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时间:2019-07-04
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1、第二章 建筑材料的基本性质土木工程材料的基本性质,是指材料处于不同的使用条件和使用环境时,通常必须考虑的最基本的、共有的性质。因为土木建筑材料所处建(构)筑物的部位不同、使用环境不同、人们对材料的使用功能要求不同,所起的作用就不同,要求的性质也就有所不同。第一节材料的物理性质1.材料的密度材料的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:ρ=m/v式中:ρ—密度,g/cm3或kg/m3m—材料的质量,g或kgV—材料的绝对密实体积,cm3或m3测试时,材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必须磨细后采
2、用排开液体的方法来测定其体积。2.材料的表观密度表观密度(俗称“容重”)是指材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算:式中ρ0—材料的表观密度,g/cm3或kg/m3m—材料的质量,g或kgV0—材料的表观体积,cm3或m3材料的表观体积是指包括内部孔隙在内的体积。因为大多数材料的表观体积中包含有内部孔隙,其孔隙的多少,孔隙中是否含有水及含水的多少,均可能影响其总质量(有时还影响其表观体积)。因此,材料的表观密度除了与其微观结构和组成有关外,还与其内部构成状态及含水状态有关3.材料的堆积密度堆积密度是指粉状或
3、粒状材料,在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算:式中ρ0,—材料的堆积密度,g/cm3或kg/m3m—材料的质量,g或kgV0,—材料的堆积体积,cm3或m3粉状或粒状材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量,其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此,材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。在土木建筑工程中,计算材料用量、构件的自重,配料计算以及确定堆放空间时经常要用到材料的密度、表观密度和堆积密度等数据。4.材料的密实度密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度的计算式如下:对于绝对密实材料,因ρ0=ρ,故密
4、实度D=1或100%。对于大多数土木工程材料,因ρ0〈ρ,故密实度D‹1或D‹100%。ρ—密度;ρ0—材料的表观密度5.孔隙率材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率P按下式计算:V—材料的绝对密实体积,cm3或m3V0—材料的表观体积,cm3或m3ρ0—材料的表观密度,g/cm3或kg/m3ρ—密度,g/cm3或kg/m36.空隙率空隙率是指散粒材料在其堆集体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率P,按下式计算:ρ0—材料的表观密度;ρ0,—材料的堆积密度空隙率的大小反映了散粒材料的颗
5、粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。第二节 材料与水有关的性质一.材料的亲水性与憎水性与水接触时,有些材料能被水润湿,而有些材料则不能被水润湿,对这两种现象来说,前者为亲水性,后者为憎水性。材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子亲合力,大于水分子本身之间的内聚力;反之,憎水性材料与水分子之间的亲合力,小于水分子本身之间的内聚力。工程实际中,材料是亲水性或憎水性,通常以润湿角的大小划分,润湿角为在材料、水和空气的交点处,沿水滴表面的切线与水
6、和固体接触面所成的夹角。其中润湿角θ愈小,表明材料愈易被水润湿。当材料的润湿角θ<90˚时,为亲水性材料;当材料的润湿角θ>90˚时,为憎水性材料。水在亲水性材料表面可以铺展开,且能通过毛细管作用自动将水吸入材料内部;水在憎水性材料表面不仅不能铺展开,而且水分不能渗入材料的毛细管中,见图2-1图2-1材料润湿示意图(a)亲水性材料;(b)憎水性材料二.材料的吸水性材料能吸收水分的能力,称为材料的吸水性。吸水的大小以吸水率来表示。质量吸水率质量吸水率是指材料在吸水饱和时,所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比,并以
7、wm表示。质量吸水率wm的计算公式为:式中mb——材料吸水饱和状态下的质量(g或kg)mg——材料在干燥状态下的质量(g或kg)。体积吸水率体积吸水率是指材料在吸水饱和时,所吸水的体积占材料自然体积的百分率,并以WV表示。体积吸水率WV的计算公式为:式中mb——材料吸水饱和状态下的质量(g或kg)mg——材料在干燥状态下的质量(g或kg)。V0—材料在自然状态下的体积,(cm3或m3)ρw—水的密度,(g/cm3或kg/m3),常温下取ρw=1.0g/cm3材料的吸水率与其孔隙率有关,更与其孔特征有关。因为
8、水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多,其吸水率就愈大。三.材料的吸湿性材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。干燥的材料处在较潮湿的空气中时,便会吸收空气中的水分;而当较潮湿的材料处在较干燥的空气中时,便会向空气中放出水分。前者是材料的吸湿过程,后者是材料的干燥过程。由此可见,在空气中,某一材料的含水多少是
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