土木工程材料12材料与水有关的性质XQ

亲水性与憎水性材料含水的四个状态

吸水性与吸湿性

耐水性

抗冻性与抗渗性水分子结构一、亲水性与憎水性这不是米老鼠，而是水哟！润湿角（a）亲水性材料θ

≤90º

（b）完全亲水材料θ＝0º

（c）憎水性材料θ>90º当材料与水接触时可以发现，有些材料能被水润湿，有些材料则不能被水润湿，前者称材料具有亲水性，后者称具有憎水性。

实验证明:当θ≤90°时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而表现出亲水性，这种材料称亲水性材料。当θ＞90°时，材料表面不吸附水，此称憎水性材料。当θ=0°时，表明材料完全被水润湿，称为铺展。上述概念也适用于其它液体对固体的润湿情况，相应称为亲液材料和憎液材料。二、材料含水的四个状态干燥状态气干状态饱和面干状态浸湿状态烘至全干自然气候状态内部吸水饱和、表面干燥浸水状态三、材料的吸水性与吸湿性（一）材料的吸水性１、定义：材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。２、指标：吸水率

体积吸水率质量吸水率３、计算：式中：Ｗ质量吸水率，％；

m1材料饱和面干状态下的质量，g；

m干燥状态下的质量，g。

１）质量吸水率２、体积吸水率式中：Wv

体积吸水率，％；Ｖsw

材料吸入水的体积，m3；

Vo

材料自然状态下的体积，m3；Ｗm质量吸水率，％；

ρo

材料的表观密度，（kg/L)Ｖsw

Ｖsw=(m1–m)/ρ水注意：封闭孔隙较多的材料，吸水率不大时通常用质量吸水率公式进行计算，对一些轻质多孔材料，如加气混凝土、木材等，由于质量吸水率往往超过100%,故可用体积吸水率进行计算。（二）吸湿性式中：W含——材料含水率，%;

m含——材料在气干状态下的质量，g；

m——材料干燥状态下的质量，g。１、定义：材料在空气中吸附水分的能力为吸湿性。２、指标：含水率试题1.含水率为8%的湿砂120g,其中所含水的质量为()g.(附3)A.120*8%B.(120-8%)*8%C.120-120/(1+8%)D.120/(1+8%)-1202.材料在潮湿空气中吸收水分的性质,称为()A.耐水性B.抗渗性C.吸水性D.吸湿性3.材料在水中吸收水分的性质,称为()A.耐水性B.抗渗性C.吸水性D.吸湿性材料吸湿性作用一般是可逆的，材料的吸湿性随空气的湿度和环境温度的变化而改变，当空气湿度较大且温度较低时，材料的含水率就大，反之则小。材料中所含水分与空气的湿度相平衡时的含水率，称为平衡含水率

１、定义：材料长期在饱和水作用下不破坏，强度也不显暑降低的性质２、指标：软化系数３、计算：式中：KP---材料的软化系数；

fw---材料在吸水饱和状态下的抗压强度,MPa

f---材料在干燥状态的抗压强度，MPa

。四、材料的耐水性

材料的软化系数的范围在0～1之间。用于水中、潮湿环境中的重要结构材料，必须选用软化系数不低于0.85的材料；用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则不宜小于0.70～0.85。通常软化系数大于等于0.80的材料称为耐水材料

试题1.表示材料耐水性的指标是()A.软化系数B.渗透系数C.抗冻系数D.强度2.通常将软化系数()的材料看作耐水材料.A.0.85~0.9

B.0.7~0.85

C.<0.85

D.>0.83.某材料其含水率与大气平衡时的抗压强度为40MPa,干燥时的抗压强度为42MPa,吸水时抗压强度为38MPa,则材料的软化系数和耐水性为()A.0.95,不耐水B.0.90,不耐水C.0.95,耐水D.0.90,耐水（一）材料的抗冻性１、定义：材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，质量和强度降低不超过规定值。２、指标：抗冻等级。抗冻标号是以规定的试件，在规定试验条件下，测得其强度降低不超过规定值，并无明显损坏和剥落时所能经受的冻融循环次数。用符号“Fn”表示。“Fn”为最大冻融循环次数，如F25、F50等。五、抗冻性与抗渗性常用的两个参数是：质量损失率(不超过5%)，强度损失率(不超过25％)。

材料抗冻标号的选择，是根据结构物的种类、使用条件、气候条件等来决定的。烧结普通砖、陶瓷面砖、轻混凝土等墙体材料，一般要求其抗冻标号为F15或F25；用于桥梁和道路的混凝土应为F50、F100或F200。水工混凝土要求高达F500。材料受冻融破坏主要原因：其孔隙中的水结冰所致。水结冰膨胀对孔壁产生很大应力，当此应力超过材料的抗拉强度时，孔壁将产生局部开裂。随着冻融次数的增多，材料破坏加重。所以材料的抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。极细的孔隙，虽可充满水，但因孔壁对水的吸附力极大，吸附在孔壁上的水其冰点很低，它在—般负温下不会结冰。粗大孔隙一般水分不会充满其中，对冰胀破坏可起缓冲作用。闭口孔隙水分不能渗入。而毛细管孔隙既易充满水分，又能结冰,故其对材料的冰冻破坏作用影响最大。另外，从外界条件来看，材料受冻融破坏的程度，与冻融温度、结冰速度、冻融频繁程度等因素有关。环境温度愈低、降温愈快、冻融愈频繁、则材料受冻破坏愈严重。

小结：材料的冻融破坏作用是从外表面开始产生剥落，逐渐向内部深入发展。抗冻性良好的材料，对于抵抗大气温度变化、干湿交替等风化作用的能力较强，所以抗冻性常作为考查材料耐久性的一项指标。在设计寒冷地区及寒冷环境(如冷库)的建筑物时，必须要考虑材料的抗冻性。处于温暖地区的建筑物，虽无冰冻作用，但为抵抗大气的风化作用，确保建筑物的耐久性，也常对材料提出—定的抗冻性要求。冻融破坏的大坝坝面使用20年的高速公路桥梁试题1.混凝土抗冻等级F15是指所能承受的最大冻融次数是()次A.150B.15C.30D.20（二）材料的抗渗性：１、定义：材料抵抗压力水渗透的性质，或称不透水性。当材料两侧存在不同水压时，一切破坏因素(如腐蚀性介质)都可通过水或气体进入材料内部，然后把所分解的产物代出材料，使材料逐渐破坏，如地下建筑、基础、压力管道、水工建筑等经常受到压力水或水头差的作用，故要求所用材料具有一定的抗渗性，对于各种防水材料，则要求具有更高的抗渗性。２、 指标：渗透系数和抗渗等级。对一些抗渗、防水材料，如油毡、瓦、水工沥青混凝土等，其防水性用渗透系数表示。渗透系数的物理意义是：在一定时间t内，透过材料试件的水量Q，与试件的渗水面积A及水头差成正比，与渗透距离(试件的厚度)d成反比，用公式表示

式中K——材料的渗透系数,cm／h；

Q——渗透水量,cm3；

d——材料的厚度,cm；

A——渗水面积,cm2；

t——渗水时间,h；

H——静水压力水头,cm。

K值愈大，表示材料渗透的水最愈多，即抗渗性愈差。抗渗性是决定材料耐久性的主要指标。

建筑工程中大量使用的砂浆、混凝土材料的抗渗性用抗渗等级表示。抗渗等级是指材料在标准试验方法下进行透水试验，以规定的试件在透水前所能承受的最大水压力来确定。以符号“P”表示，如P4、P6、P8等分别表示材料能承受0.4、0.6、0.8MPa的水压而不渗水。用公式表示：

P=10H-1

式中：P---抗渗等级；

H---试件开始渗水时的压力，MPa.材料的抗渗性与其孔隙率和孔隙特征有关。细微连通的孔隙水易渗入，故这种孔隙愈多，材料的抗渗性愈差。闭口孔水不能渗入，因此闭口孔隙率大的材料，其抗渗性仍然良好。开口大孔水最易渗入，故其抗渗性最差。材料的抗渗性还与材料的增水性和亲水性有关，增水性材料的抗渗性优于亲水性材料。材料的抗渗性与材料的耐久性有着密切的关系。

试题1.下列叙述正确的是()A.材料的孔隙率越大,吸水率越大B.材料软化系数越大,耐水性越好C.材料含水率越低,强度越低D.材料渗透系数越大,抗渗性能越好2.材料在潮湿空气中吸收水分的性质,称为()A.耐水性B.抗渗性C.吸水性D.吸湿性3.材料在水中吸收水分的性质,称为()