2材料的基本性质11

– 1.4.1 材料的热工性质
(1)材料的导热性 – 导热系数 – 影响材料导热系数的主要因素 • ①物质构成 • ②微观结构 • ③孔隙构造 • ④湿度 • ⑤温度 • ⑥热流方向
(2)材料的热容量(heat capacity)
– 比热容
(3)耐燃性（防失火）(flame resistance) – 材料根据耐燃性可分为三大类： • 1)不燃烧类 • 2)难燃烧类 • 3)燃烧类
(4)耐火性（耐高温）（耐热性）(fire resistance) – 按耐火性高低可将材料分为以下3类： • 1)耐火材料 • 2)难熔材料 • 3)易熔材料
– 1.4.2 材料的声学性质 (1)吸声性(sound absorption)
– 吸声系数(sound-absorption coefficient)
(1.7 )
即：D’＋P’=1或填充率＋空隙率=1。
材料的吸水率（质量、体积）
材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质，用吸水 率表示，即
m1 − m Wm = ×100% m
(1.8)
式中：W——材料质量吸水率，%； m——材料干燥状态下质量，g； m1——材料吸水饱和状态下质量，g。
材料的含水率
•(2)吸湿性(hydroscopic nature)
»含水率(moisture content)
– 1.2.3 材料的耐水性(抗水性)(water resistance)
• 软化系数(softening coefficient)
– 1.2.4 材料的抗冻性与抗渗性 (1)抗冻性(frost resistance)
(1.5)
材料的填充率
散粒材料堆积体积中，颗粒填充的程度。按下式计 算：
V D' = ' × 100% V0
或
' ρ0 D' = × 100% ρ
(1.6)
材料的空隙率
散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。 用下式计算：
' V0' − V ρ0 V P' = = 1 − ' = (1 − ) × 100% ' ρ V0 V0
– 压实密度（compacted density）
– 1.1.2 材料的密实度与孔隙率 (1)密实度(density) (2)孔隙率(porosity)
– 1.1.3 材料的填充率与空隙率（散粒体） (1)填充率(filling ratio) (2)空隙率(voids ratio, void content, void volume) • 表1.1 常用材料的密度、表观密度、堆积密度 及孔隙率
m ρ0 = V0
(1.2)
式中：ρ0——表观密度，kg／m3； m ——材料的质量，kg； V0——材料在自然状态下的外形体积，m3。
材料的堆积密度
材料为散粒或粉状，如砂、石子、水泥等，在堆积状态下， 单位体积的质量。按下式计算：
m ρ = ' V0
' 0
(1.3)
式中： ρ 0' ——材料的堆积密度，kg／m3； m ——材料的质量，kg； V0' ——材料的自然(松散)堆积体积(包括材料颗粒体 积和颗粒之间空隙的体积)，m3。
式中：KP——材料的软化系数； fw——材料在吸水饱和状态下的强度，MPa； f ——材料在干燥状态下的强度，MPa。
材料的渗透系数
材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性，用渗透系 数表示，即
Qd K= Ath
(1.11)
式中：K——渗透系数，cm／h； Q——透水量，cm3； d——试件厚度，cm； A——透水面积，cm2； t——渗水时间，h； H——静水压力水头，cm。
1.2 材料与水有关的性质
– 1.2.1 材料的亲水性与憎水性 (1)亲水性（被水润湿）(hydrophilic nature) (2)憎水性（润湿角θ>90°）(hydrophobic nature)
–1.2.2 材料的吸水性与吸湿性
•(1)吸水性(water absorptivity)
»吸水率(water absorption)
材料的密实度
材料体积内被固体物质充实的程度。按下式计算：
V D = × 100% V0
或
ρ0 D= × 100% ρ
(1.4)
材料的孔隙率
材料体积内，孔隙体积所占的比例。按下式计算：
V0 − V ρ0 V P= = 1− = (1 − ) × 100% V0 V0 ρ
即：D＋P=1或密实度＋孔隙率=1。
• 水结冰时体积约增大9％，从而对孔隙产生压力而使孔 壁开裂。 • 冻融循环(freezing and thawing circle) • 抗冻标号(grade)
D15(Dong)→F15(Freeze)
(2)抗渗性(impermeability)
• 渗透系数(coefficient of permeability) • 抗渗等级（抗渗标号 ）
材料的抗渗等级 材料的抗渗等级
P=10H－1 式中：P——抗渗等级； H——试件开始渗水时的水压力，MPa。
S (Shen) →P (Permeate)
材料的抗压、抗拉及抗剪强度
(compressive, tensile and shear strength)
材料的抗压、抗拉及抗剪强度按下式计算：
材料的导热系数 (coefficient of thermal conduction)
材料传导热量的性质称为导热性，以导热系数表示，即
Qa λ= At (T2 − T1 )
(1.15)
式中：λ——导热系数，W／(m·K)； Q——总传热量，J； a——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。
S(Shen) →P(te)
1.3 材料的基本力学性质
– 1.3.1 材料的强度(strength) (1)材料的抗压、抗拉及抗剪强度 (2)材料的抗弯强度
• 表1.2 常用材料的强度/MPa
– 1.3.2 材料的弹性与塑性 – 1.3.3 材料的脆性与韧性
1.4 材料的热工、声学、光学性质及材料的耐 久性
(1.13)
2)三分法。在跨度的三分点上作用两个相等的集中荷载， 则抗弯强度按下式计算：
Fmax L fm = bh 2
(1.14)
式中：fm——抗弯强度，MPa； Fmax——弯曲破坏时最大荷载，N； b、h——试件横截面的宽及高，mm； L——两支点间的距离，mm。
材料的弹性与塑性、脆性与韧性
– (1)物理作用 – (2)化学作用 – (3)生物作用
附 录
材料的密度
材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。按下 式计算：
m ρ= V
(1.1)
式中：ρ——密度，g／cm3； m ——材料在干燥状态的质量，g； V ——材料的绝对密实体积，cm3。
材料的表观密度
材料在自然状态下，单位体积的质量。按下式计算：
材料的吸声系数(acoustical 材料的吸声系数(acoustical coefficient)
声能穿透材料和被材料消耗的性质称为材料的吸声性，评 定材料的吸声性能好坏的主要指标称为吸声系数(α)，即
E a + Eτ α= E0
(1.17)
式中：Ea——穿透材料的声能； Eτ——材料消耗的声能； E0——入射到材料表面的全部声能。
(2)隔声性（与吸声不同）(sound insulation)
– 1.4.3 材料的光学性质(optical properties) 材料的颜色、光泽 、透明度、表面组织、形状 尺寸，建筑物采光、立体造型、明暗对比等 – 1.4.4 材料的耐久性(durability) 作用于材料的自然因素和有害介质可概括为以下 几个方面：
材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力，用含水率表 示，即
W含 =
m含 − m m
× 100%
(1.9)
式中：W含——材料质量吸水率，%； m含——材料含水时的质量，g； m——材料干燥状态下的质量，g。
材料的软化系数
材料抵抗水破坏作用的性质称为耐水性，用软化系 数表示，即
fw KP = f
(1.10 )
可将本式与材料的渗透系数定义式比较理解和记忆
材料的比热容(specific 材料的比热容(specific heat capacity)
材料受热(或冷却)时吸收(或放出)热量的性质称为材料的 热容量，用比热容表示，即
Q C= m(T2 − T1 )
(1.16)
式中：C——材料比热容，J/(g·K) Q——材料吸收或放出的热量，J； m——材料的质量，g； T2—T1——材料受热或冷却前后温差，K。
弹性：材料在外力作用下产生变形，当取消外力后， 弹性：
变形能完全消失的性质。(elasticity) 塑性：材料在外力作用下产生变形，当取消外力后， 塑性： 仍保持变形后的形状，并不产生裂缝的性质。 (plasticity) • 脆性：材料在外力作用下，当外力达到一定限度后， 脆性： 材料突然破坏，而破坏时无明显的塑性变形的性质。 (brittleness, fragility) • 韧性：材料在冲击、震动荷载作用下，能够吸收较大 韧性： 的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。 (fracture toughness)
Fmax f = A
(1.12)
式中：f——材料的强度，MPa； Fmax——破坏时最大荷载，N； A——受力截面面积，mm2。
材料的抗弯强度(bending strength)
1)二分法。将条形试件放在两支点上，中间作用一集中荷 载，对矩形截面试件，则抗弯强度按下式计算：
3Fmax L fm = 2bh 2