土木工程材料的基本结构参数

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：密实度和孔隙率均反映了材料的致密程度。孔隙率的大小会直接影响材料的多种性质，如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性及吸声性等。式（1.6）计算的是材料的总孔隙率，有时还需计算开口孔隙率PK和闭口孔隙率PB。空隙率的大小反映了散粒材料颗粒之间填充的紧密程度。

1.密实度和孔隙率

（1）密实度

密实度（Solidity）指材料体积（自然状态）中被固体物质充实的程度，用D表示，按式（1.5）计算。

式中　ρ──密度（g/cm3或kg/m3）；

ρ0──材料的体积密度（g/cm3或kg/m3）。

对于绝对密实材料，因ρ0＝ρ，故密实度D=1或100%。对于大多数土木工程材料，因ρ0＜ρ，故密实度D＜1或D＜100%。密实度在量上反映了材料内部固体的含量，对于材料性质的影响正好与孔隙率的影响相反。

（2）孔隙率

孔隙率（Porosity）是指材料体积内孔隙体积占总体积的百分率，用P表示，按式（1.6）计算。

式中　V──材料的绝对密实体积（cm3或m3）；

V0──材料的毛体积（cm3或m3）；

ρ0──材料的体积密度（g/cm3或kg/m3）；

ρ──密度（g/cm3或kg/m3）。

密实度和孔隙率均反映了材料的致密程度。密实度与孔隙率的关系是

P+D＝1

孔隙率反映了材料内部孔隙的多少，也从另一个侧面反映了材料的致密程度。孔隙率越大，则密实度越小。孔隙率的大小会直接影响材料的多种性质，如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性及吸声性等。

一般来说，孔隙率分为开口孔隙率和闭口孔隙率。材料的孔隙率越小且开口孔隙越少，则材料强度越高，抗渗与抗冻性越好。开口孔隙仅对吸声性有利，而含有大量微孔的材料，其导热性较低，保温隔热性能好。

式（1.6）计算的是材料的总孔隙率，有时还需计算开口孔隙率PK和闭口孔隙率PB。

开口孔隙率（PK）是指材料体积内开口孔隙的体积占总体积的百分率。当开口孔中充满水时，开口孔隙的体积等于吸入水的体积。可用式（1.7）来计算。(https://www.chuimin.cn)

式中　PK──材料的开口孔隙率（%）

VK──材料内部开口孔孔隙的体积（cm3或m3）；

V0──材料在自然条件下的体积（cm3或m3）；

m2──材料在吸水饱和状态下的质量（g）；

m1──材料在绝对干燥状态下的质量（g）；

ρw──水的密度（g/cm3或kg/m3）。

闭口孔隙率（PB）等于总孔隙率与开口孔隙率之差，可按式（1.8）计算。

式中　PB──材料的闭口孔隙率（%）。

2.填充率和空隙率

（1）填充率　填充率（Filling Rate）是指散粒材料在堆积体积中被其颗粒填充的程度，用D′来表示，按式（1.9）计算。

（2）空隙率

空隙率（Void Content）是指材料在堆积状态下，颗粒间的空隙体积占堆积体积的百分率又称间隙率，按式（1.10）计算。

式中　ρ0──材料的体积密度（g/cm3或kg/m3）；

pagenumber_ebook=21,pagenumber_book=14 ──材料的堆积密度（g/cm3或kg/m3）。

空隙率的大小反映了散粒材料颗粒之间填充的紧密程度。填充率与空隙率的关系是

P ′+ D′＝ 1

填充率和空隙率从不同侧面反映了散粒材料在堆积体积下颗粒之间的致密程度。在允许的条件下增大填充率，减小空隙率，可以改善混凝土骨料的级配，有利于节约胶凝材料。