材料的基本属性1-2.

2.2 材料的物理性质
2.2.1 密度、表观密度和堆积密度
1、密度:
（1）定义：指的是材料在绝对密实状态下，单 位体积的干质量。
计算公式为： m
v
上式中， — 密度（g/cm3)
m—材料在干燥状态下的质量（g）； v—材料在绝对密实状态下的体积（cm3);
关于密度计算中的体积问题
注意：材料在致密状态下的体积指的是不包含材 料内部孔隙的密实体积
（1）首先采用前述方法测定其干质量m; （2）然后采用容量升来测定砂子、石子的
堆积体积，方法如下： a）砂子采用1L、5L的容量升来测堆积体 积； b）石子采用10L、20L、30L的容量升来 测定其堆积体积； （3）利用公式计算堆积密度：
' 0
m V0'
2.2.2 材料的密实度和孔隙率
1、材料的密实度： （1）定义：是指材料体积内被固体物质充实的程 度，也就是固体体积占总体积的比例。 （2）表示方法：用D来表示。
？思考题：
• 某材料已知其密度为2.7g/cm3，体积密度 为1600kg/m3，质量吸水率为23%。试求 （1）吸水饱和后材料的体积密度；（2） 材料的孔隙率及体积吸水率；（3）材料的 孔隙水饱和度；（4）判断该材料的抗冻性 如何？
• （1）ρ0（饱和）＝1600×（1＋0.23）
•
＝1968kg/m3
*测量有孔隙材料密度的然状态下，单位体
积的干质量。 0 — 表观密度（kg/m3)
0
m v0
m—材料在干燥状态下的质量（kg）；
vo—材料在自然状态下的体积（m3);
*自然状态下的体积Vo= 密实状态下的体积V +孔隙
体积V孔 思考题：比较密度和表观密度的大小？
D V 100 %
V0
或D
V V0
100%
(m) 100% (m0 )
0
100%
2、 孔隙率
（1）定义：是指材料体积内，孔隙体积占总体 积的百分率。 （2）表示方法：用P表示。 孔隙可分为闭口孔和开口孔。
P=（V0-V）/V0*100%
=（1-V/V0）*100%
(1 0 ) 100 %
• （2）P＝（1－ρ0/ρ）×100%
•
＝（1－1.6/2.7）×100%＝41%
• （3）KB＝W0/P＝0.37/0.41＝0.90 • （4）此材料抗冻性较差。
？思考题：如何测定材料的表观密度？
1、测定材料的干质量m: 取材料样品
烘干
烘箱1050C~1100C
冷却到室温 称量质量 m
干燥器 天平
2、测定材料的自然体积Vo-----分两种情况：
（1）对于形状规则的材料，如砖、石块等： ➢用游标卡尺可定材料的自然体积； a)对于六面体，测定长、宽、高； b)对于圆柱体，测定其直径和高； （2）对于形状不规则的材料，如卵石、碎石等，
1、对于致密材料（如钢材、玻璃等）而言，内部 是不含孔隙的，故体积很容易测定；
2、但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下材 料是含有一些孔隙的。
关于密度计算中的体积问题
有孔隙材料的体积测定方法： ➢ 一般采用李氏瓶测定有孔材料的实体体积
？思考题： 如何测量有孔隙材料的密度？
容积为220~250mL，带有长约18~20㎝、直径约1㎝的细颈， 细颈上有刻度读数，精确至0.1mL。李氏瓶法是按“置换” 原理，用煤油置换出已知质量的石粉的实体体积
（2）表示方法：用P’表示：
p'
v'0 v0
v
' 0
100%
1
' 0
0
100%
❖空隙率的大小反映了散粒 材料的颗粒之间相互
填充的致密程度；
思考：空隙率与孔隙率有什么区别？
？思考题：
• 有一个1.5升的容器，平装满碎石后，碎石 重2.55kg。为测其碎石的表观密度，将所 有碎石倒入一个7.78升的量器中，向量器 中加满水后称重为9.36kg，试求碎石的表 观密度。若在碎石的空隙中又填以砂子， 问可填多少升砂子？
P D 1
材料内部孔隙示意
❖密实度和孔隙率反映了材料的致密程度。
一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙 越少,则：
✓其强度越高； ✓吸水越少； ✓抗渗性和抗冻性越好； ✓但是保温性差；导热性越好
2.2.3 材料的空隙率
（1）定义：空隙率是指散粒材料在堆积体积中，
颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率。
采用排液法确定其自然体积；
*排液法测定不规则材料自然体积V石：
3、堆积密度：
（1）定义：指的是颗粒状或粉状材料在堆积状态下，单位体积的质量 * 计算公式为：
' 0
m V0'
' 0
—
堆积密度（kg/m3)
m—材料在干燥状态下的质（kg）；
V
' 0
—材料在堆积状态下的体积（m3);
？思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？
• 表观密度：ρ＝m/V ＝2.55/「7.78-（9.36 －2.55）」＝2.63kg/m3
• 堆积密度：ρ0＝m/V0＝2.55/1.5＝1.7kg/L
• 空隙率：P ＝（1－ρ0/ρ）×100%
•
＝（1 －1.7/2.63）×100%
•
＝35.4%
• 砂的体积：
•
V0 ＝1.5 ×35.4% ＝0.53L