土木建筑材料的物理性能通常指:密度、比重、容重、 孔隙率、硬度以及热、声、光、 电等方面的性能(力学性能见建筑材料的力学性能)。
一般物理性质 密度 材料在绝对密实状态下单位体积的质量。如材料的体积内包含有孔隙和水分时,则求得的密度称为视密度或表观密度。
测量密度时,由于一般材料的内部均含有一些孔隙,为了获得绝对密实状态的试样,须将材料磨成细粉以排除其内部孔隙,再用排液置换法求出材料的绝对密实体积。材料的密度单位可用克/厘米3、千克/升、千克/米3等表示。
比重 材料在 4°C时和绝对密实状态下的重量与同体积水的重量之比,或材料的密度与水的密度之比。
容重 材料在自然状态下(包含内部孔隙)单位体积的质量。当材料含有水分时,其质量和体积均能发生变化,影响材料的容重值。故对所测的材料容重,必须注明其含水状态。通常所谓的材料容重是指材料在气干状态下的容重,而在烘干状态下的容重则称为干容重。材料的容重单位一般可用克/厘米3、千克/升、千克/米3等表示。
松散容重 散粒状材料在自然堆积状态下单位体积的质量。从一定高度将散粒状材料自由落下并装满容器,以容器的容积除其质量,即为松散容重。砂、石和水泥等材料的容重常用松散容重表示。
密度、容重和松散容重可用于计算材料的孔隙率、空隙率,以及估算材料的体积和质量。
孔隙率 材料中孔隙体积占材料总体积的百分比,是衡量材料多孔性或致密程度的一种指标。材料内部孔隙中,有与外界相连通的开口孔隙和与外界隔绝的封闭孔隙。孔隙本身按其孔径大小又可分为极细孔隙、毛细孔隙和粗大孔隙等。孔隙率大小、孔隙结构以及各种大小孔隙的级配,对材料的容重、强度、湿胀干缩、吸水、抗渗、抗冻和声、绝热等性能都有重要影响。
孔隙率(η)可根据材料的容重 (у0)和密度(-ρ)按下式计算: 材料的孔隙结构的测量方法很多,目前应用较广的是:大孔隙结构采用显微镜法;微小孔隙结构采用气体吸附法和水银压入法。
空隙率 散粒状材料在自然堆积状态下,颗粒之间的空隙体积占总体积的百分比。可以利用上述公式,-ρ用视密度代入,у0用松散容重代入,则求得的η值即为空隙率。
吸水率 材料由干燥状态变为饱和吸水状态所增加的质量与材料干质量的百分比。算式为式中B为材料的吸水率;G为材料在干燥状态下的质量(克);G1为材料在吸水饱和状态下的质量(克)。
吸水率表示材料吸收水分的能力。它与材料的孔隙构造及其表面性能有关。细小而连通的孔隙较易吸水,粗大的孔隙内不易存留水分,所以封闭或粗大孔隙的材料吸水率都是较低的。材料表面是亲水性的容易吸水,是憎水性的则不能吸水。
致密岩石(如花岗岩)的吸水率为0.5~0.7%,普通混凝土为2~3%,粘土砖为8~20%,木材或某些轻质材料的吸水率常大于100%。
含水率 材料内部所包含水分的质量占材料干质量的百分比。材料在自然环境中,其孔隙中所含有的水分与空气湿度达到平衡时,这部分水的质量占材料干质量的百分比,称为平衡含水率。材料含有水分之后,常引起质量增大、体积膨胀、强度和隔热性能降低等弊病,因此应注意采取防护措施。
硬度 材料抵抗其他物体刻划、摩擦、压入其表面的能力。不同的材料要采用不同的硬度测试方法。天然矿物的硬度用抵抗刻划的能力表示,常用莫氏硬度计测定。莫氏硬度计规定了10种不同硬度的矿物做为硬度等级标准,按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石依次排列。采用刻划的方法即可鉴定出被测矿物的硬度。