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一密度
根据体积的表现形式不一样,有密度、体积密度和堆积密度三种概念。
:是指材料在绝对密实状态下,单位体积的干质量。
m
计算公式:V
密度的测定办法:
1)测质量:烘干(烘箱)-干燥(干燥器)-称量(天平);
2)测体积:
(a)外观规则的材料,直接用游标卡尺测量尺寸求体积,如钢材、玻璃等
(b)外观不规则的坚硬颗粒,如砂、石等,可由排水法测得;
(c)可研磨的非密实材料,如砌块、石膏等,V可采用密度瓶测定。
:是指材料在自然状态下,单位体积的干质量。
m
0V
计算公式:0
体积密度的测定:
(1)外形规则的材料,如砖,可直接测量体积得到;
(2)外形不规则的,可采用封腊排水法测定体积。
【例题】烧结普通砖的尺寸为240mm×115mm×53mm,已知其孔隙率为37%,干
燥质量为2487g,浸水饱和后质量为2984g。试求该砖的体积密度、密度、吸水
率。
解:1)表观密度:ρo=m/Vo=2487/=
1
孔隙率P=V孔/Vo×100%=37%,V孔/×100%=37%
故孔的体积:V孔=,
密实体积:V=Vo-V孔=-=
2)密度:ρ=m/V=2487/=
1
3)含水率:W=(m-m)/m1×100%=(2984-2487)/2487×100%=20%
21
:是指粉末状、颗粒状或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量。
m
'
0V'
计算公式:0
一般采用容积筒测定。容量升的大小视颗粒的大小而定,一般砂子采用1L
的容量升,石子采用10L,20L,30L的容量升。
常用材料的密度、表观密度和堆积密度值参见教材。
二材料的密实度和孔隙率、填充率和空隙率
:是指材料的体积内,被固体物质充满的程度,用D表示:
m
V
D100%100%0100%
Vm
0
0
——
:是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。材料的孔
隙可分为闭口孔和开口孔。
材料内部孔隙示意
VVV
P0100%(1)100%(10)100%
VV
计算公式:00
‘:它是指散粒状材料堆积体积中,颗粒体积所占的百分率。
m
V'
D'0100%0100%0100%
V'm'
00
0
’:它是指散粒状材料堆积体积中,颗粒间空隙体积所占的百分率。
V'
P'(10)100%(10)100%
V'
00
三材料与水有关的性质
:
材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同,表现为亲水与憎水两种不
同的性质。常见的憎水性材料有:沥青、石蜡和塑料等,常用做防水、防潮材料。
:
材料在水中吸收水分的性质,称为吸水性,有质量吸水率和体积吸水率两种
表示方法:
mm
Wbg100%
mm
(1)质量吸水率:g
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——
mm
bg
WW100%
VV
(2)体积吸水率:0
:
材料在潮湿的空气中吸收水分的性质,称为吸湿性;
mm
Wsg100%
hm
g
:材料耐水性指材料长期在水的作用下不破坏、强度不明显下降的性质。
f
Kb
Rf
g
一般用软化系数KR表示,KR>
:指抵抗压力水渗透的性质。
用抗渗等级P表示,;
,指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏,强度也不显著下
降的性质。
一般用抗冻等级F表示,如F10,表示在标准试验条件下,材料强度下降不
大于25%,质量损失不大于5%,所能经受的冻融循环次数最多为10次。
四材料与热量有关的性质
:导热性指当材料两侧有温度差时热量由高温侧向低温侧传递的能力,
用导热系数来表示。
思考题1:影响材料导热系数的主要因素有哪些?
答:(1)材料的化学组成和物理结构:如金属比非金属导热系数大
(2)孔隙状况:孔隙率越大,导热系数越小;
(3)含水率:受潮后导热系数较大;
(4)环境的温度:温度越高,导热系数越大。
思考题2:为什么保温隔热材料使用过程中一定要注意防潮防冻?
答:因为空气、水和冰的导热系数依次增加,故保温材料在受潮、受冻后,导
热系数可增大100倍左右。
:指材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。
:材料在空气中遇火燃烧的性能称为耐燃性。
(1)非燃烧材料:砖、天然石材、混凝土、砂浆、金属材料等;
(2)难燃烧材料:石膏板、水泥石棉板等;
(3)燃烧材料:胶合板、纤维板、木材等。
一、强度、比强度和强度等级
:材料的力学性质指材料在外力作用下所引起的变化的性质。在外力作用
下,材料抵抗破坏的能力称为强度。根据外力作用方式的不同,材料的强度有抗
压强度、抗拉强度、抗弯强度(或抗折强度)及抗剪强度等形式。
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——
(a)抗压(b)抗拉(c)抗折(d)抗剪
:指材料强度与其表观密度之比。
:强度等级是按照强度的大小进行分级;
塑性材料一般按照材料的抗拉极限强度进行分级,如钢材分为
Q195,215,235,255,275等;
脆性材料一般按照材料的极限抗压强度进行分级的,,
,。
二、弹性与塑性
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。材料在外力作用下产生变形,当外力去除后,有一部分变形不能恢复,
这种性质称为材料的塑性。
如:钢材的应力应变曲线
三、韧性与脆性
:材料受外力作用,当外力达一定值时,材料发生突然破坏,且破坏时无
明显的塑性变形,这种性质称为脆性。如砖、石材、陶瓷、玻璃、混凝土和铸铁
等。
: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
形而不破坏,这种性质称为韧性。如建筑钢材、木材和塑料等。
四、硬度和耐磨性
:
是指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。金属材料等的硬度常用压入
法测定,如布氏硬度法,是以单位压痕面积上所受的压力来表示。陶瓷等材料常
用刻划法测定。
工程中有时用硬度来间接推算材料的强度,如回弹法用于测定混凝土表面硬
度,间接推算混凝土强度。
:是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性与材料的组成结构及强度、
硬度有关。在土木工程中,道路路面、工业地面等受磨损的部位,选择材料需考
虑其耐磨性。
材料的耐久性:材料在长期使用过程中,能保持其原有性能而不变质、不破
坏的性质,统称之为耐久性。它是一种复杂的、综合的性质,包括材料的抗渗性、
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——
抗冻性、大气稳定性和耐腐蚀性等。
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