文档介绍：第1章土木工程材料的基本性质
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材料的基本物理性质
材料的力学性质
材料的耐久性
材料的组成、结构、构造与性质
思考题
本章内容
材料的基本物理性质
一、材料的体积组成
大多数土木工程材料的内部都含有孔隙,孔隙的多少和孔隙的特征对材料的性能均产生影响,掌握含孔材料的体积组成是正确理解和掌握材料物理性质的起点。
孔隙特征指孔尺寸大小、孔与外界是否连通两个内容。孔隙与外界相连通的叫开口孔,与外界不相连通的叫闭口孔。
。
含孔材料体积组成示意图
1. 固体物质;2. 闭孔;3. 开孔
材料的基本物理性质
,含孔材料的体积包括以下三种。
(1) 材料绝对密实体积。用V表示,是指不包括材料内部孔隙的固体物质本身的体积。
(2) 材料的孔体积。用VP表示,指材料所含孔隙的体积,分为开口孔体积(记为VK)和闭口孔体积(记为VB)。
(3) 材料在自然状态下的体积。用V0表示,是指材料的实体积与材料所含全部孔隙体积之和。
上述几种体积存在以下的关系:
V0=V+VP ()

其中 VP=VK+VB ()
。其中V0′表示材料堆积体积,是指在堆积状态下的材料颗粒体积和颗粒之间的间隙体积之和,Vj表示颗粒与颗粒之间的间隙体积。散粒状材料体积关系如下:
V0′=V0+Vj=V+VP + Vj ()
散粒材料堆积体积组成示意图
1. 颗粒的固体物质;
2. 颗粒的闭口孔隙;
3. 颗粒的开口孔隙;
4. 颗粒间的间隙
材料的基本物理性质
二、材料的密度、表观密度和堆积密度
1. 密度
材料在绝对密实状态下单位体积的质量,称为材料的密度(俗称比重)。其计算式如下:
()
式中——材料的密度(g/cm3)。
m ——材料的质量(干燥至恒重)(g)。
V ——材料的绝对密实体积(cm3)。
密度的单位在SI制中为kg/m3,我国建设工程中一般用g/ cm3,偶尔用kg/ L,忽略不写时,隐含的单位为g/ cm3,如水的密度为1。
多孔材料的密度测定,关键是测出绝对密实体积。在常用的土木工程材料中,除钢、玻璃、沥青等可近似认为不含孔隙外,绝大多数含有孔隙。测定含孔材料绝对密实体积的简单方法是将该材料磨成细粉,干燥后用排液法(李氏瓶,)测得的粉末体积即为绝对密实体积。由于磨得越细,内部孔隙消除得越完全,测得的体积也就越精确,因此,。
对于砂石,因其孔隙率很小,V V0,常不经磨细,直接用排水法测定其密度。对于本身不绝对密实,而用排液法测得的密度叫视密度或叫视比重。
材料的基本物理性质
材料的基本物理性质

材料在自然状态下单位体积的质量,称为材料的表观密度(原称容重)。其计算式如下:
()
式中——材料的表观密度(kg/m3)。
m ——材料的质量(kg)。
V0 ——材料在自然状态下的体积(m3)。
测定材料在自然状态下的体积的方法较简单,若材料外观形状规则,可直接度量外形尺寸,按几何公式计算;若外观形状不规则,可用排液法测得,为了防止液体由孔隙渗入材料内部而影响测定值,应在材料表面涂蜡。对于砂石,由于孔隙率很小,常把视密度叫作表观密度(),如果要测定砂石真正意义上的表观密度,应蜡封开口孔后用排水法测定。
当材料含水时,重量增大,体积也会发生变化,所以测定表观密度时须同时测定其含水率,注明含水状态。材料的含水状态有风干(气干)、烘干、饱和面干和湿润四种。一般为气干状态,烘干状态下的表观密度叫干表观密度。
材料的基本物理性质

散粒材料在堆积状态下单位堆积体积的质量,称为材料的堆积密度(原称松散容重)。其计算式如下:
()

式中——散粒材料的堆积密度(kg/m3)。
m ——材料的质量(kg)。
——散粒材料的堆积体积(m3)。
材料的堆积密度定义中亦未注明材料的含水状态。根据散粒材料的堆积状态,堆积体积分为自然堆积体积和紧密堆积体积(人工捣实后)。由紧密堆积测得的堆积密度称为紧密堆积密度。
材料的基本物理性质
表1-1 常用土木工程材料的密度、表观密度和堆积密度
材料名称
密度(g/cm3)
表观密度(kg/m3)
堆积密度(kg/m3)
石灰岩
~
1 800~2 600
—
花岗岩
~
2 000~2 850
—
水泥
~
—
900~1 300(松散堆积)
1 400~1 700(紧密堆积)
混凝土用砂
~
—
1 450~1