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.
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
建筑材料的基本性质整理
建筑材料的基本性质整理-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN1、建筑材料的物理性质①材料的密度、表观密度、堆积密度（1）密度：材料在绝对密度状态下单位体积的重量。
（2）表观密度：材料在自然状态下单位体积德重量。
（3）堆积密度：粉状或散粒材料在堆积状态下单位体积德重量。
②材料的孔隙率空隙率（1）孔隙率：材料体积内空隙体积所占的比例。
（2）空隙率：散装粒状材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比列。
③材料的亲水性和憎水性（1）润湿角的材料为亲水材料，如建材中的混凝土、木材、砖等。
亲水材料表面做憎水处理，可提高其防水性能。
（2）润湿角的材料为亲水材料，如建材中的沥青、石蜡等。
④材料的吸水性和吸湿性（1）吸水性：在水中能吸收水分的性质。
吸水率（2）吸湿性：材料吸收空气中水分的性质。
含水率。
⑤材料的耐水性、抗渗性和抗冻性（1）耐水性：材料长期在饱和水的作用下不破坏，而且强度也不显着降低的性质。
（2）抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质。
一般用渗透系数K或抗渗等级P表示。
混凝土材料的抗渗等级P=10H-1，H-六个试件中三个试件开始渗水时的水压力。
K越小或P越高，表明材料的抗渗性越好。
（3）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破坏、强度又不明显降低的性质，常用抗冻等级F表示。
孔隙率小及具有封闭孔的材料有较高的抗渗性和抗冻性；具有细微而连通的空隙对材料的抗渗性和抗冻性不利。
（4）材料的导热性导热性：材料传到热量的性质。
用导热系数表示，通常将的材料称为绝热材料。
孔隙率越大、表观密度越小，导热系数越小。
2、建筑材料的力学性能①强度与比强度强度是材料抵抗外力破坏的能力。
强度分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度。
孔隙率越大，强度越低。
比强度是按单位重量计算的材料强度，等于材料的强度与其表观密度之比。
②弹性与塑性（1）弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来形状的性质。
第二章建筑装饰材料的基本性质
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
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
建筑材料的基本性质
建筑材料的基本性质1.力学性能：建筑材料的力学性能包括强度、刚度和韧性等。
强度是材料抵抗外部负荷的能力，是材料在拉伸、压缩、剪切和弯曲等力学行为中所表现出的性能。
刚度是材料对外部力反应的刚性程度，反映了材料在受力时的变形能力。
韧性是材料在受力过程中的延展能力，表征了材料在受到剪切力或冲击力时的抵抗能力。
2.耐久性：建筑材料的耐久性是指材料在使用环境中长期抵抗自然环境和人为因素的侵蚀能力。
材料的耐久性直接影响建筑物的使用寿命和维护成本。
主要影响材料耐久性的因素包括水分、温度、紫外线、化学腐蚀、微生物和物理破坏等。
3.热学性能：建筑材料的热学性能包括导热性、热膨胀性和隔热性等。
导热性是指材料传导热量的能力，是设计建筑物保温节能的重要指标。
热膨胀性是指材料在受热后体积变化的能力，影响着建筑物在温差变化时的变形和破坏。
隔热性是指材料对热量传递的阻止作用，是建筑物保温隔热的基础。
4.声学性能：建筑材料的声学性能包括隔声性和吸声性。
隔声性是指材料抵制声音传导的能力，是建筑物降低室内外噪音干扰的重要指标。
吸声性是指材料对声音能量的吸收能力，用于调节建筑内部声学环境。
5.光学性能：建筑材料的光学性能包括透光性、反射性和折射性等。
透光性是指材料对光的透过能力，影响建筑物室内外的采光和景观观赏效果。
反射性是指材料对光的反射作用，决定了建筑表面的光亮度和光线分布。
折射性是指材料对光的弯曲偏折作用，影响着建筑物玻璃幕墙和光学设备的使用效果。
6.造型性能：建筑材料的造型性能是指材料在加工和施工过程中的可塑性和可加工性。
可塑性是指材料在受力后的变形能力，影响着建筑结构设计和装饰效果。
可加工性是指材料在加工过程中的易加工性和加工效果，影响着建筑物施工工艺和表面质量。
总的来说，建筑材料的基本性质是多方面的，涵盖了力学、耐久、热学、声学、光学和造型等各方面。
这些性质的综合考虑对建筑设计和施工起着决定性的作用，能够保证建筑物的结构稳定、功能合理和寿命长久。
建筑材料常见问题解答第2章基本性质
建筑材料常见问题解答第2章建筑材料的基本性质1．一般的讲，建筑材料的基本性质可归纳为哪几类？答：一般的讲，建筑材料的基本性质可归纳为以下几类：物理性质：包括材料的密度、孔隙状态、与水有关的性质、热工性能等。
化学性质：包括材料的的抗腐蚀性、化学稳定性等，因材料的化学性质相异较大，故该部分内容在以后各章中分别叙述。
力学性质：材料的力学性质应包括在物理性质中，但因其对建筑物的安全使用有重要意义，故对其单独研究，包括材料的强度、变形、脆性和韧性、硬度和耐磨性等。
耐久性：材料的耐久性是一项综合性质，虽很难对其量化描述，但对建筑物的使用至关重要。
2．什么是材料的化学组成？答：材料化学组成的不同是造成其性能各异的主要原因。
化学组成通常从材料的元素组成和矿物组成两方面分析研究。
材料的元素组成，主要是指其化学元素的组成特点，材料的矿物组成主要是指元素组成相同，但分子团组成形式各异的现象。
3．建筑材料的微观结构主要有哪几种形式？各有何特点？建筑材料的微观结构主要有晶体、玻璃体和胶体等形式。
晶体的微观结构特点是组成物质的微观粒子在空间的排列有确定的几何位置关系。
一般来说，晶体结构的物质具有强度高、硬度较大、有确定的熔点、力学性质各向异性的共性。
建筑材料中的金属材料（钢和铝合金）和非金属材料中的石膏及水泥石中的某些矿物等都是典型的晶体结构。
玻璃体微观结构的特点是组成物质的微观粒子在空间的排列呈无序浑沌状态。
玻璃体结构的材料具有化学活性高、无确定的熔点、力学性质各向同性的特点。
粉煤灰、建筑用普通玻璃都是典型的玻璃体结构。
胶体是建筑材料中常见的一种微观结构形式，通常是由极细微的固体颗粒均匀分布在液体中所形成。
胶体与晶体和玻璃体最大的不同点是可呈分散相和网状结构两种结构形式，分别称为溶胶和凝胶。
溶胶失水后成为具有一定强度的凝胶结构，可以把材料中的晶体或其他固体颗粒粘结为整体。
如气硬性胶凝材料水玻璃和硅酸盐水泥石中的水化硅酸钙和水化铁酸钙都呈胶体结构。
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二、材料与水有关的性质
（一）亲水性（材料）与憎水性（材料）
润湿角（接触角）：θ
亲水性：材料与水之间的分子亲合力大于水本身分子间的内聚力 θ ≤900
憎水性：材料与水之间的分子亲合力小于水本身分子间的内聚力 θ＞900
（二）材料的含水状态
（三）材料的吸水性与吸湿性 1、 吸水性：
1）概念：材料在水中吸收水的性质。 2）表示方法：吸水率
一般规定KR>0.85为耐水材料
3．影响材料耐水性的因素
（五）抗渗性
1．抗渗性：材料抵抗压力水、油等液体渗 透的能力。
2．渗透系数
Qt,A,H, 1 d
Q K tAH d
K Qd HAt
3．抗渗等级 Pn
n--最大水压的10倍
4．影响材料抗渗性的因素
1）材料本身的亲水或憎水性能 2）材料的孔隙率 3）材料的孔隙特征
4）孔隙率（或密实度）、 孔隙特征在工程中的作 用。
a. 影响材料的性质
b. 通过改变孔隙率和孔物征改 善材料性能
2. 材料的空隙率 1） 空隙率
P V 0V 0V 010 % 0 （1 0 0 ）10 % 0
2）填充率
D V V 0 010% 0 0 010% 01P
3. 影响材料孔隙特征的因素 内因：组成和结构 外因：1）加工工艺 2）性能
重 量： 吸 W m水 m bm 率 gm g10% 0
体 积 吸 水： 率
Wv
Vb Vg V0
1
0
0%
mb mg V0
1 w10Fra bibliotek0%Wv
Wm0
1 w
3）影响材料吸水性的因素
• 材料的亲、憎水性 • 材料的孔隙率 • 材料的孔隙特征
4）吸水性大小对材料性能的影响
2、吸湿性：
1）概念：材料在潮湿空气中吸收水分 的性质 。
（一）材料的导热性
1． 导热性：材料传递热 量的能力。
2． 导热系数： λ
Q(t2t1),A,Z,d1 1
Q(t2t1)AZd
将λ ≤0.15W/(m•k)的材料称为 绝热材料
3． 影响材料导热性的因素
1）材料本身的组成 2）材料的构造
•孔隙率 •孔特征 3）外界的温度 4）外界的湿度
（二） 热容量 1． 热容量（性）：材料受热时吸收热 量和冷却时放出热量的性质。
2． 比热（热容量系数）：
Q Cm (t 2 t 1 )
C
Q
m(t2 t1 )
3 ．影响因素 1）化学组成 2）所处状态
（三） 热变形性
1．热变形性：材料的尺寸随温度变化的 性质
2．线膨胀系数α
L L(t2t1)
（ 1K）
四． 声学性质
（一） 吸声性能 1． 吸声性：材料吸收声波 的能力。
2． 吸声系数 E E0
平均吸声系数> 0.2为吸声材料
（二） 隔声性能
§2 材料的基本力学性质
材料在外力作用下的变形 性和抵抗破坏的性质。
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
性 质 抗冲击性——韧性、脆性
表面性能——耐磨性、硬度
二、材料的变形性
（一）弹性变形
材料在外力作用下 产生变形，当外力取消 后能够完全恢复原来形 状的性质称为弹性，这 种能够完全恢复的变形 称为弹性变形。
E
（二）塑性变形
材料在外力作 用下产生变形，当 外力取消后仍保持 变形后的形状和尺 寸，且不产生裂缝 的性质称塑性，这 种不可恢复的变形 称为塑性变形。
第二章 建筑材料的基本性质
§1 材料的基本物理性质 一、与材料构造有关的性质
（一）不同体积状态下密度
Nn
密度类别 符号 表达式
（真）密 ρ 度
ρ=m/v
视密度 ρˊ ρˊ=m/vˊ
表观密度 ρ0 ρ0=m/ v0 堆积密度 ρ0ˊ ρ0ˊ=m/v0ˊ
体积状态
①绝干状态②绝对 密实
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
四、材料的表面性能
（一）硬度：材料表 面抵抗硬物压入或 刻划的能力。
1 、刻划法 2 、压入法
HB
2P
D(D D2d2)
（二） 耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力
§3 材料的耐久性
一．耐久性 材料在各种环境因素作用下，能经久不变
质、不破坏、长久地保持其使用性能的性质。 二．影响材料耐久性的因素
内因： 外因：
（六）抗冻性 1．抗冻性：材料在使用环境中能经受多次冻
融循环作用而不破坏、强度也不明显降低的 性质，即材料抵抗冻害的能力。 2．抗冻等级 Fn
n--循环次数
3．影响材料抗冻性的因素 1）材料本身的强度大小 2）材料的充水程度（水饱和度） 3）材料的孔隙率、孔隙特征 4）外界环境条件
三． 材料的热工性质
（三）弹塑性变形
三、材料的脆性与韧性
（一） 脆性 脆性：材料受外力 作用，当外力达到 一定值时，材料发 生突然破坏，且破 坏时无明显的塑性 变形称为脆性变形。
（二） 冲击韧性 1． 冲击韧性
材料在受冲击或振动荷载作用下，吸 收较大的能量，产生一定的变形而不破 坏的性质。
2． 冲击韧性指标：
mg(Hh) k A
ff
3Pm a xL 2bh2
ff
PmaxL bh2
2．影响材料强度的因素 内因：化学组成、微观结构、宏观结构 外因：温、湿度，试件尺寸，加荷速度，
试件表面状况 3．强度等级
划分强度等级的意义：
对生产者——生产中控制质量的依据。 对使用者——便于合理选材、正确用材、保证
工程质量。
4． 比强度
强度
比强度= 表 观 密 度
三．耐久性的考察
四．提高材料耐久性的意义 1．节约材料 2．保证建筑物长期正常使用 3．减少维修费用 4．延长建筑物寿命
§4 材料的装饰性
1、色彩 2、光泽 3、透明性 4、表面质感 5、形状尺寸
作业
一、思考题 P10 1，2，4，5 二、书面作业题 试述材料的孔隙率和孔隙特 征对材料基本性质的影响
2） 表示方法：含水率 Wh msmgmg 10% 0
3）影响材料吸湿性的因素： 4）吸湿性大小对材料性能的影响
（四）耐水性
1．耐水性：材料长期在水作用下不破坏、 强度不显著降低的性质。
即材料抵抗水破坏的能力。
2． 软化系数： KR——软化系数
KR
fb fg
fb——材料在吸水饱和状态下的抗压强度
fg——材料在干燥状态下的抗压强度
①自然堆积状态② 含闭口、开口孔隙 ③含颗粒间的空隙
（二）材料的孔隙率与空隙率
1、材料的孔隙率、密实度、孔隙特征 1） 孔隙率
PV 0V10% 0 （10 ）10% 0
V 0
2） 密实度
DV10% 0010% 01P
V0
其中 ： PD1
3） 孔隙特征
a. 孔尺寸：细孔、微孔、大孔
b. 连通性：连通孔、孤立孔 c. 孔种类：开口孔、闭口孔
一. 强度
强度的定义：材料在外力（荷载）的作用 下抵抗破坏的能力。
（一）理论强度
L
Er d
L——理论抗拉强度（Pa） E——弹性模量（N/m2） r——固体表面能（J /m2 ） d——原子间距离（m，平均为2×10-10m）
（二） 实际强度
1 ．抗压、抗拉、抗剪强度
f Pmax A
．
2 ．抗折强度