1、1,第二节 材料的物理性质,一、与质量有关性质 二、与水有关性质 三、与热有关的性质,2,一、与质量有关的性质 （一）密度（）=m/V (g/cm3) m-材料在干燥状态下的质量,g;V-材料在绝对密实状态下的体积，cm3。 测试时，材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必须磨细后采用排开液体的方法来测定其体积。,3,（二）视密度（ ） =m/V (g/cm3) m -材料在干燥状态下的质量，g；V -材料的视体积，cm3。 材料的视体积用排液法进行测定，其值为材料的固体体积与材料内孔之和。,4,（三）表观密度（）=m/Vo (kg/m3) m-自然状态质量（可能含水），kg；Vo-材料在自然状态
2、下的体积，m3。 使材料吸水饱和后再用排水法测得表观体积。材料质量采用自然状态下或干燥状态下的测定值。,5,（四）堆积密度（o）o= m/ Vo (kg/m3)m-自然状态质量（可能含水），kg；Vo-材料的堆积体积，m3. 该体积数值为所填材料的固体体积、孔隙体积以及粒料之间的空隙体积三者之和。 （五）孔隙率与密实度、空隙率与填充率1、密实度-材料自然状态体积内被固体物质充实的程度，即固体体积占表观体积的比例。按下式计算：,6,2、孔隙率-材料的孔隙体积占表观体积的比例。按下式计算：,密实度和孔隙率的关系为：D+P=1,7,8,3、开口孔隙率-水能进入的孔隙体积与材料的自然状态体积之比的百分
3、数。按下式计算：式中 Pk 材料的开口孔隙率（%）；m1 材料真空吸水饱和面干质量（g）；m材料在干燥状态下的质量（g）；H2O水的密度（g/cm3）。,9,材料的四种状态：绝干；气干（和大气的含水率达到平衡）；饱和面干（里面孔隙吸水饱和，表面干燥）；润湿,10,4、闭口孔隙率,材料的密实度与孔隙率反映了材料的致密程度。通常情况下，对同种材料而言，孔隙率越小，开口孔隙越少，则材料的强度越高，吸水性越小，抗渗性和抗冻性越好。,11,5、材料的填充率-散粒材料在堆积体积中，被颗粒自然状态体积填充的程度。按下式计算：6、材料的空隙率-散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率。按下式
4、计算：,空隙率的意义！如空隙率较小的砂、石材料可以节约水泥。,12,二、材料与水有关的性质 （一）材料的亲水性与憎水性在材料-水-空气三相体系的三相点（A点）上存在三种界面张力：材料与水的界面张力 （ ）；材料与空气的界面张力 （ ）；水与空气的界面张力 （ ）。（a）亲水材料 （b）憎水材料,13,将三种界面张力投影到水平面上可得下面方程式：式中角称为润湿角,由 可判断材料亲或憎水性：当为零时-材料完全被水润湿；当0 90时-材料表面可润湿，亲水性材料。如花岗岩、混凝土当90 180 时-材料为憎水性材料。如沥青。,14,（二）材料的吸水性和吸湿性 1、材料的吸水性吸水性是指材料在水中吸水的
5、性质，材料在没 有压力的水中吸水达饱和面干时的含水率，称为吸 水率。吸水率有两种表示方法：质量吸水率 体积吸水率,材料吸水后性能的变化：体积膨胀、表观密度增加、强度降低、导热性能提高、耐久性降低,15,式中: m 干燥状态下的质（g）；m1 常压下吸水饱和面干时的质量（g）；v 自然状态下的体积（ ）； 水的密度（g/ ）； 块体材料表观密度（g/ ）.常压下的材料体积吸水率相当于开口宽孔 隙的孔隙率 。,16,材料在常温和真空抽气（20mmHg）条件下，在水中吸水至饱和面干时的含水率称为材料的饱水率。 常压下的材料体积吸水率相当于开口宽孔隙的空隙率，而体积饱水率则相当于全部开口孔隙的孔隙率。
6、饱水系数 该系数越大，说明材料的开口宽孔隙越多，一 般岩石的饱水系数在0.50.8之间。饱水系数可用以间接说明材料的抗冻性。,17,2、材料的吸湿性吸湿性是指材料在潮湿空气中吸水的性质， 材料所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比叫 做含水率。按下式计算：,砂、石的含水率作为混凝土施工配合比的计算依据。,18,问题1：有一块砖重2625g,其含水率为5%，该湿砖所含水量为多少？（125g） 问题2：某材料100g，含水3g，放入水中又吸水5g达饱和状态，则材料的吸水率为多少？（8/97) 计算题：有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为240mm115
7、mm53mm,经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为18.62cm3。试计算该砖的吸水率，密度，表观密度，和孔隙率。,19,（三）材料的耐水性材料在水作用下不发生破坏，强度也不显著降 低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数表 示：式中 K软 材料的软化系数；饱 吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）； 干干燥状态下的抗压强度（MPa）。K软的大小表明了材料浸水饱和后强度降低的程 度，值越小，材料的耐水性越差。,20,潮湿环境重要结构, K软0.850.95；受潮较轻或次要结构， K软0.750.85。 （四）材料的抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性 。 表示方法：渗透系数
8、或抗渗等级。渗透系数 K ，抗渗性 抗渗等级 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及可承受的压力（以0.1MPa为单位）来表示，如P4，P6,P8等。,21,（五）材料的抗冻性 吸水饱和的状态下，经历多次冻融循环，保持其原有性质或不显著降低原有性质的能力。 抗冻性用抗冻等级来表示。抗冻等级是指浸水饱和的试件经历冻融循环，当其强度或质量损失达到规定值时的冻融循环次数。抗冻等级可分为F15，F25,F50,F100,F200等。如F15表示在标准试验条件下，材料强度强度下降不大于25%，质量损失不大于5%，所能经受的冻融循环次数最多为15次。,22,危害：
9、当混凝土处于饱水状态下并遇到负温时，孔隙内水分结冰，体积膨胀约9%，对孔壁产生的压力可达1000Kg/cm2,引起孔壁的胀大并产生塑性变形。当遇到正温时，水虽融化，但孔壁已不能恢复到原来的大小，如此反复冻融，孔隙增大，使微细裂缝逐渐扩展并连通，混凝土剥落开裂破坏。有时材料孔隙中并未充满水仍然可能发生冻融破坏，这是由于材料内外部存在温度差，材料内部温度较高而具有较高的蒸汽压力，水蒸气由内向外迁移并在材料表面孔隙中凝结而达到饱和状态，从而引起材料表面的冻融破坏。,23,材料的抗冻性主要取决于材料的含水状态、孔隙构造和强度等。,含水未达到饱和状态时，冰冻压力由于空气的压缩而受到限制；,粗大水分孔隙不
10、易充满；,闭口孔隙不易进水；,极细孔隙虽然能吸水饱和，但孔壁对水的吸附力很大，因此具有较低的冰点，在般负温下不会结冰；,毛细孔极易充满水分又易结冰，抗冻性差。,24,三、材料与热有关的性质 （一）材料的导热性当材料两侧面存在温度差时，热量会从温度较高的一侧向温度较低的一侧传导，这个性质叫做材料的导热性。在单向稳定热量传导情况下，通过材料厚度方向传导的热量与两侧温度差、传热时间、传热面积成正比，与材料厚度成反比：即,25,式中 通过材料传递的热量（J）； 导热系数 ； 材料两侧温度差（K）；T 传热时间（s）；A 传热面积（ m2 ）；D 材料厚度（ m ）。 材料的导热系数越小其保温隔热性能越
11、好。,26,影响材料导热系数的主要因素有哪些？ （1）材料的化学组成和物理结构；如金属比非金属导热系数大；晶体材料的导热系数大于玻璃体材料。 （2）孔隙状况；孔隙率越大，导热系数越小。粗大连通的孔导热系数大于细小密闭的孔。 （3）含水率：受潮后导热系数较大。水的导热系数是空气的25倍，冰的导热系数是水的4倍。 （4）环境的温度；温度越高，导热系数越大。 举例：为什么新建房屋的墙体保暖性差，尤其是冬季？,27,（二）材料的热容受热或冷却时吸收或放出热量，同时伴随材料内部温度改变，叫做材料的热容。材料吸收或放出的热量按下式计算：即式中 Q材料吸收或放出的热量（J）；c材料的比热容J/(gK)；m 材料的质量（g）；t材料的温度变化（K）。材料的热容量为比热容与材料质量的乘积。,墙体、屋面等围护结构的热容量越大，其保温隔热性能越好。,28,（三）材料的线膨胀系数材料由于温度上升1(或下降1)时，所引起的线度改变值与材料在0时的线度值之比，称为线膨胀系数。 如钢筋和混凝土的线膨胀系数接近是两者能够很好的一起工作的一个方面，不致因相对的温度变形而破坏它们之间的结合。,
