材料与水相关的性质

《材料与水相关的性质》教案

材料与水相关的性质

教学目标：

1、明确亲水性材料和憎水性材料的定义、表示方法、作用机理；

2、明确材料的吸水性和吸湿性的定义、公式、影响因素以及二者的区别；

3、明确平衡含水率；

教学方法：

1、观察法；

2、对比法；

3、讲授法；

4、练习法；

教学重点：

材料的吸水性和吸湿性的二者的区别；

平衡含水率；

教学难点：

材料吸水性与吸湿性二者的联系；

平衡含水率；

导入新课：

风吹、日晒、雨琳，建筑都要经受这些自然因素的影响，那么建筑材料必然要与水接触，但水在材料的表面会呈现不同的形态。

讲授新课：

一、材料的亲水性、憎水性

观察：

水在材料的表面有自动收缩成珠的趋势，不能润湿材料的表面。

水在材料的表面是自动散开和铺展的，并自发地润湿了材料表面。

定义：

亲水性：材料与水接触后，能被水润湿的性质称为材料的亲水性；

亲水性材料：具有亲水性的材料为亲水性材料；

憎水性：材料与水接触后，不能被水润湿的性质称为材料的憎水性；

憎水性材料：具有憎水性的材料为憎水性材料；

表示方法：

润湿角：θ

（a）θ≤ 90º亲水性材料

（b）θ > 90º憎水性材料

作用机理：

万有引力：

任何物体之间都有相互吸引力，这个力的大小与各个物体的质量成正比例，而与它们之间的距离的平方成反比。如果用m1、m2表示两个物体的质量，r表示它们间的距离，则物体间相互吸引力为F=（Gm1m2）/r2，G称为万有引力常数。

水：常温下为液态，由水分子构成。

材料：可能由原子、分子或者是离子构成。

水分子+水分子内聚力

材料粒子+水分子吸引力

二、材料的吸水性

定义：

材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。

表示：

吸水性的大小以吸水率来表示。

吸水率有质量吸水率和体积吸水率两种表示方法。

质量吸水率：

质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百

分比。 体积吸水率：

体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率。

材料吸水达饱和时的体积吸水率，即为材料的开口孔隙率。 思考：

在实际问题中，我们在计算吸水率的时候，是选择质量吸水率呢还是体积吸水率呢？

二者之间有什么联系呢？ W 质和W 体之间的关系：

影响吸水率大小的因素

材料本身的性质 孔隙率 孔隙特征

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

%

100⨯-=干

干

湿质m m m W %

1001

0⨯⨯-=W

V m m W ρ干湿体0

00

/0

w %

100m m -%100/%100p p p m p m p m V V W 质干干湿干水

水体

水水=⨯⨯=⨯=⨯=

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％ 吸水率增大对材料性能的影响

强度下降

体积膨胀 保温性能降低 抗冻性变差 三、材料的吸湿性 讨论：

有的季节，木门关不上了，它变大了；有的季节，木门关不紧了，它变小了； 定义：

材料在潮湿的空气中吸收水分的性质称为材料的吸湿性；

表示方法：

含水率

公式：

平衡含水率：

潮湿空气中v 吸收 > v 放出

v 吸收 = v 放出平衡含水率 干燥空气中v 吸收 < v 放出 吸湿性对工程有较大的影响：

举例：

木材翘曲、开裂 石灰潮湿、脱落 保温材料效果降低

不良的

负面的

%

100⨯-=干

干

湿含m m m W

吸湿性的影响因素：

材料本身的组织结构和化学成分；

周围空气的相对湿度；

周围环境的温度；

吸水率与含水率的区别：

四、练习：

某一混凝土的配合比中，需要干砂680kg，干石子1263kg。已知现有砂子的含水率为4%，石子的含水率为1%，试计算现有湿砂、湿石子的用量各是多少？

五、课堂小结：

亲水性材料

憎水性憎水性材料

质量吸水率

吸水性

体积吸水率

吸湿性

六、课后作业：

作业题：

课本P10：5题

应用