材料的基本性质
材料的基本性质
第一章 土木工程材料的基本性质第一节 土木工程材料的分类一、按材料的化学成分分类按材料的化学成分分类，可分为有机材料、无机材料和复合材料三大类。
二、按功能分类按功能分类，可分为结构材料和功能材料两大类。
结构材料——主要用作承重的材料，如梁、板、柱所用材料。
功能材料——主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、装饰、保温等的材料。
第二节 材料的物理性质一、密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为密度，公式表示如下：Vm =ρ 式中：ρ——材料的密度，g/cm 3；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，cm 3。
所谓绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔隙的固体物质的体积。
二、表现密度材料在自然状态下单位体积的质量，称为表观密度，公式表示如下：0V m =ρ 式中：ρ0——材料的表观密度，kg/cm 3；m ——材料的质量，kg ；V 0——材料在自然状态下的体积，m 3。
所谓自然状态下的体积，是指包括材料实体积和内部孔隙的外观几何形状的体积。
三、堆积密度散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量，称为堆积密度，公式表示如下：土木工程材料 有机材料——木材、石油沥青、塑料等 无机材料 金属材料——钢、铁、铝等非金属材料——石材、砖、玻璃、水泥、混凝土等复合材料——聚合物混凝土（1.1.1）（1.1.2）V m'='ρ 式中：ρ0’——散粒材料的堆积密度，kg/cm 3；m ——散粒材料的质量，kg ；V 0’——散粒材料的自然堆积体积，m 3。
散粒材料的自然堆积体积，既包含了颗粒自然状态下的体积，又包含了颗粒之间的空隙体积。
四、孔隙率孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率。
%1000⨯=V V n V式中：n ——材料的孔隙率；V V ——材料的内部孔隙体积，cm 3； V 0——材料的总体积，cm 3。
五、吸水性*吸水性是指材料在水中吸水的性质。
材料的基本性质
4、自然状态体积的测量：外观规则，尺量；不规则，表面 涂蜡，排液法。
5、注意：表观密度与含水量有关。
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4
第三章
建筑材料
表观密度1.6～1.8（g／cm3）
表观密度1.00～1.40（g／cm3）
11
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（1）定义：材料在绝对密实状态下单位体积的密度。
（2）公式：
m V
式中：ρ— 实际密度（g/cm3或 kg/m3 ）
m— 材料在干燥状态下的质量（g或 kg）
V— 材料在绝对密实状态下的体积（cm3或 m3 ）
（3）解释：绝对密实体积：不包括材料内部孔隙的固体物 的实体积。
（4）绝对密实体积的测量：磨细粉，干燥后排液测量。
第一章 材料的基本性质
1、材料的基本பைடு நூலகம்质：物理性质，力学性质，耐久性。
2、材料的物理性质：
（1）密度、表观密度、堆积密度
（2）孔隙（孔隙率、密实度）、空隙（空隙率、填充率）
（3）材料与水有关的性质（亲水性、吸湿性、吸水性、耐水性、抗渗性、 抗冻性）
（4）材料的热性质（热容性、导热性、热变形性）
3、材料的力学性质
4、自然堆积体积的测量：用所填充满容器的标定容积来表 示。
5、注意：堆积密度有松散的自然堆积和密实的密实堆积。
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6
第三章
建筑材料
碎石堆积密度：1.40～1.70（g／cm3）
9
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7
第三章
建筑材料
砂堆积密度：1.450～1.650（g／cm3）
10
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第一章材料的基本性质
5、孔隙率－指材料体积内，孔隙体积与总体积 之比。直接反映材料的致密程度。
公式
孔隙率与密实度的关系 P+D=1 孔结构－孔隙率、孔径尺寸、开口形状 影响材料的：强度、 吸水性、耐久性、 导热
性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6、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
式中 λ－热导率（W/m﹒K） 热阻 R=1/ λ Q－传导的热量（J） F－热传导面积（m2） a－材料的厚度（m） Z－热传导时间（s） (t2-t1)－材料两侧温差（K）
热工性质
材料的热导率越小，绝热性能越好。
影响热导率的因素：
•
材料内部的孔隙构造－密闭的空气使λ降
•
材料的含水情况－含水、结冰使λ增
与水有关的性质
3、吸湿性－材料在空气中吸收空气中水分 的性质。用含水率表示。 公式
式中 Wh－材料的质量含水率（％） ms－材料含水时的质量（g） mg－材料烘干到恒重的质量（g）
影响含水率大小的因素：
• 材料的本性－亲水性或憎水性材料
• 环境温度、湿度－气温越低、相对湿度 越大，材料的含水率越高
• 材料的构造---是指材料空隙、岩石层理、 木材纹理、疵病等宏观状态特征。
作业及复习题
吸湿性对材料的影响：
• 导热性增大、热阻降低－对围护结构材 料不利
• 体积膨胀－对木结构和木制品不利 • 湿胀干缩 -- 与周围环境平衡的平衡含
水率
与水有关的性质
4、耐水性－材料长期在饱水作用下不破坏， 其强度也不显著降低的性质。用软化系数表 示。 公式
式中
KR－材料的软化系数（K软＝0～1） fb－材料在饱水状态下的抗压强度（MPa） fg－材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）
1.材料的基本性质
材料润湿边角
如果材料分子与水分子间的吸引力小于水分 子之间的内聚力，则表示材料不能被水润湿。 此时，润湿角90°＜θ＜180°，这种材料称为 憎水性材料。 憎水材料具有较好的防水性、防潮性、抗渗 性，常用作防潮防水材料, 也可用于亲水性材 料的表面处理，以减少吸水率，提高抗渗性。 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、石 蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。
孔隙率与密实度的关系：P+D=1 材料的密实度和孔隙率是从不同方面反映材料 的密实程度，通常采用孔隙率表示。
注意两点：
1.密度 和表观密度 单位统一 2. 1g / cm 10 kg / m
0
3 3 3
孔隙特征
孔隙构造
连通的孔：
彼此连通且与外界相通
封闭孔
封闭的孔：
相互独立且与外界隔绝
解1: 石子的孔隙率P为： 石子的空隙率P’为：
[评注] 材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积 占材料总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在 其堆集体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比例 。计算式中ρ—密度；ρ0—材料的表观密度； ρ，—材料的堆积密度。
例2： 有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重 2900g ， 其 绝 干 质 量 为 2550g 。 砖 的 尺 寸 为 240×115×53mm，经干燥并磨成细粉后取50g， 用排水法测得绝对密实体积为18.62 cm3 。试计
第一章 建筑材料的ຫໍສະໝຸດ 本性质本章内容 第一节 第二节 第二节
材料的物理性质 材料与水有关的性质 材料的力学性质
第四节
第五节
材料的热工性质
材料的耐久性
材料的基本性质
第二节 材料的力学性质
强度 弹性和塑性 脆性和韧性
强度
➢定义： 强度指材料抵抗 外力作用下产生 破坏的能力。
➢强度分类及公式:
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弹性和塑性
弹性及弹性材料
➢ 弹状的性质。
➢ 弹性材料：具有弹性的材料。
塑性及塑性材料
➢ 塑性：作用下产生变形,外力取消后,仍保持 变形后的形状和尺寸,并且不产生裂纹的性 质。
➢ 塑性材料：具有塑性的材料。 ➢ 常见塑性材料:砼拌合物,水泥浆,石灰膏,钢
材,沥青等。
荷载 A
图1.2.1 弹塑性材 料的变形曲线
0
b a 变形
ob—塑性变形
ab—弹性变形
脆性与韧性
脆性：材料受外力达到一定程度后突然破坏,破坏 时无明显的塑性变形的性质。 脆性材料：具有脆性的材料。 石材、水泥混凝土、砂浆、玻璃和陶瓷等属于脆 性材料。
荷载 A
变形
图1.2.2 脆性材料的变形曲线
脆性与韧性
韧性：在冲击外力和震动荷载作用下,材 料能吸收大量的能量，产生一定变形而不致 破坏的性质。
韧性材料：具有韧性的材料 钢材和木材等材料均属于韧性材料。 特点：有较高的抗拉和抗压等强度。钢材 以抗拉强度极限划分等级。利用之可制备复 合材料。
材料基本性质
材料基本性质1吸水性与吸湿性：材料在水中通过毛细孔隙吸收水分的性质是吸水性，材料在潮湿空气中吸收水分的性质是吸潮性。
2强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力3亲水性与憎水性：材料与水接触，能被水润湿的性质是亲水性，不能被水润湿是憎水性4脆性材料与韧性材料：材料受外力作用，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，但破坏坏时没有明显塑性变形的性质，是脆性材料。
材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量，产生较大变形而不至破坏的性质，称材料的韧性。
5耐水性及软化系数：材料长期在饱和水作用下不破坏，同时强度也不显著降低的性质为耐水性6胶体结构：物质以及其微小的颗粒分散在连续相介质中形成的结构7空隙特征：按空隙大小可分：微小空隙，细小空隙，粗大空隙，按常压下水能否进入孔隙中，可分：开口孔隙，闭口孔隙。
开口孔隙中彼此贯通的孔隙是连同孔。
8气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或发展其强度。
如石膏，石灰。
9石灰的熟化：指将生石灰加水，反应生成消石灰的过程。
10石灰的陈伏：为了消除熟石灰中过火石灰颗粒的危害，石灰浆应在储灰坑中静置2周以上再使用，此过程称为陈伏11建筑石膏：将天然二水石膏置于炉窑煅烧，得到& 型结晶的半水石膏，再经磨细，得到白色粉状物称建筑石膏。
12活性混合材料：为改善水泥性能，调节水泥等级的材料。
加入后不仅能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化，并生成水硬性胶凝材料的水化材料。
13水泥的初凝及终凝：自加水时起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间称初凝时间。
自加水起至水泥浆完全失去可塑性为终凝时间。
14水泥的体积安定性：水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。
15硅盐酸水泥：适当成分的生料，（石灰质原料）（黏土质原料）校正原料）烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，并掺入约0~5%的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料。
16级配：指沙子大小不同的颗粒搭配的比例情况。
材料的基本性质
材料的基本性质材料的基本性质是指材料具有的一些普遍的特性，这些特性影响着材料的使用和性能。
以下是材料的一些基本性质。
1. 密度：密度是材料单位体积的质量，通常以克/立方厘米计算。
不同材料的密度差异很大，如金属材料通常较重，而塑料和泡沫材料通常较轻。
密度会影响材料的重量以及材料所占空间的大小。
2. 强度：强度是材料抵抗外部力量的能力。
不同材料的强度差异很大，大多数金属材料具有高强度，而塑料和木材等材料的强度较低。
强度对材料的耐用性和承载能力非常重要。
3. 刚度：刚度是材料抵抗形变的能力，即材料受力时的弹性恢复能力。
刚度与材料的弹性模量密切相关，刚度越高，材料越不容易发生形变。
金属材料通常具有较高的刚度，而橡胶等弹性材料具有较低的刚度。
4. 耐磨性：材料的耐磨性指的是材料抵抗磨损的能力。
耐磨性是材料在与其他表面摩擦时不容易磨损的特性，对于需要长时间使用的材料，耐磨性非常重要。
5. 导热性：导热性是材料传导热量的能力。
金属材料通常是很好的导热材料，可以快速传导热量，而绝缘材料如塑料则具有较低的导热性。
6. 导电性：导电性是指材料导电的能力。
金属是优秀的导电材料，而塑料等绝缘材料则是不导电的。
导电性对于电子器件等应用非常重要。
7.化学惰性：化学惰性是指材料对化学物质不容易发生化学反应的特性。
化学惰性材料对化学腐蚀和化学反应具有较强的耐受能力。
8. 可加工性：可加工性是指材料经过适当的工艺流程能够制成所需形状和尺寸的能力。
不同材料的可加工性差异很大，金属材料通常是易于加工的，而陶瓷等脆性材料则较难加工。
9. 可塑性：可塑性是指材料具有在外力作用下发生塑性变形的能力，即材料能够被拉伸和压缩而不破裂。
金属材料通常具有较好的可塑性，而脆性材料如玻璃则具有较差的可塑性。
以上是材料的一些基本性质，不同材料在这些性质上的差异也是材料选择和应用的重要依据。
建筑材料第一章材料的基本性质
m干
V
ρ-Density m-Mass in the dryness V -Volume in the absolute dense
表观密度 ——Apparent Density
Definition
It refers to mass per unit volume
0
m V0
when
m
materials
0'
m V0'
V
m V孔 V空
ρ0´- Bulk density m- Mass v0´-Bulk volume
2 材料的物理性质——物理状态参数
块状材料 散粒材料
m干
V
密度
Density
' m
V VB
表观密度
0
m V0
V
m VB VK
表观密度
Apparent Density
0'
材料的孔隙
来源
分类 对材料性能的影响——孔隙率
孔的特征
微孔 细孔 大孔
孤立孔 连通孔
开口孔 闭口孔
2 材料的物理性质——物理状态参数
表观密度
随着孔隙率降低，表观密度增大，吸水率降低，
强度提高。
吸水率
孔隙率
耐久性
Water absorption
ρ0 Porosity
强度
Durability
Strength 图 孔隙对材料性能的影响
2 材料的物理性质——物理状态参数
块状材料体积组成示意
VK
VB
V
VP
V’
2 材料的物理性质——物理状态参数
散粒材料体积组成示意
VK
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A. 三位有效位数 B. 四位有效位数
C. 五位有效位数 D. 六位有效位数
D
1
练习
38
数字0.05821有效位数说法正确的是（ ）。
A. 三位有效位数 B. 四位有效位数
C. 五位有效位数 D. 六位有效位数
B
1
练习
39
实验室数据修约时拟舍去的数字最左一位为5，而后面有并非全为零数字，修约时说法错误的是（ ）。
A. 1.77g/cm3 B. 1.80 g/cm3 C. 1.78 g/cm3 D. 1.79 g/cm3
C
1
练习
36
密度试验时测定的结果为1.72502g/cm3修约后正确的为（ ）。
A. 1.73g/cm3 B. 1.72g/cm3 C. 1.70g/cm3 D. 1.71g/cm3
A
1
练习
37
A. 吸水性 B. 吸湿性
C. 耐水性 D. 渗透性
A
1
练习
29
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
B
1
练习
30
数字-0.00257有效位数说法正确的是（ ）。
A. 三位有效位数 B. 四位有效位数 C. 五位有效位数 D. 六位有效位数
A
1
练习
第一页上一页下一页尾页15条/页 共4页/50条 当前第2页
A. 直接舍去 B. 保留末位数为7则进一
C. 保留末位数为4则进一 D. 保留末位数为5则进一
A
1
练习
40
实验室数据修约时拟舍去的数字最左一位为5，而后面有并非全为零数字，修约时说法正确的是（ ）。
A. 保留末位数为0则舍去 B. 保留末位数为奇数才能进一
C. 可以直接进一 D. 保留末位数为偶数才能进一
对
1
练习
27
实验室数据修约时拟舍去的数字最左一位大于5，可以直接进一。
对
1
练习
28
实验室计算结果为0.51697，修约成三位有效数位，修约后为0.517。
对
1
练习
29
含水率试验时测定的结果为3.0501%，修约后为3.1%。
对
1
练习
30
含水率试验时测定的结果为3.3487%，修约后为3.4%。
错
1
练习
D
1
练习
49
数字0.87648修约成三位有效数位，修约后为（ ）。
A. 0.876 B. 0.877 C. 0.878 D. 0.874
A
1
练习
50
数字1.131修约成三位有效数位，修约后为（ ）。
A. 1.14 B. 1.13 C. 1.10 D. 1.15
B
1
练习
第一页上一页下一页 尾页 15条/页 共4页/50条 当前第4页
D
1
练习
12
材料的抗弯强度与试件的以下哪个条件无关？（ ）
A. 受力情况 B. 材料质量
C. 截面形状 D. 支承条件
B
1
练习
13
对于某材料来说，无论环境怎么变化，其（ ）都是一个定值。
A. 密度 B. 表观密度
C. 导热系数 D. 平衡含水率
A
1
练习
14
材料吸水后，将使材料的（ ）提高。
A. 耐久性 B. 强度及导热系数
对
1
练习
39
实验室数据修约时拟舍去的数字最左一位大于5，可以直接舍去，保留的各位数字不变。
错
1
练习
40
实验室数据修约时拟舍去的数字最左一位小于5，可以直接舍去，保留的各位数字不变。
对
1
练习
材料基本性质单选题
序号
题干
答案
难度系数
操作
1
某一块状材料干燥质量为50g，自然状态下的体积为20cm3，绝对密实状态下的体积为16.5cm3。该材料的孔隙率为（ ）。
C. 实体积 D. 孔隙体积
B
1
练习
4
材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的（ ）来表示。
A. 抗压强度 B. 负温温度
C. 材料的含水程度 D. 冻融循环次数
D
1
练习
5
水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为（ ）。
A. 亲水性 B. 憎水性
C. 抗渗性 D. 吸湿性
A
1
练习
A. 增大 B. 减小
C. 不变化 D. 不一定
D
1
练习
24
憎水性材料的润湿角（ ）。
A. 大于90° B. 小于90°
C. 等于90° D. 大于60°
A
1
练习
25
对于同一材料，各种密度参数的大小排列为（ ）。
A. 密度＞堆积密度＞表观密度
B. 密度＞表观密度＞堆积密度
C. 堆积密度＞密度＞表观密度
D. 表观密度＞堆积密度＞密度
B
1
练习
26
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
C
1
练习
27
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
C
1
练习
28
材料在水中吸收水分的性质称为（ ）。
A. 209g B. 200g C. 209.52g D. 210g
C
1
练习
19
一块砖重2625g，其含水率为5％，该砖所含水量为（ ）。
A. 131.25g B. 129.76g
C. 130.34g D. 125g
D
1
练习
20
在寒冷地区环境中的结构设计和材料选用，必须考虑材料的（ ）。
A. 吸水性 B. 耐水性
C. 密度 D. 表观密度和导热系数
D
1
练习
15
材质相同的A、B两种材料，若A的表观密度大于B的表ห้องสมุดไป่ตู้密度，则A的保温效果比B ( )。
A. 好 B. 差
C. 差不多 D. 不能判断
B
1
练习
第一页 上一页下一页尾页15条/页 共4页/50条 当前第1页
材料基本性质单选题
序号
题干
答案
难度系数
操作
16
评价建筑材料保温隔热性能好坏的主要指标是（ ）。
A. 体积、比热 B. 形状、容重
C. 含水率、空隙率 D. 导热系数、热阻
D
1
练习
17
关于材料的导热系数，以下哪个不正确？（ ）
A. 表观密度小，导热系数小
B. 含水率高，导热系数大
C. 孔隙不连通，导热系数大
D. 固体比空气导热系数大
C
1
练习
18
含水率为5％的砂220g，将其干燥后的重量为（ ）。
对
1
练习
23
某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特征，这类材料称为塑性材料。
错
1
练习
24
数字1.965004修约成三位有效数位，修约后为1.97。
对
1
练习
25
土的孔隙比计算结果为1.27949，修约成三位有效数位，修约后为1.280。
错
1
练习
26
数字0.032710为五位有效数位。
对
1
练习
17
热容量大的材料导热性大，受外界气温影响时室内温度变化较快。
错
1
练习
18
含水率为2％的湿砂重100g，其中水的重量为2g。
错
1
练习
19
材料的渗透系数愈大，其抗渗性能愈好。
错
1
练习
20
材料的软化系数愈大，材料的耐水性愈好。
对
1
练习
21
在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。
错
1
练习
22
材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。
材料的基本性质
判断
序号
题干
答案
难度系数
操作
1
材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。
对
1
练习
2
通常材料的软化系数为大于0.75时，可以认为是耐水的材料。
错
1
练习
3
孔隙率增大，材料的密度不变。
对
1
练习
4
材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。
对
1
练习
5
具有粗大孔隙的材料，其吸水率较大；具有细微连通孔隙的材料，其吸水率较小。
31
砂的堆积密度试验时测定的结果为1.795006g/cm3，修约后为1.79g/cm3。
错
1
练习
32
砂的堆积密度试验时测定的结果为1.569g/cm3，修约后为1.57g/cm3。
对
1
练习
33
数字0.8763修约成三位有效数位，修约后为0.876。
对
1
练习
34
数字25.65修约成三位有效数位，修约后为25.7。
C. 抗渗性 D. 抗冻性
D
1
练习
21
材料的抗渗性是指材料抵抗（ ）渗透的性质。
A. 水 B. 潮气
C. 压力水 D. 饱和水
C
1
练习
22