Механические свойства характеризуют способность материала оказывать сопротивление действию нагрузок, вызывающих в материале сжимающие, растягивающие и касательные напряжения, которые могут привести к необратимым деформациям.

Механические свойства материалов характеризуются рядом показателей — упругостью, пластичностью, вязкостью, хрупкостью, прочностью и др.

Упругость — свойство тела восстанавливать свою форму и объем (твердые тела) либо только объем (жидкости и газы) после прекращения действия внешних сил или других факторов (например, нагревание), вызывающих деформацию тела. Тела, обладающие этим свойством, называются упругими (сталь, древесина и др.).

В области упругих деформаций твердых тел справедлив закон Гука:

где  — нормальное напряжение, Па;  — относительная деформация; Е — модуль упругости, Па.

Восстановление первоначального состояния может быть полным и неполным. Полное восстановление имеет место при воздействии на материал сравнительно небольших внешних сил, а неполное — при значительных нагрузках. Во втором случае в материале возникают так называемые остаточные деформации. Напряжение, при котором остаточные деформации достигают некоторого предельного значения, устанавливаемого для данного материала в технических условиях, называется пределом упругости.

Пластичность — свойство материала без образования трещин менять под действием нагрузки свою форму и размеры и сохранять остаточные (пластические) деформации после ее устранения. К пластичным материалам относятся мягкая сталь, свинец, медь, влажная глина, свежеприготовленный раствор, большинство битумов, цементо- и асфальтобетонные смеси.

Пластичность зависит от условий деформирования (скорость нагружения, температура, давление и т.д.). Для пластичных материалов характерной является ползучесть, т. е. способность материалов деформироваться под длительно действующей нагрузкой. Пластичность металлических и других конструкционных материалов широко используют в технике (например, для обработки металлов давлением — штамповка, ковка, прокатка).

Вязкость — свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Количественно вязкость характеризуется коэффициентом динамической вязкости, зависящим от рода материала, температуры и скорости испытания.

Динамическая вязкость (коэффициент внутреннего трения) характеризуется силой, возникающей на квадратном метре площади поверхности двух перемещающихся относительно друг друга слоек материалов при градиенте скорости деформации, равном единице:

где  — динамическая вязкость, Па.с;  — нормальное напряжение, Па; —скорость изменения относительной деформации, с^-1.

Органические вяжущие материалы при температуре, благоприятной для работы с ними (рабочей температуре), имеют динамическую вязкость 0,1...0,5 Па.с.

Кинематическая вязкость (в м²/с) — величина, вычисленная путем деления динамической вязкости  на плотность материала .

Вязкость твердых тел — свойство необратимо поглощать энергию при их пластическом деформировании. Такая вязкость обычно оценивается по результатам ударных испытаний (ударная вязкость).

Текучесть — свойство материала (среды) пластически или вязко деформироваться под влиянием механических воздействий. У газов и жидкостей текучесть проявляется при любых напряжениях, а у пластичных твердых тел — лишь при напряжениях, превышающих предел текучести.

Эластичность — способность материала испытывать более или менее значительные упругие обратимые деформации без разрушения при сравнительно небольших нагрузках.

Высокой эластичностью отличаются полимерные материалы, Обратимые деформации их превышают первоначальные размеры образцов в несколько раз, а модуль упругости имеет небольшое значение (0,1-1 МПа). При растяжении полимерные материалы нагреваются. При этом изменяется их пластичность, прочность, твердость и некоторые другие свойства.

Хрупкость — свойство материала разрушаться под действием приложенных к нему внешних сил без заметных пластических деформаций. Хрупкие материалы плохо сопротивляются также удару. Это свойство характерно для твердых неметаллических тел, находящихся в обычных условиях (нормальные температуры, давление и др.).

К хрупким материалам относятся: природные и искусственные каменные материалы, бетон, стекло, чугун и т. д.

Твердость—свойство материала сопротивляться внедрению в него другого тела — наконечника. В зависимости от метода испытания, свойств наконечника и испытуемого материала твердость может оцениваться разными критериями. Твердость минералов и однородных каменных материалов определяют по специальной шкале твердости методом царапания (шкала Мооса).

Прочность — свойство материалов в определенных условиях и пределах не разрушаясь воспринимать те или иные воздействия (нагрузки, неравномерные температуры, магнитные и другие поля; неравномерное высыхание или набухание, неравномерное протекание физико-химических процессов в разных частях тела и др.). Обусловливается она физическим взаимодействием между его частицами (атомами, ионами, молекулами или более крупными агрегатными образованиями, например, кристаллами). Существенную роль играет также строение материала, наличие в нем всевозможных дефектов и неоднородностей. Прочность большинства материалов изменяется под влиянием различных факторов. При увлажнении пористых каменных материалов и древесины, нагревании асфальтобетона прочность заметно уменьшается. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе материала, принятии того или иного конструктивного решения.

Различают прочность: теоретическую — вычисленную через силы межатомного сцепления; техническую — достигнутую в реальных материалах; конструкционную — прочность конструктивных элементов; динамическую — свойство материалов воспринимать, не разрушаясь, динамические нагрузки; усталостную — свойство материала воспринимать повторные нагрузки; длительную — свойство материала воспринимать без разрушения длительно действующие нагрузки.

Критериями прочности для различных условий нагружения яв­ляются: предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности на сжатие, предел прочности на растяжение, предел прочности на растяжение при изгибе, предел прочности при скалывании и т. д.

Пределом прочности называют напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение образца. При сжатии предел прочности (в МПа) вычисляется по формуле

где Р — разрушающая нагрузка, Н; F—площадь поперечного сечения образца, м².

Предел прочности на растяжение при изгибе (для бетона, древесины, асфальтобетона и др.) определяется по формуле

где Р — разрушающая нагрузка при изгибе, Н; l — расстояние между опорами исследуемой балки, м; b — ширина балки, м; h — высота балки, м.

Предел прочности при сжатии дорожно-строительных материалов колеблется в широком диапазоне: сталь — 380...450 МПа, гранит — 100...220, известняк плотный — 10...150, бетон высоких марок — 30...60, бетон обыкновенный — 0,6... 1,5, дуб вдоль волокон— 40...50, сосна вдоль волокон — 30...45 МПа и т. д.

Различаются значения предела прочности и при осевом растяжении. Причем одни материалы хорошо работают только на сжатие (камни, бетон, кирпич и др.), а другие, как на сжатие, так и на растяжение (сталь, древесина, некоторые пластмассы).

Определение прочности дорожно-строительных материалов производится на цилиндрических, кубических или призматических образцах стандартных размеров.

Показатели прочности условные, так как зависят от размеров образцов, метода испытания, влажности материала, температуры, при которой проводят испытания, и режима нагружения. При определении прочности материала испытания следует проводить строго в соответствии с утвержденной методикой.

Истираемость — уменьшение массы или объема взятого образца (навески) материала под действием истирающих усилий. Показателем истираемости является потеря массы, отнесенная к площади поверхности образца. Материалы на истираемость испытывают в лабораторных условиях на специальных машинах — кругах истирания. Определяется истираемость по формуле

где Мо, M₁— масса образца до и после истирания, г; F — площадь истирания, см².

Истираемость материала необходимо учитывать при проектиро­вании и эксплуатации дорожных покрытий, тротуаров, подземных переходов и других сооружений. Истираемость кварца — 0,06...0,12 г/см2, гранита—0,1...0,5, керамической плитки—0,25...0,3,. известняка — 0,3...0,8 г/см2. Материалы, имеющие малую истираемость, обеспечивают высокую износостойкость изделий, и наоборот.

Сопротивление удару — способность материала сопротивляться разрушающему действию ударных нагрузок. Для испытания материалов на удар применяют специальные приборы — копры. Критерием оценки сопротивления удару является суммарная работа, затраченная на разрушение образца и отнесенная к объему материала.

Ударная вязкость — способность твердых тел поглощать механическую энергию в процессе деформирования и разрушения под действием ударной нагрузки. Обычно оценивается работой, затраченной на разрушение надрезанного образца при ударном изгибе, отнесенной к площади его сечения в месте надреза. Выражается в джоулях на квадратный метр (Дж/м²).

Усталость—явление разрушения материала под действием переменных напряжений, меньших предела прочности.