土木工程材料12材料與水有關(guān)的性質(zhì)XQ

親水性與憎水性材料含水的四個狀態(tài)

吸水性與吸濕性

耐水性

抗凍性與抗?jié)B性水分子結(jié)構(gòu)一、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θ

≤90o

（b）完全親水材料θ＝0o

（c）憎水性材料θ>90o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:當θ≤90°時，材料表面吸附水，材料能被水潤濕而表現(xiàn)出親水性，這種材料稱親水性材料。當θ＞90°時，材料表面不吸附水，此稱憎水性材料。當θ=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(yīng)稱為親液材料和憎液材料。二、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(nèi)部吸水飽和、表面干燥浸水狀態(tài)三、材料的吸水性與吸濕性（一）材料的吸水性１、定義：材料在水中能吸收水分的性質(zhì)稱為吸水性。２、指標：吸水率

體積吸水率質(zhì)量吸水率３、計算：式中：Ｗ質(zhì)量吸水率，％；

m1材料飽和面干狀態(tài)下的質(zhì)量，g；

m干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g。

１）質(zhì)量吸水率２、體積吸水率式中：Wv

體積吸水率，％；Ｖsw

材料吸入水的體積，m3；

Vo

材料自然狀態(tài)下的體積，m3；Ｗm質(zhì)量吸水率，％；

ρo

材料的表觀密度，（kg/L)Ｖsw

Ｖsw=(m1–m)/ρ水注意：封閉孔隙較多的材料，吸水率不大時通常用質(zhì)量吸水率公式進行計算，對一些輕質(zhì)多孔材料，如加氣混凝土、木材等，由于質(zhì)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(zhì)量，g；

m——材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g。１、定義：材料在空氣中吸附水分的能力為吸濕性。２、指標：含水率試題1.含水率為8%的濕砂120g,其中所含水的質(zhì)量為()g.(附3)A.120*8%B.(120-8%)*8%C.120-120/(1+8%)D.120/(1+8%)-1202.材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì),稱為()A.耐水性B.抗?jié)B性C.吸水性D.吸濕性3.材料在水中吸收水分的性質(zhì),稱為()A.耐水性B.抗?jié)B性C.吸水性D.吸濕性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。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

１、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(zhì)２、指標：軟化系數(shù)３、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

。四、材料的耐水性

材料的軟化系數(shù)的范圍在0～1之間。用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料，必須選用軟化系數(shù)不低于0.85的材料；用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，則不宜小于0.70～0.85。通常軟化系數(shù)大于等于0.80的材料稱為耐水材料

試題1.表示材料耐水性的指標是()A.軟化系數(shù)B.滲透系數(shù)C.抗凍系數(shù)D.強度2.通常將軟化系數(shù)()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.某材料其含水率與大氣平衡時的抗壓強度為40MPa,干燥時的抗壓強度為42MPa,吸水時抗壓強度為38MPa,則材料的軟化系數(shù)和耐水性為()A.0.95,不耐水B.0.90,不耐水C.0.95,耐水D.0.90,耐水（一）材料的抗凍性１、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(zhì)量和強度降低不超過規(guī)定值。２、指標：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，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?！癋n”為最大凍融循環(huán)次數(shù)，如F25、F50等。五、抗凍性與抗?jié)B性常用的兩個參數(shù)是：質(zhì)量損失率(不超過5%)，強度損失率(不超過25％)。

材料抗凍標號的選擇，是根據(jù)結(jié)構(gòu)物的種類、使用條件、氣候條件等來決定的。燒結(jié)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；用于橋梁和道路的混凝土應(yīng)為F50、F100或F200。水工混凝土要求高達F500。材料受凍融破壞主要原因：其孔隙中的水結(jié)冰所致。水結(jié)冰膨脹對孔壁產(chǎn)生很大應(yīng)力，當此應(yīng)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，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。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(jié)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(jié)冰,故其對材料的冰凍破壞作用影響最大。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(jié)冰速度、凍融頻繁程度等因素有關(guān)。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(jié)：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(nèi)部深入發(fā)展?？箖鲂粤己玫牟牧?，對于抵抗大氣溫度變化、干濕交替等風化作用的能力較強，所以抗凍性常作為考查材料耐久性的一項指標。在設(shè)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年的高速公路橋梁試題1.混凝土抗凍等級F15是指所能承受的最大凍融次數(shù)是()次A.150B.15C.30D.20（二）材料的抗?jié)B性：１、定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)，或稱不透水性。當材料兩側(cè)存在不同水壓時，一切破壞因素(如腐蝕性介質(zhì))都可通過水或氣體進入材料內(nèi)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(chǔ)、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，對于各種防水材料，則要求具有更高的抗?jié)B性。２、 指標：滲透系數(shù)和抗?jié)B等級。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。滲透系數(shù)的物理意義是：在一定時間t內(nèi)，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),cm／h；

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。

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。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.材料的抗?jié)B性與其孔隙率和孔隙特征有關(guān)。細微連通的孔隙水易滲入，故這種孔隙愈多，材料的抗?jié)B性愈差。閉口孔水不能滲入，因此閉口孔隙率大的材料，其抗?jié)B性仍然良好。開口大孔水最易滲入，故其抗?jié)B性最差。材料的抗?jié)B性還與材料的增水性和親水性有關(guān)，增水性材料的抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料。材料的抗?jié)B性與材料的耐久性有著密切的關(guān)系。

試題1.下列敘述正確的是()A.材料的孔隙率越大,吸水率越大B.材料軟化系數(shù)越大,耐水性越好C.材料含水率越低,強度越低D.材料滲透系數(shù)越大,抗?jié)B性能越好2.材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì),稱為()A.耐水性B.抗?jié)B性C.吸水性D.吸濕性3.材料在水中吸收水分的性質(zhì),稱為()