表观密度与孔隙特征

一、材料的基本物理性质

1．材料的垂度、表观密度与堆积密度

（1）材料的密度

材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度，用ρ表示

式中　ρ——密度（g／cm³或kg／m³）；

　　　m——材料在干燥状态的质量（g或kg）；

　　　V——材料的绝对密实体积（cm³或m³）。

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体积。钢材、玻璃等少数近于绝对密实的材料可根据外形尺寸求得体积；按式（2－1）求得密度。大多数有孔隙的材料，在测定其密度时，应把材料磨成细粉，干燥后，用李氏瓶测定其体积。材料磨得越细，测得的密度值越精确。砖、石等块状材料的密度即用此法测得。对某些较致密不规则的散粒材料（如卵石、钢屑等），常用排水法测定其绝对体积的近似值，材料中部分与外部不连通的封闭的孔隙无法排除，这时所求得的密度称为近似密度（ρ_a）。

（2）表观密度

材料在自然状态下，单位体积的质量称为表观密度，用ρ₀表示：

式中　ρ₀——表观密度（kg／m³）；

　　　m——材料的质量（kg）；

　　　V₀——材料在自然状态下的外形体积（m³）。

材料在自然状态下的体积，指包含材料内部孔隙的体积。外形规则的材料，可直接按外形尺寸计算出体积，按式（2－2）求得表观密度。外形不规则的材料可加工成规则外形后求得体积。当材料孔隙内含有水分时，其质量和体积均有所变化，故测定表观密度时，须注明其含水情况。

材料在烘干状态下的表观密度称为干表观密度。

（3）堆积密度

指粉状、粒状或纤维状材料，如砂、石子、水泥等，在堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度，用表示：

式中　——材料的堆积密度（kg／m³）；

　　　m——材料的质量（kg）；

　　　——材料的自然堆积体积（包括材料颗粒体积和颗粒之间空隙的体积）（m³）。

图1－1　散粒材料堆积示意图

1—空隙体积；2—颗粒体积

按一定的方法装入容器的容积为计算体积，见图1－1。

在建筑工程中，计算材料用量，构件自重、配料、运输、堆放等，经常用到材料的密度、表观密度与堆积密度等。

常用建筑材料的有关数据见表1－10。

表1－10　常用材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率

孔隙率的大小直接反映材料的致密程度，对材料的物理、力学性质均有影响。材料内部孔隙，可分为连通与封闭两种。连通孔隙不仅彼此贯通且与外界相通，而封闭孔隙则不仅彼此不连通且与外界相隔绝。孔隙按尺寸又分为极微细孔隙、细小孔隙、较粗大孔隙。孔隙的大小、分布及孔隙本身的特征对材料的性能影响较大。一般而言，孔隙率较小，且连通孔较少的材料，其吸水性较小，强度较高，抗渗性和抗冻性较好。几种常用建筑材料的孔隙率见表1－10。

3．材料的填充率与孔隙率

（1）填充率

散粒材料在某堆积体积中被其颗粒填充的程度称为填充率，以D′表示：

（2）孔隙率

散粒材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例称为孔隙率，以P′表示：

即：D′＋P′＝1

孔隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。孔隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。