建筑材料是建筑工程的物质基础，材料的性能与质量在很大程度上决定了工程的性能与质量。在工程实践中，选择、使用、分析和评价材料，通常是以其性质为基本依据的。

建筑材料的性质有基本性质和特殊性质两大部分。材料的基本性质是指建筑工程中通常必须考虑的最基本的、共有的性质；材料的特殊性质则是指材料本身不同于其他材料的性质，是材料具体使用特点的体现。

1.材料的体积组成

大多数建筑材料的内部含有孔隙，孔隙的多少和孔隙的特征对材料的性能均产生影响，掌握含孔材料的体积组成是正确理解和掌握材料物理性质的起点。孔隙特征是指孔尺寸大小、孔与外界是否连通。孔隙与外界相连通的叫作开口孔，与外界不连通的叫作闭口孔。

含孔材料的体积组成如图1-1所示，分为以下三种情况。

(1)材料绝对密实体积，用V表示，是指不包括材料内部孔隙的固体物质本身的体积。

(2)材料的孔体积，用VP表示，是指材料所含孔隙的体积，分为开口孔体积(VK)和闭口孔体积(VB)。

(3)材料在自然状态下的体积，用V0表示，是指材料的实体积与材料所含全部孔隙体积之和。

上述三种体积存在以下关系:

V0＝V＋VP

其中

VP＝VK＋VB

散粒状材料的体积组成如图1-2所示。其中，V′0表示材料堆积体积，是指在堆积状态下材料颗粒体积和颗粒之间的间隙体积之和，VJ表示颗粒与颗粒之间的间隙体积。散粒状材料体积关系如下:

V′0＝V0＋VJ＝V＋VP＋VJ

图1-1　含孔材料的体积组成

1—固体物质；2—闭口孔；3—开口孔

图1-2　散粒状材料的体积组成

1—颗粒的固体物质；2—颗粒的闭口孔隙；3—颗粒之间的间隙；4—颗粒的开口孔隙

2.材料的密度、表观密度和堆积密度

(1)密度。密度是多孔固体材料在绝对密实状态下单位体积的质量(俗称比重)。用下式计算:

式中 ρ——材料的密度(g/cm3或kg/m3)；

m——材料的质量(干燥至恒重)(g或kg)；

V——材料的绝对密实体积(cm3或m3)。

密度的单位在SI(国际单位制)中为kg/m3，我国建设工程中一般用g/cm3，偶尔用kg/L，忽略不写时，隐含的单位为g/cm3，如水的密度为1g/cm3。

多孔材料的密度测定，关键是测出绝对密实体积。在常用的建筑材料中，除钢、玻璃、沥青等可近似认为不含孔隙外，绝大多数都含有孔隙。测定含孔材料绝对密实体积的简单方法是将该材料磨成细粉，干燥后用排液法(李氏瓶)测得的粉末体积即绝对密实体积。由于磨得越细，内部孔隙消除得越完全，测得的体积也就越精确，因此，一般要求细粉的粒径至少小于0.2mm。

对于砂石，因其孔隙率很小，V≈V0，常不经磨细，直接用排水法测定其密度。对于本身不绝对密实，而用排液法测得的密度叫作视密度或视比重。用下式表示:

式中 ρ′——视密度(g/cm3)；

m——材料的绝对干燥质量(g)；

V′——用排水法求得的材料体积(V′＝V＋VB)(cm3)。

(2)表观密度。材料在自然状态下单位体积的质量，称为材料的表观密度(原称容重)。其计算式如下:

式中 ρ0——表观密度(kg/m3)；

m——材料的质量(kg)；

V0——材料表观体积(自然状态下的体积)(m3)。

测定材料在自然状态下体积的方法较简单，若材料外形规则，可直接度量外形尺寸，按几何公式计算；若外形不规则，可用排液法测得。为了防止液体由孔隙渗入材料内部而影响测定值，应在材料表面涂蜡。对于砂石，由于孔隙率很小，常把视密度叫作表观密度，如果要测定砂石真正意义上的表观密度，应蜡封开口孔后用排水法测定。

当材料含水时，质量增大，体积也会发生变化，所以测定表观密度时须同时测定其含水率，注明含水状态。材料的含水状态有风干(气干)、烘干、饱和面干与湿润四种。一般为气干状态，烘干状态下的表观密度叫作干表观密度。

(3)堆积密度。散粒材料在堆积状态下单位堆积体积的质量，称为材料的堆积密度(原称松散容重)。其计算式如下:

(www.daowen.com)

式中 ——堆积密度(kg/m3)；

m——材料的质量(kg)；

——材料的堆积体积(m3)。

堆积体积包括材料颗粒间隙在内的体积，混凝土用的碎石、卵石及砂等松散颗粒状材料的堆积密度用既定容积的容器(容量筒)测定。

材料的堆积密度定义中也未注明材料的含水状态。根据散粒材料的堆积状态，堆积体积分为自然堆积体积和紧密堆积体积(人工捣实后)。由紧密堆积测得的堆积密度称为紧密堆积密度。

常用建筑材料的密度、表观密度和堆积密度见表1-1。

表1-1　常用建筑材料的密度、表观密度和堆积密度

3.密实度与孔隙率、填充率与空隙率

(1)密实度。密实度是材料体积内被固体物质所充实的程度，即材料的密实体积与总体积之比。可按材料的密度与表观密度计算如下:

因为，故

所以

式中 D——材料的密实度，常以百分数表示。

例如，烧结普通砖ρ0＝1850kg/m3；ρ＝2.50g/cm3，其密实度为

凡含孔隙固体材料的密实度均小于1。材料的ρ0与ρ越接近，即越接近1，材料就越密实，材料的很多性质如强度、吸水性、耐水性、导热性等均与其密实度有关。

(2)孔隙率。孔隙率是材料体积内孔隙(开口的和封闭的)体积所占的比例，按下式计算:

式中 P——材料的孔隙率(%)。

例如，按计算密实度的方法，求其孔隙率:

材料的孔隙率与密实度从两个方面反映材料的同一个性质。孔隙率可分为开口孔隙率和闭口孔隙率。

开口孔隙率(PK)是指能被水所饱和的孔隙体积与材料表观体积之比的百分数。

式中 m1——干燥状态材料的质量(g)；

m2——水饱和状态下材料的质量(g)；

ρH2O——水的密度(g/cm3)。

开口孔隙能提高材料的吸水性、透水性，降低抗冻性。减少开口孔隙，增加闭口孔隙，可提高材料的耐久性。

闭口孔隙率(PB)是指总孔隙率(P)与开口孔隙率(PK)之差，即PB＝P－PK。

材料的许多性质，如表观密度、强度、导热性、透水性、抗冻性、抗渗性、耐蚀性等，除与材料的孔隙大小有关外，还与孔隙构造特征有关。孔隙构造特征主要是指孔隙的形状和大小。根据孔隙形状，可分为开口孔隙与闭口孔隙两类(开口孔隙与外界相连通，闭口孔隙则与外界隔绝)；根据孔隙的大小，可分为粗孔和微孔两类。一般均匀分布的小孔，要比开口或相连通的孔隙好，不均匀分布的孔隙，对材料性质影响更大。

(3)填充率。填充率是指颗粒材料的堆积体积内，被颗粒所填充的程度。混凝土用集料的填充率按下式计算:

式中 V′——用排水法求得的材料体积(V′＝V＋VB)(cm3)；

——材料的堆积体积(m3)。

(4)空隙率。空隙率是指颗粒材料的堆积体积内，颗粒之间的空隙体积所占的百分率，即

式中 V′——用排水法求得的材料体积(V′＝V＋VB)(cm3)；

——材料的堆积体积(m3)。