(2) 砖浸水后强度下降
某地发生历史罕见的洪水。洪水退后，许 多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的 多孔的红砖，见下图。请分析原因。

原因分析：这些红砖没有烧透，砖
内开口孔隙率大，吸水率高。吸水
后，红砖强度下降，特别是当有水
进入砖内时，未烧透的粘土遇水分

散，强度下降更大，不能承受房屋

未烧透的的重红量，砖从而导致房屋倒塌。
保温层的目的是较少外界温度变化对住户的 影响，材料保温性能的主要描述指标为导热 系数和热容量，其中导热系数越小越好。观
A B 察两种材料的剖面，可见A材料为多孔结构， B材料为密实结构，多孔材料的导热系数较 小，适于作保温层材料。
7.其它性质
1 耐火性
耐火材料、难熔材料、易熔材料
2 耐燃性
韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。
1.2.4 材料的硬度和耐磨性（了解性内容）
1.硬度——抵抗外物压入或刻划的能力。 可采用：莫氏硬度（石料、陶瓷等）； 布氏、洛氏硬度（金属材料）。 特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。
2.耐磨性——材料表面抵抗磨损的能力。
（路面材料要求）
1.3 材料的耐久性
材料在各种环境因素作用下，在长期使用过程中 保持其性能稳定的性质。
5. 材料的抗冻性
——材料饱水状态下<，思能考经>：受孔多隙次率冻越融交替作用， 既不破坏，强度又不大显，著材降料低的的抗性冻质性。
抗冻等级：能经受冻融是否循越环差的？最大次数，

记为F50、F100、F200、F300 …
材料的孔隙包括开口孔隙和闭口孔隙两种，材料的孔 隙率则是开口孔隙率和闭口孔隙率之和。材料受冻融 破坏主要是因其孔隙中的水结冰所致。进入孔隙的水 越多，材料的抗冻性越差。水较难进入材料的闭口孔 隙中。若材料的孔隙主要是闭口孔隙，即使材料的孔 隙率大，进入材料内部的水分也不会很多。在这样的
塑性材料：具有塑性的材料。
完全的弹性材料或塑性材料是很少的。
1）有的材料在应力水平较低时，变形特征主要表 现为弹性，而应力水平较高时，主要为塑性。例 如钢材。
图1.2.1 低碳钢受拉的应力—应变曲线
2）有的材料受力后，弹塑性变形同时产生，取消 外力，弹性变形可以恢复，塑性变形不能恢复。
憎水性材料：润湿角θ ＞90°（表现为憎水性） 水分子间内聚力＞水分子与材料分子间吸引力
2. 材料的吸水性与吸湿性
(1) 吸水性：材料在水中能吸收水分的性质——饱水状态 （吸水饱和）
质量吸水率：材料饱水状态,所吸水分质量占干质量的百
分率
Wm

mb mg mg
100%
体积吸水率：材料饱水状态,所吸收水分体积占干体积百
情况下，材料的抗冻性不会差。
6.材料的热工性质
6.1 热容量 热容量是指材料在温度变化时吸收或放出热量的能
力。其大小用比热容来表示。
c Q m(T1 T2 )
比热容的大小直接影响建筑内部空间的温度变化率。 设计过程中选用导热系数较小而热容量较大的材料，
有利于保持建筑物室内温度的稳定性。
《土木工程材料》 第一章 土木工程材料的基本性质
第1章 土木工程材料的基本性质
1.1 材料的基本物理性质 ▲
本节的学习目标 1）掌握密度、表观密度以及堆积密
度之间的区别 2）掌握孔隙率及孔的形状对材料性
能的影响。 3）掌握与水有关的性质 4）了解材料的热工性质
1.1 材料的物理性质
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第1章 土木工程材料的基本性质
1.2 材料的力学性质▲ 及材料耐久性
本节的学习目标 1）掌握材料的强度和比强度概念。
认识到材料的实际强度与实验强度的 关系。 2）理解影响强度的因素。 3）掌握弹性材料与塑性材料的差别。 4）掌握脆性材料与韧性材料的差别， 并知道强度与硬度的关联。 5）了解材料的耐久性 。
两种密度异同：m为材料的烘干质量； 体积不同，为实体体积，表观体积。
密度
表观密度

（3）堆积密度 ：
散粒状材料在自然状态下单位堆积体积 （开口+闭口+实体+空隙）的质量。
0

m V0

V
VB
m VK
VJ
反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。
思考：
颗粒材料的密度为ρ，表观密度为ρ0，堆积 密度ρ0 ’，则三种密度的关系？
1.1.1 1.几种密度
1.固体（实体） 2.闭口孔隙 3.开口孔隙
（1）密度 ： 材料在绝对密实状态下，固体物质本身的干质
量。 （不包括开口和闭口孔隙体积）
m
v
V V0
（2）表观密度 ：
材料单位表观体积（闭口孔隙+开口孔隙+ 固体物质本身）的干质量。
V
V0
0
m V0

V
m VB VK
材料的含水率反映材料在自然状态下含水的状态， 不一定已经达到吸水饱和，当材料与空气湿度达 到平衡时就不再吸收空气中水分，此时含水率称 为平衡含水率。是变值。
3.材料的耐水性
材料长期在水的作用下既不破坏，强度又不显著降低 的性质称为耐久性。
指标：软化系数
KR

fb fd
fb——材料饱水状态抗压强度，MPa fd——材料干燥状态抗压强度，MPa
三种受力方式
抗压强度、抗拉强度、抗剪强度表示公式
f F A
（MPa）
F——破坏时的最大荷载，N
A——受力截面面积，mm2
（2）抗弯强度（抗折强度)
L/2 L/2
3FL 单点加荷： f 2bh2
FL 三分点加荷： f bh2
第四种受力方式
2.影响材料强度的因素：
材料的组成 材料分子结合力 存在缺陷 孔隙率 增加 强度降低
3.比强度 ——指材料强度与其表观密度之比。 意义：反映材料轻质高强的指标。 值越大，材料越轻质高强
1.2.2 材料的弹性与塑性
1.弹性：外力作用产生变形,外力取消变形完全 恢复。
可恢复的材料变形称为弹性变形——可逆变形。 弹性材料：具有弹性的材料。
指标：弹性模量（常数） E
6.材料的热工性质
6.2导热性 导热性是指材料传导热量的能力。用导热系数来表示。
Qa
(T1 T2 ) At
材料的导热系数越小，表示其绝热性能越好。 通常气体的导热系数<液体的导热系数<固体的导热系数
思考
某工程顶层欲加保温层，以下两图为两种材料的剖面，请问 选择何种材料？
原因：随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度 下降。KR的范围在0~1之间。
KR>0.85， 称为耐水材料
4.材料的抗渗性
——抵抗压力水渗透的性质
（1）渗透系数
渗透系数：
KS

Qd AtH
Ks的意义：抗渗系数越小，表明抗渗性能越好。
（2）抗渗等级：抗渗等级越高，其抗渗性越好。
指石料、砼或砂浆所能承受的最大水压力。 如：最大承水压力为0.2MPa，表示为P2，另有P4、P6 、P8、P10…
不燃材料、难燃材料、易燃材料
3 温度变形 线膨胀系数 L
(t1 t2 )L
回顾本节内容
1.材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口 孔隙体积。
2.在空气中吸收水分的性质称为材料的吸湿性。 3.材料的导热系数越小，其保温隔热性能越好。
某材料的体积吸水率为10%，密度为 3.0g/cm3,表观密度为1500kg/m3。试求该 材料的质量吸水率、开口孔隙率、闭口孔 隙率？
分率
WV

Vw V0
100%

mb mg
w
0
mg
100%
mb mg mg

0 w
100%
WV Wm0 / w
思考：
质量吸水率和体积吸水率可以大于100%吗？ 材料的孔隙率越大，吸水率越大，对吗？
材料的吸水性不仅与材料的亲水性或憎水性有关， 而且与孔隙率的大小和孔隙特征有关。对于孔特
Wh

ms mg mg
100%
有一块砖重2625g，其含水率为5% ，该湿砖 所含水量为多少？
解：
Wh

ms m
m
100 %

x 2625

x
100 %

5%
x 125 g
吸水率与含水率的异同：
材料的吸水率反映了材料在标准测试方法之下吸 收水分的能力的大小，是恒值。
密实度
D

实体体积 总体积
100%

V V0
100%

0
100%
1
P0
2.空隙率与填充率 ——散粒状材料
空隙率是指散粒材料堆积体积中，颗粒间空隙体积 占总体积的百分率。
空隙率
p0'

空隙体积 堆积体积100% Nhomakorabea
V0' V V0'
0
100%

(1
0' ) 0
100%
填充率是指散粒材料堆积体积中，颗粒填充的程度。
意义：E表示材料抵抗变形的指标，E值越大， 材料越不易变形，即抵抗变形的能力越强。
弹性变形
塑性变形
2.塑性——外力作用产生变形,外力取消变形不能 恢复。
外力作用下产生变形,外力取消后,仍保持变形 后的形状和尺寸,并且不产生裂纹的性质。
材料不能恢复的残留变形称为塑性变形——不 可逆变形（永久变形）。