第一章建筑材料的基本性质

Wh =
ms - mg mg
100%
式中：ms——材料吸湿状态下的质量（g或kg） mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。 当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥 过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水 率称为平衡含水率。
二、材料与水有关的性质
吸水率与含水率的区别
比较项目 适用场合 表示方法 吸收水量 吸水率 在水中吸收水分 吸收水分的质量比或 体积比 达到饱和 含水率 在空气中吸收水分 吸收水分的质量比 与空气中水分平衡 通常小于吸水率
6.材料的抗渗性
抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。 用渗透系数或抗渗等级表示。 （1）渗透系数 材料的渗透系数K可通过下式计算:
K =
Q d A tH
式中：K——渗透系数,（cm / h）; Q——渗水量， （cm3 ）； A——渗水面积,（cm2 ）； H——材料两侧的水压差，（cm）； d——试件厚度 （cm）；t——渗水时间 （h）。 材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。
q ０90
θ θ
q > 90
θ — —称为润湿角。
（ａ）亲水性材料
（ｂ）憎水性材料
二、材料与水有关的性质
2.材料的吸水性
材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水 性。 吸水性的大小以吸水率来表示。 （1） 质量吸水率
质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在 干燥状态下的质量百分比，并以Wm 表示。质量吸水率Wm 的计算公式为：
（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：
r V0ⅱ V0 V ? 100％ （ - 0 ） 100％ （ - 0 ） 100％ 1 ? 1 P ¢= r0 V0¢ V 0'
式中：ρ0——材料的表观密度；
¢ r 0——材料的堆积密度。
封闭孔隙（体积为Vb） 开口孔隙（体积为Vk） 固体物质（体积为V）
Vp——孔隙体积
材料在自然状态下总体积：V0＝V+Vp 孔隙体积：Vp＝Vb+Vk
绝对密实体积
干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内 部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。 一般以Ｖ表示。
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。
（3）影响材料吸水性的因素
材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。 因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部 的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。
二、材料与水有关的性质
3. 材料的吸湿性
材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性 质。用含水率Ｗh表示，其计算公式为：
二、材料与水有关的性质
（2） 抗渗等级
材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料 标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可 承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、 P6、P8、P10…等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、 0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而不渗透。
二、材料与水有关的性质
影响抗冻性的因素
1.材料的密实度（孔隙率） 性越好。 密实度越高则其抗冻
2.材料的孔隙特征 开口孔隙越多则其抗冻性越差。 3.材料的强度 强度越高则其抗冻性越好。 4.材料的耐水性 耐水性越好则其抗冻性也越好。 5.材料的吸水量大小 吸水量越大则其抗冻性越差。
二、材料与水有关的性质
l = Qd FZ t2 - t1） （
式中：λ——导热系数，W/（m·K）； Q——传导的热量，J； d——材料厚度，m； F——热传导面积，m2； Z——热传导时间，h； （t2－t1）——材料两面温度差，K。 • 物理意义：单位厚度（1m）的材料、两面温度差为1K时、 在单位时间（1h）内通过单位面积（1 m2 ）的热量。
抗压强度、抗拉强度、抗 剪强度的计算： 抗弯强度的计算： 中间作用一集中荷载， 对矩形截面试件，则其抗 弯强度用下式计算：
Fmax f = A
式中：f——材料强度， MPa； ； Fmax——材料破坏时的最 大荷载，N； A——试件受力面积， mm2。
第一章 材料的基本性质
第一章 材料的基本性质
材料与质量有关的性质 材料与水有关的性质 材料的热工性质 材料的力学性质 材料的耐久性
一、材料与质量有关的性质
材料的密度 材料的密实度 孔隙率 空隙率
一、材料与质量有关的性质
材料的体积构成
体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不 同的物理状态，因而表现出不同的体积。
二、材料与水有关的性质
材料的亲水性与憎水性 材料的吸水性 材料的吸湿性 材料的耐水性 材料的抗冻性 材料的抗渗性
二、材料与水有关的性质
1.材料的亲水性与憎水性
与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲 水性；材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性。 具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子 结构。亲水性材料与水分子之间的分子作用力，大于 水分子相互之间的内聚力；憎水性材料与水分子之间 的作用力，小于水分子相互之间的内聚力。
材料的线膨胀系数与材料的组成和结构有关，常 选择合适的材料来满足工程对温度变形的要求。
四、材料的力学性质
1.材料的强度
材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。 根据外力作用方式的不同，材料强度有、抗压、抗 剪、抗弯（抗折）强度等。
F
F
F F
l/2 F
h b
l
F
F
抗压
抗拉
抗剪
抗弯
四、材料的力学性质
V
r = m V
V0
r0 = m V0
r
0
V0¢
'= m V0 '
判断材料性质
用量计算、体积计算
（二） 材料的密实度
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：
V D= ? 100％ V0
式中： ρ——密度；
r0 ％ 100 r
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%。
Wm =
mb - mg mg
100%
式中： mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。
二、材料与水有关的性质
（2） 体积吸水率
体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占 材料自然体积的百分率，并以WV表示。体积吸水率WV的计 算公式为：
Wv =
三、材料的热工性质
3.热阻和传热系数
热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热流通 过的能力，热阻的定义及计算式为： Ｒ＝ｄ/λ
式中： R——材料层热阻，（m2·K）/W； d——材料层厚度，m； λ——材料的导热系数，W/（m·K）。
热阻的倒数１／Ｒ称为材料层（墙体或其它围护结 构）的传热系数。传热系数是指材料两面温度差为1 Ｋ时，在单位时间内通过单位面积的热量。
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积较大，密实堆积状态下的体 积较小。一般以 V0 ' 表示。
（一）材料的密度
1. 密度 指材料在绝对密实状态下单位体积的质量， 按下式计算：
r =
m V
式中：ρ——材料的密度，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
表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。按下式 计算：
r0 = m V0
式中：ρ0——材料的表观密度, g/cm3 或 kg/m3； m ——材料的质量，g 或 kg； V0——材料的自然体积，cm3 或 m3。
（一）材料的密度
3. 堆积密度
堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位 体积的质量。按下式计算：
（三）孔隙率
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：
V0 - V r0 P= ? 100％ （ 1 ） 100％ V0 r
式中：V——材料的绝对密实体积，cm3 或 m3； V0——材料的自然状态下的体积，cm3 或 m3； ρ0——材料的表观密度, g/cm3 或 kg/m3； ρ——密度, g/cm3 或 kg/m3。
三、材料的热工性质
4.材料的温度变形性
材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积 变化。用线膨胀系数α表示。
∆L =（t2 － t1）· α · L
式中：∆L——线膨胀或线收缩量 ，mm 或 cm； （t2－t1）——材料前后的温度差，K； α——材料在常温下的平均线膨胀系数，1/K； L——材料原来的长度，mm或m。
二、材料与水有关的性质
4. 材料的耐水性
材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破 坏，强度也不显著降低的性质。材料耐水性的指标 用软化系数KR表示：
K
R
=
fb fg
式中： KR —— 材料的软化系数； fb—— 材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）； fg —— 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。
（3）影响材料抗渗性的因素
• 材料亲水性和憎水性 通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性 材料； • 材料的密实度 密实度高的材料其抗渗性也较高； • 材料的孔隙特征 具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。
三、材料的热工性质
1.导热性
当材料两面存在温度差时，热量从材料一面传 导至另一面的性质，称为材料的导热性。导热性用 导热系数λ表示：