土木工程材料

密度$\rho=m/V$：干燥材料绝对密实体积下的单位体积质量。除钢、玻璃、沥青等外多数材料有孔，测密度需磨细（粒径$<0.20\,\mathrm{mm}$）后用李氏瓶。表观密度$\rho_0=m/V_0$含内部孔隙；堆积密度$\rho_0'=m/V_0'$含颗粒间空隙。

孔隙率$P_0=(1-\rho_0/\rho)\times 100\%$反映密实程度；空隙率$P_0'=(1-\rho_0'/\rho_0)\times 100\%$用于砂石级配与砂率。孔隙有开口/闭口、微细大孔之分，同孔隙率可性能迥异。

润湿边角$\theta\le 90^\circ$为亲水，$\theta>90^\circ$为憎水。质量吸水率$W_m=(m_b-m_g)/m_g\times 100\%$；体积吸水率$W_v$近似开口孔隙率，且$W_v=W_m\cdot\rho_0$（$\rho_0$取$\mathrm{g/cm^3}$）。

软化系数$K_R=f_b/f_g$，$0\sim 1$；$K_R>0.85$常作耐水性材料。长期浸水重要结构宜$K_R>0.85$，次要构件不宜低于$0.75$。渗透系数$K_S=Qd/(AtH)$越大抗渗越差；抗渗等级$P_n$中 n 为可抵抗水压（MPa）的 10 倍。

抗冻性以饱水试件经受冻融循环次数表示，等级如$F_{25}$、$F_{50}$。水结冰体积约增$9\%$；软化系数小于$0.80$者抗冻性一般较差。

导热系数$\lambda=Qa/[(T_1-T_2)AZ]$，单位$\mathrm{W/(m\cdot K)}$；一般$\lambda<0.23\,\mathrm{W/(m\cdot K)}$称绝热材料。比热$c$满足$Q=mc(T_1-T_2)$；围护结构宜小$\lambda$、大热容量以稳室内温度。

强度是材料抵抗破坏的能力，极限强度$f=P/A$。抗弯：跨中集中力时$f_{tm}=3Pl/(2bh^2)$；三分点加载时$f_{tm}=Pl/(bh^2)$。钢材设计常取屈服强度；脆性材料（如混凝土）常取极限强度。

比强度=强度/表观密度，用于比较轻质高强。玻璃钢、木材比强度高，普通混凝土比强度相对较低。材料常按强度划分等级或牌号以便设计选用。

弹性变形可恢复，弹性模量$E=\sigma/\varepsilon$反映抵抗变形能力。塑性变形卸载后残留；脆性材料破坏前塑性变形很小且抗压≫抗拉；韧性用冲击韧性$\alpha_k=A_k/A$等衡量。

断裂可分韧性/脆性、正断/切断、沿晶/穿晶等。应力强度因子$K_I=Y\sigma\sqrt{a}$达到临界值即断裂韧性控制失稳扩展。硬度反映表面抵抗压入或刻划，可用莫氏、布氏、洛氏、回弹等；耐磨性$I_a=\sqrt{R}/P$越大越耐磨。