第1章　建筑材料的基本性质03（课件）《建筑材料》同步教学（清华大学版）

第1章　建筑材料的基本性质 目录 1.1　材料的组成与结构 1.2　材料的状态参数和结构特征 1.3　材料的物理性质 1.4　材料的力学性质 1.5　材料的耐久性 1.3 材料的物理性质 1.材料与水有关的性质 （1）材料的亲水性与憎水性 与水接触时，有些材料能被水润湿，而有些材料则不能被水润湿，对这两种现象来说，前者为亲水性，后者为憎水性。 材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子亲合力，大于水分子本身之间的内聚力；反之，憎水性材料与水分子之间的亲合力，小于水分子本身之间的内聚力。 4 分子结构（是极性分子或非极性分子） 工程实际中，材料是亲水性或憎水性，通常以润湿角的大小划分，润湿角为在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。其中润湿角θ愈小，表明材料愈易被水润湿。当材料的润湿角θ＜９０˚时，为亲水性材料；当材料的润湿角θ＞９０˚时，为憎水性材料。水在亲水性材料表面可以铺展开，且能通过毛细管作用自动将水吸入材料内部；水在憎水性材料表面不仅不能铺展开，而且水分不能渗入材料的毛细管中，见图1-1 图1－1材料润湿示意图 （ａ）亲水性材料；（ｂ）憎水性材料 6 当材料的润湿角θ＜９０˚时，为亲水性材料；当材料的润湿角θ＞９０˚时，为憎水性材料。水在亲水性材料表面可以铺展开，且能通过毛细管作用自动将水吸入材料内部；水在憎水性材料表面不仅不能铺展开，而且水分不能渗入材料的毛细管中 （2）材料的吸水性 材料能吸收水分的能力，称为材料的吸水性。吸水的大小以吸水率来表示。分质量吸水率和体积吸水率 ①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，并以ｗm表示。质量吸水率ｗm的计算公式为： 式中mb——材料吸水饱和状态下的质量（ｇ或kg） mg——材料在干燥状态下的质量（ｇ或kg）。 ②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，并以WＶ表示。体积吸水率WＶ的计算公式为： 式中 mb——材料吸水饱和状态下的质量（ｇ或kg） mg——材料在干燥状态下的质量（ｇ或kg）。 V0—材料在自然状态下的体积，（cm3或m3） ρw—水的密度,（g/cm3或kg/m3），常温下取ρw=1.0g/cm3 材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。 3.材料的吸湿性：用含水率来表示 材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。干燥的材料处在较潮湿的空气中时，便会吸收空气中的水分；而当较潮湿的材料处在较干燥的空气中时，便会向空气中放出水分。前者是材料的吸湿过程，后者是材料的干燥过程。由此可见，在空气中，某一材料的含水多少是随空气的湿度变化的。 材料在任一条件下含水的多少称为材料的含水率，并以Ｗh表示，其计算公式为： 式中 ms——材料吸湿状态下的质量（ｇ或kg） mg——材料在干燥状态下的质量（ｇ或kg）。 　　　显然，材料的含水率受所处环境中空气湿度的影响。当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率叫作材料的平衡含水率。 4.材料的耐水性 材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。衡量材料耐水性的指标是材料的软化系数KR： 式中KR——材料的软化系数 fb—材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）。 fg—材料在干燥状态下的抗压强度（MPa） 　　软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。 　　材料耐水性限制了材料的使用环境，软化系数小的材料耐水性差，其使用环境尤其受到限制。软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将 ＫＲ＞0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75。 注意：随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。KR>0.85，称为耐水材料 5.抗冻性：材料饱水状态下，能经受多次冻融交替作用，既不破坏强度又不显著下降的性质。 　　　材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨涨所产生的冻胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能