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材料科学
题目

一块烧结普通砖的外形尺寸为240(mm) times 115(mm) times 53(mm),吸水饱和后重2940(g),烘干至恒重为2580(g)。将该砖磨细并烘干后取50(g),用李氏瓶测得其体积为18.5(cm)^3。求该砖的密度、表观密度、体积密度、质量吸水率、体积吸水率、孔隙率、开口孔隙率和闭口孔隙率。

一块烧结普通砖的外形尺寸为$240\text{mm} \times 115\text{mm} \times 53\text{mm}$,吸水饱和后重$2940\text{g}$,烘干至恒重为$2580\text{g}$。将该砖磨细并烘干后取$50\text{g}$,用李氏瓶测得其体积为$18.5\text{cm}^3$。求该砖的密度、表观密度、体积密度、质量吸水率、体积吸水率、孔隙率、开口孔隙率和闭口孔隙率。

题目解答

答案

1. 密度:$\rho = \frac{50}{18.5} \approx 2.70\,\text{g/cm}^3$。 2. 表观密度:$\rho_0 = \frac{2580}{1462.8} \approx 1.76\,\text{g/cm}^3$。 3. 孔隙率:$P = \left(1 - \frac{1.76}{2.70}\right) \times 100\% \approx 34.81\%$. 4. 质量吸水率:$w_m = \frac{360}{2580} \times 100\% \approx 13.95\%$. 5. 体积吸水率:$w_v = \frac{360}{1462.8} \times 100\% \approx 24.61\%$. 6. 开口孔隙率:$P_k = w_v \approx 24.61\%$. 7. 闭口孔隙率:$P_b = P - P_k \approx 10.20\%$. 答案: 密度:$\rho \approx 2.70\,\text{g/cm}^3$ 表观密度:$\rho_0 \approx 1.76\,\text{g/cm}^3$ 体积密度:$\rho' \approx 1.76\,\text{g/cm}^3$ 质量吸水率:$w_m \approx 13.95\%$ 体积吸水率:$w_v \approx 24.61\%$ 孔隙率:$P \approx 34.81\%$ 开口孔隙率:$P_k \approx 24.61\%$ 闭口孔隙率:$P_b \approx 10.20\%$

解析

本题主要考查烧结普通砖的各项物理性质指标的计算,解题思路是根据各物理性质指标的定义和计算公式,结合题目所给的砖的尺寸、质量等数据逐步进行计算。

1. 计算砖的体积

已知砖的外形尺寸为$240\text{mm} \times 115\text{mm} \times 53\text{mm}$,先将单位换算为$\text{cm}$,即$24\text{cm} \times 11.5\text{cm} \times 5.3\text{cm}$。
根据长方体体积公式$V = a\times b\times c$(其中$a$、$b$、$c$分别为长方体的长、宽、高),可得砖的体积为:
$V = 24\times11.5\times5.3 = 1462.8\text{cm}^3$

2. 计算密度$\rho$

密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
已知将砖磨细并烘干后取$50\text{g}$,用李氏瓶测得其体积为$18.5\text{cm}^3$,根据密度公式$\rho = \frac{m}{V}$(其中$m$为材料的质量,$V$为材料在绝对密实状态下的体积),可得:
$\rho = \frac{50}{18.5} \approx 2.70\,\text{g/cm}^3$

3. 计算表观密度$\rho_0$

表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。
已知烘干至恒重的砖质量为$2580\text{g}$,砖的体积为$1462.8\text{cm}^3$,根据表观密度公式$\rho_0 = \frac{m_0}{V_0}$(其中$m_0$为材料在自然状态下的质量,$V_0$为材料在自然状态下的体积),可得:
$\rho_0 = \frac{2580}{1462.8} \approx 1.76\,\text{g/cm}^3$

4. 计算体积密度$\rho'$

体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量,与表观密度的计算方法相同。
已知烘干至恒重的砖质量为$2580\text{g}$,砖的体积为$1462.8\text{cm}^3$,可得:
$\rho' = \frac{2580}{1462.8} \approx 1.76\,\text{g/cm}^3$

5. 计算质量吸水率$w_m$

质量吸水率是指材料吸水饱和时,所吸收水分的质量与干燥材料质量之比。
已知吸水饱和后砖重$2940\text{g}$,烘干至恒重为$2580\text{g}$,则吸收水分的质量为:
$m_{水} = 2940 - 2580 = 360\text{g}$
根据质量吸水率公式$w_m = \frac{m_{水}}{m_0} \times 100\%$(其中$m_{水}$为材料吸收水分的质量,$m_0$为材料在干燥状态下的质量),可得:
$w_m = \frac{360}{2580} \times 100\% \approx 13.95\%$

6. 计算体积吸水率$w_v$

体积吸水率是指材料吸水饱和时,所吸收水分的体积与材料自然状态下体积之比。
已知吸收水分的质量为$360\text{g}$,水的密度$\rho_{水} = 1\,\text{g/cm}^3$,根据密度公式$V = \frac{m}{\rho}$,可得吸收水分的体积为:
$V_{水} = \frac{360}{1} = 360\text{cm}^3$
砖的体积为$1462.8\text{cm}^3$,根据体积吸水率公式$w_v = \frac{V_{水}}{V_0} \times 100\%$(其中$V_{水}$为材料吸收水分的体积,$V_0$为材料在自然状态下的体积),可得:
$w_v = \frac{360}{1462.8} \times 100\% \approx 24.61\%$

7. 计算孔隙率$P$

孔隙率是指材料中孔隙体积与总体积之比。
根据孔隙率公式$P = \left(1 - \frac{\rho_0}{\rho}\right) \times 100\%$(其中$\rho_0$为材料的表观密度,$\rho$为材料的密度),可得:
$P = \left(1 - \frac{1.76}{2.70}\right) \times 100\% \approx 34.81\%$

8. 计算开口孔隙率$P_k$

开口孔隙率是指材料中开口孔隙体积与总体积之比,由于开口孔隙能吸水,所以开口孔隙率近似等于体积吸水率。
即$P_k = w_v \approx 24.61\%$

9. 计算闭口孔隙率$P_b$

闭口孔隙率是指材料中闭口孔隙体积与总体积之比,闭口孔隙不吸水,所以闭口孔隙率等于孔隙率减去开口孔隙率。
即$P_b = P - P_k \approx 34.81\% - 24.61\% = 10.20\%$

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