表觀密度與堆積密度

建筑材料的基本性質(zhì)建筑材料基本性質(zhì)是指材料處于不同的使用條件和使用環(huán)境時(shí)，通常必須考慮的最基本的、共有的性質(zhì)。因?yàn)榻ㄖ牧纤幗ǎ?gòu)）筑物的部位不同、使用環(huán)境不同、人們對(duì)材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性質(zhì)也就有所不同。

因此在工程設(shè)計(jì)和施工中必須充分了解和掌握各種材料的性質(zhì)和特點(diǎn)，才能正確選擇和合理使用材料。建筑材料的基本性質(zhì)建筑材料選擇要求：建筑材料是一切建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。對(duì)建筑材料的基本要求是：

（1）必須具備足夠的強(qiáng)度，能安全地承受設(shè)計(jì)荷載;（2）材料自身的質(zhì)量以輕為宜，以減小建筑下部結(jié)構(gòu)和地基的負(fù)荷;（3）具有與使用環(huán)境相適應(yīng)的耐久性，以減小維修費(fèi)用;（4）具有一定的裝飾性，美化建筑;（5）具有相應(yīng)的功能性，如隔熱、防水，隔聲等。1建筑材料的基本性質(zhì)1.1材料的物理性質(zhì)1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.4材料的熱工性質(zhì)1.5材料的化學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.1材料的基本物理性質(zhì)材料的體積構(gòu)成

體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。1.1建筑材料的物理性質(zhì)

（一）材料的密度、表觀密度與堆積密度

1.材料的密度(俗稱比重)

材料的密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計(jì)算：

式中：ρ—密度,g/cm3或kg/m3

m—材料的質(zhì)量，g或kg

V—材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3或m3

測(cè)試時(shí)，材料必須是絕對(duì)干燥狀態(tài)。含孔材料則必須磨細(xì)后采用排開液體的方法來測(cè)定其體積。1.1建筑材料的物理性質(zhì)

（一）材料的密度、表觀密度與堆積密度

2.材料的表觀密度（俗稱“容重”）

材料的表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：

式中：ρ0—材料的表觀密度,g/cm3

或kg/m3

m—材料的質(zhì)量，g或kg

V0—材料的表觀體積，cm3

或m3表觀體積是指包括內(nèi)部封閉孔隙在內(nèi)的體積。其封閉孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量或體積。因此，材料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)。工程中砂石材料，直接用排水法測(cè)定其表觀體積1.1建筑材料的物理性質(zhì)

（一）材料的密度、表觀密度與堆積密度

3.材料的堆積密度（又稱松散容重）

材料的堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：

式中：ρ0，—材料的堆積密度,g/cm3或kg/m3

m—材料的質(zhì)量，g或kg

V0，—材料的堆積體積，cm3或m31.1建筑材料的物理性質(zhì)

（一）材料的密度、表觀密度與堆積密度

例：

1.1建筑材料的物理性質(zhì)

（二）材料的孔隙率與空隙率

1.材料的孔隙率

材料的孔隙率是指材料中孔隙體積占總體積的比例。按下式計(jì)算：

式中：V—材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3

或m3V0—材料的表觀體積，cm3

或m3ρ0—材料的表觀密度,g/cm3

或kg/m3ρ—密度,g/cm3

或kg/m31.1建筑材料的物理性質(zhì)（二）材料的孔隙率與空隙率

1.材料的孔隙率

材料中固體體積占總體積的比例，稱為密實(shí)度，密實(shí)度D=1-P，即材料的密實(shí)度+孔隙率=1；材料的孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度?？紫堵实拇笮〖翱紫侗旧淼奶卣鳎紫稑?gòu)造與大?。?duì)材料的性質(zhì)影響較大；通常，對(duì)于同一種材質(zhì)的材料，如其孔隙率在一定范圍內(nèi)變化，則這種材料的強(qiáng)度與孔隙率有顯著的相關(guān)性，即孔隙率越大，則強(qiáng)度越低。1.1建筑材料的物理性質(zhì)

（二）材料的孔隙率與空隙率

2.材料的空隙率

材料的空隙率是散粒材料在其堆集體積中,顆粒之間的空隙體積所占的比例。按下式計(jì)算：

式中：ρ0—材料的表觀密度;ρ0，—材料的堆積密度

空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭??？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與計(jì)算含砂率的依據(jù)。1.1建筑材料的物理性質(zhì)答案：C

（二）材料的孔隙率與空隙率

例：一種材料孔隙率增大時(shí)，以下性質(zhì)①密度、②表觀密度、③吸水率、④強(qiáng)度、⑤抗凍性，其中哪些一定下降？

A①②；

B①③；

C②④；

D②③。1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)

（一）材料的親水性與憎水性

與水接觸時(shí)，材料表面能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為親水性；材料表面不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為憎水性。

建筑材料大多為親水性材料，如磚、混凝土、木材等；少數(shù)材料如瀝青、石蠟等為憎水性材料。憎水性材料有較好的防水效果。圖1－1材料潤(rùn)濕示意圖

（ａ）親水性材料；（ｂ）憎水性材料（1）如果潤(rùn)濕邊角θ為零，則表示該材料完全被水所浸潤(rùn);（2）當(dāng)潤(rùn)濕邊角θ≤900時(shí)，水分子之間的教聚力小于水分子與材料分子間的相互吸引力，此種材料稱為親水性材料;（3）當(dāng)θ>900時(shí)，水分子之間的內(nèi)聚力大于水分子與材料分子間的吸引力，則材料表面不會(huì)被浸潤(rùn)，此種材料稱為憎水性材料。（二）材料的吸水性與吸濕性

1、材料在水中吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。吸水性的大小以吸水率來表示。

質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比，并以ｗm

表示。質(zhì)量吸水率ｗm

的計(jì)算公式為：式中：m1——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；

m——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)影響材料吸水性的因素

材料的吸水率與其孔隙率有關(guān)，更與其孔隙特征有關(guān)。因?yàn)樗质峭ㄟ^材料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。對(duì)于細(xì)微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大，閉口孔隙水分不能進(jìn)去，而開口大孔雖然水分易進(jìn)入，但不能存留，只能潤(rùn)濕孔壁，所以吸水率仍然較小。各種材料的吸水率很不相同，差異很大，如花崗石的吸水率只有0.5%~0.7%，混凝土的吸水率2%~3%，粘土磚的吸水率達(dá)8%~20%，而木材的吸水率可超過100%。1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸濕性

材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。用含水率Ｗh表示，其計(jì)算公式為：式中：ms——材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。當(dāng)空氣中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，材料中所含水分與空氣濕度達(dá)到平衡，此時(shí)的含水率稱為平衡含水率。1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)吸水率與含水率的區(qū)別比較項(xiàng)目吸水率含水率適用場(chǎng)合在水中吸收水分在空氣中吸收水分表示方法吸收水分的質(zhì)量比或體積比吸收水分的質(zhì)量比吸收水量達(dá)到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)（三）材料的耐水性

材料的耐水性是指材料長(zhǎng)期在飽和水的作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。材料耐水性的指標(biāo)用軟化系數(shù)K軟表示：式中：K軟

——

材料的軟化系數(shù)；

f飽——材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）；

f干

——材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）。K軟值愈小，表示材料吸水飽和后強(qiáng)度下降愈大，即耐水性愈差。材料的軟化系數(shù)K軟在0~1之間。不同材料的KR值相差較大，如勃土K軟=0，而金屬K軟=l，工程中將K軟>0.85的材料，稱為耐水的材料。在設(shè)計(jì)長(zhǎng)期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)時(shí)，必須選用K軟>0.85的建筑材料。對(duì)用于受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)物的材料，其K軟值不宜小于0.75。1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)（四）材料的抗?jié)B性（不透水性）抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級(jí)表示。（1）滲透系數(shù)材料的滲透系數(shù)K可通過下式計(jì)算:式中：K——滲透系數(shù),（cm/h）;

W——滲水量，（cm3

）；A——滲水面積,（cm2

）；

H——材料兩側(cè)的水壓差，（cm）；

d——試件厚度（cm）；t——滲水時(shí)間（h）。

材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越強(qiáng)。

（2）抗?jié)B等級(jí)材料的抗?jié)B等級(jí)是指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，材料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大靜水水壓力，并以字母S及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B等級(jí)。如S4、S6、S8、S10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。（3）影響材料抗?jié)B性的因素材料親水性和憎水性——通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料。材料的密實(shí)度——密實(shí)度高的材料其抗?jié)B性也較高。材料的孔隙特征——具有開口孔隙的材料其抗?jié)B性較差。1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)

（五）材料的抗凍性抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性能。材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨脹(9%)所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力(可達(dá)100MP)，會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞?？箖鲂砸栽嚰趦鋈诤蟮馁|(zhì)量損失和強(qiáng)度損失不超過一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，或稱為抗凍等級(jí)。材料的抗凍等級(jí)可分為D25、D50、D100、D200等，分別表示此材料可承受25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán).影響抗凍性的因素1.材料的密實(shí)度密實(shí)度越高則其抗凍性越好。2.材料的孔隙特征開口孔隙越少則其抗凍性越好。3.材料的強(qiáng)度強(qiáng)度越高則其抗凍性越好。4.材料的耐水性耐水性越好則其抗凍性也越好。5.材料的吸水量大小吸水量越小則其抗凍性越好。1.3材料的力學(xué)性質(zhì)

材料的力學(xué)性質(zhì)是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形及抵抗破壞的性質(zhì)。1.材料的強(qiáng)度、等級(jí)、標(biāo)號(hào)2.彈性和塑性3.脆性和韌性4.硬度1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.材料的強(qiáng)度材料的強(qiáng)度是材料在外力作用下抵抗破壞的能力。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有抗壓、抗拉、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度等。抗壓抗拉抗剪抗彎1.3材料的力學(xué)性質(zhì)（1）彈性

材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時(shí)變形）。

（2）塑性

材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（或永久變形）。

2.彈性和塑性

材料的變形是指材料在外力作用下，由于質(zhì)點(diǎn)間平衡位置改變，質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生相對(duì)位移而產(chǎn)生形狀和體積的變化。1.3材料的力學(xué)性質(zhì)3.脆性和韌性

材料外力作用下，當(dāng)外力達(dá)到一定限度時(shí)，突然破壞而無明顯塑性變形的性質(zhì)稱為脆性。

大部分無機(jī)非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒結(jié)普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂漿等。脆性材料變形很小，抗沖擊或震動(dòng)荷載能力差，抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折強(qiáng)度低。在工程中使用時(shí)，應(yīng)注意發(fā)揮這類材料的特性。

材料在沖擊、振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的塑性變形而不破壞的性質(zhì)，稱為韌性。韌性材料塑性變形很小，抗拉、抗壓強(qiáng)度都較高。1.3材料的力學(xué)性質(zhì)

4.硬度材料的硬度是材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力。通常用刻劃法，回彈法和壓入法測(cè)定材料的硬度。刻劃法（莫氏硬度）用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長(zhǎng)石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，分為10個(gè)硬度等級(jí)?；貜椃ㄓ糜跍y(cè)定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強(qiáng)度；也用于測(cè)定陶瓷、磚。砂漿、塑料、橡膠、金屬等的表面硬度并間接推算其強(qiáng)度。壓入法（布氏硬度）1.4材料的熱工性質(zhì)

導(dǎo)熱性

材料傳導(dǎo)熱量的能力，稱為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)λ表示：式中：λ——導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）；

Q——傳導(dǎo)的熱量，J；

δ——材料厚度，m；

A——熱傳導(dǎo)面積，m2；

t——熱傳導(dǎo)時(shí)間，h；

（T2－T1）——材料兩面溫度差，K。物理意義：?jiǎn)挝缓穸龋?m）的材料、兩面溫度差為1K時(shí)、在單位時(shí)間（1s）內(nèi)通過單位面積（1m2

）的熱量。λ是評(píng)定材料絕熱性的重要指標(biāo)。