土木工程材料中的密度、表观密度、体积密度和堆积密度

2023-09-01 理论教育版权反馈

【摘要】：由于此方法忽略了材料内部的孔隙体积，故又将此方法测定的密度称为表观密度，也称为视密度或视比重。烘干至恒重状态下测得的体积密度称为干体积密度。表1.1常用材料的密度、表观密度和堆积密度

（1）密度

密度（Density）是材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按试（1.1）计算。

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式中　ρ──密度（g/cm3或kg/cm3）；

m──绝对干燥材料的质量（g或kg）；

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，是指材料中不包括任何孔隙的材料固体物质的体积，亦称实体体积。大多数材料内部都有孔隙，绝对不含孔隙的材料是很少的，如钢材、玻璃等。测定密实材料的绝对密实体积可直接采用排液法；对于大多数含有孔隙的材料，测定绝对密实体积时，须将材料磨成细粉，干燥后用李氏瓶测得。材料磨得越细，测得的密度值越精确。

材料的密度ρ取决于材料的组成与微观结构。当材料的组成与微观结构一定时，材料的密度ρ为常数。

（2）表观密度

表观密度（Apparent Density）是材料在自然状态下单位体积的质量。

材料的自然状态有两种情形：其一是材料内部有不少孔隙，包括开口孔隙和闭口孔隙，有时也区分这两种孔隙体积对表观密度计算带来的影响，如图1.1所示。表观体积计算时，如包含材料内部闭口孔隙和开口孔隙体积，得到的表观密度称为体积密度；表观体积计算时，如不包括或者忽略开口孔隙体积，则得到的表观密度称为视密度。其二是材料处在不同的含水状态或环境下，表观密度大小也不同，有干表观密度和湿表观密度之分，故表观密度值必须注明含水情况，未注明者常指气干状态，绝干状态下的表观密度称为干表观密度。

视密度是材料单位体积（包含材料实体及闭口孔隙体积）的干燥质量，按式（1.2）计算。

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式中　ρ′──视密度（g/cm3或kg/m3）；

m──干燥材料的质量（g或kg）；

V′——材料在绝对干燥状态下的视体积，（cm3或m3）。

视体积只包括材料自身及闭口孔隙的体积，即V′＝V+VB，其中，VB为材料内部闭口孔隙的体积（cm3或m3）。

对于砂石材料，由于其内部空隙率很小，通常无须经过磨细，直接用排水法即可测定其密度。一般采用液体密度天平法或广口瓶法，测得的体积为近似表观体积，也称为视体积。由于此方法忽略了材料内部的孔隙体积，故又将此方法测定的密度称为表观密度，也称为视密度或视比重。

体积密度（Bulk Density）是材料在自然状态下单位体积（开口孔隙、闭口孔隙和材料实体的体积）的质量，按式（1.3）计算。

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式中　ρ0──体积密度（g/m3或kg/m3）；

m──干燥材料的质量（g或kg）；

V0──材料在自然条件下的体积（cm3或m3），即包括材料自身及闭口孔隙和开口孔隙的总体积，V0＝V+VB+VK。其中，VK为材料开口孔隙的体积。

材料在自然状态下的体积测定：对于具有规则几何外形的材料，可以直接量取其外形尺寸，利用式（1.3）计算；对于外观形状不规则的材料，应事先用石蜡将材料表面密封后，采用排液法测定。

材料在自然状态下的体积包括开口孔隙、闭口孔隙和材料实体的体积。通常，常压下能进水的孔隙称为开口孔，常压下不能进水的孔称为闭口孔。当材料含有水分时，材料的质量增加，体积改变，使测得的体积密度随之发生变化。因此，测定体积密度要注明含水状态（气干状态、绝对干燥、吸水饱和），在没有注明的情况下，通常是指材料气干（长期在空气中干燥）状态下的体积密度。烘干至恒重状态下测得的体积密度称为干体积密度。

（3）堆积密度

堆积密度（Stacking density）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（1.4）计算。

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