基本性質(zhì)：

一、實(shí)驗(yàn)意義和目的

在土木工程各類建筑物中，材料要受到各種物理、化學(xué)、力學(xué)因素單獨(dú)及綜合作用。因此，對(duì)土木工程材料性質(zhì)的要求是嚴(yán)格和多方面的。材料基本性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多，如密度，表觀密度，孔隙率和吸水率等，對(duì)于各種不同材料及不同用途，測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試方法視具體要求而有一定差別。
通過(guò)此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握材料的基本物理性質(zhì)及其測(cè)試原理和方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)以石料為例，介紹材料的幾種常用物理性能試驗(yàn)方法。其基本性質(zhì)包括密度，表觀密度，孔隙率和吸水率等。石料密度是指石料礦質(zhì)單位體積（不包括開(kāi)口與閉口孔隙體積）的品質(zhì)。表觀密度是指石料在干燥狀態(tài)下包括孔隙在內(nèi)的單位體積固體材料的質(zhì)量。形狀不規(guī)則石料的毛體積密度可采用靜水稱量法或蠟封法測(cè)定；對(duì)于規(guī)則幾何形狀的試件，可采用量積法測(cè)定其體積密度?？紫堵适侵覆牧系捏w積內(nèi)，孔隙體積所占的比例。吸水性是指材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)，當(dāng)材料吸水飽和時(shí)，其含水率稱為吸水率。

三、實(shí)驗(yàn)裝置和儀器

李氏比重瓶、烘箱、干燥器、天平、恒溫水槽、游標(biāo)卡尺等

四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

（一）密度試驗(yàn)(李氏比重瓶法)

1.    將石料試樣粉碎、研磨、過(guò)篩后放入烘箱中，以 100±5℃的溫度烘干至恒重。烘干后的粉料儲(chǔ)放在干燥器中冷卻至室溫，以待取用。

2.    在李氏瓶中注入煤油或其它對(duì)試樣不起反應(yīng)的液體至突頸下部的零刻度線以上，將李氏比重瓶放在溫度為(t±1)℃的恒溫水槽內(nèi)（水溫必須控制在李氏比重瓶標(biāo)定刻度時(shí)的溫度)，使刻度部分浸入水中，恒溫0.5小時(shí)。記下李氏瓶*次讀數(shù)V1（準(zhǔn)確到0.05mL，下同）。

3.    從恒溫水槽中取出李氏瓶，用濾紙將李氏瓶?jī)?nèi)零點(diǎn)起始讀數(shù)以上的沒(méi)有煤油的部分仔細(xì)擦凈。

4.    取100g左右試樣，用感量為0.001g的天平（下同）準(zhǔn)確稱取瓷皿和試樣總品質(zhì)m₁。用牛角匙小心將試樣通過(guò)漏斗漸漸送人李氏瓶?jī)?nèi)（不能大量?jī)A倒，因?yàn)檫@樣會(huì)妨礙李氏瓶中的空氣排出，或在咽喉部分形成氣泡，妨礙粉末的繼續(xù)下落），使液面上升接至20mL刻度處（或略高于20mL刻度處），注意勿使石粉粘附于液面以上的瓶頸內(nèi)壁上。搖動(dòng)李氏瓶，排出其中空氣，至液體不再發(fā)生氣泡為止。再放入恒溫水槽，在相同溫度下恒溫0.5小時(shí)，記下李氏瓶第二次讀數(shù)V₂。

5.    準(zhǔn)確稱取瓷皿加剩下的試樣總品質(zhì)m₂。

6.    石料試樣密度按下式計(jì)算（至0.01g/cm³）：ρ_t=（g/cm³）

式中：

ρ_t—石料密度，g/cm³；

m₁—試驗(yàn)前試樣加瓷皿總品質(zhì)，g；

m₂—試驗(yàn)后剩余試樣加瓷皿總品質(zhì)，g；

V₁—李氏瓶*次讀數(shù)，mL（cm³）；

V₂—李氏瓶第二次讀數(shù)，mL（cm³）。

7.    以兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定值，如兩次試驗(yàn)結(jié)果相差大于 0.02g/cm³時(shí)，應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)。

（二）表觀密度（體積密度）實(shí)驗(yàn)（量積法）

 （1）將石料加工成規(guī)則幾何形狀的試件（3個(gè)）后放入烘箱內(nèi)，以（100±5）℃的溫度烘干至恒重。用游標(biāo)卡尺量其尺寸（至0.01cm），并計(jì)算其體積V₀（cm³）。然后再用天平稱其質(zhì)量m（至0.01g）。按下式計(jì)算其表觀密度（體積密度）：

（g/cm³）

（2）求試件體積時(shí)，如試件為立方體或長(zhǎng)方體，則每邊應(yīng)在上、中、下三個(gè)位置分別量測(cè)，求其平均值，然后再按下式計(jì)算體積：

（ cm³ ）

式中a、b、c分別為試件的長(zhǎng)、寬、高。

（3）求試件體積時(shí)，如試件為圓柱體，則在圓柱體上、下兩個(gè)平行切面上及試件腰部，按兩個(gè)互相垂直的方向量其直徑，求6次量測(cè)的直徑平均值d，再在互相垂直的兩直徑與圓周交界的四點(diǎn)上量其高度，求四次量測(cè)的平均值h，zui后按下式求其體積：

（cm³）

  （4）組織均勻的石料，其體積密度應(yīng)為3個(gè)試件測(cè)得結(jié)果的平均值;組織不均勻的石料，應(yīng)記錄zui大與zui小值。

（三）孔隙率的計(jì)算

將已經(jīng)求出的同一石料的密度和表觀密度（用同樣的單位表示）代入下式計(jì)算得出該石料的孔隙率：

×100

式中

P₀—石料孔隙率，%；

ρ_t—石料的密度，g/cm3；

ρ'_t—石料的體積密度，g/cm3；

（四）吸水率試驗(yàn)

（1）將石料試件加工成直徑和高均為50mm的圓柱體或邊長(zhǎng)為50mm的立方體試件;如采用不規(guī)則試件，其邊長(zhǎng)不少于40～60mm，每組試件至少3個(gè)，石質(zhì)組織不均勻者，每組試件不少于5個(gè)。用毛刷將試件洗滌干凈并編號(hào)。

（2）將試件置于烘箱中，以（100±5）℃的溫度烘干至恒重。在干燥器中冷卻至室溫后以天平稱其質(zhì)量m₁（g），至0.01g（下同）。

（3）將試件放在盛水容器中，在容器底部可放些墊條如玻璃管或玻璃桿使試件底面與盆底不致緊貼，使水能夠自由進(jìn)入。

（4）加水至試件高度的1/4處;以后每隔2h分別加水至高度的1/2和3/4處; 6h后將水加至高出試件頂面20mm以上，并再放置48h讓其自由吸水。這樣逐次加水能使試件孔隙中的空氣逐漸逸出。

（5）取出試件，用濕紗布擦去表面水分，立即稱其質(zhì)量m₂（g）。

（6）按下列公式計(jì)算石料吸水率（至0.01%）：

×100

式中

—石料吸水率，%；

m₁—烘干至恒重時(shí)試件的品質(zhì)，g ；

m₂—吸水至恒重時(shí)試件的品質(zhì)，g ；

（7）組織均勻的試件，取三個(gè)試件試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為測(cè)定值;組織不均勻的，則取5個(gè)試件試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為測(cè)定值。

五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理

（一）密度的測(cè)定

材料名稱：______   室溫：_______     水溫：______   

注：計(jì)算至小數(shù)后二位。

（二）表觀密度的測(cè)定

材料名稱：_______                               試件狀態(tài)：_______

注：計(jì)算至小數(shù)后第二位，zui終表觀密度值取整數(shù)。

（三）計(jì)算材料的孔隙率及密實(shí)度

     孔隙率P

     密實(shí)度D

（四）吸水率測(cè)定

材料名稱：________     水溫：________