建筑材料密度计算

第二章 建筑材料的基本性质

2.1 材料的物理性质

一 密度

根据体积的表现形式不一样，有密度、体积密度和堆积密度三种概念。

1.密度：是指材料在绝对密实状态下，单位体积的干质量。

计算公式：

V m =

ρ

密度的测定办法： 1）测质量：烘干（烘箱）-干燥（干燥器）-称量（天平）；

2）测体积：

（a ）外观规则的材料，直接用游标卡尺测量尺寸求体积，如钢材、玻璃等 （b ）外观不规则的坚硬颗粒，如砂、石等，可由排水法测得；

（c ）可研磨的非密实材料，如砌块、石膏等，V 可采用密度瓶测定。

2.体积表观密度：是指材料在自然状态下，单位体积的干质量。

计算公式：

00V m =

ρ

体积密度的测定： （1）外形规则的材料，如砖，可直接测量体积得到；

（2）外形不规则的，可采用封腊排水法测定体积。

【例 题】 烧结普通砖的尺寸为240mm ×115mm ×53mm ，已知其孔隙率为37%，干燥质量为2487g ，浸水饱和后质量为2984g 。试求该砖的体积密度、密度、吸水率。

解：1）表观密度：ρo=m 1/Vo=2487/1462.8=1.7g/cm 3

孔隙率P=V 孔/Vo ×100%=37% ， V 孔/1462.8×100%=37%

故孔的体积：V 孔=541.236cm 3，

密实体积：V=Vo-V 孔=1462.8-541.236=921.6cm 3

2）密度：ρ=m 1/V=2487/921.6=2.7g/cm 3

3）含水率：W=(m 2-m 1)/m1×100%=(2984-2487)/2487×100%=20%

3.堆积密度：是指粉末状、颗粒状或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量。

计算公式： '0'0V m =

ρ

一般采用容积筒测定。容量升的大小视颗粒的大小而定，一般砂子采用1L 的容量升，石子采用10L ，20L ，30L 的容量升。

常用材料的密度、表观密度和堆积密度值参见教材。

二 材料的密实度和孔隙率、填充率和空隙率

1.材料的密实度：是指材料的体积内，被固体物质充满的程度，用D 表示：

%100%100%100000⨯=⨯=⨯=ρρρρm m V V D

2.材料的孔隙率P ：是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。材料的孔隙可分为闭口孔和开口孔。

材料内部孔隙示意 计算公式：%100)1(%100)1(%1000000⨯-=⨯-=⨯-=

ρρV V V V V P

3.材料的填充率D ‘：它是指散粒状材料堆积体积中，颗粒体积所占的百分率。

%100%100%1000'0'

00

'

00

'⨯=⨯=⨯=ρρρρm m V V D

4.空隙率P ’：它是指散粒状材料堆积体积中，颗粒间空隙体积所占的百分率。

%100)1(%100)1(0'0'00

'⨯-=⨯-=ρρV V P 三 材料与水有关的性质

1.亲水性和憎水性：

材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与憎水两种不同的性质。常见的憎水性材料有：沥青、石蜡和塑料等，常用做防水、防潮材料。

2.吸水性：

材料在水中吸收水分的性质，称为吸水性，有质量吸水率和体积吸水率两种

表示方法：

（1）质量吸水率： %100⨯-=

g g b m m m m W

（2）体积吸水率： ()%1000⨯-=V m m

W W g b V ρ

3.吸湿性： 材料在潮湿的空气中吸收水分的性质，称为吸湿性；

%100⨯-=g g

s h m m m W

4.耐水性：材料耐水性指材料长期在水的作用下不破坏、强度不明显下降的性质。

g b

R f f K =

一般用软化系数KR 表示，KR>0.85的为耐水材料

5.抗渗性：指抵抗压力水渗透的性质。

用抗渗等级P 表示，如P6表示材料的最大渗水压力为0.6MPa;

6.抗冻性，指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏,强度也不显著下降的性质。

一般用抗冻等级F 表示，如F10，表示在标准试验条件下，材料强度下降不大于25％，质量损失不大于5％，所能经受的冻融循环次数最多为10次。

四 材料与热量有关的性质

1.导热性：导热性指当材料两侧有温度差时热量由高温侧向低温侧传递的能力，用导热系数来表示。

思考题1：影响材料导热系数的主要因素有哪些？

答：（1）材料的化学组成和物理结构：如金属比非金属导热系数大

（2）孔隙状况：孔隙率越大，导热系数越小；

（3）含水率：受潮后导热系数较大；

（4）环境的温度：温度越高，导热系数越大。

思考题2：为什么保温隔热材料使用过程中一定要注意防潮防冻？

答：因为空气、水和冰的导热系数依次增加，故保温材料在受潮、受冻后，导热系数可增大100倍左右。

2.材料的热容量：指材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。

3.耐燃性和耐火性：材料在空气中遇火燃烧的性能称为耐燃性。

（1）非燃烧材料：砖、天然石材、混凝土、砂浆、金属材料等；

（2）难燃烧材料：石膏板、水泥石棉板等；

（3）燃烧材料：胶合板、纤维板、木材等。

2.2 材料的力学性质

一、强度、比强度和强度等级

1.强度：材料的力学性质指材料在外力作用下所引起的变化的性质。在外力作用下，材料抵抗破坏的能力称为强度。根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等形式。