土木工程材料12材料與水有關的性質XQ

1、F 親水性與憎水性F材料含水的四個狀態(tài)F 吸水性與吸濕性 F 耐水性 F 抗凍性與抗?jié)B性 水分子結構一、一、 親水性與憎水性親水性與憎水性這不是米老鼠，而是水喲！潤濕角（a）親水性材料 90 （b）完全親水材料0 （c）憎水性材料 90當材料與水接觸時可以發(fā)現(xiàn)，有些材料能被水潤濕，有些材料則不能被水潤濕，前者稱材料具有親水性，后者稱具有憎水性。 實驗證明:v當90時，材料表面吸附水，材料能被水潤濕而表現(xiàn)出親水性，這種材料稱親水性親水性材料。v當90時，材料表面不吸附水，此稱憎水性憎水性材料。v當= 0時，表明材料完全被水潤濕，稱為鋪展。上述概念也適用于其它液體對固體的潤濕情況，相應稱為親液材料

2、和憎液材料。二、二、 材料含水的四個狀態(tài)材料含水的四個狀態(tài)干燥狀態(tài)氣干狀態(tài)飽和面干狀態(tài)浸濕狀態(tài)烘至全干自然氣候狀態(tài)內部吸水飽和、表面干燥浸水狀態(tài)三、三、 材料的吸水性與吸濕性材料的吸水性與吸濕性（一）材料的吸水性、定義：材料在水中能吸收水分的性質稱為吸水性吸水性。、指標：吸水率 體積吸水率質量吸水率、計算：%100*1mmmW式中：質量吸水率，；m1材料飽和面干狀態(tài)下的質 量，g；m干燥狀態(tài)下的質量，g。）質量吸水率、體積吸水率式中：Wv 體積吸水率，；sw 材料吸入水的體積，m3； Vo 材料自然狀態(tài)下的體積，m3；m質量吸水率，；o 材料的表觀密度，（kg/L) 水注意：封閉孔隙較多的材料

3、，吸水率不大時通常用質量吸水率公 式進行計算，對一些輕質多孔材料，如加氣混凝土、木材等，由于質量吸水率往往超過100%, 故可用體積吸水率進行計算。（二）吸濕性式中：W含 材料含水率，%; m含材料在氣干狀態(tài)下的質量，g； m材料干燥狀態(tài)下的質量，g。%100*mmmW含含、定義：材料在空氣中吸附水分的能力為吸濕性。、指標：含水率v材料吸濕性作用一般是可逆的，材料的吸濕性隨空氣的濕度和環(huán)境溫度的變化而改變，當空氣濕度較大且溫度較低時，材料的含水率就大，反之則小。v材料中所含水分與空氣的濕度相平衡時的含水率，稱為平衡含水率 、定義：材料長期在飽和水作用下不破壞，強度也不顯暑降低的性質、指標：軟化

4、系數(shù)、計算：式中：KP -材料的軟化系數(shù)； fw -材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度,MPa f -材料在干燥狀態(tài)的抗壓強度，MPa 。ffKwp四、材料的耐水性四、材料的耐水性 材料的軟化系數(shù)的范圍在01之間。v用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結構材料，必須選用軟化系數(shù)不低于0.85的材料；v用于受潮濕較輕或次要結構的材料，則不宜小于0.700.85。v通常軟化系數(shù)大于等于0.80的材料稱為耐水材料 （一）材料的抗凍性、定義：材料在水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，質量和強度降低不超過規(guī)定值。、指標：抗凍等級抗凍等級?？箖鰳颂柺且砸?guī)定的試件，在規(guī)定試驗條件下，測得其強度降低不超過規(guī)定值，

5、并無明顯損壞和剝落時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)。用符號“Fn”表示。 “Fn”為最大凍融循環(huán)次數(shù)，如F25、F50等。五、 抗凍性與抗?jié)B性v常用的兩個參數(shù)是：質量損失率(不超過5%)，強度損失率(不超過25)。 v材料抗凍標號的選擇，是根據(jù)結構物的種類、使用條件、氣候條件等來決定的。v燒結普通磚、陶瓷面磚、輕混凝土等墻體材料，一般要求其抗凍標號為F15或F25；v用于橋梁和道路的混凝土應為F50、F100或F200 。v水工混凝土要求高達F500。v材料受凍融破壞主要原因：其孔隙中的水結冰 所致。 水結冰膨脹對孔壁產(chǎn)生很大應力，當此應力超過材料的抗拉強度時，孔壁將產(chǎn) 生局部開裂。隨著凍融次數(shù)的增多

6、，材料破壞加重。所以材料的抗凍性取決于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。v極細的孔隙，雖可充滿水，但因孔壁對水的吸附力極大，吸附在孔壁上的水其冰點很低，它在般負溫下不會結冰。粗大孔隙一般水分不會充滿其中，對冰脹破壞可起緩沖作用。閉口孔隙水分不能滲入。而毛細管孔隙既易充滿水分，又能結冰,故其對材料的冰凍破壞作用影響最大。v另外，從外界條件來看，材料受凍融破壞的程度，與凍融溫度、結冰速度、凍融頻繁程度等因素有關。環(huán)境溫度愈低、降溫愈快、凍融愈頻繁、則材料受凍破壞愈嚴重。 小結： 材料的凍融破壞作用是從外表面開始產(chǎn)生剝落，逐漸向內部深入發(fā)展。 抗凍性良好的材料，對于抵抗大氣溫度變化、干濕交替等風化作用的

7、能力較強，所以抗凍性常作為考查材料耐久性的一項指標。在設計寒冷地區(qū)及寒冷環(huán)境(如冷庫)的建筑物時，必須要考慮材料的抗凍性。處于溫暖地區(qū)的建筑物，雖無冰凍作用，但為抵抗大氣的風化作用，確保建筑物的耐久性，也常對材料提出定的抗凍性要求。凍融破壞的大壩壩面使用20年的高速公路橋梁（二）材料的抗?jié)B性：（二）材料的抗?jié)B性：、定義：材料抵抗壓力水滲透的性質，或稱不透水性。v當材料兩側存在不同水壓時，一切破壞因素(如腐蝕性介質)都可通過水或氣體進入材料內部，然后把所分解的產(chǎn)物代出材料，使材料逐漸破壞，如地下建筑、基礎、壓力管道、水工建筑等經(jīng)常受到壓力水或水頭差的作用，故要求所用材料具有一定的抗?jié)B性，對于各種

8、防水材料，則要求具有更高的抗?jié)B性。 、 指標：滲透系數(shù)和抗?jié)B等級。v對一些抗?jié)B、防水材料，如油氈、瓦、水工瀝青混凝土等，其防水性用滲透系數(shù)表示 。v滲透系數(shù)的物理意義是：在一定時間t內，透過材料試件的水量Q，與試件的滲水面積A及水頭差成正比，與滲透距離(試件的厚度)d成反比，用公式表示 式中K材料的滲透系數(shù),cmh；Q滲透水量,cm3；d材料的厚度,cm；A滲水面積,cm2；t滲水時間,h；H靜水壓力水頭,cm。 K值愈大，表示材料滲透的水最愈多，即抗?jié)B性愈差?？?jié)B性是決定材料耐久性的主要指標。AtHQdK v建筑工程中大量使用的砂漿、混凝土材料的抗?jié)B性用抗?jié)B等級表示。v抗?jié)B等級是指材料在標準試驗方法下進行透水試驗，以規(guī)定的試件在透水前所能承受的最大水壓力來確定。以符號“P” 表示，如P4、P6、P8等分別表示材料能承受0.4、0.6、0.8MPa的水壓而不滲水。用公式表示： P=10H-1 式中：P-抗?jié)B等級； H -試件開始滲水時的壓力，MPa.v材料的抗?jié)B性與其孔隙率和孔隙特征有關。細微