广州科技职业技术学院 建筑工程系,第一章 建筑材料的基本性质,建筑材料的基本性质,学习目的 通过本章的学习，了解在不同使用环境下，各类建筑材料的基本性质，并掌握各性质的涵义，影响这些性质的因素并能联系工程中的实际应用研究和改进材料的性质，对后面具体材料的学习作一个很好的铺垫建筑材料的基本性质,1.1 建筑材料的基本物理性质 1.2 建筑材料的力学性质 1.3 建筑材料的耐久性与环保性,1.1 建筑材料的基本物理性质,1.1.1 与质量有关的性质 1.1.2 与水有关的性质 1.1.3 与热、声有关的性质,1.1.1 材料与质量有关的性质,材料的体积构成 体积是材料占有的空间尺寸由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积材料的体积表现,绝对密实体积 干燥材料在绝对密实状态下的体积即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积一般以Ｖ表示一般将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得到其体积 对于比较密实、孔隙较少的散粒状材料，不必磨细，直接用排开液体的方法测定的体积砂、石）,材料的表观体积 材料在自然状态下的体积，即整体材料的表观体积（含内部孔隙和水分）一般以V0 表示。
形状规则的材料可根据其尺寸计算其体积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然后用排开液体的方法得到其体积 材料的堆积体积 散粒材料（粉状、粒状或纤维状材料），在堆积状态下的总体外观体积松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小一般以 表示材料的体积表现,材料的密度,1.密度 指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算： 式中：ρ——密度，g/cm3 或 kg/m3； m——材料在干燥状态下的质量，g 或 kg； V——材料的绝对密实体积，cm3 或 m31 密度,意义：反映材料的结构状态，例如：用密度控制玻璃的生产 V的测定： a. 比较密实的材料，如玻璃、钢材等，通常认为其处于绝对密实状态下，直接测其体积； b. 一般多孔材料，如砖，应磨成细粉（粒径小于0.2mm）排除其内部孔隙，用密度瓶测其实际体积；,2.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按下式计算： 式中：ρ0——材料的表观密度, g/cm3 或 kg/m3； m ——材料的质量，g 或 kg； V0——材料的表观体积，cm3 或 m3材料的密度,2.表观密度,意义：反映材料轻重的量，也与材料的强度有关，是选择结构材料和承重材料的依据。
V0的测量：对形状规则的材料，直接测量； 对形状不规则的材料，蜡封后用排水法测量3. 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按下式计算： 式中：ρ0——材料的堆积密度, g/cm3 或 kg/m3； m ——材料的质量，g 或 kg； ——材料的堆积体积，cm3 或 m3材料的密度,特点：包括了材料间的空隙体积 测定：用既定容积的容器测定材料的密度,几种密度的比较,材料的密实度,密实度是指材料体积内固体物质填充的程度密实度的计算式如下： 式中： ρ——密度； ρ0——材料的表观密度 对于绝对密实材料， 因 ρ0 =ρ ，故密实度D =1 或100%对于大多数土木工程材料， 因 ρ0 ＜ρ ，故密实度D ＜ 1 或 D ＜ 100%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孔隙率P按下式计算： 式中：V——材料的绝对密实体积，cm3 或 m3； V0——材料的表观体积，cm3 或 m3； ρ0——材料的表观密度, g/cm3 或 kg/m3； ρ——密度, g/cm3 或 kg/m3孔隙率,空隙率,空隙率是指散粒材料在其堆积体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比例。
空隙率 按下式计算： 式中：ρ0——材料的体积密度； ——材料的堆积密度 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空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据孔隙率与空隙率的区别,,石膏能否用于砌筑桥墩、大坝？ 建筑红砖能否用作防水材料？ 长期与水接触的建筑部位和潮湿部位对建筑材料有哪些要求？ 与水有关的性质包括：亲水性和憎水性；吸水性和吸湿性；耐水性；抗渗性和抗冻性1.1.2 材料与水有关的性质,1.1.2 材料与水有关的性质,1.材料的亲水性与憎水性 与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性；材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性 具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构亲水性材料与水分子之间的分子作用力，大于水分子相互之间的内聚力；憎水性材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之间的内聚力ａ）亲水性材料 （ｂ）憎水性材料,1.1.2 材料与水有关的性质,2.材料的吸水性 材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性 吸水性的大小以吸水率来表示 （1） 质量吸水率 质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以ｗm 表示。
质量吸水率ｗm 的计算公式为： 式中： mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）2） 体积吸水率 体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WV表示体积吸水率WV的计算公式为： 式中: mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg） V0—— 材料在自然状态下的体积，（cm3 或 m3）； ρw—— 水的密度,（g/cm3 或 kg/m3）， 常温下取 ρ w =1.0 g/cm31.1.2 材料与水有关的性质,1.1.2 材料与水有关的性质,（3）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2.材料的吸水性,吸水率对材料性质的影响（强度、保温性、抗渗性、抗冻性），例如：瓷砖的吸水率越大，抗冻性越差 各种材料的吸水率很不相同，差异很大，如花岗岩的吸水率只有0.5％～0.7％，混凝土的吸水率为2％～3％，粘土砖的吸水率达8％～20％，而木材的吸水率可超过100％。
某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为多孔、容量仅700 kg/m3的加气混凝土砌块在抹灰前往墙上浇水，发觉原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因案例分析,分析：,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1.1.2 材料与水有关的性质,3. 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： 式中：ms——材料吸湿状态下的质量（g或kg） mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg） 当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率称为平衡含水率1.1.2 材料与水有关的性质,吸水率与含水率的区别,4. 材料的耐水性 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材料耐水性的指标用软化系数KR表示： 式中： KR —— 材料的软化系数； fb—— 材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）； fg —— 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。
1.1.2 材料与水有关的性质,1.1.2 材料与水有关的性质,软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一 一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低 软化系数的波动范围在0至1之间工程中通常将KR＞0.85的材料称为耐水材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75 1.1.2 材料与水有关的性质,5.材料的抗渗性 抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能用渗透系数或抗渗等级表示 （1）渗透系数 材料的渗透系数K可通过下式计算: 式中：K——渗透系数,（cm / h）; Q——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1.1.2 材料与水有关的性质,（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，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。
如P4、P6、P8、P10…等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而不渗透 （3）影响材料抗渗性的因素 材料亲水性和憎水性 通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料； 材料的密实度 密实度高的材料其抗渗性也较高； 材料的孔隙特征 具有开口孔隙的材料其抗渗性较差1.1.2 材料与水有关的性质,6.抗冻性 指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能 材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到局部破坏随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏1.1.2 材料与水有关的性质,6.抗冻性 抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损失不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为抗冻等级 材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环 F150混凝土——该混凝土能够抵抗的最大冻融循环次数为150次1.1.2 材料与水有关的性质,影响抗冻性的因素 1.材料的密实度（孔隙率） 密实度越高则其抗冻性越好。
2.材料的孔隙特征 开口孔隙越多则其抗冻性越差 3.材料的强度 强度越高则其抗冻性越好 4.材料的耐水性 耐水性越好则其抗冻性也越好 5.材料的吸水量大小 吸水量越大则其抗冻性越差孔隙率越大，材料的抗冻性是否越差？ 解答：材料的孔隙包括开口孔隙和闭口孔隙两种，材料的孔隙率则是开口孔隙率和闭口孔隙率之和材料受冻融破坏主要是因其孔隙中的水结冰所致进入孔隙的水越多，材料的抗冻性越差水较难进入材料的闭口孔隙中若材料的孔隙主要是闭口孔隙，即使材料的孔隙率大，进入材料内部的水分也不会很多在这样的情况下，材料的抗冻性不会差1.1.3 材料与热声有关的性质,1.导热性 当材料两面存在温度差时，热量提高建筑材料传递的性质，称为材料的导热性导热性用导热系数λ表示： 式中：λ——导热系数，W/（m·K）； Q——传导的热量，J； d——材料厚度，m； A——热传导面积，m2； t——热传导时间，h； （t2－t1）——材料两面温度差，K 物理意义：单位厚度（1m）的材料、两面温度差为1K时、在单位时间（1s）内通过单位面积（1 m2 ）的热量1.1.3 材料的热工性质,导热系数小------绝热性越好 绝热材料-------导热系数在0.175W/（cm·k）以下 影响导热性的因素 物质组成：金属非金属有机材料 孔隙构造：闭口孔隙大时？ 孔隙粗大且联通时？ 湿度：干燥时？ 温度：绝热材料-低温。