建筑材料的水相关性质

1）亲水性与憎水性

材料与水接触时，根据材料是否能被水润湿，可将其分为亲水性和憎水性两类。亲水性是指材料表面能被水润湿的性质；憎水性是指材料表面不能被水润湿的性质。

当材料与水在空气中接触时，将出现如图1－1所示的两种情况。在材料、水、空气三相交点处，沿水滴的表面作切线，切线与水和材料接触面所成的夹角称为润湿角（用θ表示）。当θ越小，表明材料越易被水润湿。一般认为，当θ≤90°时，材料表面吸附水分，能被水润湿，材料表现出亲水性；当θ＞90°时，材料表面不易吸附水分，不能被水润湿，材料表现出憎水性。

图1－1　材料的润湿示意图

亲水性材料易被水润湿，且水能通过毛细管作用而被吸入材料内部。憎水性材料则能阻止水分渗入毛细管中，从而降低材料的吸水性。建筑材料大多数为亲水性材料，如水泥、混凝土、砂、石、砖、木材等，只有少数材料为憎水性材料，如沥青、石蜡、某些塑料等。建筑工程中憎水性材料常被用作防水材料，或作为亲水性材料的覆面层，以提高其防水、防潮性能。

2）吸水性与吸湿性

（1）吸水性

材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。材料吸水能力的大小用吸水率表示，即：

式中：W——材料的质量吸水率（%）；

m——材料在干燥状态下的质量（g）；

m1——材料吸水饱和状态下的质量（g）。

有时也用体积吸水率来表示材料的吸水性。材料吸入水分的体积占干燥材料自然状态下体积的百分率称为体积吸水率。

由于材料的亲水性以及开口孔隙的存在，大多数材料都具有吸水性，所以材料中通常均含有水分。

材料的吸水性不仅与其亲水性及憎水性有关，也与其孔隙率的大小及孔隙特征有关。一般孔隙率越高，其吸水性越强。封闭孔隙水分不易进入；粗大开口孔隙，不易吸满水分；具有细微开口孔隙的材料，其吸水能力特别强。

各种材料因其化学成分和结构构造不同，其吸水能力差异极大，如致密岩石的吸水率只有0．50%～0．70%，普通混凝土为2．00%～3．00%，普通黏土砖为8．00%～20．00%；木材及其他多孔轻质材料的吸水率则常超过100%。

（2）吸湿性

湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。用含水率表示，即：

式中：W含——材料的含水率（%）；

m——材料在干燥状态下的质量（g）；

m含——材料含水时的质量（g）。

材料的吸湿性随空气湿度大小而变化。干燥材料在潮湿环境中能吸收水分，而潮湿材料在干燥的环境中也能放出（又称蒸发）水分，这种性质称为还水性，最终与一定温度下的空气湿度达到平衡。多数材料在常温常压下均含有一部分水分，这部分水的质量占材料干燥质量的百分率称为材料的含水率。与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。木材具有较大的吸湿性，吸湿后木材制品的尺寸将发生变化，强度也将降低；保温隔热材料吸入水分后，其保温隔热性能将大大降低；承重材料吸湿后，其强度和变形也将发生变化。因此，在选用材料时，必须考虑吸湿性对其性能的影响，并采取相应的防护措施。

3）耐水性(www.xing528.com)

材料长期在饱和水的作用下抵抗破坏，保持原有功能的性质称为耐水性。材料的耐水性常用软化系数KR表示：

式中：KR——材料的软化系数；

f饱——材料在吸水饱和状态下的极限抗压强度（MPa）；

f干——材料在绝干状态下的极限抗压强度（MPa）。

由上式可知，KR值的大小表明材料浸水后强度降低的程度。一般材料在水的作用下，其强度均有所下降，这是由于水分进入材料内部后，削弱了材料微粒间的结合力所致。如果材料中含有某些易于被软化的物质如黏土等，这将更为严重。因此，在某些工程中，软化系数KR的大小成为选择材料的重要依据。一般次要结构物或受潮较轻的结构所用的材料KR值应不低于0．75；受水浸泡或处于潮湿环境的重要结构物的材料，其KR值应不低于0．85；特殊情况下，KR值应当更高。

4）抗渗性

材料在压力水作用下抵抗渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性一般用渗透系数K表示：

式中：K——渗透系数（cm／h）；

Q——渗水总量（cm3）；

d——试件厚度（cm）；

A——渗水面积（cm2）；

t——渗水时间（h）；

H——静水压力水头（cm）。

抗渗性也可用抗渗等级（记为P）表示，即以规定的试件在标准试验条件下所能承受的最大水压（MPa）来确定，即：

式中：P——抗渗等级；

H——试件开始渗水时的水压（MPa）。

渗透系数越小的材料其抗渗性越好。材料抗渗性的高低与材料的孔隙率和孔隙特征有关。绝对密实的材料或具有封闭孔隙的材料，水分难以透过。对于地下建筑及桥涵等结构物，由于经常受到压力水的作用，因此要求材料应具有一定的抗渗性。对用于防水的材料，其抗渗性的要求更高。

5）抗冻性

材料在饱和水状态下，能经受多次冻融循环作用而不被破坏，且强度也不显著降低的性质，称为抗冻性。材料的抗冻性用抗冻等级表示。抗冻等级是以规定的试件，采用标准试验方法，测得其强度降低不超过规定值，并无明显损害和剥落时所能经受的最大冻融循环次数来确定，以Fn表示，其中n为最大冻融循环次数。

材料经受冻融循环作用而破坏，主要是因为材料内部孔隙中的水结冰所致。水结冰时体积要增大，若材料内部孔隙充满了水，则结冰产生的膨胀会对孔隙壁产生很大的应力，当此应力超过材料的抗拉强度时，孔壁将产生局部开裂；随着冻融循环次数的增加，材料逐渐被破坏。

材料抗冻性的好坏，取决于材料的孔隙率、孔隙的特征、吸水饱和程度和自身的抗拉强度。材料的变形能力大，强度高，软化系数大，则抗冻性较高。一般认为，软化系数小于0．80的材料，其抗冻性较差。在寒冷地区及寒冷环境中的建筑物或构筑物，必须要考虑所选择材料的抗冻性。