(3.2.1)--2.材料的基本物理性质.pdf

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1、The basic physical property of material物理性质物质不经过化学变化或未发生化学反应二体现的性质，如密度、硬度、熔点、冰点、导热性、导电性等。C O N T E N T S与质量有关的性质与水有关的性质与声音有关的质量231The property about massThe property about waterThe property about sound1密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。密度（g/cm3）;m 材料在干燥状态下的质量（g）；V 材料在绝对密实绝对密实下的体积（cm3）。1.1密度Vm=固体材料的体积构成测定密实体积：李氏

2、瓶法。1固体物质体积 V;2闭口孔隙体积 VB；3开口孔隙体积 VK。1表观密度是指多孔固体材料在自然状态下单位体积的质量。0表观密度或体积密度（kg/m3或g/cm3）;m 材料在干燥状态下的质量（kg或g）；V0材料在自然状态自然状态下的体积（m3或cm3）。1.2表观密度00Vm=固体材料的体积构成体积密度1固体物质体积 V;2闭口孔隙体积 VB；3开口孔隙体积 VK。V0=V+VB+VK测定表观体积：直接量测或排水法。注：表观密度有干表观密度、气干表观密度、湿表观密度、饱和表观密度。通常所说的表观密度指的是干表观密度。1堆积密度是指粉状、颗粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。0堆积密度

3、（kg/m3）;m 材料在干燥状态下的质量（kg）；V0材料在堆积状态堆积状态下的体积（m3）。1.3堆积密度00Vm=散粒材料的体积构成体积密度1固体物质体积 V;2闭口孔隙体积 VB；3开口孔隙体积 VK；4颗粒间空隙体积V空空。V0=V+VB+VK+V空空测定堆积体积：容量桶量测。松散堆积密度紧密堆积密度1（1）密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度。1.4密实度与孔隙率%100%10000=VVD注：对于绝对密实材料，0=，故D=1，其他非密实材料的D1。mV=1（2）孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。1.4密实度与孔隙率DVVVP=1%100)1(%100000注：

4、开口孔隙率即为水饱和的孔隙体积所占体积。%1000=D%100=w0120kKVmmVVP1100%kBPP=1孔隙特征：孔隙的大小、形状、分布、连通与否。注：和 从两个侧面反映材料的密实程度。通常用孔隙率来表示。闭口孔隙率1填充率是指散粒材料在其堆积体积中，被其颗粒填充的程度。1.5填充率与空隙率%100%100000=VVDDVVVP=1%100)1(%100000001=+PD空隙率是指散粒材料在其堆积体积中，颗粒之间空隙体积占堆积体积的百分率。注：和 从两个侧面反映散粒材料相互填充的疏密程度。空隙率可以作为控制混凝土骨料级配及计算砂率的依据。1空隙率 反映散粒材料相互填充的疏密程度，可

5、计算空隙体积。已知卵石的表观密度为2.6 g/cm3，把它装入一个2 m3的车厢内，装平时共用3500 kg，求该卵石的空隙率。若用堆积密度为1500 kg/m3的砂子，填充上述车内卵石的全部空隙，共需砂子多少千克？（1）卵石的空隙率 计算如下：0035001100%1100%32.7%2 2600P=（2）砂子质量计算如下：填充满2 m3的车厢内卵石共需砂m=232.7%1500981kg22.1亲水性与憎水性（表面水环境）根据材料表面被水润湿的情况，分为亲水性材料和憎水性材料。砖表面滴水后塑料表面滴水后22.1亲水性与憎水性（表面水环境）水在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固

6、体接触面所成的夹角。越小，浸润性越好。90时，水分子间内聚力水分子与材料表面分子间的吸引力，不与水亲和。注：=0时，该材料完全被水浸润。22.2吸水性（水中环境）材料在水中吸收水分的性质。用吸水率表示。材料吸入的质量与材料干质量之比。%100=mmmWm1材料吸入的体积与材料自然状态的体积之比。%100=w01vVmmW1m1材料在干燥状态下的质量（g或kg）w0mw0mvW1VmWW=注：材料的吸水性取决于材料的孔隙率及孔隙特征。密封材料和闭孔材料不吸水，粗大孔隙的吸水率低。孔隙水饱系数越小，抗冻性越高，材料的开口孔隙较少。材料的体积吸水率与孔隙率的比值22.3吸湿性（水中环境）材料在潮湿空

7、气中吸收水分的性质。用含水率表示。%100=干干含含mmmW当材料的含水率与空气的潮湿平衡时的含水率。当材料吸水达到饱和状态时的含水率。注：1.含水率大小跟材料的孔隙大小及特征、环境温湿度有关。2.开口孔隙率大的亲水材料吸湿性大；湿度大且温度低时，含水率大。）（含干含Wmm+=1含含干1Wmm+=22.4耐水性（压力水环境）材料长期处于饱和水作用下而不被破坏，其强度也不显著降低的性能。用软化系数表示。%100干饱软=ffK注：1.软化系数越小，材料耐水性越差。2.耐水性材料指的是软化系数不小于0.85的材料。f饱材料在饱和水状态下的抗压强度（MPa）;f干材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。

8、材料在压力水作用下强度下降的原因是什么？1.水分子劈裂破坏作用；2.材料吸水膨胀开裂；3.材料内部物质溶解，孔隙率增加22.5抗渗性（压力水环境）材料抵抗压力水渗透的性质。用渗透系数表示。AtHQdK=注：1.渗透系数越小，抗渗性越好。2.抗渗性与材料的孔隙率及孔隙特征有关。3.地下建筑、水工构筑物、压力管道等材料要求有良好抗渗性。K渗透系数（cm/h）;Q渗水量（cm3）;A渗水面积（cm2）;d试件厚度系数（cm）;H水头差或静水压力水头（cm）;t渗水时间（h）。土木工程中，常用抗渗等级表征材料抵抗最大静水压力作用下的渗透能力。共六个等级，如P6，表示能抵抗0.6MPa静水压力不渗透。2

9、2.6抗冻性（压力水环境）材料在吸水饱和状态下，经过多次冻融循环作用而不被破坏，强度也不显著降低的性质。用抗冻等级表示。注：1.抗冻等级越高，抗冻性越高。2.材料抗冻性取决于孔隙特征、吸水饱和程度及抵抗冰胀应力的能力。3.抗冻标号（F）是以同时满足强度损失率25%，质量损失率5%的最大循环次数。4.评价指标一般有抗冻标号、耐久性指标和耐久性系数。材料在吸水饱和后，先在-15温度下冻结后，然后再再20 的水中融化。混凝土抗冻等级用Fn表示，n为混凝土试件经受冻融循环试验后，强度及质量损失不超过国家规定标准值时所对应的最大循环次数，如F25、F50等。2某材料密度为2.60 g/cm3，表观密度为

10、1 600 kg/m3，现将一重为954 g的该材料浸入水中，吸水饱和后取出称重为1086 g，试求该材料的孔隙率、质量吸水率、开口孔隙率和闭口孔隙率。该材料开口孔隙体积即为吸水饱和后的所吸水的体积，即开口孔隙率等于体积吸水率。（1）该材料孔隙率计算如下：%5.38%100)60.2600.11(%100)1(0=P（2）该材料质量吸水率计算如下：%8.13%1009549541086%1001=mmmWm（3）该材料的开口孔隙率计算如下：22.1%100%1.69549541086100%=w0mvkWWP（4）该材料的闭口孔隙率计算如下：16.4%22.1%38.5%=bbP-PP3声波撞

11、击到材料表面后能量损失的现象。吸收声能与入射声能的比值。取值在01之间。材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整0.05。NRC0.2的材料。3.1吸声特性NRC0.2的材料，如纤维多孔的离心玻璃棉、岩棉等。混响室法和驻波管法。即等效吸声面积，等于一个表面的吸声系数乘以其实际面积。单位为m2。吸声材料的吸声系数越大，吸声面积越多，吸声效果越明显。3声波沿着材料内部大量微小连通孔道深入于材料发生摩擦作用将声能转化为热能。多孔吸声材料：材料有大量空隙（高空隙率），空隙之间相互连通，孔隙深入材料内部。如岩棉、矿棉、植物纤维喷涂等。亥姆霍兹共振器：在共振频率共振频率

12、上，颈部空气于内部空间产生剧烈共振损耗声能。如穿孔的石膏板、木板、金属板、狭缝吸声砖等。3.1吸声特性薄板共振吸声：在共振频率共振频率上，由于薄板剧烈振动而大量吸收声能。如木板、金属板做成的天花板和墙板等。低频吸声性能良好。3处于声场中的材料总能吸收一部分声能，使穿过去的声能总是小于作用于它的声场能量。分为空气声隔绝和固体声隔绝。透射声能通量与入射声能通量之比，越小隔声性能越好。表示材料对空气声的隔绝能力。越小R越大，则隔声性能越好。声波使物体产生振动的能量逐渐向四周辐射出去被吸收。3.2隔声特性1lgR10=3隔声靠重量，单位面积质量较大的材料隔绝空气声效果很好。混凝土板、钢板、木板、塑料板等。玻璃棉、矿渣泡沫塑料和毛毡等。阻尼板、橡胶板和软木板等。3.2隔声特性00220csmlgR=f2=圆频率;f材料振动频率;0 c0分别为空气的密度和声波的传播速度;ms单位面积的质量。密实度与孔隙率，填充率与空隙率吸水性与吸湿性，耐水性与渗透性吸声性与隔声性Thanks For WatchingT h e b a s i c p h y s i c a l p r o p e r t y o f m a t e r i a l