材料的物理性质检测.doc

任务1 材料的物理性质检测1 . 材料的体积状态：1.1 材料的绝对密实体积：干材料在绝对密实状态下的体积即材料内部没有孔隙时的体积，或不包括内部孔隙的材料体积一般以Ｖ表示材料的绝对密实体积1.2 材料的表观体积：材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分）一般以V0 表示材料的表观体积1.3 材料的堆积体积： 粉状或粒状材料，在堆集状态下的总体外观体积根据其堆积状态不同，同一材料表现的体积大小可能不同，松散堆积下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小材料的堆集体积一般以 来表示2. 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： 式中：ρ—密度, g/cm3 或 kg/m3 m—材料的质量，g 或 kg V—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用排开液体的方法来测定其体积3. 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/m3 m —材料的质量，g 或 kg V0—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4. 材料的堆积密度堆积密度是指粉状或粒状材料，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/m3 m —材料的质量，g 或 kg V0，—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 5 . 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6. 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： 7. 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1、1、2、材料与水有关的性质1. 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，2.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2.1 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ｗm 表示质量吸水率ｗm 的计算公式为： 2.2 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：材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关因为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3. 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随空气的湿度变化的材料在任一条件下含水的多少称为材料的含水率，并以Ｗh表示，其计算公式为： 显然，材料的含水率受所处环境中空气湿度的影响当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率叫作材料的平衡含水率4. 材料的耐水性材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。

衡量材料耐水性的指标是材料的软化系数KR： 软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低材料耐水性限制了材料的使用环境，软化系数小的材料耐水性差，其使用环境尤其受到限制软化系数的波动范围在0至1之间工程中通常将 ＫＲ＞0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75 5. 抗冻性材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨涨所产生的冻胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到局部破坏随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能抗冻性以试件在冻融后的质量损失、外形变化或强度降低不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为抗冻等级材料的抗冻等级可分为Ｆ15、Ｆ25、Ｆ50、Ｆ100、Ｆ200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。

材料的抗冻性与材料的强度、孔结构、耐水性和吸水饱和程度有关6. 材料的抗渗性抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能土木建筑工程中许多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，当材料两侧的水压差较高时，水可能从高压侧通过内部的孔隙、孔洞或其它缺陷渗透到低压侧这种压力水的渗透，不仅会影响工程的使用，而且渗入的水还会带入能腐蚀材料的介质，或将材料内的某些成分带出，造成材料的破坏6.2 抗渗等级材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级如P4、P6、P8、P10…等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而不渗透二. 材料与热有关的性质1. 导热性当材料两面存在温度差时，热量从材料一面通过材料传导至另一面的性质，称为材料的导热性导热性用导热系数 λ 表示导热系数的定义和计算式如下所示：2. 热容量和比热材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量单位质量材料温度升高或降低1Ｋ所吸收或放出的热量称为热容量系数或比热比热的计算式如下所示：3. 热阻和传热系数 热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热流通过的能力，热阻的定义及计算式为： Ｒ＝ｄ/λ式中 Ｒ——材料层热阻，（m2·K）/W； ｄ——材料层厚度，ｍ； λ——材料的导热系数，Ｗ／(ｍ·K) 热阻的倒数１／Ｒ称为材料层（墙体或其它围护结构）的传热系数。

传热系数是指材料两面温度差为1Ｋ时，在单位时间内通过单位面积的热量4. 材料的温度变形性材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化除个别材料以外，多数材料在温度升高时体积膨胀，温度下降时体积收缩这种变化表现在单向尺寸时，为线膨胀或线收缩，相应的技术指标为线膨胀系数（α）材料的单向线膨胀量或线收缩量计算公式为： ΔL =（t2 - t1）· α · L式中ΔL--线膨胀或线收缩量 （mm 或 cm）(t2-t1）--材料升（降）温前后的温度差（Ｋ）α--材料在常温下的平均线膨胀系数(１／Ｋ) L---材料原来的长度（ｍｍ或ｍ）。