给排水工程材料的基本性质.ppt

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1、第一章给排水工程材料的基本性质第一节材料的物理性质一、材料的体积构成及含水状态1、材料的体积构成(1)块状材料V0=V+V孔孔隙按照特征分为开口孔隙和闭口孔隙(2)散粒材料2、材料的含水状态干燥状态、气干状态、饱和面干状态、润湿状态二、材料的密度、表观密度、体积密度与堆积密度密度是指物质单位体积的质量。1、实际密度材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。式中：ρ—实际密度（g/cm3）m—材料的质量（g）V—材料在绝对密实状态下的体积（cm3）２、表观密度式中ρ0—材料的表观密度（g/cm3或kg/m3）m—材料的质量（g或kg)V0

2、—材料在自然状态下的体积，或称表观体积（cm3或m3）,包含内部空隙在内的体积单位体积（含材料实体及闭口空隙）材料的干重3、体积密度式中ρ0—材料的体积密度（g/cm3或kg/m3）m—材料的质量（g或kg)V’—材料在自然状态下的体积，包含内部空隙和外部空隙在内的体积材料在自然状态下单位体积的质量，俗称容重4、堆积密度式中ρ1—散粒材料的堆积密度（g/cm3或kg/m3）m—散粒材料的质量（g或kg）V1—材料在自然状态下的堆积体积（cm3或m3）思考：实际密度、表观密度、体积密度和堆积密度之间的大小关系如何？计算材料的堆放空间散粒材料

3、在自然堆积状态下单位体积的重量称为堆积密度。可用下式表示三、材料的孔隙率和空隙率1、孔隙率和密实度孔隙率：材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率，称为材料的孔隙率（P）。可用下式表示：密实度：材料的固体物质部分的体积占总体积的比例，说明材料体积内被固体物质所充填的程度，即反映了材料的致密程度，按下式计算：2、材料的空隙率与填充率空隙率：散颗材料（如砂、石子）堆积体积（V1）中，颗粒间空隙体积（开口孔隙与间隙之和）所占的百分率称为空隙率（P’）填充率：散粒材料在自然堆积状态下，其中的颗粒体积占自然堆积状态下的体积的百分率（D’）四、材料与水

4、有关的性质1.亲水性与憎水性（1）概念亲水性：材料能被水润湿的性质，如砖、混凝土等。材料产生亲水性的原因是因其与水接触时，材料与水分子之间的亲合力大于水分子之间的内聚力所致。当材料与水接触，材料与水分子之间的亲合力小于水分子之间的内聚力时，材料则表现为憎水性。憎水性材料如沥青、石油等。当材料与水接触时，在材料、水、空气三相的交界点，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为润湿角。（2）润湿角材料被水湿润的情况可用润湿角θ来表示。（3）亲水性材料与憎水性材料θ角愈小，表明材料愈易被水润湿。当θ＜90°时，材料表面吸附水，材料

5、能被水润湿而表现出亲水性，这种材料称亲水性材料。θ>90°时，材料表面不吸附水，此称憎水性材料。当θ=0°时，表明材料完全被水润湿。2、材料的吸水性与吸湿性式中Wm—材料的质量吸水率（％）；mb—材料在吸水饱和状态下的质量（g）；mg—材料在干燥状态下的质量（g）（1）吸水性材料在水中能吸收水分的性质称吸水性。材料的吸水性用吸水率表示，有质量吸水率与体积吸水率两种表示方法。质量吸水率质量吸水率是指材料在吸水饱和时，内部所吸水分的质量占材料干燥质量的百分率，用下式计算：式中Wv——材料的体积吸水率（％）；V——干燥材料在自然状态下的体积ρw

6、——水的密度（g/cm3）②体积吸水率：材料在吸水饱和时，其内部所吸水分的体积占干燥材料自然体积的百分率。材料的吸水性与其亲水性、疏水性、孔隙率大小、孔隙特征有关。花岗岩的吸水率：0.5%~0.7%；混凝土的吸水率：2%~3%；粘土砖的吸水率：8%~20%；木材的吸水率：可达到100%。花岗岩式中W—材料的含水率（％）m1—材料含水时的质量（ｇ）m0—材料干燥至恒重时的质量（ｇ）材料的吸湿性随空气的湿度和环境温度的变化而改变。（2）吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。潮湿材料在干燥的空气中也会放出水分，此称还湿性。材料的吸湿性

7、用含水率表示。含水率系指材料内部所含水的质量占材料干燥质量的百分率。某立方体岩石试件，外形尺寸为50mm×50mm×50mm，测得其在绝干、自然状态及吸水饱和状态下的质量分别为325g，325.3g，326.1g，并测得该岩石的密度为2.68g/cm3。试求该岩石的体积吸水率、质量含水率、绝干表观密度、孔隙率。解：V0＝5×5×5＝125cm3m含＝325.3gm干＝325gm饱＝326.1gρw＝1g/cm3例题1解：因m干=482g,m饱=487g，V=630-452=178cm3岩石试件经完全干燥后，其质量为482g，将放入盛有水的

8、量筒中，经一定时间岩石吸水饱和后，量筒的水面由原来的452cm3上升至630cm3。取出岩石，擦干表面水分后称得质量为487g。试求该岩石的密度及质量吸水率？(假设岩石内无封闭空隙)例题23、