Ch1.1 材料的基本物理性质

密度、表观密度、堆积密度孔隙率、空隙率与密实度、填充率材料与水有关的性质材料的热工性质密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。按下式计算：mV式中ρ——材料的密度，g/cm3；m——材料的质量（干燥至恒重），g；V——材料在绝对密实状态下的体积，cm3。所谓绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔隙的固体物质的实体积。对近于绝对密实的材料：如金属、玻璃等，量测几何体积－称重－代入公式中计算。对有孔隙的材料：如砖、混凝土磨成细粉（通过0.2mm或900孔/cm2方孔筛），用李氏密度瓶测量V（排水法）。另外，工程上还经常用到比重的概念，比重又称相对密度，是用材料的质量与同体积水（4℃）的质量的比值表示，无单位，其值与材料密度相同（g/cm3）。视密度：材料在近似密实状态时单位体积的质量。所谓近似密实状态下的体积，是指包括材料内部闭口孔隙体积和固体物质实体积。式中ρa——材料的视密度，kg/m3或g/cm3；m——材料的质量（干燥至恒重），kg或g；Va——材料在包含闭口孔隙条件下的体积（即只含内部闭口孔，不含开口孔），m3或cm3。表观密度是材料在自然状态下，单位体积的质量。按下式计算：mV式中ρo——材料的表观密度，kg/m3或g/cm3；m——材料的质量（干燥至恒重），kg或g；Vo——材料在包含内部孔隙条件下的体积（即包含内部闭口孔和开口孔），见图1－2，m3或cm3。0opclV=V+V+V所谓自然状态下的体积，是指包括材料实体积和内部孔隙（闭口和开口）的外观几何形状的体积。通常，材料在包含孔隙条件下的体积可采用排液置换法或水中称重法测量。自然状态下的体积－是指包含材料内部孔隙在内的体积。对形状规则的材料：烘干－量测几何体积－称重－代入公式计算对形状不规则的材料：堆积密度是指单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质量，有干堆积密度及湿堆积密度之分。堆积密度可按下式计算：''mV式中ρo’——堆积密度，kg/m3；m——材料的质量，kg；V’o——材料的堆积体积，m3。V0'＝V+Vbk+Vkk＋V空材料的堆积体积包括材料绝对体积、内部所有孔体积和颗粒间的空隙体积。材料的堆积密度反映散粒构造材料堆积的紧密程度及材料可能的堆放空间。其测定方法在实验部分有专门介绍。测定散粒材料的体积可通过已标定容积的容器计量而得。测定砂子、石子的堆积密度即用此法求得。若以捣实体积计算时，则称紧密堆积密度。密度、表观密度、视密度和堆积密度既有联系又有差别。由于大多数材料或多或少均含有一些孔隙，故一般材料的表观密度总是小于其密度，即：建筑工程中在计算材料用量、构件自重、配料、材料堆场体积或面积以及计算运输材料的车辆等时，均需要用到材料的上述状态参数。具体来说，密度并不能反映材料的性质，但可以大致了解材料的品质，并可用来计算材料的孔隙率，以及进行混凝土的配合比计算，表观密度建立了材料自然体积与质量之间的关系，可用来计算材料的用量、构件自重、确定材料堆放空间等。密实度是材料体积内被固体物质充实的程度。按下式计算：孔隙率是材料体积内，孔隙体积所占的比例。按下式计算：0*100%VDV或0*100%D%100*)1(10000VVVVVP即：D+P=1或密实度+孔隙率=1孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，它对材料的物理、力学性质均有影响。材料内部孔隙的构造，可分为连通的与封闭的两种。连通孔隙不仅彼此贯通且与外界相通，而封闭空隙则不仅彼此不连通而且与外界隔绝。孔隙按尺寸分为极微细孔隙、细小孔隙、较粗大孔隙。孔隙的大小及其分布，特征对材料的性能影响较大。空隙率是散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。按下式计算：%100*)1(10'0'0'0''VVVVVP空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒相互填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。常用材料的密度、表观密度、堆积密度及空隙率如表1.1所示材料名称密度（g/cm3）表观密度kg/m3堆积密度kg/m3钢7.857850花岗岩2.802500～2900碎石（石灰石）2.651400～1700砂2.631450～1700粘土2.601600～1800水泥3.101100～1300烧结普通砖2.701600～1900烧结空心砖（多孔砖）2.70800～1480红松木1.55400～800泡沫塑料20～50玻璃2.55普通混凝土2100～2600表1-1常用建筑材料的密度、表观密度和堆积密度