密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、开口孔隙率、闭口孔隙率 的定义和区别

1、1 第1章 土木工程材料的基本性质 学习重点 （1）密度、表观密度、堆积密度 （2）孔隙率、空隙率 （3）含水率、吸水率、软化系数 （4）抗压、抗拉、抗剪、抗弯强度 （5）弹性、塑性；脆性、韧性 学习难点 密度、表观密度、堆积密度的区分，孔隙率、空隙率 的计算。 2 1.1 材料科学的基本理论 1.2 材料的基本物理性质 （1）密度 第1章 土木工程材料的基本性质 V m 1.固体固体2.闭口孔隙闭口孔隙3.开口孔隙开口孔隙 绝对密实状态下（不含孔隙情况 下），单位体积的干质量。 如何测量？ 3 李氏瓶测定“绝对密实体积” 密度：绝对密实状态下（不含孔隙情况下），单位体积的干质量。 4 近似密

2、度 砂石等材料用排液置换法测量近似密度时，对应的体积是？ 1.固体固体2.闭口孔隙闭口孔隙3.开口孔隙开口孔隙 闭口孔隙体积）实体体积 ( m a 5 表观密度 计算表观密度对应的体积是？ 1.固体固体2.闭口孔隙闭口孔隙3.开口孔隙开口孔隙开口孔隙 闭口孔隙 实体体积 包含： 0 0 V m 对于规则形状材料的体积，可用量具测得。对于不规则形状材料的体积， 可用封蜡排液法测得。 6 堆积密度 指散粒或粉状材料在堆积状态下单位体积的质量，包含了颗粒之间 的“空隙”。 0 0 V m 材料堆积体积包括： 实体体积+孔隙体积（闭口孔隙体积+开口 孔隙体积）空隙体积 材料的堆积密度反映散粒构造材料堆

3、积的 紧密程度及材料可能的堆放空间。 7 三种密度的比较 密度密度表观密度表观密度堆积密度堆积密度 对应体对应体 积积 实体体积实体体积 实体体积开实体体积开 口、闭口孔隙口、闭口孔隙 体积体积 实体体积开实体体积开 口、闭口孔隙口、闭口孔隙 体积空隙体体积空隙体 积积 对应质量呢？干重！ 8 1.2.2材料的密实度与孔隙率 （1）密实度：表示材料内被固体所填充的程度。 0 V V D 0 D （2）孔隙率：材料内部孔隙的体积占材料总体积的 百分率。 00 0 1 V V V VV P 0 1P 9 1.2.3 材料的填充率与空隙率 （1） 填充率：表观体积（包括颗粒的固体、开口 闭口孔隙）与

4、堆积体积的比值。 （2）空隙率：空隙体积与堆积体积的比值。 0 0 V V D 0 0 D 0 0 0 00 1 V V V VV P 0 0 1 P 空隙率可作为控制混凝土骨料的级配及计算砂率的 依据。 10 P18 习题 1.4 3 0 g/cm71. 275. 2%)5 . 11 ()1 (P （1）求表观密度 （2）求空隙率 %4 .42 71. 2 56. 1 1 1 0 0 P 11 1.2.4材料与水相关的性质 1 亲水与憎水 12 1.2.4材料与水相关的性质 1 亲水与憎水 润湿边角:当材料与水接触时，在材料、水以及空气三相 的交点处，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接

5、触面的夹角，称为润湿边角，角愈小，表明材料愈 易被水润湿。 亲水性材料（90），如砖、石材、混凝土、钢材、 木材等。 憎水性材料（90），如沥青、石蜡等。 13 2 材料的吸水性与吸湿性 1）含水率 例： 100g土中含水20g，该土的含水率为20，对吗？ 2)吸水性、吸水率 材料与水接触吸收水分的性质称为吸水性。材料吸水饱和 时的含水率称为吸水率。材料具有细微而连通的孔隙， 则其吸水率较大；封闭或粗大的孔隙材料，其吸水率较 低。 不同材料的吸水率差别很大。 （X） 材料干重 水质量 m mm W 1 14 2 材料的吸水性与吸湿性 3）吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。 吸湿

6、作用一般是可逆的，最后与空气湿度达到平衡，平衡 时的含水率称为平衡含水率。 保温材料吸湿后，将大大降低其保温隔热性能，要特别注 意采取有效防护措施。 木材的吸湿性特别明显。 15 3 材料的耐水性 材料抵抗水的破坏作用的能力称为材料的耐水性。狭义耐 水性指水对材料力学性质及结构性质的劣化作用。 定向吸附，劈裂破坏； 吸水膨胀，开裂破坏； 物质溶解，孔隙增大。 在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时，必须选 用软化系数0.85的材料。 压强度材料在干燥状态下的抗 的抗压强度材料在吸水饱和状态下 软化系数 16 4. 材料的抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。抗渗性是决定材料耐久性的

7、主要指标。材料的抗渗性通常用渗透系数表示。渗透系数的物理意 义是：一定厚度的材料，在一定水压力下，在单位时间内透过单位 面积的水量。 17 4. 材料的抗渗性 材料的抗渗性与材料内部的孔隙率特别是开口孔隙率有关， 开口空隙率越大，大孔含量越多，则抗渗性越差。 地下建筑及水工建筑等，因经常受压力水的作用，所用材 料应具有一定的抗渗性。对于防水材料则应具有好的抗 渗性。 18 练 习 某材料的密度为2.68g/cm3，干表观密度为1680Kg/m3，现将一 重930g的该材料浸入水中，吸水饱和后取出称重为1035g，试 求该材料的孔隙率、吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。 吸水率吸水率105/930

8、=11.3% %3 .37 68. 2 68. 1 11 0 P孔隙率 %0 .19 68. 1/930 105 表观体积 开口孔隙体积 开口孔隙率 开口孔隙率孔隙率闭口孔隙率3 .18%0 .193 .37 19 1.3 材料的基本力学性质 1.3.1 材料的理论强度 实际强度往往远小于理论强度，为什么？ 材料性质不均匀，缺陷：微裂纹，微孔隙。应力集中。 “千里之堤，溃于蚁穴。” 应力: 单位面积上的内力。 应力单位: MPa, KPa, Pa, N/m2 20 1.3.2 材料的强度 强度：材料破坏时所承受的极限应力值。 根据所受外力的作用形式不同材料强度可分为抗压强度、抗拉强度、 抗弯（

9、抗折、弯拉）强度、抗剪强度等。 21 例题：P18，题1.2。 饱水抗压强度饱水抗压强度 185/(0.115*0.12)=13406kPa=13.4MPa 干燥抗压强度干燥抗压强度 207/(0.115*0.12)=15000kPa=15MPa 软化系数软化系数 13.4/15=0.8930.85，故可用于常与水接触的工程，故可用于常与水接触的工程 结构物。结构物。 22 材料的“物尽其用” 砖、石、混凝土：砖、石、混凝土：抗压强度较高，抗拉强度较低。抗压强度较高，抗拉强度较低。 钢材：钢材：抗压强度及抗拉强度均较高。抗压强度及抗拉强度均较高。 强度与孔隙率的关系：强度与孔隙率的关系：孔隙率

10、越大，强度越孔隙率越大，强度越-?。 同一种材料的强度分级：同一种材料的强度分级： C30（强度为（强度为30MPa的混凝土），的混凝土），C50? HPB235（强度为（强度为235MPa的热轧光圆钢筋）的热轧光圆钢筋） HRB335（强度为（强度为335MPa的热轧带肋钢筋）。的热轧带肋钢筋）。 低低 23 1.3.3 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原始形状的性质称为弹性弹性。可完全恢复的变形称为。可完全恢复的变形称为弹性变形弹性变形。 材料在外力作用下，当应力超过一定限值时产生显著变形，

11、材料在外力作用下，当应力超过一定限值时产生显著变形， 且不产生裂缝或发生断裂且不产生裂缝或发生断裂，外力取消后，仍保持变形后的形状，外力取消后，仍保持变形后的形状 和尺寸的性质称为和尺寸的性质称为塑性塑性。不可恢复的变形称为。不可恢复的变形称为塑性变形塑性变形。 实际上，单纯的弹性材料是没有的，大多数材料在受力不实际上，单纯的弹性材料是没有的，大多数材料在受力不 大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表现为塑性，大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表现为塑性， 所以可称之为弹塑性材料。所以可称之为弹塑性材料。 24 1.3.4 脆性与韧性 材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，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，这种性质称为且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性脆性。 材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产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，这种性质称为生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性韧性。 25 1.4 材料的耐久性 耐久性耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗各种环境因素的破是指材料在长期使用过程中，抵抗各种环境因素的破 坏作用，保持其原有性能而不变质、不破坏的性质。它是材料坏作用，保持其原有性能而不变质、不破坏的性质。它是材料