第1頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四本章內(nèi)容1.1

材料的物理性質(zhì)1.2

材料的力學(xué)性質(zhì)第2頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.1材料的物理性質(zhì)

密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為：

絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積是指不包括孔隙在內(nèi)的體積。1.1.1材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)1.1.1.1密度第3頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為：

材料的表觀體積是指包含孔隙的體積。一般是指材料長(zhǎng)期在空氣中干燥，即氣干狀態(tài)下的表觀密度。在烘干狀態(tài)下的表觀密度，稱為干表觀密度。1.1.1.2表觀密度第4頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

堆積密度是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計(jì)算式為：

砂子、石子等散粒材料的堆積體積，是在特定條件下所填充的容量筒的容積。材料的堆積體積包含了顆粒之間或纖維之間的孔隙。

常用建筑材料的有關(guān)數(shù)據(jù)見表1.1。1.1.1.3堆積密度第5頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四表1.1常用建筑材料的密度、表觀密度、堆積密度和孔隙率

材料密度ρ(kg/m3)表觀密度ρ0(kg/m3)堆積密度ρ′0(kg/m3)孔隙率(%)石灰?guī)r2.60~2.802000~2600____花崗巖2.60~2.902600~2800__0.5~3.0碎石(石灰?guī)r)2.60~2.80__1400~1700__砂2.60__1450~1650__粘土2.60__1600~1800__普通粘土磚2.501600~1800__20~40第6頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四材料密度ρ(kg/m3)表觀密度ρ0(kg/m3)堆積密度ρ′0(kg/m3)孔隙率(%)粘土空心磚2.501000~1400____水泥

3.10__1200~1300__普通混凝土

__2100~2600__5~20木材1.55400~800__55~75鋼材7.857850__0泡沫塑料__20~50____第7頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(1)密實(shí)度

密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度，也就是固體物質(zhì)的體積占總體積的比例。密實(shí)度反映材料的致密程度。計(jì)算式為：1.1.1.4材料的密實(shí)度與孔隙率第8頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例如：某種普通粘土磚ρ0=1700kg/m3，ρ=2.5g/cm3。那么其密實(shí)度

D=ρ0÷ρ×100%=1700÷2500×100%=68%第9頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)孔隙率

孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。計(jì)算式為：孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系為：第10頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

如上述普通粘土磚的孔隙率為：

P=（1-ρ0÷ρ)×100%

=(1-0.68)×100%=32%材料的密實(shí)度和孔隙率是從不同方面反映材料的密實(shí)程度，通常采用孔隙率表示。根據(jù)材料內(nèi)部孔隙構(gòu)造的不同，孔隙分為連通的和封閉的兩種。幾種常用材料的孔隙率列于表1.1。第11頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(1)填充率

填充率是指散粒材料在某種堆積體積內(nèi)被其顆粒填充的程度。其計(jì)算式為：1.1.1.5材料的填充率與空隙率第12頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)空隙率

空隙率是指散粒材料在某種堆積體積內(nèi)，顆粒之間的空隙體積所占的比例。計(jì)算式為：空隙率與填充率的關(guān)系為：第13頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四材料在空氣中與水接觸時(shí)，根據(jù)材料表面被水潤(rùn)濕的情況，分親水性材料和憎水性材料兩類當(dāng)材料分子與水分子間的相互作用力大于水分子間的作用力時(shí)，材料表面就會(huì)被水所潤(rùn)濕。此時(shí)在材料、水和空氣的三相交點(diǎn)處，沿水滴表面所引切線與材料表面所成的夾角θ≤90°［圖1.1(a)］，這種材料屬于親水性材料。1.1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1.2.1親水性與憎水性第14頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四如果材料分子與水分子間的相互作用力小于水本身分子間的作用力，則表示材料不能被水潤(rùn)濕。此時(shí)，潤(rùn)濕角90°＜θ＜180°［圖1.1(b)］，這種材料稱為憎水性材料。

大多數(shù)建筑材料，如石材、磚瓦、陶器、混凝土、木材等都屬于親水性材料，而瀝青、石蠟和某些高分子材料屬于憎水性材料。第15頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖1.1材料潤(rùn)濕邊角第16頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)。吸水性的大小用吸水率表示。

吸水率為材料浸水后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)吸入水的質(zhì)量（或體積）占材料干燥質(zhì)量（或干燥時(shí)體積）的百分比。

質(zhì)量吸水率

1.1.2.2吸水性第17頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

體積吸水率

材料吸水率的大小與材料的孔隙率和孔隙構(gòu)造特征有關(guān)。第18頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分的性質(zhì)稱為吸濕性。吸濕性的大小用含水率表示。

含水率為材料所含水的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分比。計(jì)算式為：1.1.2.3吸濕性第19頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

材料在長(zhǎng)期飽和水作用下不被破壞，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示。計(jì)算式為：1.1.2.4耐水性第20頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

抗?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性質(zhì)。材料的抗?jié)B性可用滲透系數(shù)表示。1.1.2.5抗?jié)B性

材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級(jí)Pn來表示。

例如：某防水混凝土的抗?jié)B等級(jí)為P6，表示該混凝土試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后，按照規(guī)定的試驗(yàn)方法在0.6MPa壓力水的作用下無滲透現(xiàn)象。第21頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用(凍融循環(huán))而不被破壞，強(qiáng)度也無顯著降低的性能。材料的抗凍性用抗凍等級(jí)Fn表示。n表示材料試件經(jīng)n次凍融循環(huán)試驗(yàn)后，質(zhì)量損失不超過5%，抗壓強(qiáng)度降低不超過25%。n的數(shù)值越大，說明抗凍性能愈好。材料的抗凍性與材料的密實(shí)度、強(qiáng)度、孔隙構(gòu)造特征、耐水性以及吸水飽和程度有關(guān)。1.1.2.6抗凍性第22頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四材料傳導(dǎo)熱量的性能稱為導(dǎo)熱性。材料的導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)表示。

導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是指，單位厚度的材料，當(dāng)兩個(gè)相對(duì)側(cè)面溫差為1K時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。計(jì)算式為：材料的導(dǎo)熱系數(shù)與材料的成分、構(gòu)造等因素有關(guān)。

1.1.3材料的熱工性質(zhì)1.1.3.1導(dǎo)熱性第23頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

材料加熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量。熱容量用比熱表示，1g材料溫度升高或降低1K時(shí)，所吸收或放出的熱量稱為比熱。比熱的計(jì)算式為：材料的比熱與質(zhì)量的乘積為材料的熱容量值Q容=c·m。1.1.3.2熱容量第24頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.2材料的力學(xué)性質(zhì)材料在外力(荷載)作用下抵抗破壞的能力，稱為強(qiáng)度。當(dāng)材料承受外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生應(yīng)力。隨著外力逐漸增加，應(yīng)力也相應(yīng)增大。直至材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的作用力不能再抵抗這種應(yīng)力時(shí)，材料即破壞，此時(shí)的極限應(yīng)力值就是材料的強(qiáng)度。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有抗拉、抗壓、抗剪和抗彎(抗折)強(qiáng)度等(圖1.2)。1.2.1強(qiáng)度第25頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在試驗(yàn)室采用破壞試驗(yàn)法測(cè)試材料的強(qiáng)度。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法，將制作好的試件安放在材料試驗(yàn)機(jī)上，施加外力(荷載)，直至破壞，根據(jù)試件尺寸和破壞時(shí)的荷載值，計(jì)算材料的強(qiáng)度。

材料的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度的計(jì)算式為：

第26頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

材料的抗彎強(qiáng)度與試件受力情況、截面形狀以及支承條件有關(guān)。通常是將矩形截面的條形試件放在兩個(gè)支點(diǎn)上，中間作用一集中荷載。

材料的抗彎強(qiáng)度的計(jì)算式為：

材料的強(qiáng)度主要取決于它的組成和結(jié)構(gòu)。一般說材料孔隙率越大，強(qiáng)度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，強(qiáng)度也不相同。第27頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖1.2材料受力示意圖(a)拉力；(b)壓力；(c)剪切；(d)彎曲第28頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后變形隨即消失，這種性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形。材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后仍保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。材料的彈性和塑性變形曲線見圖1.3。有的材料在受力時(shí)彈性變形和塑性變形同時(shí)產(chǎn)生，如圖1.4所示。1.2.2彈性與塑性第29頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖1.3材料的彈性和塑性變形曲線第30頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖1.4材