项目一碎石的堆积密度检测

项目一碎石的堆积 密度检测
一、项目要求
某工程因拌制混凝土，为混凝土配合比设计 提供原材料参数，需做碎石的堆积密度检测
理论链接 1 固体材料的体积
假设这里有一堆碎石
我们把它夸张的画出来
1——碎石中固体物质 2——碎石的开口孔隙 3——碎石的闭口孔隙
4——碎石间的空隙
碎石的外形是不规则的，表面或内部存在许多缺口，颗粒之间具有一 定的空隙。这里注意区别两个概念：孔隙和空隙。
上式表明，材料的总体积是由该材料的固体物质与其所包含的 孔隙所组成。
孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。 孔隙率的大小及孔隙本身的特征与材料的很多重要性质有关， 如：强度、吸水性、抗渗性、抗冻性和热性等。一般而言，孔隙 率较小，且连通孔较少的材料，其吸水性小、强度高，抗渗性和 抗冻性较好。
ρ (g/cm3) 2.60
2.60～2.80 2.60
2.60～2.70 2.60～2.70
2.50 3.10 1.55 7.85 2.70 1.04~1.07
ρ 0(kg/m3) 1 800～2 600 2 500～2 800 2 200～2 500
1 000～1 400
400～800 7 850 2 750 20～50
孔隙：包含在颗粒内部或表面的缺口，孔隙有两类：一类包含在固体 颗粒内部的，呈封闭状态的，称闭口孔隙；另一类包含在表面与外界连通 的，呈开口状态的，称开口孔隙。
空隙：指颗粒与颗粒之间没有完全紧密堆积，存在着的间隙。
理论链接 1 固体材料的体积
对应这堆碎石，用阴影 图表示出它的体积构成
阴影部分V：表示碎石颗粒中固体物质所占体积，用V表示。
V孔：表示开口和闭口孔隙体积。
V空：表示空隙部分体积。
理论链接 2 密度、表观密度、体积密度、堆积密度
对于上述碎石所处的不同状态，我们学习四个不同的密度方面的物理量。
1、密度（又称实际密度）密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质 量。按下式计算：
式中
ρ=m/V
ρ —— 材料的密度，g/cm3；
m—— 材料的质量（干燥至恒重），g；
直接用排水法测其体积的近似值（颗粒内部的封闭孔隙体积无法排除），这时所求 得的密度为近似密度
理论链接 2 密度、表观密度、体积密度、堆积密度
2、表观密度
表观密度是指单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）物质颗粒的干质 量，也称视密度。按下式计算：
ρ0′=m/ V′ 式中 ρ 0 ′—— 材料的表观密度，kg/m3或g/cm3；
理论链接 3 密实度、孔隙率、填充率、空隙率
1、密实度 密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度，也就是固体物
质的体积占总体积的比例。
密实度反映了材料的致密程度，以D表示：
D=V/V0×100%=ρ 0/ρ ×100%
对于绝对密实材料： 因ρ 0 =ρ ，故密实度D =1 或 100%。
对于大多数土木工程材料：
m —— 材料的质量，kg或g； V′—— 材料在包含闭口孔隙条件下的体积（即只含内部闭口孔，不含开
口孔），m3或cm3。
自然状态下体积示意图 1-固体；2-闭口孔隙；3-开口孔隙
理论链接 2 密度、表观密度、体积密度、堆积密度
3、体积密度
体积密度是指材料在自然状态下单位体积（包括材料实体及其开口孔 隙、闭口孔隙）的质量，俗称容重。体积密度可按下式计算：
理论链接 3 密实度、孔隙率、填充率、空隙率
如果我们讨论这堆碎石中的一颗石子，还会发现这样的问题
图1-1 材料内部孔隙示意
我们把这颗石子放大，看到有的孔是开口，不仅彼 此贯通且与外界相通；有的孔是闭口，不仅彼此不连通 且与外界隔绝。孔隙按其大小又可分为粗孔和细孔。我 们用密实度和孔隙率来反映其中的问题。
ρ0=m/Vo 式中ρ 0—— 材料的体积密度，kg/m3或g/cm3；
m—— 材料的质量，kg或g； V0口
孔隙，m3或cm3。
自然状态下体积示意图 1-固体；2-闭口孔隙；3-开口孔隙
理论链接 2 密度、表观密度、体积密度、堆积密度
4、堆积密度 堆积密度是指单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙
理论链接 2 密度、表观密度、体积密度、堆积密度
在建筑工程中，计算材料的用量、构件自重、配料计算以及堆 放空间时常要用到材料的密度、体积密度和堆积密度等数据。几种 常见建筑材料的有关数据见下表
常用建筑材料的密度、体积密度、堆积密度和孔隙率
材料 石灰岩 花岗岩 普通混凝土 碎石
砂 普通混凝土
水泥 木材 钢材 铝合金 泡沫塑料
ρ 0′(kg/m3)
1 400～1 700 1 350～1 650 1 000～1 100(疏松)
P(%) 0.2～4
＜1 5～20
20～40
55～75 0 0
注：习惯上ρ 的单位采用g/cm3、ρ 0和ρ 0′的单位采用kg/m3。
二、项目分析
堆积密度是指砂、石等散粒材料在自然堆积 状态下，单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、 开口孔隙体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质 量，有干堆积密度及湿堆积密度之分。这里以干 堆积密度为例进行检测。
V—— 材料在绝对密实状态下的体积，cm3。
我们怎样测定材料的密度呢？ 对于绝对密实材料（如：玻璃、钢材等规则材 料），它们的绝对密度体积，我们可以用尺子量出 它们的几何尺寸直接求出。
对于大多数有孔隙的材料，在测定材料的密度时，应 把材料磨成细粉，干燥后用李氏瓶测定其体积。
李氏瓶
在测量某些较致密的不规则的散粒材料（如：卵石、砂等）的实际密度时，常
因
ρ 0〈ρ
故 密实度 D ‹ 1 或 D ‹ 100%。
ρ —密度；ρ 0—材料的体积密度
理论链接 3 密实度、孔隙率、填充率、空隙率
2、孔隙率 孔隙率是指材料体积内，孔隙体积与总体积之比，
以P表示，可用下式计算： P=(V0-V)/V0=1-V/V0=(1-ρ 0/ρ )×100%
孔隙率与密实度的关系为： P+D=1
体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质量，有干堆积密度及湿堆积 密度之分。堆积密度可按下式计算：
ρ0′=m/ Vo′ 式中：ρ 0′——堆积密度，kg/m3；
m——材料的质量，g或kg； Vo′——材料的堆积体积，m3。
材料的堆积体积包括材料绝对体积、内部所有孔体积和颗粒间 的空隙体积。材料的堆积密度反映散粒构造材料堆积的紧密程度 及材料可能的堆放空间。