單元2

建筑材料的基本性能1.密度2.1材料的物理性能一、與質量有關的性能(1)密度是指材料在絕對密實狀態下單位體積的質量。(2)計算公式：(3)測定方法：磨細、烘干、稱量測實體積（密實體積）。

※材料磨得越細，測得的密度值越精確。(磚、石材)（g/cm3）絕對密實狀態2.表觀密度(1)定義：自然狀態下單位體積的質量。(2)計算公式：(3)測定方法:自然狀態下的體積=實體積+孔隙體積。體積規則材料,測量外形尺寸，不規則材料表面封蠟，排液法測體積。（kg/m3或g/cm3）自然狀態下的體積

若直接用排水法測定其體積，由于一部分水進入了開口孔隙，故測得的體積比比自然狀態的體積稍小，但較接近，故計算的出的密度為近視密度，稱為視密度。如混凝土所用的砂石骨料，直接用排水法測量體積。3.堆積密度(1)定義：散粒狀或粉狀材料，在自然堆積狀態下單位體積的質量。(2)計算公式：(3)測定方法：堆積狀態下的體積=實體積+孔隙體積+空隙體積，用規定的容積升測定其體積。※材料表觀密度和堆積密度的大小與其含水狀態有關。

當材料孔隙內含有水分時，其質量和體積都會發生變化，因而表觀密度、堆積密度亦不相同，故測定材料表觀密度和堆積密度時，應注明其含水情況，未特別標明者，常指氣干狀態下的表觀密度和堆積密度。（kg/m3）堆積狀態下的體積材料的四種基本含水狀態：

1、干燥狀態材料的孔隙中不含水或含水極少。

2、氣干狀態材料的孔隙內含水與空氣濕度相平衡。

3、飽和面干狀態材料表面干燥，孔隙內充滿水，達到飽和。

4、濕潤狀態材料孔隙內含水達到飽和，表面上被水濕潤，附有一層水膜。除四種基本狀態外，還可以處于兩種基本狀態之間的過度狀態。4．密實度與孔隙率

反映塊狀材料密實程度的二個指標：（1）密實度D（2）孔隙率P顯然，D+P=1。孔隙率的大小可直接反映材料的密實程度。含孔隙的固體材料的密實度均小于1。材料的與愈接近，即愈接近1，材料就愈密實。

※材料的許多性質，與孔隙率大小和孔隙構造特征有關。孔隙構造特征：主要是指孔隙的形狀和孔隙的大小。根據孔隙形狀分開口孔隙和閉口孔隙兩類。根據孔隙大小，分為粗孔和微孔兩類。一般均勻分布的閉口小孔，要比開口或相連通的孔隙好。不均勻分布的開口孔隙，對材料性質影響較大。5.填充率和空隙率反映松散顆粒狀材料相互填充的疏松和致密程度。（1）填充率D′（2）空隙率P′顯然，D′+P′

=1。習題1、(10年高考題)某工地現場實測碎石的密度為2.71g/cm3,堆積密度為1.72g/cm3,表觀密度為2.63g/cm3,該碎石的空隙率是(

)A.65.4%B.63.5%C.34.6%D.36.5%習題2、(11年高考題)某一塊材料，全干時的質量是120g,自然狀態下的體積是38cm3,孔隙率是17.5%,該材料的密度是（

）

A.3.16g/cm3B.3.83g/cm3C.2.69g/cm3D.3.52g/cmCB習題3、一個1.5升的容器，平裝滿碎石后，碎石重2.55公斤，為了測定其表觀密度，將所有碎石倒入一個7.78升的量器中，向其中加滿水后，稱重為9.36公斤。試求（1）碎石的表觀密度（2）若在碎石的空隙中填入砂子，可填入多少升？

1.親水性與憎水性二、與水有關的性能判斷方法示意圖親水性憎水性當材料與水接觸時，在材料、水、空氣三相的交點處，沿水滴表面的切線和水接觸面的夾角θ，稱為“潤濕角”。親水性憎水性判定：潤濕角θ≤900親水性親水性材料。潤濕角θ>900憎水性憎水性材料。注：大多數建筑材料，如磚、混凝土、木材等都屬親水性材料，表面能被潤濕。瀝青、石蠟等屬于憎水性材料，表面不能被水潤濕，因此，憎水性材料經常作為防水材料或親水性材料表面的憎水處理用。2.吸水性材料浸在水中吸收水分的性質，吸水能力的大小用吸水率表示。有二種表示方法：(1)質量吸水率(2)體積吸水率質量吸水率與體積吸水率的關系為:※影響材料吸水率的因素：

（1）材料本身的性質，視其是親水性材料還是憎水性材料；（2）材料的孔隙率和孔隙特征有關。

※吸水率大對材料的基本性質有不良影響，如強度下降、體積膨脹、保溫性能降低、抗凍性變差等。吸水飽和后的質量烘干至恒重的質量3.吸濕性材料在潮濕的空氣中吸收水分的性質,稱為吸濕性。材料吸濕性的大小用含水率表示：※影響材料吸濕性的因素有：(1)自身的性質(親水性、孔隙率和孔隙特征)。(2)周圍環境條件的影響，相對濕度越大，材料的含水率越大。※平衡含水率材料最終達到與環境濕度保持相對平衡時的含水率。※材料的吸濕性在工程中有較大的影響。例如木材，由于吸水或蒸發水分，往往造成翹曲、開裂等缺陷。石灰、石膏、水泥等由于吸濕性強容易造成材料失效。保溫材料吸入水分后，其保溫性能會大幅度下降。4.耐水性材料長期在飽和水作用下不破壞,強度也不顯著降低的性質稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數表示：※軟化系數一般在0～1間波動，其值越小，材料耐水性越差。一般材料隨著含水量的增加，強度會有不同程度的降低。所以，用于嚴重受水侵蝕或潮濕環境的材料，其軟化系數應大于0.85，用于受潮較輕的或次要的結構物的材料，則不宜小于0.70。

軟化系數大于0.85的材料，通常可以稱為耐水材料。

※影響材料耐水性的因素：材料的耐水性主要取決于其組成成分在水中的溶解度和材料內部開口孔隙率的大小。5.抗滲性材料抵抗壓力水滲透的性質稱為抗滲性(不透水性)。材料的抗滲性可用以下兩種方法表示:(1)滲透參數K

一些防水、防滲材料滲透系數越大,表明材料的透水性越好而抗滲性越差。(2)抗滲等級

工程上的砂漿、混凝土等材料材料在標準試驗方法下進行透水試驗,以規定的試件在透水前所能承受的最大水壓力p(MPa)來確定，如P6、P8、P10、P12。P越大,材料的抗滲性越好。※影響材料抗滲性的因素：抗滲性大小與材料的親水性有關，更取決于材料的孔隙率及孔隙特征。孔隙率很小而且是封閉孔隙的材料具有較高的抗滲性。6.抗凍性材料在吸水飽和狀態下，能經受多次凍融循環作用不破壞，其強度也不嚴重降低的性質。材料的抗凍性用抗凍等級來表示。(1)凍融循環破壞的原因：材料有孔隙，孔隙中的水在結冰時體積膨脹。(2)凍融循環試驗破壞的判定：以質量損失超過5%，或強度下降超過25%。(3)抗凍等級：材料破壞前所能經受的最大凍融循環次數來確定。用符號“F”和最大凍融循環次數表示。如F25、F50、F100等。※影響材料抗凍性的因素:

內因是指材料的組成、結構、構造、孔隙率的大小和孔隙特征、強度、耐水性等。

外因是指材料孔隙中充水的程度、凍結溫度、凍結速度、凍融頻率等。1.導熱性三、與熱有關的性質材料傳導熱量的性質稱為導熱性。導熱性大小用導熱系數表示:導熱系數越小，材料的隔熱性能越好。※影響材料導熱性的因素:(1)材料的化學組成、結構、構造；(2)孔隙率與孔隙特征、含水狀況導熱時的溫度。λ—導熱系數，W/(m·k)；Q—傳導的熱量，J；A—傳熱面積，m2；δ—材料厚度，m；t—熱傳導時間，s；T2—T1—材料兩側溫差，k。金屬材料的導熱系數大于非金屬材料的導熱系數。材料的孔隙率越大，導熱系數越小。細小而封閉的孔隙，導熱系數較小；粗大、開口且連通的孔隙，容易形成對流傳熱，導熱系數較大。因水和冰的導熱系數比空氣大很多，故材料含水或結冰時，其導熱系數會急劇增加。開氏度=攝氏度+273.152.熱容量材料加熱時吸收熱量,冷卻時放出熱量的性質稱為熱容量。熱容量的大小用比熱來表示。

比熱在數值上等于1g材料，溫度升高或降低1K時所吸收或放出的能量Q。

※意義：材料的熱容量大，則材料在吸收或放出較多熱量時，其自身的溫度變化不大，有利于保持室溫穩定。工程中應選用導熱系數小、熱容量大的材料。可以節約能耗并長時間地保持室內溫度的穩定。C—材料的比熱，J/(g·k)；Q—材料吸收或放出的熱量，J；m—材料的質量，g；T2—材料受熱或冷卻前的溫度，k；T1—材料受熱或冷卻后的溫度，k。3.耐火性耐火性指材料在高熱或火的作用下，保持其原有性質而不損壞的能力，用耐火度表示。根據耐火度的不同，材料可分為三大類。（l)耐火材料耐火度不低于1580℃的材料，

如各類耐火磚等。（2）難熔材料耐火度為1350~1580℃的材料，

如難熔黏土磚、耐火混凝土等。（3）易熔材料耐火度低干1350℃的材料，

如普通黏土磚、玻璃等。4.耐燃性耐燃性指材料能經受火和高溫的作用而不破壞，強度也不顯著降低的能力，是影響建筑物防火、結構耐火等級的重要因素。

根據耐燃性的不同，材料可分為四大類。

（1）不燃材料遇火或高溫作用時，不起火、不燃燒、不碳化的材料，如混凝土、天然石材、磚、玻璃和金屬等。

（2）難燃材料遇火或高溫作用時，難起火、難燃燒、難碳化，只有在火源持續存在時才能繼續燃燒，火源消除燃燒即停止的材料，如瀝青混凝土和經防火處理的木材等。

（3）可燃材料遇火或高溫作用時，立即起火或微燃，火源消除后仍能繼續燃燒或微燃的材料，如木材、瀝青等。用可燃材料制作的構件，一般應作防燃處理。

（4）易燃材料遇火或高溫作用時，立即起火并迅速燃燒，火源消除后仍能繼續迅速燃燒的材料，如纖維織物等。6.溫度變形溫度變形指材料在溫度變化時產生的體積變化，多數材料在溫度升高時體積膨脹，溫度下降時體積收縮.。溫度