第一章 建筑材料的基本性质

第一章 建筑材料的 基本性质

材料的基本物理性质 材料的力学性质 材料的耐久性 材料的热学性质 材料的化学组成、结构与构造

第一节 材料的基本物理性质一、 材料与质量有关的性质1.材料的孔隙率和空隙率 (1)孔隙率 材料内部孔隙占材料在自然状态下总体积的 百分率，称为材料的孔隙率(P)。

材料孔隙率的大小，反映了材料的疏密程度。 材料内部孔隙，分为开口孔隙与闭口孔隙两种，按其尺寸 大小又分为极微细孔隙、细小孔隙和粗大孔隙。

(2)空隙率 散粒材料在堆积状态下，颗粒间空隙的体积占堆 积体积的百分率，称为空隙率(P ′ )。

空隙率的大小反映了散粒材料颗粒之间互相填充的 密实程度。

2. 材料的密度、表观密度和堆积密度

根据材料 所处的体 积状况不 同

密

度

表观密度

堆积密度

(1) 密度(实际密度) 密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的 质量。 m 实际密度公式：

V

g / cm 3 ) ——材料的密度(

m ——材料的重量( g

)

——材料在绝对密实状态下的体积( cm 3 ) V 绝对体积是指构成材料的固体物质本身所 占有的体积，不包含材料内部孔隙。

实际密度测定 ：材料在绝对密实状态下的体积，指不包括材料内部孔隙 的固体物质本身的体积，亦称实体积。土木工程材料除钢材、 玻璃等外，绝大多数材料均含有一定孔隙。 测定有孔隙的材料密度时，须将材料磨成细粉(粒径小 于0.20mm),经干燥后用李氏瓶测得其实体积。材料磨得愈 细，测得的密度值愈精确。 磨成细粉用密度瓶测体积--密度 致密的不规则散粒材料--排水法

(2)表观密度

材料在自然状态下单位体积的质量，称为材 料的表观密度。 包含孔隙在内--水分影响密度--干密度。 表观密度公式： m

'

V

'

' ——材料的表观密度(

g / cm 3

)

——材料的重量( m

g )cm 3 )

V ' ——材料的表观体积(

表观密度测定：材料表观密度的大小与其含水情况有关。当材料含 水率变化时，其重量和体积均有所变化。因此测定材料 表观密度时，须同时测定其含水率，并予以注明。 通常材料的表观密度是指气干状态下的表观密度。 在烘干状态下的表观密度称为干表观密度。

(3)堆积密度粉状、粒状、纤维状材料在堆积状态下，单位体积所具 有的质量。堆积密度公式：

m ' V0' 0

' 0 ——散粒材料的堆积密度( kg / cm3 )

mV 0'

——散粒材料的重量 (

g

)

——散粒材料在自然堆积状态下的体积( m )

3

堆积密度测定：散粒材料在自然堆积状态下的体积，是指既含颗粒内部的 孔隙，又含颗粒之间空隙在内的总体积。

散

粒材料的体积可用已标定容积的容器测得。砂子、石子 的堆积密度即用此法求得。若以捣实体积计算时，则称紧密堆 积密度。 大多数材料或多或少含有一些孔隙，一般材料的表观密度 总是小于密度。

例题：

已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%,此试样在自然状态 下的体积为40立方厘米，质量为85.50克，吸水饱和后的质 量为89.77克，烘干后的质量为82.30克。试求该材料的密度 、表观密度、开口孔隙率、闭口孔隙率、含水率。解：密度=干质量/密实状态下的体积=82.30/40×(1-0.24)=2.7克/立 方厘米 开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积=(89.77-82.3) ÷1/40=0.187 闭口孔隙率=孔隙率-开口孔隙率=0.24-0.187=0.053 表观密度=干质量/表观体积=82.3/40×(1-0.187)=2.53 含水率=水的质量/干重=(85.5-82.3)/82.3=0.039

二、材料与水有关的性质亲水性与憎水性 材料在空气中与水的关系

吸水性耐水性 抗渗性

材料在水中吸收水分的性质 材料长期在饱和水作用下的反应 材料抵抗压力水渗透的性质

抗冻性

材料受冻融的影响

1.亲水性与憎水性

材料在空气中与水接触，有些材料能被水润湿，即具有亲 水性；有些材料则不能被水润湿，即具有憎水性。

与水接触时，材料与水之间的分子亲合力大于水本身分子 间的内聚力，材料表现为亲水性；材料与水之间的分子亲合力小于水本身分子间的内聚力，材料表现为憎水性。

原因

材料被水湿润的情况可用润湿边角θ 表示。当θ ≤90度时 ，材料表面吸附水，材料能被水润湿而表现出亲水性，称为亲 水性材料；θ >90度时，材料表面不吸附水，称为憎水性材料 。当θ =0度时，表明材料完全被水润湿。

润湿边角

亲水性材料易被水润湿，且水能通过毛细管作用而渗 入材料内部。

憎水性材料则能阻止水分渗入毛细管中，从而降低材 料的吸水性。土木工程材料大多数为亲水性材料，如水泥、混凝土 、砂、石、砖、木材等，只有少数材料如沥青、石蜡及某些 塑料等为憎水性材料。

2.吸水性(浸水状态下)材料在水中吸收水分的性质称为吸水性,用吸水率表示。 含水率为材料中所含水的质量与材料干燥质量的百分比。

干燥材 料内外含 水平衡

湿润材 料

材料处于气干状态。材料在气干状态下的含水率，称 为平衡含水率。

材料吸水达到饱和状态时的含水率，称为材料的吸水率。 吸水率是衡量材料吸水性大小的指标。 吸水率可用质量吸水率和体积吸水率两种方式表示。

3.耐水性材料长期在饱和水作用下，强度不显著降低的性质称为 耐水性，用软化系数表示：

材料的软化系数

在0~1之间。不同材料的值 相差颇大，如粘土 K p =0,而金属 K p =1。土木工 程中将 K p≥0.85的材料，称为耐水材料。在设计 长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时，必须 选用 K p >0.85的材料。用于受潮较轻或次要结构 物的材料，其 K p 值不宜小于0.75。