第2章相关材料基本性质
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第二章建筑材料基本性质试题
第二章材料的基本性质试题一、单项选择题1、材料的耐水性可用软化系数表示，软化系数是（）A.吸水率与含水率之比 B、材料饱水抗压强度与干燥抗压强度之比C、材料受冻后的抗压强度与受冻前抗压强度之比D、材料饱水弹性模量与干燥弹性模量之比2、已知普通砖的密度为2.5g/cm³，表观密度为1800kg/cm³，则该砖的密实度为( ).A、0.85;B、0.73;C、 0.72 ;D、0.653、含水率为5％的砂220kg，将其干燥后的重量是（）kg。
A、209B、209.5C、210D、2114、当材料的润湿边角。
为（）时，称为憎水性材料。
A、>90°B、<90°C、＝0°D、≥90°5、用于吸声的材料，要求其具有（）孔隙的多孔结构材料，吸声效果最好。
A、大孔B、内部连通而表面封死C、封闭小孔D、开口细孔6、通常，材料的软化系数为（）时，可以认为是耐水的材料。
A、≥0.85B、<0.85C、>0.85D、0.957、颗粒材料的密度为ρ，表观密度为，堆积密度为，则存在下列关系( )A、ρ>> B 、>ρ> C、ρ>> D、>ρ>8、当材料的润湿边角为( )时，称为亲水性材料。
A、>90°B、<90°C、≤90°D、≥90°9、材料在绝对密实状态下的体积为V，开口孔隙体积为VK，闭口孔隙体积为VB，材料在干燥状态下的质量为m,则材料的表观密度为ρ‘( )。
A、 m/VB、m/(V+Vk ) C、m/(V+Vk+VB) D、m/(V+VB)10、将一批混凝土试件，经养护至此28天后分别测得其养护状态下的平均抗压强度为23Mpa，干燥状态下的平均抗压强度为25Mpa，吸水饱和状态下的平均抗压强度为22Mpa，则其软化系数为（）。
A、0.92B、0.88C、0.96D、0.1311、在100g含水率为3%的湿砂中，其中水的质量为（）。
第二章半导体材料的基本性质
第二章半导体材料的基本性质半导体材料是一类介于导体和绝缘体之间的材料，具有独特的电学性质和光学性质，广泛应用于电子器件和光电器件中。
本文将从电学性质和光学性质两个方面介绍半导体材料的基本性质。
一、电学性质1.带隙：半导体材料具有带隙，即价带和导带之间的能隙。
在绝缘体中，带隙较大，电子不易通过；在导体中，带隙为零，电子容易通过。
而在半导体中，带隙较小，介于绝缘体和导体之间，可以通过掺杂和加电场的方式改变其电导性能。
2.载流子：在半导体中，电子和空穴是载流子。
在纯净的半导体中，电子和空穴的数量相等，即n型和p型半导体中电子和空穴的浓度相等。
而在掺杂半导体中，通过掺杂可以使电子或空穴的浓度增加，从而改变其电导性质。
3.本征导电性：半导体材料在纯净状态下呈现本征导电性，即电导率较低。
本征导电性是由于半导体中的有限数量的载流子引起的。
n型半导体中主要是电子导电，p型半导体中主要是空穴导电。
本征导电性可以通过掺杂来改变。
4.外加电场下的导电性：在外加电场的作用下，半导体材料的导电性能发生变化。
当正电荷提供给半导体，将推动电子向正极移动，此时半导体变为n型半导体；当负电荷提供给半导体，将推动空穴向负极移动，此时半导体变为p型半导体。
这种现象被称为电场效应，也是半导体中众多器件如二极管和晶体管的基础。
二、光学性质1.吸收：半导体材料具有宽带隙能够吸收光的性质。
当光射入半导体中，部分光能会被电子吸收，使电子从价带跃迁到导带，此时光的能量将转化为电子的动能。
不同的半导体材料对不同波长的光吸收能力不同，这种特性使半导体材料成为光电器件的重要组成部分。
2.发光：除了吸收光能，有些半导体材料还可以发光。
当电子从导带跃迁到价带时，会释放出能量，部分能量以光的形式散发出来，形成发光现象。
不同的半导体材料对应不同的发光颜色，从红光到紫光等都可以通过不同材料的跃迁产生。
3.光电效应：半导体材料的光电效应是指当光照射到半导体表面时，会产生电流。
第二章建筑装饰材料的基本性质
2.50～2.70 2.70～3.0 2.48～2.76 2.50～2.60 1.95～2.40 1.55～1.60 2.8～3.1 2.45～2.55 2.7～2.9
2100～2600
1600～1900 2500～2900 2300～2700 — — 400～800 — 2450～2550 2700～2900
表观密度，又称为干表观密度。
2.1 材料的物理性质
（3）堆积密度
堆积密度是下，单位体积的质量。用下式表 示：（1-3） 式中
' 0
0
'
m v0
'
——堆积密度，kg/m3； ——材料的质量，kg； ——材料的堆积体积，m3。
m ' vo
2.1材料的物理性质
（2）光的透射 光的透射又称为折射，光线在透过材料的前后，在材料表 面处会产生传播方向的转折。材料的透射比越大，表明材料的 透光性越好。如2mm厚的普通平板玻璃的透射比可达到88%。 当材料表面光滑且两表面为平行面时，光线束透过材料只 产生整体转折，不会产生各部分光线间的相对位移（见图11a）。此时，材料一侧景物所散发的光线在到达另一侧时不会 产生畸变，使景象完整地透过材料，这种现象称之为透视。大 多数建筑玻璃属于透视玻璃。当透光性材料内部不均匀、表面 不光滑或两表面不平行时，入射光束在透过材料后就会产生相 对位移（见图1-1b），使材料一侧景物的光线到达另一侧后不 能正确地反映出原景象，这种现象称为透光不透视。在装饰工 程中根据使用功能的不同要求也经常采用透光不透视材料，如 磨砂玻璃、压花玻璃等。
2.1材料的物理性质
(a)
(b) 图1-1 表面状态不同材料的透光折射性质
(a) 材料的透视原理;
(b) 材料的透光不透视原理
2100～2600
1600～1900 2500～2900 2300～2700 — — 400～800 — 2450～2550 2700～2900
表观密度，又称为干表观密度。
2.1 材料的物理性质
（3）堆积密度
堆积密度是下，单位体积的质量。用下式表 示：（1-3） 式中
' 0
0
'
m v0
'
——堆积密度，kg/m3； ——材料的质量，kg； ——材料的堆积体积，m3。
m ' vo
2.1材料的物理性质
（2）光的透射 光的透射又称为折射，光线在透过材料的前后，在材料表 面处会产生传播方向的转折。材料的透射比越大，表明材料的 透光性越好。如2mm厚的普通平板玻璃的透射比可达到88%。 当材料表面光滑且两表面为平行面时，光线束透过材料只 产生整体转折，不会产生各部分光线间的相对位移（见图11a）。此时，材料一侧景物所散发的光线在到达另一侧时不会 产生畸变，使景象完整地透过材料，这种现象称之为透视。大 多数建筑玻璃属于透视玻璃。当透光性材料内部不均匀、表面 不光滑或两表面不平行时，入射光束在透过材料后就会产生相 对位移（见图1-1b），使材料一侧景物的光线到达另一侧后不 能正确地反映出原景象，这种现象称为透光不透视。在装饰工 程中根据使用功能的不同要求也经常采用透光不透视材料，如 磨砂玻璃、压花玻璃等。
2.1材料的物理性质
(a)
(b) 图1-1 表面状态不同材料的透光折射性质
(a) 材料的透视原理;
(b) 材料的透光不透视原理
第二章 建筑材料的基本性质(1)
m 0 V0
材料的表观体积是指包含孔隙的体积。一般 是指材料长期在空气中干燥，即气干状态下的 表观密度。称为气干表观密度。在烘干状态下 的表观密度，称为干表观密度。
一、测定材料的干质量m:
取材料样品
烘干
冷却到室温
烘箱1050C~1100C
干燥器 天平
称量质量 m
二、测定材料的自然体积Vo-----分两种情况：
比较项目 材料状态
近似密度 近似绝对 密实状态
表观密度 自然状态Байду номын сангаас
堆积密度 堆积状态
V0
材料体积 计算公式
应用
V
m V
V
m ' V'
V0
0 m0
V0
0'
m0 V0'
判断材料性质
材料用量及体积的计 算
2、材料的密实度与孔隙度
1) 密实度 密实度是指材料体积内被固体物质所充实 的程度，也就是固体物质的体积占总体积的 比例。密实度反映材料的致密程度。以D表示：
材料的抗渗性也可用抗渗等级表示。抗渗 等级是以规定的试件，在标准试验方法下所 能承受的最大水压力来确定，以符号“Pn” 表示，如P4、P6、P8等分别表示材料能承受 0. 4、0. 6、0.8MPa的水压而不渗水。 例如：某防水混凝土的抗渗等级为P6，表 示该混凝土试件经标准养护28d后，按照规定 的试验方法在0.6MPa压力水的作用下无渗透 现象。
憎水性孔壁难以使水吸入。
拓展思考—— 1、为什么房屋一楼特别潮湿？ 2、如何解决？
1、地下水沿材料毛细管上升，然后 在空气中挥发。 2、解决问题的原理与办法 阻塞毛细通道，技术措施？ 对材料中的毛细管壁进行憎水 处理
土木工程材料的基本性质
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2.2 材料的力学性质
• ２.２.２ 弹性与塑性
• 材料在外力作用下产生变形,外力取消后能够完全恢复原来形状的性 质称为弹性,这种能够完全恢复的变形称为弹性变形;反之,当外力取消 后仍保持变形后的形状和大小,并且不产生裂缝及破坏的性质称为塑 性,这种不能恢复的变形称为塑性变形.
与其自然状态下的体积之比,可按下式计算:
• ５. 孔隙率 • 孔隙率是指固体材料的体积内孔隙体积所占的比例,可按下式计算:
• 材料的密实度与孔隙率之和等于１,即D＋P＝１.材料的密实度和孔隙 率是从两个不同侧面反映材料密实程度的指标.
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2.1 材料的物理性质
• 闭口孔隙率是指材料中闭口孔隙的体积与材料在自然状态下的体积之 比的百分率.即闭口孔隙率＝孔隙率－开口孔隙率.
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2.1 材料的物理性质
• ２. 热容量 • 材料具有受热时吸收热量,冷却时放出热量的性质.材料的热容量是指
材料温度变化１K所吸收或放出的热量,其大小可用比热容C 表示,可 按下式计算:
• 导热系数、比热容可以综合表示材料的热工性能,对于土木工程物的 保温、隔热,实现土木工程节能具有重要意义.几种常用土木工程材料 的导热系数和比热容见表２-２.
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2.2 材料的力学性质
• 材料的抗弯强度与材料的受力情况有关.试验时是将矩形截面的条形 试件放在两支点上,中间作用一集中力[图２-４(c)],对材料进行试验(如 水泥、砖的强度试验),其抗弯强度用下式计算:
• 强度是材料(尤其是结构材料)的一项重要的技术性能,一些材料如砖、 石材、水泥、砂浆、混凝土、钢材等都是按其强度大小划分为若干个 等级的(称为强度等级).土木工程中常用材料的强度见表２-３.
2.2 材料的力学性质
• ２.２.２ 弹性与塑性
• 材料在外力作用下产生变形,外力取消后能够完全恢复原来形状的性 质称为弹性,这种能够完全恢复的变形称为弹性变形;反之,当外力取消 后仍保持变形后的形状和大小,并且不产生裂缝及破坏的性质称为塑 性,这种不能恢复的变形称为塑性变形.
与其自然状态下的体积之比,可按下式计算:
• ５. 孔隙率 • 孔隙率是指固体材料的体积内孔隙体积所占的比例,可按下式计算:
• 材料的密实度与孔隙率之和等于１,即D＋P＝１.材料的密实度和孔隙 率是从两个不同侧面反映材料密实程度的指标.
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2.1 材料的物理性质
• 闭口孔隙率是指材料中闭口孔隙的体积与材料在自然状态下的体积之 比的百分率.即闭口孔隙率＝孔隙率－开口孔隙率.
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2.1 材料的物理性质
• ２. 热容量 • 材料具有受热时吸收热量,冷却时放出热量的性质.材料的热容量是指
材料温度变化１K所吸收或放出的热量,其大小可用比热容C 表示,可 按下式计算:
• 导热系数、比热容可以综合表示材料的热工性能,对于土木工程物的 保温、隔热,实现土木工程节能具有重要意义.几种常用土木工程材料 的导热系数和比热容见表２-２.
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2.2 材料的力学性质
• 材料的抗弯强度与材料的受力情况有关.试验时是将矩形截面的条形 试件放在两支点上,中间作用一集中力[图２-４(c)],对材料进行试验(如 水泥、砖的强度试验),其抗弯强度用下式计算:
• 强度是材料(尤其是结构材料)的一项重要的技术性能,一些材料如砖、 石材、水泥、砂浆、混凝土、钢材等都是按其强度大小划分为若干个 等级的(称为强度等级).土木工程中常用材料的强度见表２-３.
第2章金属材料的基础知识
合金系是指由两个或两个以上组元按照不同比例配制成一系列不 同成分的合金。
相是指合金中具有同一的聚集状态、同一的结构和性质的均匀组 成部分。按照相的形态划分，分为液相和固相。固态合金中的相 结构，分为固溶体和金属化合物。
组织是指用肉眼或借助显微镜观察到材料具有独特微观形貌特征 的部分。组织反映材料的相组成、相形态、大小和分布状况，它 是决定材料最终性能的关键。
金属材料的基本知识
金属材料在不同的使用场合下，所要求的力 学性能、物理性能、化学性能以及工艺性能各 不相同。虽然都是金属材料，不同成分和不同 状态下的性能差异也非常大。造成金属材料性 能差异的主要原因是由于金属材料内部结构的 不同。
2.1 金属材料的基础知识
按照物质原子在三维空间排列方式的不同， 材料可分为晶体材料与非晶体材料两大类。
3）面缺陷
面缺陷是指晶体中有一维空间方向上尺寸 很小，另外两维方向上尺寸较大的缺陷。这类 缺陷主要是指晶界和亚晶界。
晶界和亚晶界处区域内的原子排列不整齐， 偏离其平衡位置，产生晶格畸变。
面缺陷对金属的塑性变形起着阻碍的作用， 强度、硬度较晶内高。因此金属内部的晶粒越 细小，晶界就越多，强度和硬度就越高。
（2）金属的实际晶体结构
在理想状态下，金属的晶体结构是原子排 列的位向或方式完全一致的晶格，这种晶体称 为单晶体。
单晶体需要通过特殊的方法才能获得，例 如生产半导体元件的单晶硅、单晶锗等。
单晶体在不同方向上具有不同性能的现象 称为各向异性。
多晶体：由许多位向不同的晶粒构成 的晶体。
晶粒：多晶体是由许多微小的单晶体 构成的，这单晶体称为晶粒。
液体
2.1.1 纯金属的晶体结构与结晶
纯金属是指仅由同一种金属元素组成的金属。 汽车中的各种导电体、传热器等大多由纯铜、 纯铝等纯金属材料制成。纯金属是典型的晶体材料。
相是指合金中具有同一的聚集状态、同一的结构和性质的均匀组 成部分。按照相的形态划分，分为液相和固相。固态合金中的相 结构，分为固溶体和金属化合物。
组织是指用肉眼或借助显微镜观察到材料具有独特微观形貌特征 的部分。组织反映材料的相组成、相形态、大小和分布状况，它 是决定材料最终性能的关键。
金属材料的基本知识
金属材料在不同的使用场合下，所要求的力 学性能、物理性能、化学性能以及工艺性能各 不相同。虽然都是金属材料，不同成分和不同 状态下的性能差异也非常大。造成金属材料性 能差异的主要原因是由于金属材料内部结构的 不同。
2.1 金属材料的基础知识
按照物质原子在三维空间排列方式的不同， 材料可分为晶体材料与非晶体材料两大类。
3）面缺陷
面缺陷是指晶体中有一维空间方向上尺寸 很小，另外两维方向上尺寸较大的缺陷。这类 缺陷主要是指晶界和亚晶界。
晶界和亚晶界处区域内的原子排列不整齐， 偏离其平衡位置，产生晶格畸变。
面缺陷对金属的塑性变形起着阻碍的作用， 强度、硬度较晶内高。因此金属内部的晶粒越 细小，晶界就越多，强度和硬度就越高。
（2）金属的实际晶体结构
在理想状态下，金属的晶体结构是原子排 列的位向或方式完全一致的晶格，这种晶体称 为单晶体。
单晶体需要通过特殊的方法才能获得，例 如生产半导体元件的单晶硅、单晶锗等。
单晶体在不同方向上具有不同性能的现象 称为各向异性。
多晶体：由许多位向不同的晶粒构成 的晶体。
晶粒：多晶体是由许多微小的单晶体 构成的，这单晶体称为晶粒。
液体
2.1.1 纯金属的晶体结构与结晶
纯金属是指仅由同一种金属元素组成的金属。 汽车中的各种导电体、传热器等大多由纯铜、 纯铝等纯金属材料制成。纯金属是典型的晶体材料。
2-1工程材料的基本性能
弹性变形的特征： 弹性变形的特征： 理想的弹性变形是可逆的， （1）理想的弹性变形是可逆的，即施加外力时变 外力去除后恢复原状。 形，外力去除后恢复原状。 金属、 （2）金属、陶瓷和部分高分子材料不论是加载或 卸载时，只要在弹性变形范围内， 卸载时，只要在弹性变形范围内，其应力与应变之 间都保持单值线性函数即服从胡克定律： 间都保持单值线性函数即服从胡克定律： 在正应力下， 在正应力下，σ＝Eε 在切应力下， 在切应力下，τ＝Gγ 弹性模量E与切变模量G 弹性模量E与切变模量G：G＝E/2(1+ν) 式中： 为泊松比，表示侧向收缩的能力， 式中：ν为泊松比，表示侧向收缩的能力，在拉伸 试验时指材料横向收缩率与纵向收缩率的比值。 试验时指材料横向收缩率与纵向收缩率的比值。
第二章 材料的基本性能
工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性 工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性 是指制造工艺过程中材料 能。金属材料的工艺性能包括铸造、焊接、锻造、 金属材料的工艺性能包括铸造、焊接、锻造、 切削加工和热处理性能等。 切削加工和热处理性能等。 使用性能是指材料制成零件或产品后， 使用性能是指材料制成零件或产品后，在使用过 是指材料制成零件或产品后 程中能适应或抵抗外界对它的 适应或抵抗外界对它的力 化学、电磁、 程中能适应或抵抗外界对它的力、化学、电磁、 温度等作用而必须具有的能力。金属材料的使用 温度等作用而必须具有的能力。 作用而必须具有的能力 性能包括力学性能、物理性能、化学性能。 性能包括力学性能、物理性能、化学性能。
A0
（名义应力）
（名义应力）
铸铁的拉伸： 铸铁的拉伸： 铸铁拉伸没有屈服极限， 铸铁拉伸没有屈服极限，只有唯一指标是 强度极限： 强度极限： FbL σ bL =
材料的基本性质
（四）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 P按下式计算：
P V0 V0 100％ （1 V0 ）100％ （1 0 ）100％
V0
V
0
式中：ρ0——材料的体积密度；
0 ——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。
（一）材料的密度
1. 密度（工程上称比重） 指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，
按下式计算：
m
V
式中：ρ——密度，g/cm3 或 kg/m3； m——材料的质量，g 或 kg； V——材料的绝对密实体积，cm3 或 m3。
（一）材料的密度
2.表观密度（视密度） 材料单位表观体积的质量。按下式计算：
' m
V 式中： ——体积密度， g/cm3 或 kg/m3；
m ——材料的质量，g 或 kg；
V ——材料的表观体积，cm3 或 m3。
（一）材料的密度Βιβλιοθήκη 工程中砂石材料， 直接用排水法测 定其表观体积
表观体积是指包括 内部封闭孔隙在内的体 积。其封闭孔隙的多少， 孔隙中是否含有水及含 水的多少，均可能影响 其总质量或体积。
一、材料与质量有关的性质
材料的自然体积 材料在自然状态下的体积，即整体材料的外
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
粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观 体积。松散堆积状态下的体V0 积较大，密实堆积状 态下的体积较小。一般以 表示。
建筑材料常见问题解答第2章基本性质
建筑材料常见问题解答第2章建筑材料的基本性质1．一般的讲，建筑材料的基本性质可归纳为哪几类？答：一般的讲，建筑材料的基本性质可归纳为以下几类：物理性质：包括材料的密度、孔隙状态、与水有关的性质、热工性能等。
化学性质：包括材料的的抗腐蚀性、化学稳定性等，因材料的化学性质相异较大，故该部分内容在以后各章中分别叙述。
力学性质：材料的力学性质应包括在物理性质中，但因其对建筑物的安全使用有重要意义，故对其单独研究，包括材料的强度、变形、脆性和韧性、硬度和耐磨性等。
耐久性：材料的耐久性是一项综合性质，虽很难对其量化描述，但对建筑物的使用至关重要。
2．什么是材料的化学组成？答：材料化学组成的不同是造成其性能各异的主要原因。
化学组成通常从材料的元素组成和矿物组成两方面分析研究。
材料的元素组成，主要是指其化学元素的组成特点，材料的矿物组成主要是指元素组成相同，但分子团组成形式各异的现象。
3．建筑材料的微观结构主要有哪几种形式？各有何特点？建筑材料的微观结构主要有晶体、玻璃体和胶体等形式。
晶体的微观结构特点是组成物质的微观粒子在空间的排列有确定的几何位置关系。
一般来说，晶体结构的物质具有强度高、硬度较大、有确定的熔点、力学性质各向异性的共性。
建筑材料中的金属材料（钢和铝合金）和非金属材料中的石膏及水泥石中的某些矿物等都是典型的晶体结构。
玻璃体微观结构的特点是组成物质的微观粒子在空间的排列呈无序浑沌状态。
玻璃体结构的材料具有化学活性高、无确定的熔点、力学性质各向同性的特点。
粉煤灰、建筑用普通玻璃都是典型的玻璃体结构。
胶体是建筑材料中常见的一种微观结构形式，通常是由极细微的固体颗粒均匀分布在液体中所形成。
胶体与晶体和玻璃体最大的不同点是可呈分散相和网状结构两种结构形式，分别称为溶胶和凝胶。
溶胶失水后成为具有一定强度的凝胶结构，可以把材料中的晶体或其他固体颗粒粘结为整体。
如气硬性胶凝材料水玻璃和硅酸盐水泥石中的水化硅酸钙和水化铁酸钙都呈胶体结构。
尤溪职中建筑材料教案——第二章 建筑材料的基本性质
教学内容： 一、 导入：由习题导入密实度的公式及理解此概念：普通黏土砖表观密度为1850千克每立方米，密度为2。
50克每立方厘米，求密实度。
二、 讲授：1、 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：D ＝0V V X 100%＝0ρρ X 100% 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%。
2、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：P=1-D式中：V ——材料的绝对密实体积，cm3 或 m3；V 0——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。
3、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：/P ＝//0V V V -X 100%＝/0/0ρρρ- X 100%＝（1-/00ρρ）X 100% 式中：ρ0——材料的体积密度； '0ρ ——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。
4、孔隙率与空隙率的区别三、小结（略）四、练习：课后习题教学内容：建筑材料的基本力学性质一、材料的强度材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度。
根据外力作用形式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等，均以材料受外力破坏时单位面积上所承受的力的大小来表示。
材料的这些强度是通过静力试验来测定的，故总称为静力强度。
材料的静力强度是通过标准试件的破坏试验而测得，必须严格按照国家规定的试验方法标准进行。
材料的强度是大多数材料划分等级的依据。
表2.2.1列出了材料的抗压、抗拉、抗剪和抗弯强度的计算公式。
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它包含内部和颗粒之间的空隙。
思如考何：？实际密度第、2章表相观关密材料度基和本堆性质积密度之间的大小关系
常用土木工程材料的密度、表观密度及堆积密度
材料 石灰岩 花岗岩 碎石（石灰岩）
砂 普通粘土砖 空心粘土砖
水泥 普通混凝土 轻集料混凝土
木材 钢材 泡沫塑料
密度ρ/g·cm-3 表观密度ρ0/kg·m-3
— — 1200~1300 — — — — —
二、 材料的孔隙率与空隙率
1. 密实度（Dense） • 密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例，说
明材料体积内被固体物质所充填的程度，即反映了材料的致
密程度，按下式计算： D V V0
2.孔隙率（Porosity）
孔隙率材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率，称为材
2.60
1800~2600
2.80
2500~2900
2.60
—
2.60
—
2.50
1600~1800
2.50
1000~1400
3.20
—
—
2100~2600
—
800~1900
1.55
400~800
7.85
7850
—
20~50
第2章相关材料基本性质
堆积密度ρ/0 /kg·m-3 — —
1400~1700 1450~1650
料的孔隙率（P）。可用下式表示：
PV0V0V10000
P+D=1 第2章相关材料基本性质
孔隙按大小分为粗孔和细孔，按特征分为连通孔隙和封闭孔隙， 它与材料的吸水性、强度、抗渗性、抗冻性等性质有关。
孔隙率 反映 孔隙多少 或 致密程度
孔隙增多
强度降低 导热性能降低 透气性，透水性，吸水性变大 抗冻性一般提高。
体积密度减小
孔隙特征
尺寸：微孔、细孔、大孔 封闭孔（VB）、连通孔（开口）（VK）
孔隙特征对材料性能影响很大
第2章相关材料基本性质
2.（散粒）材料的空隙
空隙率（P/ ）：堆积体积（V0/）中空隙体积（VS）占的比例。
P/
VS
V0/
V0
100%
(1
/ 0
) 100%
V0/
V0/
0
填充率（P/ ） 。堆积体积中，颗粒填充的程度。
１.实际密度(Density) 以前称比重、真实密度(True Density)，简称密度(Density)。
• 实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。
m
V
式中：ρ— 实际密度（g/cm3） m— 材料的质量（g） V— 材料在绝第2对章密相关实材状料态基本下性的质体积（cm3 ）
第2章相关材料基本性质
3 堆积密度
散粒材料在自然堆积状 态下单位体积的重量称为 堆积密度。可用下式表示
9;
≤
式中 ρ0’ — 散粒材料的堆积密度（g/cm3或 kg/m3 ）
m— 散粒材料的质量（g或 kg）
，
v 0 —材料在自然状态下的堆积体积（cm3或 m3 ），
李氏瓶
２. 表观密度 (Apparent Density）
也称容重 ，是指材料在自然状态下，单位体积所具有 的质量，按下式计算：
作 用 ：
0
m V0
计
算 构
式中 ρ0—材料的表观密度（g/cm3或 kg/m3 ）
件
m —材料的质量（g或 kg)
的 自 重
V0—材料在自然状态下的体积，或称表观体积 （cm3或 m3 ）, 包含内部空隙在内的体积（规则几何 形状、松散体积用排液法）
第2章相关材料基本性质
（一）亲水性与憎水性
2. 润湿边角 材料被水湿润的情况可用润湿边角θ来表示。
•当材料与水接触时，在材料、水、空气三相的交界点，作沿 水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为润 湿边角 。
γL
γS
θγSL
（a）
γL 材料第的2章润相湿关示材意料图基本性质
3.亲水性材料与憎水性材料
D
V V0
100%
或
D
0
100%
D P 1 或
填充率+空隙率=1
第2章相关材料基本性质
三、 材料与水有关的性质
（一）亲水性与憎水性 1.概念
• 亲水性：材料能被水润湿的性质，如砖、混凝土等。 • 材料产生亲水性的原因是因其与水接触时，材料与
水分子之间的亲合力大于水分子之间的内聚力所致。 当材料与水接触，材料与水分子之间的亲合力小于 水分子之间的内聚力时，材料则表现为憎水性。憎 水性材料如沥青、石油等。 • 问题： 亲水性材料与憎水性材料在实际工程中有何 意义？
第2章相关材料基本性质
第一节 建筑材料的物理性质
一、 材料的密度、表观密度与堆积密度 二、 材料的密实度、孔隙率与空隙率 三、 材料与水有关的性质 四、 材料的热工性质
第2章相关材料基本性质
一、 材料的密度、表观密度与堆积密度
• 密度是指物质单位体积的质量。单位为g/cm3或kg／m3。由于 材料所处的体积状况不同，故有实际密度（以前称为真密度）、 表观密度和堆积密度之分。
用润湿边角θ来反映
• θ角愈小，表明材料愈易被水润湿。
γL
• 当θ≤ 90°时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而表 现出亲水性，这种材料称亲水性材料。
• θ>90°时，材料表面不吸附水，此γ 称S 憎水性材料θ 。γSL • 当θ=0°时，表明材料完全被水润湿。 • 上称述为概亲念液也材适料用和于憎其液它材液料体。对固体的润湿情况（a，）相应
１.实际密度(Density)
绝对密实状态下的体积的测定： ☺ 近于绝对密实的材料（金 属、玻璃等）：直接以排水法测 定； ☺ 有孔隙的材料（砖、混凝 土、石材）：将材料磨成细粉以 排除其内部孔隙，经干燥后用密 度瓶（李氏瓶）测定其实际体积， 该体积即可视为绝对密实状态下 的体积。
第2章相关材料基本性质
第二章 建筑材料的基本性质
建筑材料在建筑物的各个部位的功能不同，均要承 受各种不同的作用，因而要求建筑材料必须具有相应的 基本性质。
基本性质主要包括物理性质、力学性质、耐久性、 装饰性、防火性、防放射性等。
• 物理性质包括密度、密实性、空隙率（计算材料用 量、构件自重、配料计算、确定堆放空间）
• 力学性质包括强度、弹性、塑脆韧性、硬度。
γL
γL
γS
θγSL
θ
γS
γSL
（a）
γL
（b）
第2章相材关材料料的基润本湿性示质意图 （a）亲水性材料；（b）憎水性材料
材料的含水状态
干燥状态 气干状态 饱和面干状态 湿润状态
第2章相关材料基本性质
（二） 材料的吸水性与吸湿性
1.吸水性(Water Absorption)
思如考何：？实际密度第、2章表相观关密材料度基和本堆性质积密度之间的大小关系
常用土木工程材料的密度、表观密度及堆积密度
材料 石灰岩 花岗岩 碎石（石灰岩）
砂 普通粘土砖 空心粘土砖
水泥 普通混凝土 轻集料混凝土
木材 钢材 泡沫塑料
密度ρ/g·cm-3 表观密度ρ0/kg·m-3
— — 1200~1300 — — — — —
二、 材料的孔隙率与空隙率
1. 密实度（Dense） • 密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例，说
明材料体积内被固体物质所充填的程度，即反映了材料的致
密程度，按下式计算： D V V0
2.孔隙率（Porosity）
孔隙率材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率，称为材
2.60
1800~2600
2.80
2500~2900
2.60
—
2.60
—
2.50
1600~1800
2.50
1000~1400
3.20
—
—
2100~2600
—
800~1900
1.55
400~800
7.85
7850
—
20~50
第2章相关材料基本性质
堆积密度ρ/0 /kg·m-3 — —
1400~1700 1450~1650
料的孔隙率（P）。可用下式表示：
PV0V0V10000
P+D=1 第2章相关材料基本性质
孔隙按大小分为粗孔和细孔，按特征分为连通孔隙和封闭孔隙， 它与材料的吸水性、强度、抗渗性、抗冻性等性质有关。
孔隙率 反映 孔隙多少 或 致密程度
孔隙增多
强度降低 导热性能降低 透气性，透水性，吸水性变大 抗冻性一般提高。
体积密度减小
孔隙特征
尺寸：微孔、细孔、大孔 封闭孔（VB）、连通孔（开口）（VK）
孔隙特征对材料性能影响很大
第2章相关材料基本性质
2.（散粒）材料的空隙
空隙率（P/ ）：堆积体积（V0/）中空隙体积（VS）占的比例。
P/
VS
V0/
V0
100%
(1
/ 0
) 100%
V0/
V0/
0
填充率（P/ ） 。堆积体积中，颗粒填充的程度。
１.实际密度(Density) 以前称比重、真实密度(True Density)，简称密度(Density)。
• 实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。
m
V
式中：ρ— 实际密度（g/cm3） m— 材料的质量（g） V— 材料在绝第2对章密相关实材状料态基本下性的质体积（cm3 ）
第2章相关材料基本性质
3 堆积密度
散粒材料在自然堆积状 态下单位体积的重量称为 堆积密度。可用下式表示
9;
≤
式中 ρ0’ — 散粒材料的堆积密度（g/cm3或 kg/m3 ）
m— 散粒材料的质量（g或 kg）
，
v 0 —材料在自然状态下的堆积体积（cm3或 m3 ），
李氏瓶
２. 表观密度 (Apparent Density）
也称容重 ，是指材料在自然状态下，单位体积所具有 的质量，按下式计算：
作 用 ：
0
m V0
计
算 构
式中 ρ0—材料的表观密度（g/cm3或 kg/m3 ）
件
m —材料的质量（g或 kg)
的 自 重
V0—材料在自然状态下的体积，或称表观体积 （cm3或 m3 ）, 包含内部空隙在内的体积（规则几何 形状、松散体积用排液法）
第2章相关材料基本性质
（一）亲水性与憎水性
2. 润湿边角 材料被水湿润的情况可用润湿边角θ来表示。
•当材料与水接触时，在材料、水、空气三相的交界点，作沿 水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为润 湿边角 。
γL
γS
θγSL
（a）
γL 材料第的2章润相湿关示材意料图基本性质
3.亲水性材料与憎水性材料
D
V V0
100%
或
D
0
100%
D P 1 或
填充率+空隙率=1
第2章相关材料基本性质
三、 材料与水有关的性质
（一）亲水性与憎水性 1.概念
• 亲水性：材料能被水润湿的性质，如砖、混凝土等。 • 材料产生亲水性的原因是因其与水接触时，材料与
水分子之间的亲合力大于水分子之间的内聚力所致。 当材料与水接触，材料与水分子之间的亲合力小于 水分子之间的内聚力时，材料则表现为憎水性。憎 水性材料如沥青、石油等。 • 问题： 亲水性材料与憎水性材料在实际工程中有何 意义？
第2章相关材料基本性质
第一节 建筑材料的物理性质
一、 材料的密度、表观密度与堆积密度 二、 材料的密实度、孔隙率与空隙率 三、 材料与水有关的性质 四、 材料的热工性质
第2章相关材料基本性质
一、 材料的密度、表观密度与堆积密度
• 密度是指物质单位体积的质量。单位为g/cm3或kg／m3。由于 材料所处的体积状况不同，故有实际密度（以前称为真密度）、 表观密度和堆积密度之分。
用润湿边角θ来反映
• θ角愈小，表明材料愈易被水润湿。
γL
• 当θ≤ 90°时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而表 现出亲水性，这种材料称亲水性材料。
• θ>90°时，材料表面不吸附水，此γ 称S 憎水性材料θ 。γSL • 当θ=0°时，表明材料完全被水润湿。 • 上称述为概亲念液也材适料用和于憎其液它材液料体。对固体的润湿情况（a，）相应
１.实际密度(Density)
绝对密实状态下的体积的测定： ☺ 近于绝对密实的材料（金 属、玻璃等）：直接以排水法测 定； ☺ 有孔隙的材料（砖、混凝 土、石材）：将材料磨成细粉以 排除其内部孔隙，经干燥后用密 度瓶（李氏瓶）测定其实际体积， 该体积即可视为绝对密实状态下 的体积。
第2章相关材料基本性质
第二章 建筑材料的基本性质
建筑材料在建筑物的各个部位的功能不同，均要承 受各种不同的作用，因而要求建筑材料必须具有相应的 基本性质。
基本性质主要包括物理性质、力学性质、耐久性、 装饰性、防火性、防放射性等。
• 物理性质包括密度、密实性、空隙率（计算材料用 量、构件自重、配料计算、确定堆放空间）
• 力学性质包括强度、弹性、塑脆韧性、硬度。
γL
γL
γS
θγSL
θ
γS
γSL
（a）
γL
（b）
第2章相材关材料料的基润本湿性示质意图 （a）亲水性材料；（b）憎水性材料
材料的含水状态
干燥状态 气干状态 饱和面干状态 湿润状态
第2章相关材料基本性质
（二） 材料的吸水性与吸湿性
1.吸水性(Water Absorption)