗岩 普通混凝土
水泥砂浆 普通粘土砖 粘土空心砖
松木 泡沫塑料
冰 水 静止空气
导热系数W/(m·K) 55 370
2.91～3.08 1.28～1.51
0.93 0.4～0.7
0.64 0.17～0.35
0.03 2.20 0.60 0.025
比热J/(g·K) 0.46 0.38 0.92 0.88 0.84 0.84 0.92 2.51 1.30 2.05 4.19
2.导热性
第一章 建筑材料的基本性质
耐久性是一个综合性性能
耐久性主要包括：
耐水性 抗渗性 抗冻性 抗腐蚀性
耐水性
抗渗 性 抗老化性
耐久性
耐磨性
抗冻性
抗老化性
耐磨性
抗腐蚀性
42
建筑材料
1. 耐水性
广义定义：材料抵抗水破坏作用的能力。 狭义定义：材料浸水饱和后不被破坏，强度也不显著 降低的性质。 指标：软化系数KR 材料吸水饱和时的抗压强度,MPa
ε
B
A
混凝土的弹塑性变形曲线图
33
建筑材料
三、材料的脆性与韧性
脆性：材料在外力作用下突然破坏，无明显塑性变形。
韧性：冲击、振动荷载下，能吸收较大的能量，产生一定
变形不破坏。
脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等 韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。
34
建筑材料
案例分析
1. 铸铁造桥酿成灾祸 概况：1876年6月，英国人用铸铁在北海的Tay湾上建造了全长
加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为“墨水瓶”
结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸发 形成的毛细孔。故吸水及导湿均缓慢，材料的吸水性不仅 要看孔数量多少，还需看孔的结构。
11
建筑材料
五、材料的热工性质
导热性 热容量
12
建筑材料
（一） 导热性
定义：材料传导热量的能力。 指标：导热系数λ
温隔热性↑ ； P ↑ ，连通孔、粗孔↑ （孔隙粗大或贯通，空气对流
孔隙率和孔隙特征
作用加强），λ↑，导热性↑，保温隔热性↓ 。
15
建筑材料
影响导热性的因素：
棉袄浸水后保暖 性变差？
建筑材料第一章 建筑材料的基本性质
二、材料与水有关的性质
（二）材料的吸湿性与吸水性
1 ．吸湿性
材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水 率表示。含水率是指材料内部所含水的质量占材料干燥质量的百分比，用公 式表示为：
W mk m1 100% m1
（1-9）
式中 W——材料的含水率（%）；
mk——材料吸湿后的质量（g）； m1——材料在绝对干燥状态下的质量（g）。
k Qd HAt
（1-13）
式中 Q——透过材料试件的水量（cm3）； H——水头差（cm）； A——渗水面积（cm2）； d——试件厚度（cm）； t——渗水时间（h）； k——渗透系数（cm/h）。
章目录
节目录
二、材料与水有关的性质
（五）材料的抗冻性
材料在吸水饱和状态下能经受多次冻融循环作 用而不被破坏，强度不显著降低，且其质量也不显 著减小的性质称为抗冻性。
E 100% E0
（1-18）
式中 α——材料的吸声系数； E0——传递给材料的全部入射声能； E——被材料吸收（包括透过）的声能。
章目录
节目录
四、材料的声学性能
（二）隔声性
1．隔空气声
声波在空气中传播遇到密实的围护结构（如墙 体）时，声波将激发墙体产生振动，并使声音透过墙 体传至另一空间中。空气对墙体的激发服从“质量定 律”，即墙体的单位面积质量越大，隔声效果越好。
节目录
二、材料与水有关的性质
（二）材料的热容量与比热
2．材料的比热 比热c是真正反映不同材料热容性差别的参数，
它可由式（1-15）导出：
c Q m(T2 T1 )
（1-16）
材料的比热值大小与其组成和结构有 关。通常所说材料的比热值是指其干燥状态 下的比热值。
建筑材料 第一章 建筑材料的基本性质
解： 孔隙率
P V0 V 100% V0
1
0
100%
ρ0=m/V0=2420/(24×11.5×5.3)=1.65g/cm3
ρ=m/V=50/19.2=2.60g/cm3
P
1
1.65 2.6
100%
36.5%
§1.2 材料的力学性质
一、材料的强度
材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为材料 的强度，以材料受外力破坏时单位面积上所承受 的外力表示。材料在建筑物上所承受的外力主要 有拉力、压力、剪力和弯力，材料抵抗这些外力 破坏的能力，分别称为抗拉、抗压、抗剪和抗弯 强度。
§1.3 材料与水有关的性质
建筑物中的材料在使用过程中经常会直接或 间接与水接触，如水坝、桥墩、屋顶等，为防 止建筑物受到水的侵蚀而影响使用性能，有必 要研究材料与水接触后的有关性质。
§1.3 材料与水有关的性质
（一）材料的亲水性与憎水性 材料容易被水润湿的性质称为亲水性。具有
这种性质的材料称为亲水性材料，如砖、石、 木材、混凝土等。
§1.2 材料的力学性质
课堂练习： 3、已知甲材料在绝对密实状态下的体积为40cm3，
在自然状态下体积为160 cm3；乙材料的密实度为 80％，求甲、乙两材料的孔隙率，并判断哪种材料 较宜做保温材料？
解：（1）甲材料的孔隙率
P甲＝（V0-V）/V0×100％＝（160－40）/160×100％ ＝75％
§1.1 材料的基本物理性质
（一）密度 钢材、玻璃等少数密实材料可根据外形尺
寸求得体积。
大多数有孔隙的材料，在测 定材料的密度时，应把材料磨成 细粉，干燥后用李氏瓶测定其体 积（排液法）。材料磨的越细， 测得的密度数值就越精确。砖、 石等材料的密度即用此法测得。
1建筑材料的基本性质
例如：硅酸盐水泥熟料中，铝酸三钙、硅酸三钙、 硅酸二钙和铁铝酸四钙的性能都是不同的；
3. 相组成
系统：把一种或一组从周围环境中被想象 地孤 立起来的物质称为系统。 相：把系统中一切具有相同组成、相同物理性 质和化学性质的均匀部分的总和称为相。 材料内部，特别是固体相和结构特征直接决定 材料的力学性能。
4. 耐燃性
耐燃性是指材料能够经受火焰和高温的作用而 不破坏，强度也不显著降低的性能，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四类： （1）不燃材料，混凝土，石材等 （2）难燃材料，沥青混凝土 （3）可燃材料，木材，沥青等 （4）易燃材料，纤维植物
5. 温度变形 温度变形是指材料在温度变化时产生体积变
Qa
AZ(t2 t1)
显然，导热系数越小，材料的隔热性能越好。
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、含水状况导热时的温度。
2. 热容量 材料加热时吸收热量,冷却时放出热量的性质称 为热容量。 热容量的大小用比热容来表示。 比热容在数值上等于1g材料，温度升高或降低 1K时所吸收或放出的能量Q。
化，多数的材料在温度升高时体积膨胀，温度 下降时体积收缩。用线膨胀系数α来表示
L
(t2 t1)L
第二节 材料的力学性质
材料的力学性质，主要是指在外力（荷载）作用 下抵抗破坏的能力和变形的有关性质。
一、理论强度 二、强度、比强度 三、材料的变形性质
一、理论强度
➢固体材料的强度主要取决于结构质点间的相互 作用力。 ➢理论上来说，材料受外力作用后破坏主要是由于 拉力造成质点间的断裂，或者是剪力造成质点间 的滑移。 ➢材料的理论强度一般都远远大于实际强度。
建筑材料-第一章 建筑材料的基本性质
第一章建筑材料的基本性质内容提要了解和掌握材料的基本性质，对于合理选用材料至关重要。
本章主要介绍材料的基本物理、力学、化学性质和有关参数及计算公式。
在建筑物中，建筑材料要承受各种不同的作用，因而要求建筑材料具有相应的不同性质。
如用于建筑结构的材料要受到各种外力的作用，因此，选用的材料应具有所需要的力学性能。
又如，根据建筑物各种不同部位的使用要求，有些材料应具有防水、绝热、吸声等性能；对于某些工业建筑，要求材料具有耐热、耐腐蚀等性能。
此外，对于长期暴露在大气中的材料，要求能经受风吹、日晒、雨淋、冰冻而引起的温度变化、湿度变化及反复冻融等的破坏作用。
为了保证建筑物的耐久性，要求在工程设计与施工中正确的选择和合理的使用材料，因此，必须熟悉和掌握各种材料的基本性质。
1.1 建筑材料的基本物理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。
物理性质包括密度、密实性、空隙率、孔隙率（计算材料用量、构件自重、配料计算、确定堆放空间）一、材料的密度、表观密度与堆积密度密度是指物质单位体积的质量。
单位为g/cm3或kg/m3。
由于材料所处的体积状况不同，故有实际密度（密度）、表观密度和堆积密度之分。
（1）实际密度 (True Density）以前称比重、真实密度)，简称密度(Density)。
实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：式中: ρ－实际密度（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）。
绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积。
除了钢材、玻璃等少数接近于绝对密实的材料外，绝大多数材料都有一些孔隙，如砖、石材等块状材料。
在测定有孔隙的材料密度时，应把材料磨成细粉以排除其内部孔隙，经干燥至恒重后，用密度瓶（李氏瓶）测定其实际体积，该体积即可视为材料绝对密实状态下的体积。
材料磨得愈细，测定的密度值愈精确。
第一章 建筑材料的基本性质
第一章 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。
（1）材料的基本物理性质 1 密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量用ρ表示。
按下式计算：V m=ρ材料的绝对密实体积是指不包括材料孔隙在内的体积。
钢材、玻璃等少数密实材料可根据外形尺寸求得体积。
大多数有孔隙的材料，在测定材料的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后用李氏瓶测定其体积。
材料磨得越细，测得的密度数值就越精确。
2 表观密度材料在自然状态下单位体积的质量称为表观密度，用ρ 表示。
按下式计算：00V m=ρ材料在自然状态下的体积是指包含材料内部孔隙的体积。
当材料孔隙内含有水分时，其质量和体积（可以忽略）均有所变化，故测定表观密度时，须注明其含水情况。
按照含水状态分为：干表观密度、气干表观密度和饱和表观密度。
孔隙的分类 ①按尺寸大小：微细孔隙（D ＜0.01mm)细小孔隙（ 0.01mm ＜ D ＜ 1mm)粗大孔隙（D>1mm)②孔隙的构造：开口孔隙 闭口孔隙干表观密度（干燥状态） 气干表观密度 （与空气湿度有关 平衡时的状态）00V m =ρoV m m 水+=0ρ 饱和表观密度（吸水饱和状态）饱和表观密度（吸水饱和状态）0V m m 饱和水+=ρ3 孔隙率在材料自然体积内孔隙体积所占的比例，称为材料的孔隙率，用Ρ表示。
按下式计算：%100)1(1%1000000⨯-=-=⨯-=ρρV V V V V P bk p p p +=孔隙率=开口孔隙率+闭口孔隙率开口孔隙率Pk=%1000⨯V V 开口孔隙闭口孔隙率Pb=%1000⨯V V 闭口孔隙4堆积密度散粒或粉状材料，如砂、石子、水泥等，在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度，用ρ' 表示。
按下式计算：00V m '='ρ由于散粒材料堆积的紧密程度不同，堆积密度可分为疏松堆积密度、振实堆积密度和紧密堆积密度。
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7、当材料在空气中吸水达到饱和时，其含水 率（ A ）吸水率。 A等于 B大于 C小于 D不一定
四、问答题
土木工程对材料的基本要求 必须满足哪五个条件的要求 ？
答：必须满足如下五个条件的要求： ①必须具备足够的强度，能够安全地承受设计 荷载； ②材料自身的质量以轻为宜（即表观密度较小 ），以减轻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，以减少维 修费用； ④用于装饰的材料，应能美化建筑，产生一定 的艺术效果； ⑤用于特殊部位的材料，应具有相应的特殊功 能，例如屋面材料能隔热、防水，楼板和内墙 材料能隔声等。
1、大多数建筑材料均应具备的性质，即材 料的 (基本性质 ) 。 2、材料的 (组成) 及( 结构) 是决定材料性 质的基本因素，要掌握材料的性质必须 了解材料的( 组成) 、( 结构) 与材料性 质之间的关系。 3、建筑材料按化学性质分三大类：( 有 机 ) 、( 无机 ) 、( 复合材料) 。 4、建筑材料的技术性质主要有：(物理 ) 、(力学 )、( 耐久性 ) 。
6、热容： 热容量是指材料在温度变化 时吸收或放出热量的能力。其大小用 比热容来表示。 7、强度 8、耐水性：材料长期在水的作用下既不 破坏，强度又不显著降低的性质称为 耐久性。 9、硬度：是指材料表面抵抗硬物压入或 刻划的能力。
二、填空题
9、材料抗渗性大小与 (孔隙率P ) 和 (孔隙 特征) 有关。 10、材料的变形特征有两种类型 (弹性 ) 和 ( 塑性) 。 11、根据材料被破坏前塑性变形显著与否 ，将材料分为 (塑性材料 )与 (脆性材料 ) 两大类。
三、选择题
1．孔隙率增大，材料的（ B）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 ）。 A、吸水性 B、吸湿性 C、耐水性 D、渗透性
3．材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的 是（ C ）。 A、表观密度 B、堆积密度 C、密度 D、强度 4．下列性质属于力学性质的有（ ABCD ）。 A、强度 B、硬度 C、弹性 D、脆性
5、材料的堆积密度是指（ B ）材料在自然 堆积状态下，单位体积的质量。 A块体 B颗粒状 C固体 D液体 6、材料的体积密度是指材料在（ B ）下， 单位体积的质量。 A绝对密实状态 B自然状态 C自然堆积状态 D含水饱和状态
5、当水与材料接触时，沿水滴表面作切线 ，此切线和水与材料接触面的夹角，称 ( 润湿角 ) 。 6、材料吸收水分的能力，可用吸水率表示 ，一般有两种表示方法：(质量吸水率W ) 和 (体积吸水率W0 ) 。 7、材料在水作用下，保持原有性质的能力 ，称 (耐水性 ) 用 (软化系数 ) 表示。 8、材料抵抗压力水渗透的性质称 (抗渗性) ，用 (渗透系数 )或 (抗渗标号 )表示。
第一章 建筑材料的基本性质 答案
一、名词解释
1、密度：材料在绝对密实状态下，单位 体积的质量（比重） 2、孔隙率：散粒材料在某堆积体积中， 颗粒之间的空隙体积所占的比率 3、抗渗性：抵抗压力水渗透的性质 4、抗冻性：材料饱水状态下，能经受多 次冻融交替作用，既不破坏，强度又 不显著降低的性质。 5、导热系数： 导热性是指材料传导热 量的能力。用导热系数来表示。