材料与水有关的性质.ppt

材料与水相关的性质 亲水性与憎水性 吸水性与吸湿性 耐水性 抗冻性与抗渗性 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。材料的吸水性用吸水率表示，即 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％ 材料在一定温度和湿度下的空气中吸附水分的能力称为吸湿性，用含水率表示，即 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,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。 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 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 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 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。 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 。 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。 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 另外，从外界条件来看，材料受冻融破坏的程度，与冻融温度、结冰速度、冻融频繁程度等因素有关。环境温度愈低、降温愈快、冻融愈频繁、则材料受冻破坏愈严重。 材料的冻融破坏作用是从外表面开始产生剥落，逐渐向内部深入发展。 抗冻性良好的材料，对于抵抗大气温度变化、干湿交替等风化作用的能力较强，所以抗冻性常作为考查材料耐久性的一项指标。在设计寒冷地区及寒冷环境(如冷库)的建筑物时，必须要考虑材料的抗冻性。处于温暖地区的建筑物，虽无冰冻作用，但为抵抗大气的风化作用，确保建筑物的耐久性，也常对材料提出—定的抗冻性要求。 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  式中　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。 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。