第一章材料的基本性质2

? 材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。 对于细微连通孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大。 闭口孔隙水分不能进去，而开口大孔虽然水分易 进入，但不能存留，只能润湿孔壁，所以吸水率 仍然较小。
? 各种材料的吸水率很不相同，差异很大，如花岗 岩的吸水率只有 0.5％～0.7％，混凝土的吸水率 为2％～3％，粘土砖的吸水率达 8％～20％，而 木材的吸水率可超过 100％
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 。
1.2.2 材料的吸水性与吸湿性
? 材料在水中能吸收水分的性质称为 吸水性。材料
? 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。 材料的变形能力大、强 度高、软化系数大时，其抗冻性较高
1.2 材料与水有关的性质
1.2.1 材料的亲水性与憎水性
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。
润湿角（a）亲水性材料 θ ≤90o （b）完全亲水材料 θ ＝180o （c）憎水性材料 θ > 90o
实验证明 : ? 当θ ≤90°时，材料表面吸附水，材料能被水润
? 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，足根据结构物的种类、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 D15或D25；
? 用于桥梁和道路的混凝土应为 D50、D100或 D200 。
? 来自百度文库料在一定温度和湿度下吸附水分的能力称为 吸湿性，用含水率表示，即
W含
?
m含 ? m
m *100%
式中：W-- 材料含水率， %;
m含--材料含水时的质量， g； m---材料干燥状态下的质量 ,g。
?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。
? 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”和材料透水前的最大水压力的 0.1MPa 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：
S=10H-1
式中： S--- 抗渗等级； H ---试件开始渗水时的压力， MPa.
1.2.5 材料的抗冻性 ? 材料的抗冻性:材料在水饱和状态下，能经受多次冻
融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质 。 ? 材料的抗冻性用 抗冻标号表示。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，以此作为抗冻标号， 用符号“Dn”表示，其中 n ”即为最大冻融循环次数， 如D25、D50等。
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 0.85的材料称为 耐水材料
1.2.4材料的抗渗性
?抗渗性：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。
?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
1.2.3 耐水性
材料抵抗水破坏作用的性质称为 耐水性，用软化
系数表示，即
Kp ?
fw f
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 。
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
式中
K ? Qd AtH
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。
? 水工混凝土要求高达 D500。
?材料受冻融破坏主要原因：其孔隙中的水结冰
所致。水结冰时体积增大约 9％，若材料孔 隙中充 满水，则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 。 如果孔隙不充满水，即远末达饱和，具有足够的 自由空间，则即使受冻也不致产生很大冻胀应力。
? 材料的抗渗性通常用两种指标表示： 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 表示为
的吸水性用 吸水率 表示，即
W
?
m1 ?
m *100%
m
式中：W ---材料质量吸水率，%；
m--- 材料干燥状态下质量，g;
m1--- 材料吸水饱和状态下质量，
吸水也可以用 体积吸水率 表示，即材料吸入水的
体积占材料自然状态体积的百分率
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。