第二课
第一章 建筑材料的基本性质
内容：
材料的组成与结构
材料的物理性质
材料的力学性质
材料的声学性质
材料的装饰性质
材料的耐久性
学习目的和要求：
本章为全书的重点章节之一。通过本章节内容的学习，熟悉本课程经常涉及的材料性质有关的基本概念，为学习以后各章节具体材料创造条件。要求了解材料的组成、结构及它们与材料性质的关系；掌握材料的物理性质、与水有关的性质、热工性质的概念及表示方法，并能较熟练地应用。要求了解材料的力学性质、声学性质、装饰性质及耐久性的基本概念。
1.1材料的组成、结构与性质的关系
一．材料的组成
材料的组成是决定材料的性质的内在因素之一 

（一） 化学组成（化学成分）
　表示方法：无机非金属材料　　各氧化物的含量
　　　　　　金属材料　　化学元素含量
　　　　　　有机材料　　各化合物含量
（二） 矿物组成：是由一种或几种化学组成经过一定的生产工艺过程。霰成具有一定结构纤维的单质或化合物，如水泥 ，和石灰。
二．材料的结构
按尺寸大小分三个层次来研究结构与性质的关系
(一) 微观结构（原子级和分子级结构）
晶体：质点按一定的规律排列的固体，有固定的几何外形和熔点。单晶体具有各向异性。
非晶体：熔融物在过冷过程中得到的，内部质点无序排列的固体或液态固体，无固定的熔点，各向同性。
（二）显微结构（um）：主要研究内部的晶粒、颗粒的大小形态、界面、孔隙、微裂纹的大小、形状及分布。
　　　　　　特点：材料内部的晶体粒越细小、分部越均匀，则材料的受力越均匀、强度越高、脆性越差、耐久性越高；界面粘结越好，强度和耐久性越高。
（三） 宏观结构（mm）主要研究材料中的大孔隙、裂纹、不同材料的组合与复合方式、各组成材料的分布。 包括单一材料和复合材料。
1. 单一材料
致密结构：高强　不透水（钢村　玻璃　沥青）
多孔结构：轻质　保温（泡沫玻璃　泡沫塑料）
纤维结构：高抗拉（木材　纤维）
聚集结构：高强度（建筑陶瓷　砖）
2. 复合材料：两种或两以上组成材料以适当的方式结合而成的新材料（普通混凝土　钢筋混凝土　胶合板）
特点：取长补短，使材料具有多种功能（如强度　防水　装饰　保温）或具有某些特殊功能。
　粒状聚集结构：综合性能好，价格低廉（混凝土）
　纤维聚集结构：轻质　保温　吸声或抗拉（纤维板）
　多孔结构：轻质　保温（加气混凝土）
　叠合结构：综合性能好（胶合板）
宏观结构是影响材料性质的重要因素，材料的宏观结构。
几种结构的关系
组成及微观结构相同，宏观结构不同，物理性质不同（玻璃和泡沫玻璃；普通混凝土和加气混凝土）
　　组成及微观结构不同，宏现结构相同，物理性质相似（泡沫玻璃　泡沫塑料　加气混凝土）
三．结构中孔隙与性质的关系
　（一）孔隙形成的原因
　　　　1.水分子的占据作用：建筑材料加水拌和，用水量通常超过理论上的用水量，多余的水份占据的空间即为孔隙，
　　　　2.外加的发泡作用：如生产加气混凝土等的各种发泡剂，可在材料中形成大量的孔隙。
　　　　3.火山瀑发作用：火山爆发时，喷到空中的岩浆，冷却后在岩石中形成大量的孔隙。
　　　　4.焙烧作用：材料中掺入的可燃材料在高温下燃烧掉而形成孔隙，由于某些成分的作用产生气体而形成的孔隙。
　（二）孔隙的分类
　　　　1.按大小分类：微细孔隙（对于无机非金属材料而言，〉20nm的为无害孔隙）
　　　　　　　　　　　毛细孔隙
　　　　　　　　　　　较粗大孔隙
　　　　　　　　　　　大孔
2.按形状分类：球形、片状（裂纹）、管状、尖角状
3.按常压进水与否分类：开口孔隙（对性能影响较大）
　　　　　　　　　　　闭口孔隙（水压较高时，水分也可进入）
（四） 孔隙对材料性质的影响（孔隙增多）
1. 材料的体积密度减小
2. 材料受力的有效面积减小，强度降低
3. 导热系数和热容量减小
4. 透气性、透水性、吸声性、吸湿性、吸水性变大
5. 对抗冻性，抗渗性，要视孔隙大小和形态而定，有一些孔隙能提高抗冻性、抗渗性
2.2材料的物理性质
材料的基本物理性质
材料与水有关的性质
材料与热有关的性质
一．材料的基本物理性质
　不同状态下的各种密度
　　　　密度
　　　　表观密度（视密度）
　　　　体积密度
　　　　堆积密度
1. 密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量
公式：ρ＝m/ν
式中：ρ＝实际密度（g／cm3）
m=材料的质量（g）(绝干状态下的质量)
　　　　　　　　　ν＝材料在绝对密度状态下的体积（cm3）
绝对密度状态下的体积是指构成材料的物体物质本身的体积，是不含孔隙在内的体积。
2. 表观密度（视密度）：材料在自然状态下的不含开口孔隙时，单位体积的质量
公式：ρ´＝m/ν´
式中ρ´＝视密度（g／cm3）
　　　　m =材料的质量（g）(绝干状态下的质量)
　　　　　　　　ν´＝材料在自然状态下不含开口孔隙时的体积
　　 可用排水法求得体积（cm3）
　　　　　　　ν´＝ν+νb
νb＝材料内部闭合孔隙的体积
3. 体积密度：材料在自然状态下单位体积的质量
公式：ρ0＝m/ν0
ν0＝ν+νb+νk
式中：ρ0＝表观密度（Kg／cm3）
　　　m=材料的质量（kg）（三种状态下的质量：含一定量水、绝干、进水饱和状态　）（没有特殊说明的情况下指的是气干质量）
ν0=材料在自然状态下的体积(m3)
νk=材料内部开口孔隙的体积(m3)
注：m=材料的质量（kg）材料的质量可以是任意思状态下的，但必须说明含水情况，通常所指的体积密度是材料在气干状态下的，称为气干体积密度，简称体积密度。材料在绝干状态时则称为绝干体积密度。
以ρ0d表示（ρ0d＝m/ν0）
材料的孔隙率越大，含水率越小，则材料的体积密度越小。
4. 堆积密度：散粒状态材料在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度。
公式：ρ0´＝m/ν0´　　　ν0´＝ν0+νν
式中：ρ0´＝堆积密度（Kg／m3）
　　　M＝材料的质量（Kg）
　　　ν0´＝材料的堆积体积（m3）
　　　νν＝颗粒之间空隙的体积　（m3）
注：堆积密度中的材料的质量同体积密度中的材料的质量是一样的。