建筑材料與水有關的性質(zhì)

1、第二章 建筑材料與水有關的性質(zhì)（二）,教學重點：材料吸水率、含水率、耐水性的概念及指標教學難點：：材料吸水率、含水率、耐水性的概念及指標教學方法：多媒體教學課時：2時,第二節(jié)　材料與水有關的性質(zhì)一. 材料的親水性與憎水性　　與水接觸時，有些材料能被水潤濕，而有些材料則不能被水潤濕，對這兩種現(xiàn)象來說，前者為親水性，后者為憎水性?！　〔牧暇哂杏H水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。親水性材料與水分子之間的分子親合力，大于水

2、分子本身之間的內(nèi)聚力；反之，憎水性材料與水分子之間的親合力，小于水分子本身之間的內(nèi)聚力。,工程實際中，材料是親水性或憎水性，通常以潤濕角的大小劃分，潤濕角為在材料、水和空氣的交點處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角。其中潤濕角θ愈小，表明材料愈易被水潤濕。當材料的潤濕角θ＜９０? 時，為親水性材料；當材料的潤濕角θ＞９０? 時，為憎水性材料。水在親水性材料表面可以鋪展開，且能通過毛細管作用自動將水吸入材料內(nèi)部；水在憎水性材料表

3、面不僅不能鋪展開，而且水分不能滲入材料的毛細管中，見圖２-1,圖２－1 材料潤濕示意圖（ａ）親水性材料；（ｂ）憎水性材料,二.材料的吸水性　材料能吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。吸水的大小以吸水率來表示。質(zhì)量吸水率　質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比，并以ｗm 表示。質(zhì)量吸水率ｗm 的計算公式為：,式中 mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg） mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)

4、量（ｇ或kg）。,體積吸水率　　體積吸水率是指材料在吸水飽和時，所吸水的體積占材料自然體積的百分率，并以WＶ表示。體積吸水率WＶ的計算公式為：,式中mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg）mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg）。V0— 材料在自然狀態(tài)下的體積，（cm3 或 m3）ρ w— 水的密度,（g/cm3 或 kg/m3）， 常溫下取ρ w =1.0 g/cm3,材料的吸水率與其孔隙率有關，更與其孔特征有關

5、。因為水分是通過材料的開口孔吸入并經(jīng)過連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細微孔隙愈多，其吸水率就愈大。,三. 材料的吸濕性　　材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。干燥的材料處在較潮濕的空氣中時，便會吸收空氣中的水分；而當較潮濕的材料處在較干燥的空氣中時，便會向空氣中放出水分。前者是材料的吸濕過程，后者是材料的干燥過程。由此可見，在空氣中，某一材料的含水多少是隨空氣的濕度變化的。,材料在任一條件下含水的多少稱為材料的含水率

6、，并以Ｗh表示，其計算公式為：,式中 ms——材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg） mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（ｇ或kg）。,顯然，材料的含水率受所處環(huán)境中空氣濕度的影響。當空氣中濕度在較長時間內(nèi)穩(wěn)定時，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時材料的含水率保持不變，其含水率叫作材料的平衡含水率。,四. 材料的耐水性　　材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量材料耐水性的指標是材料的軟化系數(shù)

7、KR：,式中 KR —— 材料的軟化系數(shù) fb — 材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度（MPa）。fg — 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度（MPa）,軟化系數(shù)反映了材料飽水后強度降低的程度，是材料吸水后性質(zhì)變化的重要特征之一。一般材料吸水后，水分會分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，強度則有不同程度的降低。當材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強度的嚴重降低。,材料耐水性限制了材料的使用環(huán)境，

8、軟化系數(shù)小的材料耐水性差，其使用環(huán)境尤其受到限制。軟化系數(shù)的波動范圍在0至1之間。工程中通常將ＫＲ＞0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時，材料軟化系數(shù)也不得小于0.75 。,五. 材料的抗?jié)B性　　 抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。土木建筑工程中許多材料常含有孔隙、孔洞或其它缺陷，當材料兩側(cè)的水壓差較高時，水可能從高壓側(cè)通過內(nèi)部的孔隙、孔洞或其它缺陷滲透到

9、低壓側(cè)。這種壓力水的滲透，不僅會影響工程的使用，而且滲入的水還會帶入能腐蝕材料的介質(zhì)，或?qū)⒉牧蟽?nèi)的某些成分帶出，造成材料的破壞。,５.1 滲透系數(shù)材料的滲透系數(shù)可通過下式計算:,式中K—滲透系數(shù), （cm / h）;w—滲水量， （cm3 ）A— 滲水面積, （cm2 ）H —材料兩側(cè)的水壓差，（cm）d —試件厚度 （cm）t —滲水時間 （h）材料的滲透系數(shù)越小，說明材料的抗?jié)B性越強。,5.2 抗?jié)B等級

10、材料的抗?jié)B等級是指用標準方法進行透水試驗時，材料標準試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗?jié)B等級。 如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。,,,6. 抗凍性 材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料毛細孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨漲所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應力，會使材料遭到局部破壞。隨著凍融

11、循環(huán)的反復，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞?？箖鲂允侵覆牧显谖柡蜖顟B(tài)下，能經(jīng)受反復凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。,抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失、外形變化或強度降低不超過一定限度時所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示，或稱為抗凍等級。 材料的抗凍等級可分為Ｆ15、Ｆ25、Ｆ50、Ｆ100、Ｆ200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。材料的抗凍性與材料的強度、孔結(jié)