1、建筑材料基本性質1第二章第二章 建筑材料基本性質建筑材料基本性質 材料的基本物理性質材料的基本物理性質1材料的力學性質材料的力學性質2 材料的耐久性材料的耐久性3建筑材料基本性質1材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質 材料的密度材料的密度材料的密度是指材料在絕對密實狀態下單位體積的質量。材料的密度是指材料在絕對密實狀態下單位體積的質量。按下式進行計算：按下式進行計算：Vm式中：式中：密度密度, 單位是單位是kg/m3； m 絕對干燥狀態下的質量，單位是絕對干燥狀態下的質量，單位是kg； V 絕對密實狀態下的體積，單位是絕對密實狀態下的體積，單位是m3。 對于固體塊狀材料而言，絕對密實狀態下

2、的體積指的是不對于固體塊狀材料而言，絕對密實狀態下的體積指的是不包括孔隙在內的體積；對于固體散粒材料則指的是不包括其包括孔隙在內的體積；對于固體散粒材料則指的是不包括其空隙在內的體積。這種材料實際上是不存在的。為了研究問空隙在內的體積。這種材料實際上是不存在的。為了研究問題方便起見題方便起見, 常將密實度較高的材料常將密實度較高的材料, 如鋼材、玻璃和如鋼材、玻璃和4 的的水看成是絕對密實的。絕對密實狀態的近似值稱為視密度。水看成是絕對密實的。絕對密實狀態的近似值稱為視密度。建筑材料基本性質1 材料的表觀密度材料的表觀密度( (又稱作體積密度又稱作體積密度) )表觀密度是指材料在自然狀態下單位

3、體積的質量。表觀密度是指材料在自然狀態下單位體積的質量。按下式進行計算：按下式進行計算：00Vm式中：式中：0表觀密度表觀密度, 單位是單位是kg/m3； m 絕對干燥狀態下的質量，單位是絕對干燥狀態下的質量，單位是kg； V0自然狀態下的體積，單位是自然狀態下的體積，單位是m3。 材料在自然狀態下的體積材料在自然狀態下的體積, 若只包括孔隙在內而不含有若只包括孔隙在內而不含有水分水分,此時計算出來的表觀密度稱為干表觀密度此時計算出來的表觀密度稱為干表觀密度; 若既包括若既包括材料內的孔隙材料內的孔隙, 又包括孔隙內所含的水分又包括孔隙內所含的水分, 則計算出來的表則計算出來的表觀密度稱為濕表

4、觀密度。觀密度稱為濕表觀密度。 材料的密度和表觀密度常用來計算材料的密實度、孔材料的密度和表觀密度常用來計算材料的密實度、孔(空空) 隙率、材料和構件自重、運輸量以及在一定空間中不隙率、材料和構件自重、運輸量以及在一定空間中不同材料的堆放量等。同材料的堆放量等。材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質建筑材料基本性質1 材料的堆積密度材料的堆積密度堆積密度是指粉狀或粒狀材料在自然堆積狀態下單位體積堆積密度是指粉狀或粒狀材料在自然堆積狀態下單位體積的質量，的質量，按下面公式進行計算：按下面公式進行計算：00Vm式中：式中：0堆積密度堆積密度, 單位是單位是kg/m3； m 絕對干燥狀態下絕對干燥

5、狀態下的質量，單位是的質量，單位是kg； V0 堆積狀態下的體積，單位是堆積狀態下的體積，單位是m3。 對于同一種材料，由于材料內部存在孔隙和空隙，一般對于同一種材料，由于材料內部存在孔隙和空隙，一般密度大于表觀密度，表觀密度大于堆積密度。密度大于表觀密度，表觀密度大于堆積密度。值得注意的值得注意的是，是，密實狀態下的體積是指構成材料的固體物質本身的體密實狀態下的體積是指構成材料的固體物質本身的體積；自然狀態下的體積是指固體物質的體積與全部孔隙體積；自然狀態下的體積是指固體物質的體積與全部孔隙體積之和；堆積體積是指自然狀態下的體積與顆粒之間的空積之和；堆積體積是指自然狀態下的體積與顆粒之間的空

6、隙之和。隙之和。材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質建筑材料基本性質1 材料的密實度材料的密實度密實度是指材料體積內被固體物質充實的程度。密實度是指材料體積內被固體物質充實的程度。按下式進行計算：按下式進行計算：00VVD式中：式中：D材料的密實度材料的密實度, 常以百分比表示。常以百分比表示。 凡具有孔隙的固體材料凡具有孔隙的固體材料, 其密實度都小于其密實度都小于1。材料的密度。材料的密度與表觀密度越接近與表觀密度越接近, 材料就越密實。材料的密實度大小與材料就越密實。材料的密實度大小與其強度、耐水性和導熱性等很多性質有關。其強度、耐水性和導熱性等很多性質有關。例例普通粘土磚普通粘土磚

7、0 = 1900kg/ m3 ,= 2500kg/ m3 , 試求磚的密實度。試求磚的密實度。解：解：%76%1002500190000VVD故普通粘土磚的密實度為故普通粘土磚的密實度為76%。材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質建筑材料基本性質1 材料的孔隙率材料的孔隙率材料的孔隙率是指材料內部孔隙的體積占材料總體積的材料的孔隙率是指材料內部孔隙的體積占材料總體積的百分率。百分率。按下式進行計算：按下式進行計算：DVVVP100式中：式中：P材料的孔隙率材料的孔隙率, 以百分比表示。以百分比表示。 材料的孔隙率和密實度是從兩個不同的角度來說明材料材料的孔隙率和密實度是從兩個不同的角度來說

8、明材料的同一性質。對于散粒材料的同一性質。對于散粒材料, 如砂、石子等如砂、石子等，也可用上式計也可用上式計算其空隙率算其空隙率，即材料顆粒間的空隙即材料顆粒間的空隙, 而不是材料顆粒的內部而不是材料顆粒的內部孔隙率。孔隙率。例例仍為上題之普通粘土磚仍為上題之普通粘土磚, 求其孔隙率求其孔隙率P 為多少？為多少？%24%76%100100DVVVP解：解：故普通粘土磚的孔隙率為故普通粘土磚的孔隙率為24%。材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質建筑材料基本性質1空隙率是指散粒材料在其堆積體積中空隙率是指散粒材料在其堆積體積中, 顆粒之間的空顆粒之間的空隙體積所占的比例。隙體積所占的比例。按下

9、式進行計算：按下式進行計算： 材料的空隙率材料的空隙率材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質%10010000VVVP式中：式中：0 材料的體積密度；材料的體積密度； 0 材料的堆積密度。材料的堆積密度。 空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒互相填充的致空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒互相填充的致密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算砂率的密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算砂率的依據。依據。建筑材料基本性質1 材料的吸水性材料的吸水性材料與水有關的性質材料與水有關的性質材料的吸水性指的是材料能吸收水分的能力。材料的吸水性指的是材料能吸收水分的能力。材料吸水性的材料吸水性的大小用吸

10、水率來表示。大小用吸水率來表示。%100干干飽質mmmW%1000WVmmW干飽體式中：式中：W質質材料的質量吸水率材料的質量吸水率; W體體材料的體積吸水率材料的體積吸水率; m飽飽材料吸水飽和后的質量材料吸水飽和后的質量, kg; m干干材料烘干到恒重時的質量材料烘干到恒重時的質量, kg; V0 材料在自然狀態下的體積材料在自然狀態下的體積, m3; W 水的密度水的密度, kg/ m3。建筑材料基本性質1材料與水有關的性質材料與水有關的性質 材料的吸濕性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。材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質。材材料吸濕性的大小用含水率

11、來表示。料吸濕性的大小用含水率來表示。式中：式中：W含含 材料的含水率材料的含水率; m含含 材料含水時的質量材料含水時的質量, kg; m干干 材料烘干到恒重時的質量材料烘干到恒重時的質量, kg。%100干干含含mmmW 材料可以從濕潤空氣中吸收水分材料可以從濕潤空氣中吸收水分, 也可以向干燥的空也可以向干燥的空氣中擴散水分氣中擴散水分, 最終使自身的含水率與周圍空氣濕度持平最終使自身的含水率與周圍空氣濕度持平, 此時材料的含水率稱為平衡含水率。此時材料的含水率稱為平衡含水率。建筑材料基本性質1材料與水有關的性質材料與水有關的性質 材料的耐水性材料的耐水性干飽軟ffK式中：式中：K飽飽材料

12、的軟化系數材料的軟化系數; f飽飽 材料在飽和狀態下的抗壓強度材料在飽和狀態下的抗壓強度, MPa; f干干 材料在干燥狀態下的抗壓強度材料在干燥狀態下的抗壓強度, MPa。 材料的軟化系數范圍在材料的軟化系數范圍在01 之間之間, 當軟化系數大于當軟化系數大于0 .80 時時,便認為該材料是耐水的。在潮濕的環境及浸泡在水中的便認為該材料是耐水的。在潮濕的環境及浸泡在水中的構件構件, 應選用軟化系數大的材料應選用軟化系數大的材料, 因為軟化系數越大因為軟化系數越大, 意味著意味著材料的耐水性能越好。材料的耐水性能越好。 材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強材料的耐水性是指材料長期

13、在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質。度也不顯著降低的性質。衡量材料耐水性的指標是材料的軟衡量材料耐水性的指標是材料的軟化系數化系數K軟軟：建筑材料基本性質1材料與水有關的性質材料與水有關的性質 材料的抗滲性材料的抗滲性材料的抗滲性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。材料的抗滲性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。材料的抗滲性可用材料的抗滲性可用抗滲等級抗滲等級來表示來表示, 即用材料抵抗壓力水即用材料抵抗壓力水滲透的最大水壓力值來確定滲透的最大水壓力值來確定, 其抗滲等級越高其抗滲等級越高, 則表明材則表明材料的抗滲性能越好。料的抗滲性能越好。材料的抗滲性還可用材料的抗滲性還可

14、用滲透系數滲透系數K表表示示, , 滲透系數的計算方法如下式滲透系數的計算方法如下式: :AtHQdK 式中式中: K 滲透系數滲透系數, m/ h ; Q 透水量透水量, m3 ; d 試件厚度試件厚度, m; A 透水面積透水面積, m2 ; t 時間時間, h; H 靜水壓力水頭靜水壓力水頭, m。建筑材料基本性質1 材料的滲透系數越大材料的滲透系數越大, , 表明材料的透水性越好表明材料的透水性越好, , 抗滲抗滲性越差。性越差。建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，當材料兩側的水壓差較高時，水可能從高壓側通過內陷，當材料兩側的水壓差較

15、高時，水可能從高壓側通過內部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲透到低壓側。這種壓力水的部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲透到低壓側。這種壓力水的滲透，不僅會影響工程的使用，而且滲入的水還會帶入能滲透，不僅會影響工程的使用，而且滲入的水還會帶入能腐蝕材料的介質，或將材料內的某些成分帶出，造成材料腐蝕材料的介質，或將材料內的某些成分帶出，造成材料的破壞。的破壞。材料與水有關的性質材料與水有關的性質 材料抗滲性能的好壞材料抗滲性能的好壞, , 主要決定于材料本身孔隙率的大主要決定于材料本身孔隙率的大小及孔隙的特征。密實材料小及孔隙的特征。密實材料, , 具有封閉口孔或極微細孔的具有封閉口孔或極微細孔的材料材料, ,

16、一般是不會透水的一般是不會透水的; ;具有較大孔隙率具有較大孔隙率, , 且孔徑大并且且孔徑大并且開口連通孔的材料開口連通孔的材料, ,其抗滲性往往較差。其抗滲性往往較差。建筑材料基本性質1 材料的抗凍性材料的抗凍性材料與水有關的性質材料與水有關的性質 材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料毛細孔內材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料毛細孔內凍結成冰，體積膨漲所產生的凍脹壓力造成材料的內應力，凍結成冰，體積膨漲所產生的凍脹壓力造成材料的內應力，會使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環的反復，材料的破會使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環的反復，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。壞作用逐步加

17、劇，這種破壞稱為凍融破壞。抗凍性是指材抗凍性是指材料在吸水飽和狀態下，能經受反復凍融循環作用而不破壞，料在吸水飽和狀態下，能經受反復凍融循環作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。強度也不顯著降低的性能。 抗凍性以試件在凍融后的質量損失、外形變化或強度降抗凍性以試件在凍融后的質量損失、外形變化或強度降低不超過一定限度時所能經受的凍融循環次數來表示，或低不超過一定限度時所能經受的凍融循環次數來表示，或稱為稱為抗凍等級抗凍等級。材料的抗凍等級可分為。材料的抗凍等級可分為D15、D25、D50、D100、D200等，分別表示此材料可承受等，分別表示此材料可承受15次、次、25次、次、50次、次、100

18、次、次、200次的凍融循環。次的凍融循環。材料受到凍融循環作用次數越材料受到凍融循環作用次數越多多, , 所遭受的損害也越嚴重所遭受的損害也越嚴重。材料的抗凍性與材料的強度、材料的抗凍性與材料的強度、孔結構、耐水性和吸水飽和程度有關。孔結構、耐水性和吸水飽和程度有關。建筑材料基本性質1材料與溫度有關的性質材料與溫度有關的性質 材料的導熱性材料的導熱性 當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料傳導至另一面的性質，稱為材料的導熱性。傳導至另一面的性質，稱為材料的導熱性。用導熱系數用導熱系數表示。表示。材料的導熱系數材料的導熱系數越小越小, , 則

19、材料的絕熱性能越則材料的絕熱性能越好。好。材料傳熱能力主要與傳熱面積、傳熱時間、傳熱材材料傳熱能力主要與傳熱面積、傳熱時間、傳熱材料兩面溫度差及材料的厚度、自身的導熱系數大小等因料兩面溫度差及材料的厚度、自身的導熱系數大小等因素有關素有關, 可用下面公式計算可用下面公式計算:dTTtAQ1212TTtAdQ式中式中: 材料的導熱系數材料的導熱系數, W/ (mK) ; Q材料傳導的熱量材料傳導的熱量, J; d 材料的厚度材料的厚度, m; A 材料導熱面積材料導熱面積, m2 ; t 材料傳熱時間材料傳熱時間, s; T2 - T1 傳熱材料兩面的溫度差傳熱材料兩面的溫度差, K。建筑材料基

20、本性質1材料與溫度有關的性質材料與溫度有關的性質 材料的熱容量材料的熱容量材料加熱時吸收熱量材料加熱時吸收熱量, 冷卻時釋放熱量的性質稱為熱容量冷卻時釋放熱量的性質稱為熱容量, 材料單位質量的熱容稱為比熱容材料單位質量的熱容稱為比熱容 c , 可用下式進行計算可用下式進行計算:cTTmQ12式中式中: Q材料吸收或放出的熱量材料吸收或放出的熱量, J; m材料的質量材料的質量, kg; c比熱容比熱容, J/ K ; T2 - T1 材料受熱或冷卻前后的溫度差材料受熱或冷卻前后的溫度差, K。 導熱系數、熱容量系數綜合表示材料的熱工性能導熱系數、熱容量系數綜合表示材料的熱工性能, , 對于對于

21、建筑物的保溫、隔熱建筑物的保溫、隔熱, , 實現建筑節能具有重要意義。實現建筑節能具有重要意義。建筑材料基本性質1材料的力學性質材料的力學性質 材料的強度是材料在應力作用下抵抗破壞的能力。材料的強度是材料在應力作用下抵抗破壞的能力。通常情通常情況下，材料內部的應力多由外力（或荷載）作用而引起，隨況下，材料內部的應力多由外力（或荷載）作用而引起，隨著外力增加，應力也隨之增大，直至應力超過材料內部質點著外力增加，應力也隨之增大，直至應力超過材料內部質點所能抵抗的極限，即強度極限，材料發生破壞。在工程上，所能抵抗的極限，即強度極限，材料發生破壞。在工程上，通常采用通常采用破壞試驗法破壞試驗法對材料的

22、強度進行實測。將預先制作的對材料的強度進行實測。將預先制作的試件放置在材料試驗機上，施加外力（荷載）直至破壞，根試件放置在材料試驗機上，施加外力（荷載）直至破壞，根據試件尺寸和破壞時的荷載值，計算材料的強度。據試件尺寸和破壞時的荷載值，計算材料的強度。 材料的強度材料的強度材料的抗拉、抗壓、抗剪強度可按下式進行計算材料的抗拉、抗壓、抗剪強度可按下式進行計算: :APf 式中式中: f抗拉、抗壓、抗剪強度抗拉、抗壓、抗剪強度,MPa; P材料受拉、壓、剪破壞時的荷載材料受拉、壓、剪破壞時的荷載, N; A材料的受力面積材料的受力面積, mm2 。建筑材料基本性質1材料的力學性質材料的力學性質 材

23、料的抗彎強度材料的抗彎強度(抗折強度抗折強度) 與材料受力情況有關與材料受力情況有關, 試驗試驗時將試件放在兩支點上時將試件放在兩支點上, 中間作用一集中力中間作用一集中力, 對矩形截面的對矩形截面的試件試件, 其抗彎強度可按下式進行計算其抗彎強度可按下式進行計算: 2max23bhPLf式中式中: fmax 材料的抗彎強度材料的抗彎強度, MPa ; P 材料受彎時的破壞荷載材料受彎時的破壞荷載, N; L試件受彎時兩支點的間距試件受彎時兩支點的間距, mm; b、h材料截面寬度、高度材料截面寬度、高度, mm。 不同材料具有不同的抵抗外力的特性不同材料具有不同的抵抗外力的特性, 混凝土、磚

24、、石材混凝土、磚、石材等抗壓強度較高等抗壓強度較高, 鋼材的抗拉、抗壓強度都很高鋼材的抗拉、抗壓強度都很高, 在建筑設在建筑設計中選擇材料時應了解清楚不同材料所具有的不同強度特計中選擇材料時應了解清楚不同材料所具有的不同強度特性。材料的強度大小主要決定于其本身的成分、構造。一性。材料的強度大小主要決定于其本身的成分、構造。一般情況下般情況下, 材料的表觀密度越小、孔隙率越大、越疏松材料的表觀密度越小、孔隙率越大、越疏松, 其其強度就越低。強度就越低。建筑材料基本性質1材料的力學性質材料的力學性質 彈性與塑性彈性與塑性 材料在外力作用下產生變形材料在外力作用下產生變形, 外力去掉后外力去掉后,

25、變形能完全消失變形能完全消失的性能稱為的性能稱為彈性。彈性。材料在外力作用下產生變形材料在外力作用下產生變形, 外力去掉后外力去掉后, 變形不能完全恢復、并且材料也不即行破壞的性質變形不能完全恢復、并且材料也不即行破壞的性質, 稱為稱為塑塑性。性。材料不能恢復的殘留變形材料不能恢復的殘留變形, 叫叫塑性變形。塑性變形。荷載荷載變形變形(a) 彈性變形彈性變形荷載荷載變形變形(b) 塑性變形塑性變形建筑材料基本性質1材料的力學性質材料的力學性質 應該說明應該說明, 在外力作用下工程材料中單純的彈性變形是不在外力作用下工程材料中單純的彈性變形是不存在的。一些材料在外力不大的情況下存在的。一些材料在

26、外力不大的情況下, 外力與變形成正比外力與變形成正比，產生彈性變形；當外力超過一定數值后產生彈性變形；當外力超過一定數值后, 接著便出現塑性變接著便出現塑性變形形, 如建筑鋼材中的低碳鋼；也有些材料受到外力作用后如建筑鋼材中的低碳鋼；也有些材料受到外力作用后，彈性變形和塑性變形同時發生彈性變形和塑性變形同時發生，如混凝土。如混凝土。 上圖說明混凝土材料受力后彈性、塑性變形共生上圖說明混凝土材料受力后彈性、塑性變形共生, 去去掉外力后彈性變形掉外力后彈性變形ab 可以恢復可以恢復, 其塑性變形其塑性變形ob 則要保留。則要保留。oba荷載荷載變形變形混凝土材料的彈性變形和塑性變形曲線混凝土材料的

27、彈性變形和塑性變形曲線建筑材料基本性質1材料的力學性質材料的力學性質 脆性與韌性脆性與韌性 材料在外力作用下未發生顯著變形就突然破壞的現象稱為材料在外力作用下未發生顯著變形就突然破壞的現象稱為脆性脆性，如石材、磚、混凝土等。脆性材料的抗壓強度大大地如石材、磚、混凝土等。脆性材料的抗壓強度大大地高于其抗拉強度。高于其抗拉強度。 材料在動荷載的作用下產生較大的變形尚不致破壞的性質材料在動荷載的作用下產生較大的變形尚不致破壞的性質稱為韌性稱為韌性，也叫沖擊韌性。如鋼材、木材等。也叫沖擊韌性。如鋼材、木材等。沖擊韌性指標沖擊韌性指標系指用帶缺口的試件做沖擊破壞試驗時，斷口處單位面積所系指用帶缺口的試件

28、做沖擊破壞試驗時，斷口處單位面積所吸收的功。其計算公式為吸收的功。其計算公式為 ：AAKK式中式中: K 材料的沖擊韌性指標，單位是材料的沖擊韌性指標，單位是Jmm2； AK 試件破壞時所消耗的功，單位是試件破壞時所消耗的功，單位是J； A試件受力凈截面積，單位是試件受力凈截面積，單位是mm2。建筑材料基本性質1材料的耐久性材料的耐久性 材料的耐久性是泛指材料在使用條件下，受各種內材料的耐久性是泛指材料在使用條件下，受各種內在或外來自然因素及有害介質的作用，能長久地保持其使在或外來自然因素及有害介質的作用，能長久地保持其使用性能的性質。用性能的性質。 材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之

29、外，材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經常要受到環境中許多自然因素的破壞作用。這些破壞還經常要受到環境中許多自然因素的破壞作用。這些破壞作用包括物理、化學、機械及生物的作用。作用包括物理、化學、機械及生物的作用。 物理作用物理作用可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。這可有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。這些作用將使材料發生體積的脹縮，或導致內部裂縫的擴展。些作用將使材料發生體積的脹縮，或導致內部裂縫的擴展。時間長久之后即會使材料逐漸破壞。在寒冷地區，凍融變時間長久之后即會使材料逐漸破壞。在寒冷地區，凍融變化對材料會起著顯著的破壞作用。在高溫環境下，經常處化對材料會起著顯著的破壞作

30、用。在高溫環境下，經常處于高溫狀態的建筑物或構筑物，所選用的建筑材料要具有于高溫狀態的建筑物或構筑物，所選用的建筑材料要具有耐熱性能。在民用和公共建筑中，考慮安全防火要求，須耐熱性能。在民用和公共建筑中，考慮安全防火要求，須選用具有抗火性能的難燃或不燃的材料。選用具有抗火性能的難燃或不燃的材料。建筑材料基本性質1 化學作用化學作用包括大氣、環境水以及使用條件下酸、堿、包括大氣、環境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用。鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用。材料的耐久性材料的耐久性 機械作用機械作用包括使用荷載的持續作用，交變荷載引起包括使用荷載的持續作用，交變荷載引起材料疲

31、勞，沖擊、磨損、磨耗等。材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。 生物作用生物作用包括菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、包括菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、蛀蝕而破壞。蛀蝕而破壞。 影響處在建筑物各部位材料的耐久性的因素是多方面影響處在建筑物各部位材料的耐久性的因素是多方面的的， 從實際意義上講從實際意義上講, 材料的耐久性是一項綜合的技術材料的耐久性是一項綜合的技術性質性質，它包括抗滲性、抗凍性、抗風化性、耐熱性、耐它包括抗滲性、抗凍性、抗風化性、耐熱性、耐蝕性、抗老化性以及耐磨性等各方面的內容。蝕性、抗老化性以及耐磨性等各方面的內容。建筑材料基本性質1 提高材料的耐久性具有重要的經濟意義和實際意義。應

32、用提高材料的耐久性具有重要的經濟意義和實際意義。應用耐久性好的材料耐久性好的材料, , 雖會提高原材料的價格雖會提高原材料的價格, , 施工的難度也可施工的難度也可能會增加能會增加, , 但因材料的使用壽命長但因材料的使用壽命長, , 建筑物的有效使用壽命建筑物的有效使用壽命也相應延長也相應延長, ,且在使用過程中各項維修費用低且在使用過程中各項維修費用低, , 利用率高利用率高, , 收益大收益大, , 最終使整體建筑的綜合費用下降最終使整體建筑的綜合費用下降, , 可以獲得明顯的可以獲得明顯的綜合經濟效益。綜合經濟效益。為了提高材料的耐久性為了提高材料的耐久性, , 常采取以下三個方常采取

33、以下三個方面的措施面的措施: : 提高材料本身對外界破壞作用的抵抗力提高材料本身對外界破壞作用的抵抗力，如提高材料的如提高材料的 密實度密實度, , 改變孔結構的形式改變孔結構的形式，合理選定原材料的組成等。合理選定原材料的組成等。 減輕環境條件對材料的破壞作用減輕環境條件對材料的破壞作用，如對材料進行特殊處如對材料進行特殊處 理理或采取必要的構造措施。或采取必要的構造措施。 在主體材料表面加保護層在主體材料表面加保護層，如覆蓋貼面、噴涂料等如覆蓋貼面、噴涂料等，使使 主體材料與大氣、陽光、雨、雪隔絕主體材料與大氣、陽光、雨、雪隔絕，不受到直接侵害。不受到直接侵害。材料的耐久性材料的耐久性建筑

34、材料基本性質124 材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質 材料的密度材料的密度材料的密度是指材料在絕對密實狀態下單位體積的質量。材料的密度是指材料在絕對密實狀態下單位體積的質量。按下式進行計算：按下式進行計算：Vm式中：式中：密度密度, 單位是單位是kg/m3； m 絕對干燥狀態下材料的質量，單位是絕對干燥狀態下材料的質量，單位是kg； V 材料的絕對密實體積，單位是材料的絕對密實體積，單位是m3。 對于固體塊狀材料而言，絕對密實狀態下的體積指的是不對于固體塊狀材料而言，絕對密實狀態下的體積指的是不包括孔隙在內的體積；對于固體散粒材料則指的是不包括其包括孔隙在內的體積；對于固體散粒材料則指

35、的是不包括其空隙在內的體積。這種材料實際上是不存在的。為了研究問空隙在內的體積。這種材料實際上是不存在的。為了研究問題方便起見題方便起見, 常將密實度較高的材料常將密實度較高的材料, 如鋼材、玻璃和如鋼材、玻璃和4 的的水看成是絕對密實的。絕對密實狀態的近似值稱為視密度。水看成是絕對密實的。絕對密實狀態的近似值稱為視密度。建筑材料基本性質125 材料的表觀密度材料的表觀密度( (又稱作體積密度又稱作體積密度) )表觀密度是指材料在自然狀態下單位體積的質量。表觀密度是指材料在自然狀態下單位體積的質量。按下式進行計算：按下式進行計算：00Vm式中：式中：0表觀密度表觀密度, 單位是單位是kg/m3

36、； m 絕對干燥狀態下材料的質量，單位是絕對干燥狀態下材料的質量，單位是kg； V0自然狀態下的體積，單位是自然狀態下的體積，單位是m3。 材料在自然狀態下的體積材料在自然狀態下的體積, 若只包括孔隙在內而不含有若只包括孔隙在內而不含有水分水分,此時計算出來的表觀密度稱為干表觀密度此時計算出來的表觀密度稱為干表觀密度; 若既包括若既包括材料內的孔隙材料內的孔隙, 又包括孔隙內所含的水分又包括孔隙內所含的水分, 則計算出來的表則計算出來的表觀密度稱為濕表觀密度。觀密度稱為濕表觀密度。 材料的密度和表觀密度常用來計算材料的密實度、孔隙材料的密度和表觀密度常用來計算材料的密實度、孔隙率、材料和構件自

37、重、運輸量以及在一定空間中不同材料率、材料和構件自重、運輸量以及在一定空間中不同材料的堆放量等。的堆放量等。 材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質建筑材料基本性質126 材料的堆積密度材料的堆積密度 材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質堆積密度是指粉狀或顆粒材料在自然堆積狀態下單位體堆積密度是指粉狀或顆粒材料在自然堆積狀態下單位體積的質量。積的質量。按下式計算：按下式計算：00Vm式中：式中：0堆積密度堆積密度, 單位是單位是kg/m3； m 絕對干燥狀態下材料的質量，單位是絕對干燥狀態下材料的質量，單位是kg； V0 堆積狀態下的體積，單位是堆積狀態下的體積，單位是m3。 對于同一種

38、材料，由于材料內部存在孔隙和空隙，一對于同一種材料，由于材料內部存在孔隙和空隙，一般密度大于表觀密度，表觀密度大于堆積密度。般密度大于表觀密度，表觀密度大于堆積密度。值得注值得注意的是，意的是，密實狀態下的體積是指構成材料的固體物質本密實狀態下的體積是指構成材料的固體物質本身的體積；自然狀態下的體積是指固體物質的體積與全身的體積；自然狀態下的體積是指固體物質的體積與全部孔隙體積之和；堆積體積是指自然狀態下的體積與顆部孔隙體積之和；堆積體積是指自然狀態下的體積與顆粒之間的空隙之和。粒之間的空隙之和。建筑材料基本性質127 材料的密實度材料的密實度密實度是指材料體積內被固體物質充實的程度。密實度是

39、指材料體積內被固體物質充實的程度。按下式進行計算：按下式進行計算：00VVD式中：式中：D材料的密實度材料的密實度, 常以百分比表示。常以百分比表示。 凡具有孔隙的固體材料凡具有孔隙的固體材料, 其密實度都小于其密實度都小于1。材料的密度。材料的密度與表觀密度越接近與表觀密度越接近, 材料就越密實。材料的密實度大小與材料就越密實。材料的密實度大小與其強度、耐水性和導熱性等很多性質有關。其強度、耐水性和導熱性等很多性質有關。例例普通粘土磚普通粘土磚0 = 1900kg/ m3 ,= 2500kg/ m3 , 試求磚的密實度。試求磚的密實度。解：解：%76%1002500190000VVD故普通粘

40、土磚的密實度為故普通粘土磚的密實度為76%。 材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質建筑材料基本性質128 材料的孔隙率材料的孔隙率材料的孔隙率是指材料內部孔隙的體積占材料總體積的材料的孔隙率是指材料內部孔隙的體積占材料總體積的百分率。百分率。按下式進行計算：按下式進行計算：DVVVP100式中：式中：P材料的孔隙率材料的孔隙率, 以百分比表示。以百分比表示。 材料的孔隙率和密實度是從兩個不同的角度來說明材料材料的孔隙率和密實度是從兩個不同的角度來說明材料的同一性質。對于散粒材料的同一性質。對于散粒材料, 如砂、石子等如砂、石子等，也可用上式計也可用上式計算其空隙率算其空隙率，即材料顆粒間的

41、空隙即材料顆粒間的空隙, 而不是材料顆粒的內部而不是材料顆粒的內部孔隙率。孔隙率。例例仍為上題之普通粘土磚仍為上題之普通粘土磚, 求其孔隙率求其孔隙率P 為多少？為多少？%24%76%100100DVVVP解：解：故普通粘土磚的孔隙率為故普通粘土磚的孔隙率為24%。 材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質建筑材料基本性質129 材料的空隙率材料的空隙率 材料與質量有關的性質材料與質量有關的性質 材料的空隙率是指散粒狀堆積體積中，顆粒間空隙材料的空隙率是指散粒狀堆積體積中，顆粒間空隙與材料內部孔隙的體積與材料總體積的比值。與材料內部孔隙的體積與材料總體積的比值。 按下式進行計算：按下式進行計算

42、：%10010000VVVP式中：式中：0材料的堆積密度；材料的堆積密度； 0 0 材料的表觀密度。材料的表觀密度。 空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒互相填充的空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒互相填充的致密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算砂致密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算砂率的依據。率的依據。建筑材料基本性質130已知某種建筑材料試樣的孔隙率為已知某種建筑材料試樣的孔隙率為24%，此試樣在自然狀態下，此試樣在自然狀態下的體積為的體積為40m3，質量為，質量為85.50g，吸水飽和后的質量為，吸水飽和后的質量為89.77g，烘，烘干后的質量為干后的質量為82.30g。試求

43、該材料的密度、表觀密度、開口孔隙。試求該材料的密度、表觀密度、開口孔隙率、閉口孔隙率、含水率。率、閉口孔隙率、含水率。 例例材料的密度干質量材料的密度干質量密實狀態下的體積密實狀態下的體積82.30 40 （1 0.24） 2.7g/ m3 開口孔隙率開口孔隙率 開口孔隙的體積開口孔隙的體積自然狀態下體積自然狀態下體積（89.77 82.3） 40 = 0.187閉口孔隙率閉口孔隙率 = 孔隙率孔隙率開口孔隙率開口孔隙率 0.24 0.187 = 0.053 表觀密度表觀密度 = 干質量干質量表觀體積表觀體積82.3/40（1-0.187）= 2.53含水率含水率 = 水的質量水的質量干重干重

44、（85.5-82.3）/82.3 = 0.039 解：解：建筑材料基本性質131親水性親水性是指與水接觸時，材料表面能被水潤濕的性質；是指與水接觸時，材料表面能被水潤濕的性質；憎水性憎水性是指材料表面不能被水潤濕的性質。是指材料表面不能被水潤濕的性質。 具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結構。具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結構。親水性材料與水分子之間的分子作用力，大于水分子相互親水性材料與水分子之間的分子作用力，大于水分子相互之間的內聚力；憎水性材料與水分子之間的作用力，小于之間的內聚力；憎水性材料與水分子之間的作用力，小于水分子相互之間的內聚力。水分子相互之間的內聚力。

45、材料的親水性和憎水性材料的親水性和憎水性（a）親水性材料）親水性材料 （b）憎水性材料）憎水性材料9090注：注：為潤濕角為潤濕角 材料與水有關的性質材料與水有關的性質建筑材料基本性質132 材料的吸水性材料的吸水性 材料與水有關的性質材料與水有關的性質材料的吸水性指的是材料能吸收水分的能力。材料的吸水性指的是材料能吸收水分的能力。材料吸水性的材料吸水性的大小用吸水率來表示。大小用吸水率來表示。%100干干飽質mmmW%1000WVmmW干飽體式中：式中：W質質材料的質量吸水率材料的質量吸水率; W體體材料的體積吸水率材料的體積吸水率; m飽飽材料吸水飽和后的質量材料吸水飽和后的質量, kg;

46、 m干干材料烘干到恒重時的質量材料烘干到恒重時的質量, kg; V0 材料在自然狀態下的體積材料在自然狀態下的體積, m3; W 水的密度水的密度, kg/ m3。建筑材料基本性質133 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 材料的吸濕性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。材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質。材材料吸濕性的大小用含水率來表示。料吸濕性的大小用含水率來表示。式中：式中：W含含 材料的含水率材料的含水率; m含含 材料含水時的質量材料含水時的質量, kg; m干干 材料烘干到恒重時的質量材料烘干到恒重時的質量, kg。%100干干含含mmmW 材

47、料可以從濕潤空氣中吸收水分材料可以從濕潤空氣中吸收水分, 也可以向干燥的空也可以向干燥的空氣中擴散水分氣中擴散水分, 最終使自身的含水率與周圍空氣濕度持平最終使自身的含水率與周圍空氣濕度持平, 此時材料的含水率稱為平衡含水率。此時材料的含水率稱為平衡含水率。建筑材料基本性質134 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 材料的耐水性材料的耐水性干飽軟ffK式中：式中：K飽飽材料的軟化系數材料的軟化系數; f飽飽 材料在飽和狀態下的抗壓強度材料在飽和狀態下的抗壓強度, MPa; f干干 材料在干燥狀態下的抗壓強度材料在干燥狀態下的抗壓強度, MPa。 材料的軟化系數范圍在材料的軟化系數范圍在01

48、之間之間, 當軟化系數大于當軟化系數大于0 .85 時時,便認為該材料是耐水的。在潮濕的環境及浸泡在水中的便認為該材料是耐水的。在潮濕的環境及浸泡在水中的構件構件, 應選用軟化系數大的材料應選用軟化系數大的材料, 因為軟化系數越大因為軟化系數越大, 意味著意味著材料的耐水性能越好。材料的耐水性能越好。 材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質。度也不顯著降低的性質。衡量材料耐水性的指標是材料的軟衡量材料耐水性的指標是材料的軟化系數化系數K軟軟：建筑材料基本性質135 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 材料的抗滲

49、性材料的抗滲性材料的抗滲性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。材料的抗滲性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。材料的抗滲性可用材料的抗滲性可用抗滲等級抗滲等級來表示來表示, 即用材料抵抗壓力水即用材料抵抗壓力水滲透的最大水壓力值來確定滲透的最大水壓力值來確定, 其抗滲等級越高其抗滲等級越高, 則表明材則表明材料的抗滲性能越好。料的抗滲性能越好。材料的抗滲性還可用材料的抗滲性還可用滲透系數滲透系數K表表示示, , 滲透系數的計算方法如下式滲透系數的計算方法如下式: :AtHQdK 式中式中: K 滲透系數滲透系數, m/ h ; Q 透水量透水量, m3 ; d 試件厚度試件厚度, m; A

50、 透水面積透水面積, m2 ; t 時間時間, h; H 靜水壓力水頭靜水壓力水頭, m。建筑材料基本性質136 材料的滲透系數越大材料的滲透系數越大, , 表明材料的透水性越好表明材料的透水性越好, , 抗滲抗滲性越差。性越差。建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，當材料兩側的水壓差較高時，水可能從高壓側通過內陷，當材料兩側的水壓差較高時，水可能從高壓側通過內部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲透到低壓側。這種壓力水的部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲透到低壓側。這種壓力水的滲透，不僅會影響工程的使用，而且滲入的水還會帶入能滲透，不僅會影響工程的使用，而且滲入

51、的水還會帶入能腐蝕材料的介質，或將材料內的某些成分帶出，造成材料腐蝕材料的介質，或將材料內的某些成分帶出，造成材料的破壞。的破壞。 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 材料抗滲性能的好壞材料抗滲性能的好壞, , 主要決定于材料本身孔隙率的大主要決定于材料本身孔隙率的大小及孔隙的特征。密實材料小及孔隙的特征。密實材料, , 具有封閉口孔或極微細孔的具有封閉口孔或極微細孔的材料材料, , 一般是不會透水的一般是不會透水的; ;具有較大孔隙率具有較大孔隙率, , 且孔徑大并且且孔徑大并且開口連通孔的材料開口連通孔的材料, ,其抗滲性往往較差。其抗滲性往往較差。建筑材料基本性質137 材料的抗凍性材

52、料的抗凍性 材料與水有關的性質材料與水有關的性質 材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料毛細孔內材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料毛細孔內凍結成冰，體積膨漲所產生的凍脹壓力造成材料的內應力，凍結成冰，體積膨漲所產生的凍脹壓力造成材料的內應力，會使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環的反復，材料的破會使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環的反復，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。抗凍性是指材抗凍性是指材料在吸水飽和狀態下，能經受反復凍融循環作用而不破壞，料在吸水飽和狀態下，能經受反復凍融循環作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。強度也不顯著降低的性能。

53、抗凍性以試件在凍融后的質量損失、外形變化或強度降抗凍性以試件在凍融后的質量損失、外形變化或強度降低不超過一定限度時所能經受的凍融循環次數來表示，或低不超過一定限度時所能經受的凍融循環次數來表示，或稱為稱為抗凍等級抗凍等級。材料的抗凍等級可分為。材料的抗凍等級可分為D15、D25、D50、D100、D200等，分別表示此材料可承受等，分別表示此材料可承受15次、次、25次、次、50次、次、100次、次、200次的凍融循環。次的凍融循環。材料受到凍融循環作用次數越材料受到凍融循環作用次數越多多, , 所遭受的損害也越嚴重所遭受的損害也越嚴重。材料的抗凍性與材料的強度、材料的抗凍性與材料的強度、孔結

54、構、耐水性和吸水飽和程度有關。孔結構、耐水性和吸水飽和程度有關。建筑材料基本性質138 材料與溫度有關的性質材料與溫度有關的性質 材料的導熱性材料的導熱性 當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料當材料兩面存在溫度差時，熱量從材料一面通過材料傳導至另一面的性質，稱為材料的導熱性。傳導至另一面的性質，稱為材料的導熱性。用導熱系數用導熱系數表示。表示。材料的導熱系數材料的導熱系數越小越小, , 則材料的絕熱性能越則材料的絕熱性能越好。好。材料傳熱能力主要與傳熱面積、傳熱時間、傳熱材材料傳熱能力主要與傳熱面積、傳熱時間、傳熱材料兩面溫度差及材料的厚度、自身的導熱系數大小等因料兩面溫度差及材料的

55、厚度、自身的導熱系數大小等因素有關素有關, 可用下面公式計算可用下面公式計算:dTTtAQ1212TTtAdQ式中式中: 材料的導熱系數材料的導熱系數; Q材料傳導的熱量材料傳導的熱量, J; d 材料的厚度材料的厚度, m; A 材料導熱面積材料導熱面積, m2 ; t 材料傳熱時間材料傳熱時間, s; T2 - T1 傳熱材料兩面的溫度差傳熱材料兩面的溫度差, K。建筑材料基本性質139 材料與溫度有關的性質材料與溫度有關的性質 材料的熱容量材料的熱容量材料加熱時吸收熱量材料加熱時吸收熱量, 冷卻時釋放熱量的性質稱為熱容量冷卻時釋放熱量的性質稱為熱容量, 材料單位質量的熱容稱為比熱容材料單

56、位質量的熱容稱為比熱容 c , 可用下式進行計算可用下式進行計算:cTTmQ12式中式中: Q材料吸收或放出的熱量材料吸收或放出的熱量, J; m材料的質量材料的質量, g; c比熱容比熱容, J/ K ; T2 - T1 材料受熱或冷卻前后的溫度差材料受熱或冷卻前后的溫度差, K。 導熱系數、熱容量系數綜合表示材料的熱工性能導熱系數、熱容量系數綜合表示材料的熱工性能, , 對于對于建筑物的保溫、隔熱建筑物的保溫、隔熱, , 實現建筑節能具有重要意義。實現建筑節能具有重要意義。建筑材料基本性質140 材料的力學性質材料的力學性質 材料的強度是材料在應力作用下抵抗破壞的能力。材料的強度是材料在應

57、力作用下抵抗破壞的能力。通常情通常情況下，材料內部的應力多由外力（或荷載）作用而引起，隨況下，材料內部的應力多由外力（或荷載）作用而引起，隨著外力增加，應力也隨之增大，直至應力超過材料內部質點著外力增加，應力也隨之增大，直至應力超過材料內部質點所能抵抗的極限，即強度極限，材料發生破壞。在工程上，所能抵抗的極限，即強度極限，材料發生破壞。在工程上，通常采用通常采用破壞試驗法破壞試驗法對材料的強度進行實測。將預先制作的對材料的強度進行實測。將預先制作的試件放置在材料試驗機上，施加外力（荷載）直至破壞，根試件放置在材料試驗機上，施加外力（荷載）直至破壞，根據試件尺寸和破壞時的荷載值，計算材料的強度。

58、據試件尺寸和破壞時的荷載值，計算材料的強度。 材料的強度材料的強度材料的抗拉、抗壓、抗剪強度可按下式進行計算材料的抗拉、抗壓、抗剪強度可按下式進行計算: :APf 式中式中: f抗拉、抗壓、抗剪強度抗拉、抗壓、抗剪強度,MPa; P材料受拉、壓、剪破壞時的荷載材料受拉、壓、剪破壞時的荷載, N; A材料的受力面積材料的受力面積, mm2 。建筑材料基本性質141 材料的力學性質材料的力學性質 材料的抗彎強度材料的抗彎強度(抗折強度抗折強度) 與材料受力情況有關與材料受力情況有關, 試驗試驗時將試件放在兩支點上時將試件放在兩支點上, 中間作用一集中力中間作用一集中力, 對矩形截面的對矩形截面的試

59、件試件, 其抗彎強度可按下式進行計算其抗彎強度可按下式進行計算: 2max23bhPLf式中式中: fmax 材料的抗彎強度材料的抗彎強度, MPa ; P 材料受彎時的破壞荷載材料受彎時的破壞荷載, N; L試件受彎時兩支點的間距試件受彎時兩支點的間距, mm; b、h材料截面寬度、高度材料截面寬度、高度, mm。 不同材料具有不同的抵抗外力的特性不同材料具有不同的抵抗外力的特性, 混凝土、磚、石材混凝土、磚、石材等抗壓強度較高等抗壓強度較高, 鋼材的抗拉、抗壓強度都很高鋼材的抗拉、抗壓強度都很高, 在建筑設在建筑設計中選擇材料時應了解清楚不同材料所具有的不同強度特計中選擇材料時應了解清楚不

60、同材料所具有的不同強度特性。材料的強度大小主要決定于其本身的成分、構造。一性。材料的強度大小主要決定于其本身的成分、構造。一般情況下般情況下, 材料的表觀密度越小、孔隙率越大、越疏松材料的表觀密度越小、孔隙率越大、越疏松, 其其強度就越低。強度就越低。建筑材料基本性質142 材料的力學性質材料的力學性質 彈性與塑性彈性與塑性 材料在外力作用下產生變形材料在外力作用下產生變形, 外力去掉后外力去掉后, 變形能完全消失變形能完全消失的性能稱為的性能稱為彈性。彈性。材料在外力作用下產生變形材料在外力作用下產生變形, 外力去掉后外力去掉后, 變形不能完全恢復、并且材料也不即行破壞的性質變形不能完全恢復