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基本性質：

一、實驗意義和目的

在土木工程各類建筑物中，材料要受到各種物理、化學、力學因素單獨及綜合作用。因此，對土木工程材料性質的要求是嚴格和多方面的。材料基本性質的實驗項目較多，如密度，表觀密度，孔隙率和吸水率等，對于各種不同材料及不同用途，測試項目及測試方法視具體要求而有一定差別。
通過此項實驗，使學生掌握材料的基本物理性質及其測試原理和方法。

二、實驗原理

本實驗以石料為例，介紹材料的幾種常用物理性能試驗方法。其基本性質包括密度，表觀密度，孔隙率和吸水率等。石料密度是指石料礦質單位體積（不包括開口與閉口孔隙體積）的品質。表觀密度是指石料在干燥狀態下包括孔隙在內的單位體積固體材料的質量。形狀不規則石料的毛體積密度可采用靜水稱量法或蠟封法測定；對于規則幾何形狀的試件，可采用量積法測定其體積密度。孔隙率是指材料的體積內，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，當材料吸水飽和時，其含水率稱為吸水率。

三、實驗裝置和儀器

李氏比重瓶、烘箱、干燥器、天平、恒溫水槽、游標卡尺等

四、實驗方法和步驟

（一）密度試驗(李氏比重瓶法)

1.    將石料試樣粉碎、研磨、過篩后放入烘箱中，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試樣不起反應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（水溫必須控制在李氏比重瓶標定刻度時的溫度)，使刻度部分浸入水中，恒溫0.5小時。記下李氏瓶*次讀數V1（準確到0.05mL，下同）。

3.    從恒溫水槽中取出李氏瓶，用濾紙將李氏瓶內零點起始讀數以上的沒有煤油的部分仔細擦凈。

4.    取100g左右試樣，用感量為0.001g的天平（下同）準確稱取瓷皿和試樣總品質m₁。用牛角匙小心將試樣通過漏斗漸漸送人李氏瓶內（不能大量傾倒，因為這樣會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壁上。搖動李氏瓶，排出其中空氣，至液體不再發生氣泡為止。再放入恒溫水槽，在相同溫度下恒溫0.5小時，記下李氏瓶第二次讀數V₂。

5.    準確稱取瓷皿加剩下的試樣總品質m₂。

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

式中：

ρ_t—石料密度，g/cm³；

m₁—試驗前試樣加瓷皿總品質，g；

m₂—試驗后剩余試樣加瓷皿總品質，g；

V₁—李氏瓶*次讀數，mL（cm³）；

V₂—李氏瓶第二次讀數，mL（cm³）。

7.    以兩次試驗結果的算術平均值作為測定值，如兩次試驗結果相差大于 0.02g/cm³時，應重新取樣進行試驗。

（二）表觀密度（體積密度）實驗（量積法）

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

（g/cm³）

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

（ cm³ ）

式中a、b、c分別為試件的長、寬、高。

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

（cm³）

  （4）組織均勻的石料，其體積密度應為3個試件測得結果的平均值;組織不均勻的石料，應記錄zui大與zui小值。

（三）孔隙率的計算

將已經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

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

（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，立即稱其質量m₂（g）。

（6）按下列公式計算石料吸水率（至0.01%）：

×100

式中

—石料吸水率，%；

m₁—烘干至恒重時試件的品質，g ；

m₂—吸水至恒重時試件的品質，g ；

（7）組織均勻的試件，取三個試件試驗結果的平均值作為測定值;組織不均勻的，則取5個試件試驗結果的平均值作為測定值。

五、實驗數據記錄與處理

（一）密度的測定

材料名稱：______   室溫：_______     水溫：______   

注：計算至小數后二位。

（二）表觀密度的測定

材料名稱：_______                               試件狀態：_______

注：計算至小數后第二位，zui終表觀密度值取整數。

（三）計算材料的孔隙率及密實度

     孔隙率P

     密實度D

（四）吸水率測定

材料名稱：________     水溫：________