文档介绍：第一章材料的基本性质
第一节材料的物理性质
一、与重量相关的性质
(一)实际密度(比重)
材料在绝对密实状态下,单位体积的质量称为密度。公式:ρ=m/v
ρ——材料的密度,g/cm3;
m——材料在干燥状态下的质量,g;
V——干燥材料在绝对密实状态下的体积,cm3。
固体材料总体积(V0)由部分体积(V)和孔隙体积(VP)组成,V0 = V + Vp。
拌制混凝土的砂、石等,一般直接采用排开液体的方法测定其体积,此时为材料的近似密度(视比重)。
(二)体积密度(容重)
整体多孔材料在自然状态下,单位体积的质量称为体积密度。公式:ρo=m/Vo
ρo——材料的体积密度,kg/ m3;
m——材料的质量,kg;
Vo——材料在自然状态下的体积, m3。
(三)堆积密度
散粒状(粉状、粒状、纤维状)材料在自然堆积状态下,单位体积的质量称为堆积密度。公式:ρo′=m/V0′
ρo′——材料的堆积密度,kg/m3;
m——散粒材料的质量,kg;
V0′——散粒材料在自然堆积状态下的体积,又称堆积体积,m3。
二、材料的密实度与孔隙率
(一)密实度
密实度是指材料内部固体物质填充的程度。公式:D=V/V0=ρo/ρ,D均小于1
(二)孔隙率
孔隙率是指材料内部孔隙体积占自然状态下总体积的百分率。公式:P=(V0-V)/V0=1-D
孔隙率越大,则密实度越小。孔隙按构造可分为开口孔隙和封闭孔隙两种;按尺寸的大小又可分为微孔、细孔和大孔三种。材料的孔隙率较大,且连通孔较少,则材料的吸水性较小,强度较高,抗冻性和抗渗性较好,导热性较差,保温隔热性较好。
三、材料的填充率与空隙率
(一)填充率
填充率指装在某一容器的散粒材料,其颗粒填充该容器的程度。公式:D′=V0/ V0′
(二)空隙率
空隙率是指散粒材料(如砂、石等)颗粒之间的空隙体积占材料堆积体积的百分率。公式:P′=(1-V0/ V0′)×100%=(1-ρ0′/ρo)×100%
式中ρo——颗粒状材料的表观密度,kg/m3;
ρ0′——颗粒状材料的堆积密度,kg/m3。
P′+D′= 1。散粒状材料,空隙率越大,则填充率越小。在配制混凝土时,砂、石的空隙率是作为控制集料级配与计算混凝土砂率的重要依据。
四、材料与水有关的性质
(一)亲水性与憎水性
材料与水接触时,根据材料是否能被水润湿,可将其分为亲水性和憎水性两类。
在材料、水、空气三相交点处,沿水滴的表面作切线,切线与水和材料接触面所成的夹角称为润湿角(用θ表示)。当θ越小,表明材料越易被水润湿。一般认为,当θ≤90°时,亲水性;当θ>90°时,憎水性。
建筑材料大多数为亲水性材料,如水泥、混凝土、砂、石、砖、木材等。
(二)吸水性与吸湿性
。用吸水率表示:质量吸水率和体积吸水率。
(1)质量吸水率材料在吸水饱和时,所吸收水分的质量占材料干质量的百分率。公式:Wm=(m湿-m干)/m干
Wm——材料的质量吸水率,%;
m湿——材料在饱和水状态下的质量,g;
m干——材料在干燥状态下的质量,g。
(2)体积吸水率材料在吸水饱和时,所吸收水分的体积占干燥材料总体积的百分率。公式:WV==(m湿-m干)/Vo×ρ水×100%
WV——材料的体积吸水率,%;
Vo——干燥材料的总体积,cm3;
ρ水——水的密度,g/cm3。
质量吸水率往往超过100%,一般采用体积吸水率表示。
材料吸水率的大小,与材料的亲(憎)水性有关,孔隙率和孔隙特征有关。一般,孔隙率越大,开口孔隙越多,则材料的吸水率越大;开口孔隙粗大,则不易存留水分,即使孔隙率较大,材料的吸水率也较小;另外,封闭孔隙水分不能进入,吸水率也较小。
。用含水率表示,公式:W含=(m含-m干)/m干
W含——材料的含水率,%;
m含——材料在吸湿状态下的质量,g;
m干——材料在干燥状态下的质量,g。
材料的含水率随空气的温度、湿度变化而改变。材料既能在空气中吸收水分,又能向外界释放水分,当材料中的水分与空气的湿度达到平衡,此时的含水率就称为平衡含水率。
(三)耐水性
材料长期在饱和水作用下不破坏,强度也不显著降低的性质称为耐水性。用软化系数表示,公式:K软=R饱/R干
K软——材料的软化系数;
R饱——材料在饱和水状态下的抗压强度,MPa;
R干——材料在干燥状态下的抗压强度,MPa。
工程中将K软>。对于经常位于水中或潮湿环境中的重要结构的材料,必须选用K软>;对于用于受潮较轻或次要结构的材料,。