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材料的强度是指材料在外力作用下不破坏时能承受的最大应力。由于外力的作用形式不同，材料破坏时的应力形式也不同，工程中最基本的外力作用如图1.2 所示，相应的强度就分为抗压强度、抗拉强度、抗弯（抗折）强度及抗剪强度等。
图1.2 材料所受外力示意图
材料的抗压、抗拉、抗剪强度可由下式计算：
式中 f ——材料的抗压、抗拉或抗剪强度，MPa；
P ——材料破坏时的最大荷载，N；
F ——受力面面积，mm 2 。
对于矩形截面的条形试件，其抗弯强度有两种情况。将抗弯试件放在两支点上，当外力为作用在试件中心的集中荷载，抗弯强度（也称抗折强度）可用下式计算：
当在试件两支点的三分点处作用两个相等的集中荷载（ P /2），其抗弯强度按下式计算：
式中 f 弯 ——材料的抗弯（抗折）强度，MPa；
P ——材料破坏时的最大荷载，N；
b，h ——分别为试件截面的宽度和高度，mm。
影响材料强度的因素很多，材料的组成及结构等内部因素是其中之一。材料的孔隙率增加，强度将降低；一般表观密度大的材料，其强度也大。一般晶体结构的材料，其强度还与晶粒粗细有关，其中细晶粒的强度高；但在纳米晶材料中，晶粒越小强度可能降低。材料的强度还与其含水状态及温度有关，含有水分的材料，其强度较干燥时的低。一般情况下，温度升高时，材料的强度将降低，这对沥青混凝土尤为明显。此外，材料的强度还与测试条件和方法等外部因素有关。如材料相同，采用小试件测得的强度较大试件高；加荷速度快时，荷载的增长大于材料变形速度，所测出的强度值就会偏高；试件表面不平或表面涂有润滑剂时，所测强度值偏低。
承重的结构材料除了承受外荷载力，尚需承受自身重力。反映材料轻质高强的力学参数是比强度，比强度是指单位体积质量的材料强度，它等于材料的强度与其表观密度之比（ f／ρ 0 ）。比强度是衡量材料是否轻质、高强的重要指标。
材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形，如图1.3 所示。当外力去除后，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质，称为塑性。这种不可恢复的变形称为塑性变形，如图1.4 所示。
图1.3 材料的弹性变形曲线
图1.4 材料的塑性变形曲线
土木工程中有不少材料为弹塑性材料。它们在受力时，弹性变形和塑性变形会同时发生，外力去除后，弹性变形恢复，塑性变形保留，如图1.5 所示。
材料在弹性变形范围内，弹性模量 E 为常数，其值等于应力 σ 与应变 ε 的比值，即
式中 E ——材料的弹性模量，MPa；
σ ——材料的应力，MPa；
ε ——材料的应变。
弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，弹性模量愈大，材料愈不易变形。弹性模量是结构设计的重要参数之一。
图1.5 材料的弹塑性变形曲线
图1.6 脆性材料的变形曲线
材料受外力作用，当外力达一定限度后，材料无明显的塑性变形而突然破坏的性质称为脆性。具有这种性质的材料称为脆性材料，如图1.6 所示。
材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不发生突然破坏的性质称为材料的冲击韧性（简称韧性），具有韧性性质的材料称为韧性材料。
韧性可用材料受荷载达到破坏时所吸收的能量来表示，由下式进行计算：
式中 a K ——材料的冲击韧性，J/mm 2 ；
A K ——试件破坏时所消耗的功，J；
A ——试件受力净截面积，mm 2 。
硬度是指材料表面抵抗较硬物质压入或刻划的能力。常用刻划法和压入法测定硬度。刻划法常用于测定天然矿物的硬度，即按天然矿物滑石—石膏—方解石—萤石—磷灰石—正长石—石英—黄玉—刚玉—金刚石硬度递增顺序分为 10 级；通过它们对材料的划痕来确定所测材料的硬度，称为莫氏硬度。压入法是以一定的压力将一定规格的钢球或金刚石制成的尖端压入试样表面，根据压痕的面积或深度来测定其硬度。常用的压入法有布氏法、洛氏法和维氏法，相应的硬度称为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
耐磨性是材料抵抗磨损的能力，用耐磨率表示，可按下列公式计算：
式中 M ——材料的耐磨率，g/cm 2 ；
m 0 ——磨前质量，g；
m 1 ——磨后质量，g；
A ——试样受磨面积，cm 2 。