材料的力学性质
一、材料的强度和比强度
1.材料的强度
材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度从本质上说，材料的强度实际是材料内部质点间结合力强弱的表现。建筑装饰材料受外力作用时，内部就产生应力。外力增加，应力相应增大，直至材料内部质点结合力不足以抵抗所受的外力时，料即发生破坏，此时的应力值就是材料的强度，也称极限强度。
根据外力作用形式的不同，建筑装饰的强度分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度及抗弯强度（图1-2-2)。
不同受力形式的强度计算公式不同，其中抗拉、抗压、抗剪强度的计算公式可以表达为：
ƒ=P/A
式中ƒ——材料的抗压或抗拉强度，MPa;
图1-2-2材料受外力作用示意图
P——材料承受的最大荷载，N;
A——材料的受力面积，mm2。
材料的抗弯强度与试件的受力情况、截面形状和支承条件有关。对于矩形截面的条形试件，当在两支点中间有一集中荷载时，其抗弯强度的计算公式可以表达为：
式中f——材料的抗弯强度，MPa;
P——材料承受的最大荷载，N;
l——两支点间距，mm;
b, h——材料截面的宽度和高度，mm。
对于内部构造为非匀质的材料，其抵抗不同方向的外力作用时强度也不同。如木材为纤维结构，其顺纹方向的抗拉强度比横纹方向的抗拉强度要高许多；混凝土、砖、石材等材料的抗压强度很高，但抗拉、抗弯、抗剪强度却很低。建筑工程常用材料的强度值范围见表1-2-3。
表1-2-3建筑工程常用材料的强度值范围 MPa
| 材料 | 抗压强度 | 抗拉强度 | 抗弯（折）强度 | 抗剪强度 |
| 钢材 | 215 〜1600 | 215 〜1600 | 215 〜1600 | 200 〜355 |
| 普通混凝土 | 7. 5 〜60 | 1〜4 | 0.7 〜9 | 2. 5 〜3. 5 |
| 烧结普通砖 | 5〜30 | — | 1.8 〜4.0 | 1. 8 〜4.0 |
| 花岗岩 | 100 〜250* | 7〜25 | 10 〜40 | 13 〜19 |
| 石灰岩 | 30 〜250 | 5〜25 | 2〜20 | 7〜14 |
| 玄武岩 | 150 〜300 | 10 〜30 | — | 20 〜60 |
| 松木（顺纹） | 30 〜50 | 80 〜120 | 60 〜100 | 6. 3 〜6. 9 |
1. 材料的比强度
比强度是反映材料轻质高强的力学参数，是指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度与其表观密度之比。在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比强度较高的材料。这类轻质高强的材料，也是未来建筑及装饰材料发展的主要方向。几种材料的比强度值见表1-2-4。
表1-2-4几种材料的参考比强度值
| 材料（受力状态） | 强度（MPa) | 表观密度（kg/m3) | 比强度 |
| 玻璃钢（抗弯） | 450 | 2000 | 0.225 |
| 低碳钢 | 420 | 7850 | 0.054 |
| 铝材 | 170 | 2700 | 0. 063 |
| 铝合金 | 450 | 2800 | 0. 160 |
| 花岗岩（抗压） | 175 | 2550 | 0. 069 |
| 石灰岩（抗压） | 140 | 2550 | 0.056 |
| 松木（顺纹抗拉） | 10 | 500 | 0.200 |
| 普通混凝土（抗压） | 40 | 2400 | 0.017 |
| 烧结普通砖（抗压） | 10 | 1700 | 0.006 |
二、硬度与耐磨性
硬度是材料抵抗较硬物体压入或刻划的能力。硬度的表示方法有布氏硬度（HBS、 HBW)、肖氏硬度（HS)、洛氏硬度（HR)、韦氏硬度（HV)、邵氏硬度（HD、HA) 和莫氏硬度，由于测试硬度的方法不同，所以表示材料的硬度就不同，布氏硬度、肖氏硬度、洛氏硬度、韦氏硬度都用钢球压人法测定试样，钢材、木材、混凝土、矿物材料 等多采用此法，但石材有时也用刻划法（又称莫氏硬度）测定；莫氏硬度、邵氏硬度 通常用压针法测定试样，非金属材料及矿物材料一般用此方法测定。
耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力，耐磨性用磨损率（N)表示。磨损率可用下式计算：
式中 N—— 材料的磨损率，g/cm2;
m1、m2—— 材料磨损前、后的质量，g;
A——试件受磨面积，cm2。
材料的耐磨性与硬度、强度及内部构造有关。
三、弹性、塑性、脆性与韧性
1. 弹性
材料在外力作用下产生变形，外力取消后变形消失，材料能够完全恢复到原来形状的特性，称为材料的弹性。这种完全恢复的变形，称为弹性变形。
2. 塑性
在外力作用下材料产生变形，在外力取消后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性。这种不能恢复的变形，称为塑性变形。
3. 脆性
脆性指材料受力达到一定程度后突然破坏，而破坏时并无明显塑性变形的性质。其特点是材料在接近破坏时，变形仍很小。混凝土、玻璃、砖、石材及陶瓷等属于脆性材料。它们抵抗冲击作用的能力差，但是抗压强度较高。
4. 韧性
韧性指材料在冲击、震动荷载的作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质。对用作桥梁地面、路面及吊车梁等的材料，都要求具有较高的抗冲击韧性。
