Физические свойства материалов обусловлены их химическим составом, морфологическим строением, состоянием и другими факторами. Рассмотрим некоторые важнейшие показатели, которые используются при оценке физических свойств материалов.

Средняя плотность — отношение массы m тела или вещества ко всему занимаемому ими объему V , включая имеющиеся в них пустоты и поры:

Истинная плотность — предел отношения массы к объему, когда объем стягивается к точке, в которой определяется плотность тела или вещества (т. е. без учета имеющихся в них пустот и пор):

Насыпная плотность — отношение массы зернистых материалов, материалов в виде порошка ко всему занимаемому ими объему, включая и пространство между частицами.

Относительная плотность — отношение плотности р тела или вещества к плотности  стандартного вещества при определенных физических условиях (температуре Т, давлении р):

В качестве стандартного вещества может быть принята вода или другое вещество, плотность которого измерена в стандартных условиях (температура Т_ст = 20^оС, давление р_ст = 101,325 кПа, относительная влажность      W _от = 0), а для каменных материалов — истинная плотность.

Единицы плотности — кг/м³, г/см³, т/м³, относительная плотность — безразмерная величина.

Плотность различных дорожно-строительных материалов колеблется в широких пределах: от 10 кг/м³ для некоторых теплоизоляционных материалов до 7850 кг/м³ для сталей. Плотность гранита составляет 2500…2700 кг/м³, бетона обычного — 2000...2400, кирпича глиняного — 1600...1900, древесины сосны—400...600 кг/м³ и т. д.

Влажность — содержание влаги в твердом теле (древесина, бе­он и др.), порошке (цемент, известь и др.) или газе (воздух). Различают влажность абсолютную и относительную.

Абсолютная влажность — отношение массы (объема) воды к массе (объему) сухого материала:

где m _в — масса влажного материала, кг; m _с— масса сухого материала, кг.

Относительная влажность — отношение массы (объема) воды к массе (объему) влажного материала. При определении влажности высушивание образцов материала производится при температуре 105...107°С. Материалы, влажность которых равна нулю, называются абсолютно сухими. Горные породы и многие дорожно-строительные материалы в зоне аэрации и капиллярного водонасыщения в течение года имеют различную влажность. Она зависит от сезонного изменения температуры, давления, влажности воздуха, количества осадков, испарения и других факторов.

Удельный вес — отношение веса материала, включая вес воды в его порах, к занимаемому этим материалом объему, включая поры. Удельный вес может быть вычислен для материала в естественном состоянья и для твердой его части, т. е. без учета имеющихся в материале пор. При этом используется формула

где  — соответствующая плотность материала, кг/м³; g — ускорение свободного падения, м/с².

Выражается удельный вес в ньютонах на кубический метр (Н/м³) и других кратных или дольных единицах.

Пористость —• относительный объем пор и пустот в материале. Поры — это замкнутые или сообщающиеся ячейки в монолитном материале, заполненные водой или воздухом, а пустоты — промежутки между отдельными частицами дискретных (сыпучих) материалов. Пористость различных природных каменных материалов колеблется в пределах 0,8...67%. Пористость искусственных материалов (керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, вспученный перлит, вермикулит и др.) доходит до 75...85%.

Суммарная пористость, учитывающая открытые и закрытые поры, определяется по формуле

Пористость материала оказывает заметное влияние на другие его свойства. От нее во многом зависят прочность материала, водопроницаемость, водопоглощение, влагоемкость, водонасыщение, морозостойкость, теплопроводность, звукопроницаемость.

Водопроницаемость — способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость измеряется по массе воды, прошедшей через 1 см² поверхности материала за 1 час при постоянном (заданном) давлении. Степень водопроницаемости материалов зависит от их плотности и строения. Практически водонепроницаемыми являются особо плотные материалы (сталь, стекло, битумы), а также плотные материалы с мелкими замкнутыми порами (специальный бетон, большинство скальных горных пород). Горные породы (особенно осадочного происхождения) имеют значительную водопроницаемость.

Водопоглощение — свойство материала впитывать и удерживать под действием молекулярных и капиллярных сил воду при нормальном атмосферном давлении. Водопоглощение тем большее, чем больше свободная поверхность и ее шероховатость, гидрофильность и пористость материала. Водопоглощение прочных изверженных пород не превышает 1%, плотных осадочных пород — 3%, а у пористых достигает 8% и более. Определение водопоглощения производится на образцах в форме куба путем насыщения их водой при атмосферном давлении. Различают водопоглощение по массе W_M и по объему Wo , определяемые (в процентах) по следующим формулам:

где m ₁ — масса материала в насыщенном водой состоянии, кг; т₀— то же в сухом состоянии, кг; V — объем материала, м³.

Между водопоглощением по объему и по массе существует зависимость

т. е. их отношение равно плотности материала в сухом состоянии.

Влагоемкость — способность материала (горной породы) удерживать в своих порах воду при возможности свободного ее вытекания под действием силы тяжести. Различают влагоемкость: полную, капиллярную, пленочную, гигроскопическую. По влагоемкости горные породы подразделяются на очень влагоемкие (торф, ил, глина, суглинок), слабо влагоемкие (мел, мергель, лессовые породы, супеси, мелкозернистые пески) и невлагоемкие (скальные породы, галечники, гравий, крупнозернистые пески).

Водонасыщение — способность материала поглощать и удерживать воду при давлении выше атмосферного или в вакууме.

Теплопроводность — способность материала передавать через свою толщу энергию в форме теплоты при наличии на его поверхности перепада температур. Дорожно-строительные материалы имеют различную теплопроводность, которая характеризуется коэффициентом теплопроводности. Теплопроводность зависит от характера пор и вида материала, его влажности, плотности, средней температуры, при которой происходит передача тепла, и других факторов. Пористые материалы имеют небольшую теплопроводность. Теплопроводность волокнистых и слоистых материалов зависит от направлений потока тепла. Например, для сосны теплопроводность вдоль волокон в два раза больше, чем поперек волокон.

Коэффициент теплопроводности характеризуется тепловым потоком (в ваттах), проходящим через стенку толщиной 1 м, при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1 К (1°С). Значение его равно для меди 387 Вт/(м°С), алюминия — 210, стали — 46, стекла — 0,84, воды — 0,63Вт/(м°С).

Теплоемкость — свойство материала поглощать определенное количество теплоты при нагревании и отдавать ее при охлаждении. Теплоемкость выражается в джоулях на кельвин (или джоулях на градус Цельсия). Теплоемкость материала чаще всего характеризуется удельной теплоемкостью, представляющей количество теплоты, необходимой для нагревания 1 кг данного материала на 1 К (1°С).

Удельная теплоемкость воды составляет 4186,8 Дж/ (кг°С), алюминия—880, стекла—630, стали—562, меди—380 Дж/(кг°С).

К физическим свойствам относятся также показатели, характеризующие фазовые превращения веществ (сублимацию, испарение, плавление): теплота сублимации, температура кипения, температура плавления, набухание и др.