2材料的基本性质1

软化系数
fw ---材料在吸水饱和状
态下的抗压强度,MPa
fw Kp = f
f ---材料在干燥状态的抗
压强度，MPa 。
1.1.2.3 耐水性
材料的软化系数的范围在0－1之间。 通常软化系数大于等于0.85的材料称为耐水材 料。 用于水中、潮湿环境中的重要结构材料，必须 选用软化系数不低于0.85的材料。 用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则不宜小 于0.70－0.85。
解答 孔隙率
2.4 P = 1− × 100% = 10.42% 2.65
1.1.1.2 密实度与孔隙率
某材料密度为2.65g/cm3，表观密度为2.4g/cm3，将表 观体积为367cm3、重量为929g的该材料浸入水中，吸 水饱和后称得重量为957g，问此材料的孔隙率、开口 孔隙率和闭口孔隙率各为多少?
孔隙率
1.1.2 材料与水有关的性质 1.1.2.1 1.1.2.2 1.1.2.3 1.1.2.4 亲水性与憎水性 吸水性与吸湿性 耐水性 抗渗性与抗冻性
1.1.2.1 亲水性与憎水性
1.1.2.1 亲水性与憎水性
润湿角 （a）亲水性材料 θ ≤90º （b）完全亲水材料θ＝180º （c）憎水性材料 θ> 90º
解答 孔隙率：10.42% 开口孔隙率
Pk = ( m − m1 ) / ρ w ∆V × 100 % = 2 × 100 % V0 V0
957 − 929 = × 100 % = 7.63 % 367
1.1.1.2 密实度与孔隙率
某材料密度为2.65g/cm3，表观密度为2.4g/cm3，将表 观体积为367cm3、重量为929g的该材料浸入水中，吸 水饱和后称得重量为957g，问此材料的孔隙率、开口 孔隙率和闭口孔隙率各为多少?
比热容
1.1.4 小 结
孔隙率 密度 表观密度 堆积密度 亲水性 ？ 吸水性 耐水性 抗渗性 ？ 抗冻性 ？
1.1.5 思考题
1 材料的软化系数越大，则其 A)耐水性越好 B)耐水性越差 C)抗冻性越好 D)抗冻性越差 2 干燥的石材试样重500g，浸入水中吸水饱和 后排出水的体积是190cm3，取出后抹干再浸入 水中排开水的体积是200cm3，求此石材的表观 密度、体积吸水率和重量吸水率。
1.1.5 思考题
3 材料的开口孔隙率越多，则其 。 A)耐水性越好 B)耐水性越差 C)抗渗性越好 D)抗渗性越差 提高。 4 材料吸水后，将使材料的 A)耐久性 B)强度 C)保温 D)导热系数
1.1.5 思考题
5 干燥石材试样重964g，浸入水中吸水饱和 后, 取出抹干再浸入水中排出水的体积是 370cm3，取出后称得重量为970g，磨细后 烘干再浸入水中排出水的体积是356cm3。 求：(1)该石材的密度和表观密度； (2)开口孔隙率和闭口孔隙率。
第二讲 材料的基本性质（I） I
1.1 材料的物理性质……………4 1.1.1 密度……………………………4 1.1.2 与水有关的性质………………23 1.1.3 与热有关的性质………………47 1.1.4 小结………………………………49 1.1.5 思考题……………………………50
1.1.1 密度
甲材的体积吸水率: 1.4×10 % = 14 % (2)乙材的干容重为 1875 - 475 = 1400 kg/m3 乙材的孔隙率: 14 .
P = 1−
2.5
= 0.44 = 44%
1.1.2.2 吸水性与吸湿性
1， 吸湿性
含水率
m1 − m0 W = × 100 % m0
平衡含水率
1.1.2.3 耐水性
孔隙率大小反映了材料的致密程度，对 材料的物理、力学性质均有影响。
材料内部孔隙的构造，可分为连通的与 封闭的两种。孔隙按尺寸分为极微细孔 隙、细小孔隙、较粗大孔隙。 孔隙的大小及其分布、特征对材料的性 能影响较大。
1.1.1.2 密实度与孔隙率
某材料密度为2.65g/cm3，表观密度为2.4g/cm3，将表 观体积为367cm3、重量为929g的该材料浸入水中，吸 水饱和后称得重量为957g，问此材料的孔隙率、开口 孔隙率和闭口孔隙率各为多少?
1.1.1.2 密实度与孔隙率 密实度 材料体积内被固体物质充实的程度
V D= *100% 或 V0
ρ0 D= *100% ρ
孔隙率 材料体积内，孔隙体积所占的比例 ρ0 V0 − V V P= = 1− = (1 − ) * 100 % ρ V0 V0
密实度+孔隙率=1或D+P=1
1.1.1.2 密实度与孔隙率
与密度相关的内容： 1.1.1.1 密度、表观密度、堆积密度 1.1.1.2 密实度与孔隙率 1.1.1.3 填充率与空隙率
1.1.1 密度
密度
材料在绝对密实状态下单位体积的质量
m ρ = V
工程上还经常用到比重的概念，比重又称相 对密度，是用材料的质量与同体积水（4℃） 的质量的比值表示，无单位，其值与材料密 度相同（g/cm3）。
1.1.2.4 抗渗性与抗冻性
冻融破坏的大坝坝面
使用20年高速公路桥
1.1.2.4 抗渗性与抗冻性
1.1.2.4 抗渗性与抗冻性
1.1.3 材料的热工性质
1，材料的导热性
导热系数
Qa λ= At (T2 − T1 )
1.1.3 材料的热工性质
2，材料的热容量
Q C= m(t1 − t2 )
1.1.2.4 抗渗性与抗冻性
渗透系数
Qd K= AtH
1.1.2.4 抗渗性与抗冻性
1， 抗渗性
渗透系数
or
抗渗等级
在标准试验方法下进行透水试验，以规 定的试件在透水前所能承受的最大水压 力来确定。
1.1.2.4 抗渗性与抗冻性
抗渗等级
P=10HP=10H-1
1.1.2.4 抗渗性与抗冻性
2，抗冻性
抗冻标号
其强度降低不超过规定值，无明显损坏和剥落 时所能经受的冻融循环次数用符号“Dn”表示， n即为最大冻融循环次数，如D25。
强度损失率(不超过25％) 质量损失率(不超过5%)
1.1.2.4 抗渗性与抗冻性
材料抗冻标号的选择，足根据结构物的种类、 使用条件、气候条件等来决定的。 烧结普通砖、陶瓷面砖、轻混凝土等墙体材料， 一般要求其抗冻标号为D15或D25； 用于桥梁和道路的混凝土应为D50、D100或 D200 。 水工混凝土要求高达D500。
例题
某材料的抗压强度为28.0MPa，在水中吸水 饱和后测得其强度为21.3MPa，问该材料能 否用于长期与水接触的环境中？
解答
fw Kp = = f
21 .3 28 .0
= 0 .76 p 0 .85
结果讨论：？
1.1.2.4 抗渗性与抗冻性
1， 抗渗性
渗透系数
or
抗渗等级
在一定时间t内，透过材料试件 的水量Q，与试件的渗水面积A 及水头差H成正比，与渗透距离 (试件的厚度)d成反比。
V '0 − V V ρ '0 空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒相互 P' = = 1 − ' = (1 − ) *100% ' ρ V0 V 0 填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝
土骨料级配与计算含砂率的依据。 D’+P’=1或填充率+空隙率=1。
小 结
密度 在绝对密实状态 表观密度 在自然状态 堆积密度 在堆积状态
例题
有甲乙两种材料，密度(比重)均为2.5g/cm3， 甲材的干容重(干表观密度) 1400kg/m3，重量 吸水率为10%，乙材吸水饱和后的湿容重为 1875kg/m3，其体积吸水率为47.5%。 求：(1)甲材的孔隙率和体积吸水率； (2)乙材的干容重和孔隙率。
解答
(1)甲材的孔隙率:
ρ0 14 . P = 1− × 100% = 1 − × 100% = 44% ρ 2.5
1.1.2.1 亲水性与憎水性
1.1.2.2 吸水性与吸湿性
1， 吸水性
吸水率 质量吸水率 体积吸水率
m1 − m0 Wm = × 100 % m0 V1 − V0 Wv = × 100 % V0
Wv = Wm ρ 0
1.1.2.2 吸水性与吸湿性
封闭孔较多的材料， 吸水率不大时通常用 质量吸水率公式进行 计算，对一些轻质多 孔材料，如加气混凝 土、木材等，由于质 量吸水率往往超过 100%，用体积吸水率 进行计算。 材料吸水性与材料孔 隙率和孔隙特征的关 系？
解答 孔隙率：10.42% 开口孔隙率：7.63% 闭口孔隙率
Pb = P − Pk = 10 .42 − 7.63 = 2.79 %
1.1.1.2 填充度与空隙率
填充率 空隙率
散粒材料堆积体积中，颗粒填充的程度。
V ' D = ' *100% V0
ρ '0 ' *100% 或 D = ρ
散粒材料空隙体积占堆积体积的比例
1.1.1 密度
表观密度
材料在自然状态下，单位体积的质量。
m ρο = Vο 体积密度
材料在自然状态下，单位体积的质量。
1.1.1 密度
表观密度
体积密度
自然状态下体积示意图
1.1.1 密度
表观密度
视密度：材料在近似密实状态时 单位体积的质量。所谓近似密实 状态下的体积，是指包括材料内 部闭口孔隙体积和固体物质实体 积。
1.1.1 密度
1.1.1 密度
表观密度的测定 密度、表观密度和堆积密度的测定
对形状规则的材料 烘干 称重m 烘干 称重m 测量V 封蜡 代入公式 空气中称重m1 水中称重m2
对形状不规则材料排液置换法或水中称重法测量
ρ0 =
m m1 − m2
ρw
−
m1 − m
ρn
1.1.1 密度
堆积密度的测定 密度、表观密度和堆积密度的测定 紧堆积密度 松堆积密度
Hale Waihona Puke Baidu
密度、表观密度和堆积密度的关系 关联 差异 单位体积的质量
ρ > ρ0 > ρ
' 0
产生差异的原因是什么？
1.1.1 密度
密度、表观密度和堆积密度的测定 密度的测定
近于绝对密实的材料 测量几何体积 ＋ 称重 多孔隙的材料 李氏密度瓶测量 代入公式
规则形状 不规则形状
1.1.1 密度
有孔材料密度的测定
体积密度
1.1.1 密度
堆积密度
材料在堆积状态下单位体积质量。 紧堆积密度及松堆积密度之分。
m ' ρο = ' Vο
V0'＝V+Vkk+Vbk＋Vk
测定散粒材料的体积可通 过已标定容积的容器计量 而得。测定砂子、石子的 堆积密度即用此法求得。 若以捣实体积计算时，则 称紧密堆积密度。
1.1.1 密度