建筑材料：材料与质量性质

0.2.1.1　材料的体积构成与含水状态

1. 材料的体积构成

材料的体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态,因而表现出不同的体积。

块状材料的体积是由固体物质的实体积和材料内部孔隙的体积组成的,如图0.1所示。材料的孔隙又分为闭口孔隙和开口孔隙。在常温、常压下,闭口孔隙不进水,开口孔隙与材料周围的介质相通,材料浸水时易吸水饱和。

图0.1　块状材料体积构成

散粒材料的体积是由固体物质体积、颗粒内部孔隙体积和颗粒之间的空隙体积组成的,如图0.2所示。

图0.2　散粒状材料体积构成

2. 材料的含水状态

材料在大气或水中会吸附一定的水分,根据材料吸附水分的情况不同,将材料的含水状态分为四种：干燥状态、气干状态、饱和面干状态及湿润状态,如图0.3所示。材料的含水不同会对材料的多种性质产生一定的影响。

图0.3　材料的含水状态

0.2.1.2　材料的密度、表观密度和堆积密度

1. 密度

密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。按式(0.1)计算：

式中　ρ——材料的密度,g/cm3；

m——材料在干燥状态下的质量,g；

V——材料在绝对密实状态下的体积,cm3。

材料在绝对密实状态下的体积是指不包括材料孔隙在内的固体物质的实体积(图0.1阴影部分)。常用建筑材料中,除了钢材、玻璃等少数材料外,绝大多数材料内部都存在一定的孔隙。测定含孔材料的密度时,先将材料磨成细粉消除内部孔隙,烘干至恒重后,用李氏瓶常用排水法测出材料的实体积。

2. 表观密度

表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。按式(0.2)计算：

式中　ρ0——材料的表观密度,kg/m3；

m——材料在干燥状态下的质量,kg；

V0——材料在自然状态下的体积,m3。

材料在自然状态下的体积包含材料内部孔隙在内的体积(图0.1)。一般,对于具有规则外形的材料,表观体积的测定可用外形尺寸直接计算；对于不具有规则外形的材料,可在其表面涂薄蜡层密封,然后采用排液法测定其表观体积。

材料的表观密度与材料的含水状态有关,含水状态不同,材料的质量及体积均会发生改变。通常,表观密度是指材料在气干状态(长期在空气中存放的干燥状态)下的表观密度；材料在烘干状态下测量的表观密度称为干表观密度；材料在潮湿状态下测得的表观密度称为湿表观密度。

3. 堆积密度(www.xing528.com)

堆积密度是指散粒材料或粉状材料,在自然堆积状态下单位体积的质量。按式(0.3)计算：

式中——材料的堆积密度,kg/m3；

m——材料在干燥状态下的质量,kg；

——散粒材料的松散体积,m3。

散粒材料的松散体积,不但包括其表观体积,还包括颗粒间的空隙体积(见图0.2),可用容量筒测定。

堆积密度与材料的装填条件(即堆积密实程度)及含水状态有关,根据散粒材料堆放的紧密程度不同,堆积密度可分为松散堆积密度及紧密堆积密度。

0.2.1.3　密实度与孔隙率

1. 密实度

密实度是指块状材料内部,固体物质体积占材料在自然状态下总体积的百分率。用D表示,按式(0.4)或式(0.5)计算：

2. 孔隙率

孔隙率是指块状材料内部,孔隙体积占材料在自然状态下总体积的百分率。用P 表示,按式(0.6)或式(0.7)计算：

密实度与孔隙率的关系可用下式表示：

D＋P＝1

材料的密实度和孔隙率从两个不同侧面反映了材料内部的致密程度。

建筑材料的许多性质均与材料的孔隙有关,这些性质除了取决于孔隙率的大小外,还与孔隙的特征有关,如大小、形状、分布、连通与否等。一般,同一种材料,孔隙率越小,连通孔隙越少,其强度越高,吸水性越小,抗渗性和抗冻性越好,但导热性越大。

0.2.1.4　填充率与空隙率

1. 填充率

填充率是指散粒材料在其堆积体积中,颗粒体积所占材料堆积体积的百分率。用D′表示,按式(0.8)或式(0.9)计算：

2. 空隙率

空隙率是指散粒材料在其堆积体积中,颗粒之间的空隙体积所占材料堆积体积的百分率。用P′表示,按式(0.10)或式(0.11)计算：

填充率与空隙率的关系可用下式表示：

材料的填充率和空隙率从两个不同侧面反映了散粒材料之间相互填充的疏密程度。