与水有关的性质
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.1.3 与水有wenku.baidu.com的性质
亲水性与憎水性 吸水性与吸湿性 耐水性 抗渗性 抗冻性
亲水性与憎水性 当材料与水接触时可以发现, 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, 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 亲水性, 前者称材料具有亲水性,后者称具有憎水 性.
fb——材料在饱水状态下的抗压强度,MPa; 材料在饱水状态下的抗压强度, 材料在饱水状态下的抗压强度 MPa; fg——材料在干燥状态的抗压强度,MPa. 材料在干燥状态的抗压强度, 材料在干燥状态的抗压强度 MPa.
软化系数介于0 之间. 软化系数介于0～1之间.
KR的大小表明材料在浸水饱和强度降低的程度, 的大小表明材料在浸水饱和强度降低的程度,
材料的耐水性
材料吸水饱和,水分被组成材料的微粒表面吸附, 材料吸水饱和,水分被组成材料的微粒表面吸附, 形成水膜,削弱了微粒间的结合力, 形成水膜,削弱了微粒间的结合力,导致材料的强度 降低.材料长期在饱和水作用下不破坏,强度也不显 饱和水作用下不破坏 降低.材料长期在饱和水作用下不破坏,强度也不显 著降低的性质称为耐水性. 的性质称为耐水性 著降低的性质称为耐水性.材料的耐水性用软化系数 表示,如下式: 表示,如下式: 式中 KR——材料的软化系数; 材料的软化系数; 材料的软化系数
所以材料的抗冻性取决于其孔隙率,孔隙特征及 所以材料的抗冻性取决于其孔隙率,孔隙特征及充水程 孔隙率 度. 闭口孔隙水分不能渗入 水分不能渗入. 闭口孔隙水分不能渗入. 极细的孔隙,虽可充满水,但因孔壁对水的吸附力极大, 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,它在一般负温下不会结冰. 吸附在孔壁上的水其冰点很低,它在一般负温下不会结冰. 粗大孔隙一般水分不会充满其中 一般水分不会充满其中, 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. 作用. 毛细管孔隙既易充满水分 又能结冰, 既易充满水分, 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. 冻破坏作用影响最大. 如果孔隙不充满水,即远未达饱和, 如果孔隙不充满水,即远未达饱和,具有足够的自由空 则即使受冻也不致产生很大冻胀应力. 间,则即使受冻也不致产生很大冻胀应力.
亲水性与憎水性材料的特征:
水在憎水性材料的表面有自动 收缩成珠的趋势,不能润湿材料 收缩成珠的趋势, 的表面.对工程防水有利. 的表面.对工程防水有利.
水在亲水性材料的表面是自动散 开和铺展,并自发地润湿表面. 开和铺展,并自发地润湿表面.
材料被水湿润的情况可用润湿角 表示. 材料被水湿润的情况可用润湿角θ表示 表示. 当材料与水接触时,在材料,水以及空气三 当材料与水接触时, 当材料与水接触时 在材料, 相的交点处,作沿水滴表面的切线, 相的交点处,作沿水滴表面的切线,此切线 与材料和水接触面的夹角θ,称为润湿角. 与材料和水接触面的夹角 ,称为润湿角.
材料的抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性 抗渗性, 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性,或称不 透水性. 透水性. 材料的抗渗性通常用渗透系数表示. 材料的抗渗性通常用渗透系数表示.渗透系数的 物理意义是:一定厚度的材料,在一定水压力下, 物理意义是:一定厚度的材料,在一定水压力下, 在单位时间内透过单位面积的水量. 在单位时间内透过单位面积的水量.用公式表示 为
吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性. 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性. 潮湿材料在干燥的空气中也会放出水分, 潮湿材料在干燥的空气中也会放出水分,吸湿作用一 般可逆. 般可逆. 材料的吸湿性用含水率表示. 材料的吸湿性用含水率表示.含水率系指材料内 部所含水重占材料干重的百分率.用公式表示为: 部所含水重占材料干重的百分率.用公式表示为:
亲水性
憎水性
≤90° 称亲水性材料. 当θ≤90°,称亲水性材料. 90° 称憎水性材料. 当θ>90°,称憎水性材料. 当θ= 0°时,称为铺展. 0° 称为铺展. θ角愈小,表明材料愈易被水润湿. 角愈小,表明材料愈易被水润湿. 材料的亲水性与憎水性主要取决于材料的组成与结 构: . 有机材料一般是憎水性 无机材料都是亲水性
式中
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, 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. 就大,反之则小.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. 衡时的含水率,称为平衡含水率.
Wh——材料的含水率,%; ms——材料在吸湿状态下的重量,g; mg——材料在干燥状态下的重量,g.
�
材料的抗冻性 材料在吸水饱和状态下, 材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻融循环 作用而不破坏,强度不显著降低(不大于25% 25%), 作用而不破坏,强度不显著降低(不大于25%), 质量不显著减少(不大于5% 的性质, 5%) 质量不显著减少(不大于5%)的性质,称为材料的 抗冻性. 抗冻性. 材料受冻融破坏主要是因其毛细孔中的水结冰所 水结冰时体积增大约11.1%,若材料孔隙中充 11.1%, 致,水结冰时体积增大约11.1%,若材料孔隙中充 满水,则结冰膨胀对孔壁产生很大应力, 满水,则结冰膨胀对孔壁产生很大应力,致使材料 局部破坏.融化时,则是由外向内逐层进行的, 局部破坏.融化时,则是由外向内逐层进行的,在 内外层之间形成压力差和温度差, 内外层之间形成压力差和温度差,从而加速了材料 的破坏.随着冻融次数的增多,材料破坏加重. 的破坏.随着冻融次数的增多,材料破坏加重.
材料的吸水性与吸湿性 材料的吸水性与吸湿性 吸水性
材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性.材料的 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性. 吸水性用吸水率表示, 吸水性用吸水率表示,吸水率有质量吸水率和体积 吸水率两种表示方法. 吸水率两种表示方法
A:质量吸水率 A:质量吸水率W质 B:体积吸水率W体
材料吸水达饱和时的体积吸水率, 材料吸水达饱和时的体积吸水率,即为材料的开口 孔隙率. 孔隙率.
吸水性与孔隙率和孔隙特征的关系 闭口孔隙水分不能进去, 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, 进入,但不能存留,只能润湿孔壁,所以吸水率仍然 较小.如果材料有很多的开口贯通的毛细孔隙, 较小.如果材料有很多的开口贯通的毛细孔隙,在毛 细孔作用下材料的吸水率就很大. 细孔作用下材料的吸水率就很大. 各种材料的吸水率很不相同,差异很大,如: 各种材料的吸水率很不相同,差异很大, 花岗岩的吸水率只有0.5%～0.7%, 花岗岩的吸水率只有0.5%～0.7%, 0.5%～0.7 混凝土的吸水率为2%～3 混凝土的吸水率为2%～3%, 粘土砖的吸水率达8%～20 20%, 粘土砖的吸水率达8%～20%, 木材的吸水率可超过100 100%. 木材的吸水率可超过100%.
材料的抗冻性用抗冻等级表示. 材料的抗冻性用抗冻等级表示.抗冻等级表示 抗冻等级表示 材料吸水饱和后的材料经过规定的冻融循环次数, 材料吸水饱和后的材料经过规定的冻融循环次数, 其试件的质量损失或相对动弹性模量下降符合有 关标准规范的规定值. 关标准规范的规定值. 混凝土的抗冻等级以符号"Fn"表示 表示, 混凝土的抗冻等级以符号"Fn"表示,其中 n"即为最大冻融循环次数 即为最大冻融循环次数, F25: "n"即为最大冻融循环次数,如 F25:表示材料 经过25次冻融循环而未超过规定的损失程度. 25次冻融循环而未超过规定的损失程度 经过25次冻融循环而未超过规定的损失程度.
Ks值愈大,表示材料渗透的水愈多,即抗渗性愈差. 值愈大,表示材料渗透的水愈多,即抗渗性愈差.
抗渗性是决定材料耐久性的主要指标.材料的抗渗 抗渗性是决定材料耐久性的主要指标. 性也可用抗渗等级来表示, 性也可用抗渗等级来表示,抗渗等级是在规定试验方 法下材料所能抵抗的最大水压力, Pn"表示. 法下材料所能抵抗的最大水压力,用"Pn"表示.如 P6表示可抵抗0.6MPa的水压力而不渗透 表示可抵抗0.6MPa的水压力而不渗透. P6表示可抵抗0.6MPa的水压力而不渗透. 材料的抗渗性与材料内部的孔隙率特别是开口孔 隙率有关,开口孔隙率越大,大孔含量越多, 隙率有关,开口孔隙率越大,大孔含量越多,则抗渗 性越差. 性越差.材料的抗渗性还与材料的憎水性和亲水性有 憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料. 关,憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料. 地下建筑及水工建筑等,因经常受压力水的作用, 地下建筑及水工建筑等,因经常受压力水的作用, 所用材料应具有一定的抗渗性. 所用材料应具有一定的抗渗性.对于防水材料则应具 有好的抗渗性. 有好的抗渗性.
式中 Ks——材料的渗透系数,cm/h; 材料的渗透系数,cm/ ,cm
Q——渗透水量,cm3; 渗透水量,cm3 ,cm3; d——材料的厚度,cm; 材料的厚度,cm ,cm; A——透水面积,cm2; 透水面积,cm2 ,cm2; t——透水时间,h; 透水时间,h ,h; H——静水压力水头差,cm. 静水压力水头差,cm ,cm.
克湿砂, 例1,含水率10%的100克湿砂,其中干砂的质量 含水率 的 克湿砂 为多少克? 为多少克? 一烧结普通粘土砖,其尺寸符合标准尺寸, 例2,一烧结普通粘土砖,其尺寸符合标准尺寸, 烘干后质量为2500 2500克 吸水饱和质量为2900 2900克 烘干后质量为2500克,吸水饱和质量为2900克, 再将该砖磨细,过筛烘干后取50克,用密度瓶测 再将该砖磨细,过筛烘干后取50克 50 定其体积为18.5cm3试求该砖的吸水率,密度, 18.5cm3试求该砖的吸水率 定其体积为18.5cm3试求该砖的吸水率,密度,表 观密度, 观密度,孔隙率 .
0.80的材料 的材料, 工程中将KR>0.80的材料,通常认为是耐水的 材料. 材料.在设计长期处于水中或潮湿环境中的重 要结构时, 0.85的建筑材料 的建筑材料. 要结构时,必须选用KR>0.85的建筑材料.对 用于受潮较轻或次要结构物的材料, 用于受潮较轻或次要结构物的材料,其KR值不 宜小于0.75 0.75. 宜小于0.75. 例3,某岩石在气干,绝干,水饱和情况下测得 某岩石在气干,绝干, 的抗压强度分别为172 178, 172, 的抗压强度分别为172,178,168MPa .求该岩 石的软化系数, 石的软化系数,并指出该岩石可否用于水下工 程?
亲水性与憎水性 吸水性与吸湿性 耐水性 抗渗性 抗冻性
亲水性与憎水性 当材料与水接触时可以发现, 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, 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 亲水性, 前者称材料具有亲水性,后者称具有憎水 性.
fb——材料在饱水状态下的抗压强度,MPa; 材料在饱水状态下的抗压强度, 材料在饱水状态下的抗压强度 MPa; fg——材料在干燥状态的抗压强度,MPa. 材料在干燥状态的抗压强度, 材料在干燥状态的抗压强度 MPa.
软化系数介于0 之间. 软化系数介于0～1之间.
KR的大小表明材料在浸水饱和强度降低的程度, 的大小表明材料在浸水饱和强度降低的程度,
材料的耐水性
材料吸水饱和,水分被组成材料的微粒表面吸附, 材料吸水饱和,水分被组成材料的微粒表面吸附, 形成水膜,削弱了微粒间的结合力, 形成水膜,削弱了微粒间的结合力,导致材料的强度 降低.材料长期在饱和水作用下不破坏,强度也不显 饱和水作用下不破坏 降低.材料长期在饱和水作用下不破坏,强度也不显 著降低的性质称为耐水性. 的性质称为耐水性 著降低的性质称为耐水性.材料的耐水性用软化系数 表示,如下式: 表示,如下式: 式中 KR——材料的软化系数; 材料的软化系数; 材料的软化系数
所以材料的抗冻性取决于其孔隙率,孔隙特征及 所以材料的抗冻性取决于其孔隙率,孔隙特征及充水程 孔隙率 度. 闭口孔隙水分不能渗入 水分不能渗入. 闭口孔隙水分不能渗入. 极细的孔隙,虽可充满水,但因孔壁对水的吸附力极大, 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,它在一般负温下不会结冰. 吸附在孔壁上的水其冰点很低,它在一般负温下不会结冰. 粗大孔隙一般水分不会充满其中 一般水分不会充满其中, 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. 作用. 毛细管孔隙既易充满水分 又能结冰, 既易充满水分, 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. 冻破坏作用影响最大. 如果孔隙不充满水,即远未达饱和, 如果孔隙不充满水,即远未达饱和,具有足够的自由空 则即使受冻也不致产生很大冻胀应力. 间,则即使受冻也不致产生很大冻胀应力.
亲水性与憎水性材料的特征:
水在憎水性材料的表面有自动 收缩成珠的趋势,不能润湿材料 收缩成珠的趋势, 的表面.对工程防水有利. 的表面.对工程防水有利.
水在亲水性材料的表面是自动散 开和铺展,并自发地润湿表面. 开和铺展,并自发地润湿表面.
材料被水湿润的情况可用润湿角 表示. 材料被水湿润的情况可用润湿角θ表示 表示. 当材料与水接触时,在材料,水以及空气三 当材料与水接触时, 当材料与水接触时 在材料, 相的交点处,作沿水滴表面的切线, 相的交点处,作沿水滴表面的切线,此切线 与材料和水接触面的夹角θ,称为润湿角. 与材料和水接触面的夹角 ,称为润湿角.
材料的抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性 抗渗性, 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性,或称不 透水性. 透水性. 材料的抗渗性通常用渗透系数表示. 材料的抗渗性通常用渗透系数表示.渗透系数的 物理意义是:一定厚度的材料,在一定水压力下, 物理意义是:一定厚度的材料,在一定水压力下, 在单位时间内透过单位面积的水量. 在单位时间内透过单位面积的水量.用公式表示 为
吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性. 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性. 潮湿材料在干燥的空气中也会放出水分, 潮湿材料在干燥的空气中也会放出水分,吸湿作用一 般可逆. 般可逆. 材料的吸湿性用含水率表示. 材料的吸湿性用含水率表示.含水率系指材料内 部所含水重占材料干重的百分率.用公式表示为: 部所含水重占材料干重的百分率.用公式表示为:
亲水性
憎水性
≤90° 称亲水性材料. 当θ≤90°,称亲水性材料. 90° 称憎水性材料. 当θ>90°,称憎水性材料. 当θ= 0°时,称为铺展. 0° 称为铺展. θ角愈小,表明材料愈易被水润湿. 角愈小,表明材料愈易被水润湿. 材料的亲水性与憎水性主要取决于材料的组成与结 构: . 有机材料一般是憎水性 无机材料都是亲水性
式中
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, 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. 就大,反之则小.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. 衡时的含水率,称为平衡含水率.
Wh——材料的含水率,%; ms——材料在吸湿状态下的重量,g; mg——材料在干燥状态下的重量,g.
�
材料的抗冻性 材料在吸水饱和状态下, 材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻融循环 作用而不破坏,强度不显著降低(不大于25% 25%), 作用而不破坏,强度不显著降低(不大于25%), 质量不显著减少(不大于5% 的性质, 5%) 质量不显著减少(不大于5%)的性质,称为材料的 抗冻性. 抗冻性. 材料受冻融破坏主要是因其毛细孔中的水结冰所 水结冰时体积增大约11.1%,若材料孔隙中充 11.1%, 致,水结冰时体积增大约11.1%,若材料孔隙中充 满水,则结冰膨胀对孔壁产生很大应力, 满水,则结冰膨胀对孔壁产生很大应力,致使材料 局部破坏.融化时,则是由外向内逐层进行的, 局部破坏.融化时,则是由外向内逐层进行的,在 内外层之间形成压力差和温度差, 内外层之间形成压力差和温度差,从而加速了材料 的破坏.随着冻融次数的增多,材料破坏加重. 的破坏.随着冻融次数的增多,材料破坏加重.
材料的吸水性与吸湿性 材料的吸水性与吸湿性 吸水性
材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性.材料的 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性. 吸水性用吸水率表示, 吸水性用吸水率表示,吸水率有质量吸水率和体积 吸水率两种表示方法. 吸水率两种表示方法
A:质量吸水率 A:质量吸水率W质 B:体积吸水率W体
材料吸水达饱和时的体积吸水率, 材料吸水达饱和时的体积吸水率,即为材料的开口 孔隙率. 孔隙率.
吸水性与孔隙率和孔隙特征的关系 闭口孔隙水分不能进去, 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, 进入,但不能存留,只能润湿孔壁,所以吸水率仍然 较小.如果材料有很多的开口贯通的毛细孔隙, 较小.如果材料有很多的开口贯通的毛细孔隙,在毛 细孔作用下材料的吸水率就很大. 细孔作用下材料的吸水率就很大. 各种材料的吸水率很不相同,差异很大,如: 各种材料的吸水率很不相同,差异很大, 花岗岩的吸水率只有0.5%～0.7%, 花岗岩的吸水率只有0.5%～0.7%, 0.5%～0.7 混凝土的吸水率为2%～3 混凝土的吸水率为2%～3%, 粘土砖的吸水率达8%～20 20%, 粘土砖的吸水率达8%～20%, 木材的吸水率可超过100 100%. 木材的吸水率可超过100%.
材料的抗冻性用抗冻等级表示. 材料的抗冻性用抗冻等级表示.抗冻等级表示 抗冻等级表示 材料吸水饱和后的材料经过规定的冻融循环次数, 材料吸水饱和后的材料经过规定的冻融循环次数, 其试件的质量损失或相对动弹性模量下降符合有 关标准规范的规定值. 关标准规范的规定值. 混凝土的抗冻等级以符号"Fn"表示 表示, 混凝土的抗冻等级以符号"Fn"表示,其中 n"即为最大冻融循环次数 即为最大冻融循环次数, F25: "n"即为最大冻融循环次数,如 F25:表示材料 经过25次冻融循环而未超过规定的损失程度. 25次冻融循环而未超过规定的损失程度 经过25次冻融循环而未超过规定的损失程度.
Ks值愈大,表示材料渗透的水愈多,即抗渗性愈差. 值愈大,表示材料渗透的水愈多,即抗渗性愈差.
抗渗性是决定材料耐久性的主要指标.材料的抗渗 抗渗性是决定材料耐久性的主要指标. 性也可用抗渗等级来表示, 性也可用抗渗等级来表示,抗渗等级是在规定试验方 法下材料所能抵抗的最大水压力, Pn"表示. 法下材料所能抵抗的最大水压力,用"Pn"表示.如 P6表示可抵抗0.6MPa的水压力而不渗透 表示可抵抗0.6MPa的水压力而不渗透. P6表示可抵抗0.6MPa的水压力而不渗透. 材料的抗渗性与材料内部的孔隙率特别是开口孔 隙率有关,开口孔隙率越大,大孔含量越多, 隙率有关,开口孔隙率越大,大孔含量越多,则抗渗 性越差. 性越差.材料的抗渗性还与材料的憎水性和亲水性有 憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料. 关,憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料. 地下建筑及水工建筑等,因经常受压力水的作用, 地下建筑及水工建筑等,因经常受压力水的作用, 所用材料应具有一定的抗渗性. 所用材料应具有一定的抗渗性.对于防水材料则应具 有好的抗渗性. 有好的抗渗性.
式中 Ks——材料的渗透系数,cm/h; 材料的渗透系数,cm/ ,cm
Q——渗透水量,cm3; 渗透水量,cm3 ,cm3; d——材料的厚度,cm; 材料的厚度,cm ,cm; A——透水面积,cm2; 透水面积,cm2 ,cm2; t——透水时间,h; 透水时间,h ,h; H——静水压力水头差,cm. 静水压力水头差,cm ,cm.
克湿砂, 例1,含水率10%的100克湿砂,其中干砂的质量 含水率 的 克湿砂 为多少克? 为多少克? 一烧结普通粘土砖,其尺寸符合标准尺寸, 例2,一烧结普通粘土砖,其尺寸符合标准尺寸, 烘干后质量为2500 2500克 吸水饱和质量为2900 2900克 烘干后质量为2500克,吸水饱和质量为2900克, 再将该砖磨细,过筛烘干后取50克,用密度瓶测 再将该砖磨细,过筛烘干后取50克 50 定其体积为18.5cm3试求该砖的吸水率,密度, 18.5cm3试求该砖的吸水率 定其体积为18.5cm3试求该砖的吸水率,密度,表 观密度, 观密度,孔隙率 .
0.80的材料 的材料, 工程中将KR>0.80的材料,通常认为是耐水的 材料. 材料.在设计长期处于水中或潮湿环境中的重 要结构时, 0.85的建筑材料 的建筑材料. 要结构时,必须选用KR>0.85的建筑材料.对 用于受潮较轻或次要结构物的材料, 用于受潮较轻或次要结构物的材料,其KR值不 宜小于0.75 0.75. 宜小于0.75. 例3,某岩石在气干,绝干,水饱和情况下测得 某岩石在气干,绝干, 的抗压强度分别为172 178, 172, 的抗压强度分别为172,178,168MPa .求该岩 石的软化系数, 石的软化系数,并指出该岩石可否用于水下工 程?