1、2 2、密度、密度 密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。積的質(zhì)量。 計算式為：計算式為： 絕對密實狀態(tài)下的體積是指不包括孔隙絕對密實狀態(tài)下的體積是指不包括孔隙在內(nèi)的體積。在內(nèi)的體積。 mV3、表觀密度、表觀密度 表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計算式為：質(zhì)量。計算式為： 材料的表觀體積是指包含孔隙的體積。一般材料的表觀體積是指包含孔隙的體積。一般是指材料長期在空氣中干燥，即氣干狀態(tài)下的是指材料長期在空氣中干燥，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。在烘干狀態(tài)下的表觀密度，稱為干

2、表觀密度。表觀密度。 0m0=V4、堆積密度、堆積密度 堆積密度是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆堆積密度是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計算式為：積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。計算式為： 砂子、石子等散粒材料的堆積體積，是在特定砂子、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。積包含了顆粒之間或纖維之間的孔隙。00mV 孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。計算式為：占的比例。計算式為： 00001(1) 100%VVVPVV 5 5、

3、密實度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充密實度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實的程度，也就是固體物質(zhì)的體積占總實的程度，也就是固體物質(zhì)的體積占總體積的比例。密實度反映材料的致密程體積的比例。密實度反映材料的致密程度。計算式為：度。計算式為： 000100%100%mVDmV1PD 填充率是指散粒材料在某種堆積體積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。內(nèi)被其顆粒填充的程度。其計算式為：其計算式為： 00100%VDV 空隙率是指散粒材料在某種堆積體積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。內(nèi)，顆粒之間的空隙體積所占的比例。計算式為：計算式為： 空隙率與填充率的關(guān)

4、系為：空隙率與填充率的關(guān)系為： 1PD000100%VVPV 材料在空氣中與水接觸時，根據(jù)材料表面被材料在空氣中與水接觸時，根據(jù)材料表面被水潤濕的情況，分親水性材料和憎水性材料兩水潤濕的情況，分親水性材料和憎水性材料兩類。類。當材料分子與水分子間的相互作用力大于水當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，材料表面就會被水所潤濕分子間的作用力時，材料表面就會被水所潤濕。此時在材料、水和空氣的三相交點處，沿水。此時在材料、水和空氣的三相交點處，沿水滴表面所引切線與材料表面所成夾角滴表面所引切線與材料表面所成夾角90，這，這種材料屬于親水性材料。種材料屬于親水性材料。 如果材料分子與水

5、分子間的相互作用力小于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水本身分子間的作用力，則表示材料不能被水潤濕。此時，潤濕角潤濕。此時，潤濕角90180，這種材料，這種材料稱為憎水性材料。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。蠟和某些高分子材料屬于憎水性材料。 材料潤濕邊角材料潤濕邊角 吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)。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。吸水性

6、的大小用吸水率表示。吸水率為材料浸水后在規(guī)定時間內(nèi)吸入水的吸水率為材料浸水后在規(guī)定時間內(nèi)吸入水的質(zhì)量（或體積）占材料干燥質(zhì)量（或干燥時體質(zhì)量（或體積）占材料干燥質(zhì)量（或干燥時體積）的百分比。積）的百分比。質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率： ()=100%bgzgmmWm體積吸水率體積吸水率：材料吸水率的大小與材料的孔隙率和孔隙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)。構(gòu)造特征有關(guān)。 0w-1=100%bm mWV干體干材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分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。吸濕性的大小用含的性質(zhì)稱為吸濕性。吸濕性的大小用含水率表示。水率表示。含水率含水率為材料所含水的質(zhì)量

7、占材料干為材料所含水的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分比。計算式為：燥質(zhì)量的百分比。計算式為： -W =100%mmm含干含干材料在長期飽和水作用下不被破壞，材料在長期飽和水作用下不被破壞，其強度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性其強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。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示。計算式為：計算式為： 軟化系數(shù)的波動范圍在軟化系數(shù)的波動范圍在0至至1之間。工程中通常將之間。工程中通常將Kr0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時，材料軟要工程。用于一般受潮較輕

8、或次要的工程部位時，材料軟化系數(shù)也不得小于化系數(shù)也不得小于0.70 。rg=bfKf抗?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗抗?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性可用滲透水滲透的性質(zhì)。材料的抗?jié)B性可用滲透系數(shù)表示。系數(shù)表示。 材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級PN來表來表示。示。 P4、P6、P8sQdKAtH材料親水性和憎水性材料親水性和憎水性-通常憎水性材料其通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料；抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料；材料的密實度材料的密實度-密實度高的材料其抗?jié)B性密實度高的材料其抗?jié)B性也較高；也較高；材料的孔隙特征材料的孔隙特征-具有開口孔隙的材料其具有

9、開口孔隙的材料其抗?jié)B性較差?？?jié)B性較差?？箖鲂允侵覆牧显谖柡蜖顟B(tài)下，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)和融化作用能經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用(凍融循環(huán)凍融循環(huán))而而不被破壞，強度也無顯著降低的性能。不被破壞，強度也無顯著降低的性能。 材料的抗凍性用抗凍等級材料的抗凍性用抗凍等級FN表示。表示。N表示材料試件經(jīng)表示材料試件經(jīng)N次凍融循環(huán)試驗后，質(zhì)次凍融循環(huán)試驗后，質(zhì)量損失不超過量損失不超過5%，抗壓強度降低不超過，抗壓強度降低不超過25%。N的數(shù)值越大，說明抗凍性愈好。的數(shù)值越大，說明抗凍性愈好。影響抗凍性的因素影響抗凍性的因素（1）材料的密實度（孔隙率）：密實度越高則其抗）材料的密

10、實度（孔隙率）：密實度越高則其抗凍性越好。凍性越好。 （2）材料的孔隙特征：開口孔隙越多則其抗凍性越）材料的孔隙特征：開口孔隙越多則其抗凍性越差。差。 （3）材料的強度：強度越高則其抗凍性越好。）材料的強度：強度越高則其抗凍性越好。 （4）材料的耐水性：耐水性越好則其抗凍性也越好）材料的耐水性：耐水性越好則其抗凍性也越好。 （5）材料的吸水量大?。何吭酱髣t其抗凍性越）材料的吸水量大?。何吭酱髣t其抗凍性越差差。 材料傳導熱量的性能稱為導熱性。材材料傳導熱量的性能稱為導熱性。材料的導熱性用導熱系數(shù)表示。料的導熱性用導熱系數(shù)表示。導熱系數(shù)的物理意義是指，單位厚度導熱系數(shù)的物理意義是指，單位厚

11、度的材料，當兩個相對側(cè)面溫差為的材料，當兩個相對側(cè)面溫差為1K時，時，在單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量。計在單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量。計算式為：算式為：12()QdAZ tt材料加熱時吸收熱量、冷卻時放出熱量的性材料加熱時吸收熱量、冷卻時放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容量，熱容量用質(zhì)，稱為熱容量，熱容量用Q表示。表示。1kg材料溫材料溫度升高或降低度升高或降低1K時，所吸收或放出的熱量稱為時，所吸收或放出的熱量稱為比熱容比熱容c。比熱的計算式為：。比熱的計算式為： 21()QcG tt材料的溫度變形性是指材料隨溫度變化，體積發(fā)材料的溫度變形性是指材料隨溫度變化，體積發(fā)生變化的程度。一般材料都符合熱脹

12、冷縮屬性。生變化的程度。一般材料都符合熱脹冷縮屬性。材料的溫度變形性，常用表現(xiàn)在長度方向上的尺材料的溫度變形性，常用表現(xiàn)在長度方向上的尺寸變化來表示，即膨脹系數(shù)（線膨脹和線收縮）寸變化來表示，即膨脹系數(shù)（線膨脹和線收縮）。按下式計算：。按下式計算： 式中：式中：線膨脹系數(shù)，線膨脹系數(shù)，1/K ； L材料原來的長度，材料原來的長度，mm ； L材料的線變形量，材料的線變形量，mm ； t2t1材料在溫度升高或降低前后的溫度差材料在溫度升高或降低前后的溫度差，K 。 材料在外力材料在外力(荷載荷載)作用下抵抗破壞的能作用下抵抗破壞的能力，稱為強度。力，稱為強度。當材料承受外力作用時，內(nèi)部就產(chǎn)生當材

13、料承受外力作用時，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)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)點間的作用力不增大。直至材料內(nèi)部質(zhì)點間的作用力不能再抵抗這種應(yīng)力時，材料即破壞，此能再抵抗這種應(yīng)力時，材料即破壞，此時的極限應(yīng)力值就是材料的強度。時的極限應(yīng)力值就是材料的強度。 根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度有根據(jù)外力作用方式的不同，材料強度有抗拉抗拉、抗壓抗壓、抗剪抗剪和和抗彎抗彎(抗折抗折)強度。強度。材料受力示意圖材料受力示意圖 (a)拉力；拉力；(b)壓力；壓力；(c)剪切；剪切；(d)彎曲彎曲 材料的強度主要取決于它的組成和結(jié)構(gòu)。材料的強度主要取決于它的組成和結(jié)構(gòu)。一

14、般說材料孔隙率越大，強度越低，另外不同一般說材料孔隙率越大，強度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，強度也不相同的受力形式或不同的受力方向，強度也不相同。比強度比強度是材料強度與表觀密度的比值是材料強度與表觀密度的比值 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去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)稱為彈外力后變形隨即消失，這種性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復的變形稱為彈性變形。性。這種可恢復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。不能恢且不產(chǎn)

15、生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。不能恢復的變形稱為塑性變形。復的變形稱為塑性變形。 材料受力破壞時，無顯著的變形而突材料受力破壞時，無顯著的變形而突然斷裂的性質(zhì)稱為脆性。在常溫、靜荷然斷裂的性質(zhì)稱為脆性。在常溫、靜荷載下具有脆性的材料稱為脆性材料。載下具有脆性的材料稱為脆性材料。在沖擊、振動荷載作用下，材料能夠在沖擊、振動荷載作用下，材料能夠吸收較大的能量，同時也能產(chǎn)生一定的吸收較大的能量，同時也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)稱為韌性或沖擊變形而不致破壞的性質(zhì)稱為韌性或沖擊韌性。韌性。鋼鐵大橋和萬噸巨輪為何斷裂？鋼鐵大橋和萬噸巨輪為何斷裂？1938年年3月月14日，比利時的哈塞爾特城，溫度低達日，比利

16、時的哈塞爾特城，溫度低達零下零下15橫跨在阿爾伯運河上的阿爾伯大橋在寒橫跨在阿爾伯運河上的阿爾伯大橋在寒冷中屹立著，顯得格外雄偉、壯觀。突然，從橋冷中屹立著，顯得格外雄偉、壯觀。突然，從橋下傳來驚天動地的金屬斷裂聲，接著，橋身劇烈下傳來驚天動地的金屬斷裂聲，接著，橋身劇烈抖動，橋面出現(xiàn)裂縫，橋上的驚恐萬狀，爭先恐抖動，橋面出現(xiàn)裂縫，橋上的驚恐萬狀，爭先恐后地向橋的兩端奔逃，不到幾分鐘，大橋折成幾后地向橋的兩端奔逃，不到幾分鐘，大橋折成幾段，墜入河中。段，墜入河中。1954年寒冬，在愛爾蘭寒風凜冽的海面上，年寒冬，在愛爾蘭寒風凜冽的海面上，3萬萬2千噸級英國油輪千噸級英國油輪“世界協(xié)和號世界協(xié)和

17、號”正在航行，水手發(fā)正在航行，水手發(fā)現(xiàn)船體中部出現(xiàn)裂縫，立即向船長報告，話音未現(xiàn)船體中部出現(xiàn)裂縫，立即向船長報告，話音未落，忽然一陣巨響，油輪裂成兩段，迅速沉入海落，忽然一陣巨響，油輪裂成兩段，迅速沉入海底。底。誰是這兩起事件的罪魁禍首？誰是這兩起事件的罪魁禍首？經(jīng)過有關(guān)專家的調(diào)查研究，終于真相大白，罪魁經(jīng)過有關(guān)專家的調(diào)查研究，終于真相大白，罪魁是藏在鋼鐵中的磷元素。是藏在鋼鐵中的磷元素。鋼鐵中的磷元素含量過高，致使鋼鐵有冷脆性。鋼鐵中的磷元素含量過高，致使鋼鐵有冷脆性。寒冷的日子里，藏在鋼鐵中的磷使鋼鐵發(fā)脆，造寒冷的日子里，藏在鋼鐵中的磷使鋼鐵發(fā)脆，造成阿爾伯大橋斷裂成阿爾伯大橋斷裂“世界協(xié)

18、和號世界協(xié)和號”油輪解體等嚴重油輪解體等嚴重惡性事故。惡性事故。為了防止類似惡性事故的再次發(fā)生，人們在煉鋼為了防止類似惡性事故的再次發(fā)生，人們在煉鋼時，除減少生鐵中的磷含量外，還加入適量的氧時，除減少生鐵中的磷含量外，還加入適量的氧化鈣，使磷變成爐渣除去，以消除鋼鐵的冷脆性化鈣，使磷變成爐渣除去，以消除鋼鐵的冷脆性。指材料表面的堅硬程度，是抵抗其他指材料表面的堅硬程度，是抵抗其他物體刻劃、壓入其表面的能力。材料的硬物體刻劃、壓入其表面的能力。材料的硬度與其分子鍵的鍵性有關(guān)，一般共價鍵、度與其分子鍵的鍵性有關(guān)，一般共價鍵、離子鍵及某些金屬鍵結(jié)合的材料硬度較大離子鍵及某些金屬鍵結(jié)合的材料硬度較大。硬度大的材料耐磨性較高，但不易加工。硬度大的材料耐磨性較高，但不易加工。在工程中，常利用材料的硬度與強度間。在工程中，常利用材料的硬度與強度間關(guān)系，間接測定材料強度。關(guān)系，間接測定材料強度。 由于環(huán)境作用因素復雜，耐久性也難以由于環(huán)境作用因素復雜，耐久性也難以用一個參數(shù)來衡量。工程上通常用材料用一個參數(shù)來衡量。工程上通常用材料抵抗使用環(huán)境中主要影響因素的能力來抵抗使用環(huán)境