材料的基本物理性质.ppt

1、1.2.1材料质量的性质密度、表观密度、体积密度空孔率、空隙率和致密度、填充率1.2.2材料的水的性质亲水性和疏水性、吸水性和吸湿性、耐水性、耐张性、耐冻性、1.2材料的物理性质、式中的材料的密度、g/cm3； m材料的质量(干燥至恒重)、g； v材料在绝对紧密状态下的体积，cm3。 2、修订公式：1.2.1材料的质量相关性质，绝密状态下的体积：材料内部不含空隙的固体物质的实体积。 对于金属、玻璃等绝对接近的材料，将测量几何体积的重量代入公式进行修正。 对于有孔隙的材料，例如砖、混凝土粉碎微粉(通过0.2mm或900孔/cm2方孔筛)，用李氏密度瓶测定v (排水法)。 (实验)，3，密度测量，

2、2，表观密度1，定义：材料在自然状态下的单位体积质量。 式中0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； V0材料在自然状态下的体积或外观体积，2，修正公式：在自然状态下的体积：外观几何形状的体积，包括材料的实际体积和内部空隙(闭口和开口)。 测定方法：材料在含细孔条件下的体积可以用排液置换法或水中称量法测定。 3、表观密度的测定(实验)、形状规则的材料：代入干燥测定几何体积称量式，计算形状不规则的材料：表观密度的测定、三、体积密度(实验) 1、定义：粉状或粒状材料的堆积状态下的每单位体积的质量。 干堆积密度、湿堆积密度、式中0堆积密度、kg/m3； m材

3、料的质量，kg； V0材料的堆积体积，m3。 V0 V Vbk VkkV空，2，修正公式：工程意义：在建筑工程中修正材料的使用量、构件的自重、原料、材料放置场所的体积和面积以及运输材料的车辆等时，材料的上述状态残奥表是必要的。 具体而言，可以用于校正材料的孔隙率、校正混凝土的配合比，表观密度可以用于确立材料的自然体积和质量的关系、校正材料的使用量、部件的自重、确定材料的堆积空间等。 密度、表观密度、体积密度的大小关系：三个密度的大小关系和工程意义，四，致密度和孔隙率1，致密度1 )定义：材料的自然状态体积内被固体物充实的程度。 2 )修正算式：2，孔隙率1 )定义：材料的孔隙体积相对于表观体积

4、的百分率2 )修正算式：或者，D P=1，两者的关系：3，开口孔隙率(Pk )和闭口孔隙率(Pb) 1)开口孔隙率(Pk ) :材料在常温、20 mm Hg的真空条件下能够进入水中的孔隙体积在m1-材料的真空条件下，达到吸水饱和面干燥时的品质的m-材料干燥状态下的质量。 2 )闭口空孔率(Pb ) :材料内部空孔构成分：连通和封闭2种。 连通空隙不仅相互贯通而与外界连通，封闭空隙不仅相互不连通而且与外界隔绝。 不同孔大小：极微细孔、细孔、粗大细孔孔隙率的大小、分布及特征直接反映材料的致密性，影响材料的物理、力学性质。 (1)定义：喷射材料堆积体积中粒子填充的程度。 2、空隙率1 )在喷射材料的

5、堆积体积中，定义粒子间的空隙体积所占的比例。 2 )修订公式：或、五、填充率与空隙率；2 )修订公式：1、填充率，两者的关系： D P=1。 空隙率的大小反映了喷丸材料的粒子相互填充的致密度。 孔隙率可以作为控制混凝土骨料倾斜、计算含砂率的依据。 混凝土施工采用孔隙率小的砂石骨料可以节约水泥，提高混凝土的致密度，提高混凝土的强度和耐久性。常用材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率如P11表1.1所示，表1-1常用建筑材料的密度、表观密度和堆积密度、亲水性和疏水性吸水性和吸湿性耐水性耐冻性、1.2.2材料与水的关系性质、润湿角(a )、一、亲水性和疏水性、演示实验：实验：为90时材料90时，材料

6、表面吸附水，称为疏水性材料。=0时，表示材料完全被水浸湿，称为展伸。 1、吸水性：1)定义材料在水中可吸收水分的性质。 2 )测定指标：吸水率：3)吸水率：材料在无压力水中吸水达到饱和面干状态时的含水率质量吸水率、体积吸水率、式中：-材料质量吸水率、%； m-材料干燥状态下的质量、g； m1-材料吸水饱和面干燥状态下的质量。 质量吸水率：材料的吸入水的质量相对于材料干燥状态下的质量的百分率、二、吸水性和吸湿性、封闭空隙多的材料、吸水率不大时通常用质量吸水率式修正的加气混合土、木材等轻量多孔质材料中，质量吸水率大多超过100%，因此用体积吸水率修正。 体积吸水率：材料吸入水体积相对于材料自然状态

7、体积的百分率，4 )材料饱水率定义：材料在常温、20 mm Hg真空条件下，在水中吸到饱和面时的含水率。 测定指标：质量饱水率、体积饱水率饱水系数：体积吸水率与体积饱水率之比。 体积吸水率、体积饱水率和孔隙率的关系是？ 5 )材料的吸水性和空隙的关系材料的吸水性与材料的空隙率和空隙特性有关。 对于微细连通细孔，细孔率越大吸水率越大。 闭口孔的水分可以进入，开口大孔的水分容易进入，但是不能残留，因为只能浸湿孔壁，所以吸水率依然低。 各种材料的吸水率有很大差异，如花岗岩的吸水率为0.50.7，混凝土的吸水率为23，粘土砖的吸水率可达到820，木材的吸水率可超过100，2，吸湿性1 ) :材料在一定

8、温度和湿度下吸附水分的能力2 )测定指标，式中：-材料含水率，%； m1-材料含水时的质量，g； m-材料干燥状态下的质量，g。 材料的吸湿性作用一般是可逆的，材料的吸湿性随空气湿度和环境温度的变化而变化，空气湿度大温度低时，材料的含水率大，反而小。 材料中含有的水分和空气湿度平衡时的含水率称为平衡含水率，定义：材料抵抗水破坏作用的性质。 2 .测定指标：软化系数，即式中k软-材料的软化系数f饱和-材料在吸水饱和状态下的抗压强度、MPa f干-材料在干燥状态下的抗压强度、MPa。 三、耐水性、k软值越小，材料的耐水性、材料的软化系数范围在01之间。 软化系数通常为0.85以上的材料称为耐水材料

9、，用于水中、湿润环境中的重要结构材料，必须选择软化系数为0.85以上的材料，用于潮湿的轻量或次要结构的材料不能超过0.700.85。 1、定义：材料抗压水渗透的性质。 2 .工程意义：当材料两侧存在不同的水压时，所有破坏因素(如腐蚀性介质)都可以通过水或气体进入材料内部，将分解的生成物从材料中带出，逐渐破坏材料，如地下建筑、基础、压力管、水工建筑等总是受到压力水或水头差的作用4 .渗透系数的测定：在一定时间t内，透过材料试样的水量q与试样的透水面积a及水头差成正比，与渗透距离(试样的厚度) d成反比。 示范实验：式中k材料的渗透系数、cmh； q渗水量、cm3； d材料的厚度，厘米； a透水面

10、积、cm2； t浸水时间，h； h静水压水头，厘米。 k的值越大，表示材料渗透的水越多，即耐渗透性越差。 抗张性是决定材料耐久性的主要指标。 5、工程测量指标：抗张等级抗张等级：试件在透水前可承受的最大水压力。 表示方式：符号“p”和材料透水前的最大水压力的0.1MPa表示，例如P4、P6、P8等分别表示材料承受0.4、0.6、0.8MPa的水压而不浸水。 用公式表示： S=10H-1式中： S-耐张等级； H -试验片开始浸水时的压力、MPa .6、材料的耐张性和其孔隙率与孔隙特征的关系：由于细小连通的孔隙容易渗水，因此该孔隙越多材料的耐张性越差。 闭口空位由于水无法渗透，所以闭口空位率大的

11、材料的耐张性依然良好。 开个大洞，水最容易渗透，所以其抗张性最差。 材料的耐张性与材料的增水性和亲水性有关，疏水性材料的耐张性优于亲水性材料。 材料的耐久性与材料的耐张性有着密切的关系。 1、定义：材料处于水饱和状态，能够经受多次冻融循环，能够维持其原有性质或不明显降低其原有性质。 2、工程测量指标：防冻标签3、试验测试指标：质量损失率(5%以下)、强度损失率(25 %以下)。 用符号“Dn”表示，其中n为最大冻融循环次数，例如D25、D50等。 五、抗冻性，四、材料抗冻标签的选择：由结构的种类、使用条件、气候条件等决定。 一般来说，用于桥梁和道路的混凝土必须为D50、D100或D200，这些混凝土要求其抗冻符号为D15或D25，以烧结墙体材料，如砖瓦、陶瓷瓷砖或轻混凝土。 水工混凝土要求达到D500。 5、材料冻融破坏的主要原因：空隙中的水冻结造成的。 水冻结后体积增大约9倍，材料的孔隙中充满水时，由于冻结膨胀，孔壁上产生大的应力，该应力超过材料的拉伸强度时，孔壁上会产生局部裂纹。 随着冻融次数的增加，材料破坏加重材料的防冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。 1 )如果空隙没有充满水，即远端饱和，如果有足够的自由空间，即使冻结也不会产生大的冻结膨胀应力。 2 )极细的细孔虽然充满了水，但是因为细孔壁对水的吸附力极大，所以吸附在细孔壁上的水的冰点下降很低，在那样的负温