现有甲乙两种墙体材料,密度均为2.7g/cm3。甲的干燥表观密度为1400kg/m3,质量吸水率为17%。乙浸水饱和后的表观密度为1862kg/m3,体积吸水率为46.2%。试求:(1)甲材料的孔隙率和体积吸水率;(2)乙材料的干燥表观密度和孔隙率;(3)哪种材料抗冻性差,并说出理论根据。
现有甲乙两种墙体材料,密度均为2.7g/cm3。甲的干燥表观密度为1400kg/m3,质量吸水率为17%。乙浸水饱和后的表观密度为1862kg/m3,体积吸水率为46.2%。试求:(1)甲材料的孔隙率和体积吸水率;(2)乙材料的干燥表观密度和孔隙率;(3)哪种材料抗冻性差,并说出理论根据。
题目解答
答案
解:(1)甲材料的孔隙率

体积吸水率:
(2)设乙材料在干燥状态下的自然体积为
,质量为m,吸水饱和时的吸水质量为
,则有:
由题知:
而 
即
故孔隙率
(3)由以上计算可知,虽知甲、乙材料的孔隙率均为48.1%,但乙材料的体积吸水率为46.2%,是甲材料的体积吸水率(23.8%)的近两倍,说明乙材料吸水性大,充水程度高,因而抗冻性差。
解析
考查要点:本题主要考查材料孔隙率、体积吸水率的计算,以及材料抗冻性的判断。
解题思路:
- 孔隙率:利用材料的密度和表观密度计算,公式为 $P = \left(1 - \dfrac{\rho_{\text{表}}}{\rho}\right) \times 100\%$。
- 体积吸水率:需结合质量吸水率与表观密度,通过质量与体积关系推导。
- 抗冻性判断:孔隙率相同时,体积吸水率高的材料抗冻性差,因吸水量大易产生冻融破坏。
第(1)题:甲材料的孔隙率和体积吸水率
孔隙率计算
根据公式:
$P = \left(1 - \dfrac{\rho_{\text{表}}}{\rho}\right) \times 100\% = \left(1 - \dfrac{1400}{2700}\right) \times 100\% = 48.1\%$
体积吸水率计算
质量吸水率为 $17\%$,体积吸水率公式为:
$W_{\text{体积}} = W_{\text{质量}} \times \dfrac{\rho_{\text{表}}}{\rho_{\text{水}}} = 17\% \times \dfrac{1400}{1000} = 23.8\%$
第(2)题:乙材料的干燥表观密度和孔隙率
干燥表观密度计算
吸水饱和后表观密度 $\rho_{\text{吸水}} = 1862 \, \text{kg/m}^3$,体积吸水率 $W_{\text{体积}} = 46.2\%$。
根据关系式:
$\rho_{\text{吸水}} = \rho_{\text{干}} + W_{\text{体积}} \times \rho_{\text{水}}$
代入得:
$\rho_{\text{干}} = 1862 - 46.2\% \times 1000 = 1400 \, \text{kg/m}^3$
孔隙率计算
与甲材料相同:
$P = \left(1 - \dfrac{1400}{2700}\right) \times 100\% = 48.1\%$
第(3)题:抗冻性判断
关键结论:
- 甲、乙孔隙率均为 $48.1\%$,但乙的体积吸水率($46.2\%$)远高于甲($23.8\%$)。
- 体积吸水率高说明材料吸水量大,冻融时水分膨胀应力更大,因此乙抗冻性差。