4．材料的基本物理性质

(1)材料的密度、表观密度和堆积密度

上式中，V为材料在绝对密实状态下的体积，单位为cm³；V₀为材料在自然状态下的体积，单位为cm³或m³；V₀′为材料的堆积体积，单位为m³。

 

(2)材料的孔隙率和空隙率

孔隙率（P）指材料体积内，孔隙体积所占的比例。即

孔隙率或密实度的大小直接反映了材料的致密程度。

空隙率指散粒状材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例：即

 

(3)材料的亲水性和憎水性

如图1所示，Q为润湿边角，当Q≤90^o时，这种材料称为亲水性材料；当Q>90^o时，这种材料称为憎水性材料。

图1  材料润湿边角

(a)亲水性材料；(b)憎水性材料

 

(4)材料的吸水性和吸湿性

吸水性指材料在水中能吸收水分的性质，常用吸水率W_吸表示；吸湿性指材料吸收空气中水分的性质，常以含水率W_含表示。

式中m₀为材料在干燥状态下的重量，单位为g；m为材料在吸水饱和状态下的重量，单位为g；m₁叫为材料在含水状态下的重量，单位为g。

平衡含水率，指与空气湿度达到平衡时的含水率。材料吸湿后，造成材料重量增加、体积改变、强度降低，特别是保温材料还会显著降低其保温绝热性能。

(5)材料的耐水性、抗渗性和抗冻性

耐水性，常用软化系数K_软表示，即：

 

式中R_饱为材料在吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）；R_干为材料在干燥状态下的抗压强度(MPa),  K_软为软化系数，通常将K_软>0.85材料，认为是耐水材料。

抗渗性，一般用渗透参数K或抗渗等级P表示，即

 

式中Q为透水量(cm³)；d为试件厚度(cm)；A为透水面积,(cm²)；t为时间(h)，H为静水压力水头(cm³)。

混凝土的抗渗等级计算；

P=10H－1

式中P为抗渗等级；H为六个试件中有三个试件开始渗水时的水压力(MPa)。

K越小，或P越高，表明材料的执渗性越好。

抗冻性，常用抗冻等级F表示。抗冻等级表示试件能经受的最大冻融循环次数。

材料的抗渗性、抗冻性与孔隙率、孔隙大小和特征等有很大关系。

(6)材料的导热性和热容量

导热性，用导热系数λ表示，即

 

式中Q为传导热量，单位为(J)；δ为材料厚度，单位为m；(τ₁－τ₂)为材料两侧温差，单位为K；F为材料传热面积，单位为m²；Z为传热时间，单位为s；λ为导热系数，单位为W／(m·K)，通常将λ≤0.23的材料称为绝热材料。   

热阻R：R＝δ／λ(m²•K／W)

热容量，指材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质，可用比热容C表示，即：

 

热容量等于比热容C乘以材料重量m。