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亲水性与憎水性
材料含水的四个状态
吸水性与吸湿性
耐水性
抗冻性与抗渗性 ;水分子结构;这不是米老鼠,而是水哟!
;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。;;;;二、 材料含水的四个状态;三、 材料的吸水性与吸湿性;;注意: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。;(二)吸湿性
;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 ; 1、定义:材料长期在饱和水作用下不破坏,强 度也不显暑降低的性质
2、指标:软化系数
3、计算:; 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 ;(一)材料的抗冻性
1、定义:材料在水饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,质量和强度降低不超过规定值。
2、指标:抗冻等级。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。用符号“Fn”表示。 “Fn”为最大冻融循环次数,如F25、F50等。;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,是根据结构物的种类、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。
;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。
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。; 小结: 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。;;;冻融破坏的大坝坝面;;;(二)材料的抗渗性:
1、定义: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。 ;2、 指标: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; 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
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