結構工程師基礎知識輔導:建築材料的基本物理性質

2021-01-09 建設工程教育網

(一)材料的密度、表觀密度和堆積密度

1.密度(ρ)

密度是材料在絕對密實狀態下,單位體積的重量。按下式計算:

ρ=m/V

式中ρ一一密度,g/cm3;

m一一材料的重量,g;

V一一材料在絕對密實狀態下的體積,cm3.

這裡指的「重量」與物理學中的「質量」是同一含義,在建築材料學中,習慣上稱之為「重量」。對於固體材料而言,rn是指乾燥至恆重狀態下的重量。所謂絕對密實狀態下的體積是指不含有任何孔隙的體積。建築材料中除了鋼材、玻璃等少數材料外,絕大多數材料都含有一定的孔隙、如磚、石材等塊狀材料。對於這些有孔隙的材料,測定其密度時,應先把材料磨成細粉,經乾燥至恆重後,用比重瓶(李氏瓶)測定其體積,然後按上式計算得到密度值。材料磨得越細,測得的數值就越準確。

2.表觀密度(ρo)

表現密度是指材料在自然狀態下,單位體積的重量。按下式計算:

Ρo=m/V0

ρo一一表觀密度,g/cm3或kg/m3;

m一一材料的重量,g或kg;

Vo一一材料的自然狀態下的體積,cm3或m3

材料在自然狀態下的體積包含了材料內部孔隙的體積。當材料含有水分時,它的重量積都會發生變化。一般測定表觀密度時,以乾燥狀態為準,如果在含水狀態下測定表度,須註明含水情況。在試驗室中測定的通常為烘乾至恆重狀態下的表觀密度。質地堅硬的散粒狀材料,如砂、石,要磨成細粉測定密度需耗費很大的能量,一般測定其密度,在應用過程中(如混凝土配合比計算過程)近似代替其密度。

3.堆積密度(ρ『0)

堆積密度是指粉狀或散粒狀材料在堆積狀態下,單位體積的重量。按下式計算:

ρ『0=m/V』0(10-1-3)

其中ρ『0一一堆積密度,kg/m3;

M一一材料的重量,kg;

V『0一一材料的堆積體積,m3.

這裡,材料的重量是指自然堆積在一定容器內材料的重量;其堆積體積是指所用容器的容積。容器的容積視材料的種類和規格而定。材料的堆積體積既包含內部孔隙也包含顆粒之間的空隙。

(二)材料的孔隙率和空隙率

孔隙率是指材料體積內,孔隙體積所佔的比例。用下式計算:

孔隙率P= =(1-)×100%(10-1-4)

孔隙率相對應的是密實度,即材料體積內,被固體物質充實的程度。可用下式計算:

密實度D= =×100%(10-1-5)

孔隙率或密實度的大小直接反映了材料的緻密程度。材料內部孔隙的構造可分為連通孔和封閉孔,連通孔不僅彼此貫通還與外界相通,而封閉孔不僅彼此不連通,而且與外界相隔絕孔隙按尺寸的大小又可分為極微細孔隙、細小孔隙和較粗大孔隙。孔隙的大小、分布、數量及構造特徵對材料的性能產生很大的影響。

責任編輯:芊墨

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