土木工程材料-材料的基本物理性質(zhì)

第一章土木工程材料的基本性質(zhì)

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

熟練掌握土木工程材料的基本狀態(tài)參數(shù)。掌握土木工程材料的基本力學(xué)性質(zhì)。掌握土木工程材料與水有關(guān)的性質(zhì)掌握土木工程材料與熱有關(guān)的性質(zhì)掌握土木工程材料耐久性的基本概念。了解土木工程材料的基本組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造及其與材料基本性質(zhì)的關(guān)系知識框架1.5材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.1材料的基本物理性質(zhì)1.2材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.4材料的熱學(xué)、聲學(xué)、耐久性及裝飾性1.1材料的基本物理性質(zhì)1.1.1密度、表觀密度、堆積密度密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計算：式中ρ——材料的密度，g/cm3；

m——材料的質(zhì)量（干燥至恒重），g；

V——材料在絕對密實狀態(tài)下的體積，cm3。ρ＝

m/v所謂絕對密實狀態(tài)下的體積，是指不包括材料內(nèi)部孔隙的固體物質(zhì)的實體積。密度的測定

對近于絕對密實的材料：如金屬、玻璃等，量測幾何體積－稱重－代入公式中計算。對有孔隙的材料：如磚、混凝土磨成細(xì)粉（通過0.2mm或900孔/cm2方孔篩），用李氏密度瓶測量V（排水法）。

表觀密度是材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量式中ρo——材料的表觀密度，kg/m3或g/cm3；

m——材料的質(zhì)量（干燥至恒重），kg或g；

V0——材料在包含閉口孔隙條件下的體積（即只含內(nèi)部閉口孔，不含開口孔），

m3或cm3。所謂自然狀態(tài)下的體積，是指包括材料實體積和內(nèi)部孔隙（閉口和開口）的外觀幾何形狀的體積。通常，材料在包含孔隙條件下的體積可采用排液置換法。

堆積密度是指單位體積（含物質(zhì)顆粒固體及其閉口、開口孔隙體積及顆粒間空隙體積）物質(zhì)顆粒的質(zhì)量，有松散堆積密度及緊密堆積密度之分。堆積密度可按下計算：

式中ρo’——堆積密度，kg/m3；

m——材料的質(zhì)量，kg；

V’o——材料的堆積體積，m3。

V0'＝V+Vbk+Vkk＋V空材料的堆積體積包括材料絕對體積、內(nèi)部所有孔體積和顆粒間的空隙體積。材料的堆積密度反映散粒構(gòu)造材料堆積的緊密程度及材料可能的堆放空間。測定散粒材料的體積可通過已標(biāo)定容積的容器計量而得。測定砂子、石子的堆積密度即用此法求得。若以搗實體積計算時，則稱緊密堆積密度。密度、表觀密度和堆積密度既有聯(lián)系又有差別。

材料用量、構(gòu)件自重、配料、材料堆場體積或面積以及計算運(yùn)輸材料的車輛等時，均需要用到材料的上述狀態(tài)參數(shù)。具體來說，密度并不能反映材料的性質(zhì)，但可以大致了解材料的品質(zhì)，并可用來計算材料的孔隙率，以及進(jìn)行混凝土的配合比計算，表觀密度建立了材料自然體積與質(zhì)量之間的關(guān)系，可用來計算材料的用量、構(gòu)件自重、確定材料堆放空間等。

由于大多數(shù)材料或多或少均含有一些孔隙，故一般材料的表觀密度總是小于其密度，即：ρ>ρ0>ρ0'密實度是材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度。按下式計算：或1.1.2密實度與孔隙率孔隙率是材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。按下式計算：即：D+P=1或密實度+孔隙率=1

孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，它對材料的物理、力學(xué)性質(zhì)均有影響。材料內(nèi)部孔隙的構(gòu)造，可分為連通的與封閉的兩種。連通孔隙不僅彼此貫通且與外界相通，而封閉空隙則不僅彼此不連通而且與外界隔絕?？紫栋闯叽绶譃闃O微細(xì)孔隙、細(xì)小孔隙、較粗大孔隙。孔隙的大小及其分布，特征對材料的性能影響較大。

1.1.3空隙率和填充率填充率是散粒材料堆積體積中，顆粒填充的程度。按下式計算：或空隙率是散粒材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比