混凝土抗渗等级与抗渗标号

混凝土抗渗等级与抗渗

标号

文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

混凝土级与抗渗标号

：摘要：通过对水灰比分别为、、的混凝土标准养护28d抗压强度和抗渗等级研究，并根据低渗透性混凝土的特点，测量了压力水渗透的深度，利用公式初步估计了混凝土的渗透系数。采用硅灰与高效减水剂双掺的方法，可以制备抗渗透性能极为优异的混凝土。关键词：高强混凝土；硅灰；减水剂；抗渗性中图分类号：文献标识码：B文章编号：1001-702X（2006）前......

摘要：通过对水灰比分别为、、的混凝土标准养护28 d 抗压强度和抗渗等级研究，并根据低渗透性混凝土的特点，测量了压力水渗透的深度，利用公式初步估计了混凝土的渗透系数。采用硅灰与高效减水剂双掺的方法，可以制备抗渗透性能极为优异的混凝土。

关键词：高强混凝土；硅灰；减水剂；抗渗性

中图分类号：文献标识码：B 文章编号：1001- 702X（2006）10- 0059- 02

0 前言

在过去的几十年中，高强混凝土（HSC）的研究与应用取得了突破性的进展，80~130 MPa 的HSC 成功地应用在许多建设工程中，包括高层或超高层、、路面、桥面和海洋结构等。但大型水工工程的建设，诸如混凝土水坝、水渠、涵管及位于地下水位线以下的地下结构如等要求混凝土必须有高的抗渗性，一旦混凝土的抗渗性能不足或受到破坏，就会降低这些结构的使用效能，造成污染、渗漏等事故。从20 世纪80 年代起，由于混凝土的耐久性问题日益为人们所关注，各国学者重新对混凝土抗渗性能产生了兴趣。混凝土的耐久性，与水和其它有害液体、气体向其内部渗透的数量、范围等有关，因此，抗渗性能高的混凝土，其耐久性就好。近年来，高性能混凝土的概念大有取代高强混凝土概念的趋势，因为人们认识到强度这一单一的指标并不足以揭示材料的工作状态。高强混凝土也要保证耐久性，因此，要研究高性能混凝土，就不能不关注混凝土的抗渗性能[1]。

为提高基材的胶结强度和混凝土的密实性，仅靠高强度等级水泥和提高水泥用量是不够的，而且水泥用量过大对混凝土的耐久性并不完全有利。因此，必须用极细的优质活性颗粒掺入混凝土，使它们在水泥浆的细微孔隙中水化减少和填充混凝土中的毛细孔，达到密实和增强的作用。而这些微集料水化需要大量的水，若用水量过少则对和易性不利，这时加入减水剂在减少用水量的同时，能保证微集料水化。在双掺技术下，混凝土拌和物的和易性得到改善，减少了离析和泌水现象，水泥浆和集料界面密实程度提高，混凝土强度提高，耐久性得到改善[2]。

本试验拟充分利用高效减水剂和高活性掺和料硅粉的超叠加效应，采用双掺技术，配制出强度高、抗渗性好的混凝土。

1 试验原材料和试验方法

原材料

水泥：四川都江堰拉法基水泥厂生产的级普通硅酸盐水泥；

硅灰：EBS- S 硅灰，活性SiO2 含量大于95%，市售；

减水剂：市售聚羧酸系高效减水剂；

集料：细集料为四川金堂中砂，粗集料为河卵石，粒径5～20 mm。

试验方法

为了研究不同配比、不同强度等级混凝土的抗渗性能，并且为便于和普通混凝土进行对比，我们成型了1#、2#、3# 3 组混凝土，其水胶比分别为、、，1#、2# 组混凝土掺加了占胶体材料质量10%的硅灰和适量的高效减水剂，3# 组混凝土作为对比组。3 组混凝土的配比见表1。

3 组混凝土均由强制搅拌机拌制，1# 和3# 混凝土在振动台上成型，2# 混凝土由于流动性极好，用捣棒插捣后直接成型。标准养护至龄期28 d 后测试其抗压强度和抗渗性，试验结果见表1。抗压强度试件尺寸为mm× mm×。表1 所示为3 个试件的平均值。抗渗试验按GBJ 82—85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》的规定进行。

2 抗渗试验结果和分析

混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。采用6 个尺寸为Ф180 （175）mm×150 mm 的圆台形试件从开始施加水压，每隔8 h 水压增加 MPa，直至6 个试件中有3 个被压力水穿透时，停止试验，记录此时的水压力值；通过抗渗等级公式S=10H- 1，将停止试验时的水压力值成整数，这个整数即混凝土的抗渗标号[1]。但对于水胶比为和的高强混凝土在压力分别加到2 MPa 和3 MPa时还没有一个出现表面渗水。我们将这2 组混凝土的试块全部从中劈裂后发现水渗入的高度非常小，渗水的最高部位往往是有大粒径粗集料的地方。以水胶比为的混凝土为例。有大粒径粗集料的地方渗水最高的为 cm，没有大粒径粗集料的部位渗水最高的也仅有 cm，也就是说硬化水泥浆体的抗渗能力是非常高的。而此时的抗渗等级公式对该混凝土显然失去了意义，因此，我们采用适用于低抗渗性混凝土的渗透深度法[1]来初步估计混凝土的渗透系数。渗透系数的计算由式（1）表示：

式中：K—渗透深度法测量的渗透系数；

d—平均渗透高度；

v—混凝土孔隙率；

t—恒定压力时间；

H—水头高度。

式（1）中的d 值我们分别取试验中测试的最大渗透高度、最小渗透高度和平均渗透高度3 组值来计算；t值仅仅取了最大水头作用的时间8 h；孔隙率估计为20%。渗透系数估算结果如表2 所示，实际的混凝土渗透系数应该比表2 中给出的数据要小得多。

水灰比为的3# 普通混凝土试件有3 个表面出现渗水现象，开始渗水时的压强分别为MPa、 MPa、 MPa，由S=10H- 1，取H=，则S=14，该混凝土的抗渗等级为14。

采用硅灰与高效减水剂双掺的方法，可以制备抗渗透性能极为优异的混凝土，这是因为：硅灰的活性很高，当与高效减水剂配合掺入混凝土时，硅灰与Ca（OH）2 反应生成水化硅酸钙凝胶体，填充水泥颗粒间的空隙，改善界面和粘聚力，可以显着提高混凝土强度。减水剂分子吸附在水泥颗粒表面，其亲水基团携带大量水分子，在水泥颗粒周围形成一定厚度的吸附水层，增大了水泥颗粒间的可滑性，减水剂还可使溶液的表面张力降低，在机械搅拌作用下使浆体内引入部分气泡，这些都使拌和物的和易性提高。因此，水泥石中的大孔隙和连通孔隙减少，超细微孔隙增加，阻断了渗透通道，抗渗性也显着提高[2]。但是，必须说明，并不是混凝土强度越高，混凝土的抗渗性就越好。在本次试验中，1# 混凝土由于流动性较2# 混凝土差，且拌和物比较黏稠，在浇筑成型时，试件内部的气泡很难排出，导致硬化后的混凝土内部存在较多的缺陷，虽然其强度较高，但是其抗渗性却较2# 混凝土差。

3 结论

采用双掺硅灰和高效减水剂的方法，可以配制出强度较高、抗渗透性能极为优异的混凝土。由于其渗透系数极低，采用常规的抗渗标号法基本上无法成功完成试验。建议采用渗透深度法来研究此类混凝土的抗渗性能。

参考文献:

[1] 易成，谢和平.混凝土抗渗性能研究的现状与发展.混凝土，2003，（2）：7- 11，34.

[2] 李亚杰.材料（第四版）.武汉：中国水电出版社，2001，3.

抗渗等级、抗渗标号及渗透系数的关系

2007-12-24 17:30

施工中常遇到有W6、S6、P6三种混凝土抗渗等级的标法，其实都一样的,只是叫法不

同,

以前水利规范叫S,建筑也是,，，，现在新的规范水利叫W,建筑叫P,试验方法基本上

一样.

目前建筑行业中的抗渗标号还是按P，但水工方面多用W,（乱）

抗渗等级也就是抗渗标号，都是水压力的整数换算

但抗渗标号与渗透系数，属于混凝土性能的两种参数，是两种不同试验方法的结果，不能直接换算。

通常使用抗渗等级来评价抗渗性能，渗透系数作为参考，详见《水工混凝土试验规程》DL/T5150-2001

试验计算及换算详见规范内容及上面两篇文献

参考规范

《渠道防渗工程技术规范》SL18-91

《水工混凝土结构设计规范》SL/T191-96

《水工混凝土试验规程》DL/T5150-2001

补充：混凝土的抗渗性用抗渗等级（P）或渗透系数来表示。我国标准采用抗渗等级。抗渗等级是以28d龄期的标准试件，按标准试验方法进行试验时所能承受的最大水压力来确定。GB 50164《混凝土质量控制标准》根据混凝土试件在抗渗试验时所能承受的最大水压力，混凝土的抗渗等级划分为P4、P6、P8、P10、P12等五个等级。相应表示混凝土抗渗试验时一组6个试件中4个试件未出现渗水时不同的最大水压力。

试配要求的抗渗水压值应比设计提高 MPa。试配时应采用水灰比最大的配合比作抗渗试验:

抗渗等级最大水灰比

C20～C30 C30以上

P6

P8～P12

>P12

其抗渗试验结果应符合下式要求：

Pt≥P/10＋

式中 P——设计要求的抗渗等级

渗透系数与抗渗标号的换算

2007-12-24 15:53

刘文波嵇艳玲沙元福

抗渗性是混凝土的一项重要指标，我们在抗渗混凝土施工前需要对混凝土进行抗渗试验。抗渗试验就是对试件定时逐级加压，即从开始，每隔8h增加，直至6个试件中有3个端面渗水为止。这样，进行一次试验，需要连续进行数十小时至上百小时。这么长时间的试验，如果发生停电现象，会给试验带来影响，使试验无法继续进行，影响对抗渗性能的评估。

研究表明，混凝土的渗水高度Dm与其所受压力水头H及施压时间T的乘积(TH)的平方根成正比。

式中：K——混凝土渗透系数；m——混凝土空隙率，通常取m=。

国内科研单位还据此给出了混凝土抗渗标号与渗透系数的换算关系。根据以上成果，我们在长期试验实践中，摸索出在停电状况下，通过测试水压衰减曲线，继续进行抗渗试验的新方法，有效地解决了停电或无电情况下的抗渗试验问题。

1水压衰减曲线

所谓水压衰减曲线，就是在加压试验过程中，停止加压，此时，试验水在已有压力作用下，将会继续向试件上部渗透，随着时间的推移，水压逐渐衰减，这种衰减是有规律的，如以时间为横坐标，水压为纵坐标，绘制两者的关系图，可得一条比较光滑的曲线，称作水压衰减曲线。根据试验过程中的供电情况，水压衰减曲线有以下几种类型：

(1)进行抗渗标号试验过程中，停电时间较长，未能恢复正常试验的，为分级加压—衰减型(图1－a)。

(2)进行抗渗标号试验过程中，停电时间较短，供电后又恢复正常试验的，为分级加压—衰减—分级加压型(图1－b)。

(3)无电时，人工加压—衰减型(图1－c)。

(4)无电时，人工数次加压—衰减型(图1－d)。

抗渗混凝土试验间断的处理

图1几种水压衰减曲线示意图

2水压衰减曲线测绘及计算

(1)停电时，立即记录下停电时间及当时水压(P0)，并切断电源，防止来电时人不在场，无法记录继续加压情况。

(2)停电2h内，因水压衰减较快，每隔10min左右观测一次水压衰减情况，做好记录；2h后，水压衰减变缓，可半小时或更长一些时间观测一次，直至恢复正常试验。

(3)绘制水压衰减曲线。根据测试结果，绘制水压衰减曲线图。

(4)计算停电观测期间水压(P)与加压时间(T)的乘积之和。

ΣTP=T1P1+T2P2+……+T n P n

式中：T1，T2，……，T n分别为第1，2，……，n次观测的时间间隔；

P 1，P

2

，……，P

n

为与之对应的观测时间段内的平均水压。这里的平均水压是

个变量，但由于各个观测段的时间比较短，每个观测段内的水压变化可认为近似一条直线，所以，该段的平均水压近似等于其上、下两个测点水压的平均值。

P1=(P0+P1)／2

P2=(P1+P2)／2

……

P n=(P n-1+P n)／2

当n个观测段的时间间隔相同时：

Σni=1TP=T(P0／2+P1+P2+……+P n-1+P n／2)

为换算方便，式中的水压单位以取兆帕、时间单位以取小时为宜。

3渗透系数的计算

多数时间供电正常，偶尔出现短时间停电的，可在来电后继续进行逐级加压试验(如图1-b)。但应扣除停电期间已经施加的水压、时间乘积之和。

试验结束后，立即将试件卸下，沿轴线方向从中间劈开，测得其平均渗水

高度D m，而后计算渗透系数K。

K=(mD2m)／2ΣTH(cm／s)

式中：m——混凝土空隙率；D m——平均渗透高度(cm)；T——渗水时间

(S)；H——压力水头，压强为1MPa时的压力水头H≈104(cm)

根据算得的渗透系数将其换算成抗渗标号。

4渗透系数与抗渗标号的换算

根据理论计算，渗透系数与抗渗标号的换算关系见表。

表1混凝土抗渗标号与渗透系数的关系数

实际工作中，会发现按表1换算出来的抗渗标号偏高。原因是，表中的K

值是按平均渗水高度为15cm计算的，实际上，混凝土的渗水线是条不规则的

曲线，按抗渗标号试验要求，试件端部渗水，即行停止试验，而此时最大渗水

高度为15cm。通过大量试验获得，平均渗水高度与最大渗水高度关系：

D m=／

当Dmax为15cm时，D m≈。

按实测平均渗水高度计算所得的渗透系数，相对应的抗渗标号约比表1低

一个等级。

土木工程材料教案

第一章绪言

本章提要

本章主要介绍了土木工程材料的分类等基本概念，即材料的基本物理、力学、化学性质和有关参数。

内容：多、乱、杂、需要“记忆”【上至绸缎，下至葱蒜；一看就

懂，一学就会，一放就忘】

1、本门课程特点特点：理解→记

↓

含义

方法：知其然，更知其所以然→是什么为什么怎么样2、建议：

（1）笔记在书上；

（2）理解的含义在课堂上，即老师讲的内容→听；

（3）培养独立思考，独立分析，独立解决问题的能力；

（4）标准化考试以性能及应用为主；

（5）中心内容→性能及应用。

3、要求：①通过课后作业及提问形式（限时答完）巩固所学内容；

②回答问题时：声音、语言、正确；

③试验：单独记分，试验课，预习报告；

抽查→不及格没有资格考试

试验报告

一、建材的发展

古： 1、古代劳动人民成功的使用建材实例（长城、木塔、文物）；

2、至今仍是“迷”：铜车马、金字塔、三角洲。

今： 1、产业结构落后：研究、制造、应用各自独立→闭门造车；

2、材料性能落后：环境污染（空气、人体）；

能源浪费；

一次性。

未：1、生态、环境、可持续发展；

2、轻质、高强、多功能；

3、按指定性设计、生产、材料；

4、各行业间的渗透：化工产业副产品→建材；

河、湖、海清理→建材；

垃圾灰→建材。

二、地位

1、物质基础：万丈高楼平地起，全靠材料摆积起。

2、经济基础：50%以上

第一节概述

本课程讨论的对象是建筑材料。一般所说的建筑材料，除用于建筑物本身的各种材料之外，还包括卫生洁具、采暖及空调设备等器材，以及施工过程中的暂设工程，如围墙、脚手架、板桩、模板等所用的材料，即广义的建筑材料。本课程讨论的是狭义的建筑材料，即构成建筑物本身的材料，从地基基础，承重构件（梁、板、柱等），直到地面、墙体、屋面等所用材料。

一、土木工程材料的分类

1、按材料在建筑物中的部位分类：承重构件（梁、板、柱等）、屋面、墙体、地面等材料。

2、按材料的化学成分分类：

3、按材料的功能进行分类：

结构材料——主要用作承重的材料，如梁、板、柱所用材料。

功能材料——主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、装饰、保温等的材料。

二、土木工程材料的标准化

标准（规范）：国家及有关部委根据材料本身固有的特性，结合工程结构物的要求，对各种材料提出相应的技术要求，以满足建筑物的设计和施工的需要，这些由国家和有关部委颁发的技术要求统称为标准或规范。

标准是指对重复事物和概念所做的统一规定，它以科学、技术和实践的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准发布，作为共同遵守的准则和依据。以便于建筑现代化生产的科学管理。它是企业生产的产品质量是否合格的技术依据，也是供需双方对产品质量进行验收的依据。通过产品标准化，就能按标准合理的选用材料，从而使设计、施工也相应的标准化，同时可加快施工进度，降低造价。

标准包括：产品的规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标志、运输和储存等方面的内容。

美国常用标准：ASTM标准

德国常用标准：DIN标准

英国常用标准：BS标准

世界统一标准：ISO国际标准

我国常用标准有三大类：标准的一般表示方法，是由标准名称、部门代号、编号和批准年份等组成。

1、国家标准：包括强制性标准（代号GB），推荐性标准（代号GB/T）。

表示方法：

国家标准代号

2、行业标准：如建工行业标准（代号JG）、建材行业标准（代号JC

）、冶金行

业标准（代号YB）、交通行业标准（代号JT）、石油化工行业标准（代号SH）等。

表示方法：

行业标准代号

3、地方标准（代号DB）和企业标准（代号QB）

对于强制性国家标准，任何技术（或产品）不得低于其规定的要求；对推荐性国家标准，表示也可以执行其它标准的要求；地方标准或企业标准所制定的技术要求应高于

国家标准。

第二节 材料的基本状态参数

一、材料的密度、表观密度和堆积密度

1、密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量（工程中也称为重量）。

式中： ρ——材料的密度，g/cm 3；

m ——材料在干燥状态下的重量，g ；

V ——材料在绝对密实状态下的体积，cm 3。

绝对密实状态下的体积，是指构成材料的固体物质本身的体积，它不包括材料内部的孔隙的体积。除个别材料如：玻璃、钢、沥青外大多数材料是含有孔隙的。因此，测定材料绝对密实的体积，应把材料磨成小于的细粉末，以消除材料内部的孔隙，用排水法求得粉末的体积，即是材料绝对密实状态下的体积。

2、表观密度：材料在自然状态下单位体积的质量（原称容重）。 式中：ρ0——材料的表观密度，kg/m 3；

m ——材料的重量，kg ；

V 0——材料在自然状态下的体积，m 3。

所谓自然状态下的体积，是指包括材料实体体积和闭口孔隙的体积，而不包括开口孔隙的体积。对外观形状规则的材料，可直接度量外形尺寸后计算体积；若外观形状不规则，可将其腊封后用排水法求得其体积。

从公式可以看出，表观密度永远小于密度。

V

m =

ρ0

0V m =

ρ

注意：材料的表观密度与含水状况有关，材料含水时，重量增加，体积也会发生不同程度的变化，因此测定材料的表观密度时应以干燥状态为准，而对含水状态下测定的表观密度，须注明含水量。

3、堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。包括松堆密度和紧堆

密度。

式中：ρ0′——散粒材料的堆积密度，kg/m 3； m ——散粒材料的重量，kg ；

V 0′——散粒材料的自然堆积体积，m 3。

散粒材料的堆积体积包括颗粒自然状态下的体积和开口孔隙的体积，又包括了颗粒之间的空隙体积。常用其所填充满的容器的标定体积来表示。

二、材料的孔隙和空隙：

1、材料的孔隙：

大多数材料的内部都含有孔隙，它们会对材料的性能产生不同程度的影响。 孔隙对材料性能产生影响的因素包括： (1)、孔隙的多少

(2)、孔隙的特征

1）、孔隙率（P ）：是指材料内部孔隙体积（V P ）占材料总体积（V 0）的百分率。是表示材料中孔隙多少的指标。

P=

V V P ×100% =

00V V V -×100% =（1-ρ

ρ

0）×100% 材料的孔隙率在很大范围内波动，如：平板玻璃的孔隙率接近于零，而微孔橡胶的孔隙率却高达98%。

2）、密实度（D ）：指材料内部固体物质的实体体积占材料总体积的百分率。

'

0'0V m

=

ρ

D=

V V ×100% =

ρ

ρ0

×100% =1- P 3）、材料的孔隙特征：

按大小：微孔、细孔、大孔。 按相互是否连通：孤立孔、连通孔。

按与外界是否连通：开口孔（Vm ）闭口孔(V B )。

∵

B K P V V V +=

w K K m m V V P ρ120-==

1

V ?×100% ∴ B K P P P +=

式中：m 2——材料饱水时质量

m 1——材料干燥时质量

ρw ——水的密度

2、材料的空隙：散粒材料颗粒间的空隙

1）、空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积（V S ）占堆积体积（V 0′）的百分率。

∵ S V ='0V - 0V ∴

P ′='

00

'0V V V -×100% =（1-0'

0ρρ）×100%

2）、填充率：指颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率。

D ′= '00V V ×100% =0

'

ρρ×100% =1- P ′

第三节 材料的力学性质

一、强度与比强度

1、强度：指材料在外力作用下不破坏时能承受的最大应力。（或称：材料在外力作用下抵抗破坏的能力）

由于外力作用的形式不同，破坏时的应力形式也不同。因此强度分为抗压强度

（a ）、抗拉强度（b ）、抗弯强度（c ）、抗剪强度（d ）。

1）、材料的抗拉、抗压、抗剪强度用下式计算：A

P

f = 式中：P —材料破坏时的最大荷载，N ； f —抗拉（或抗压或抗剪）强度，MPa ；

A —受力面面积，mm 2； 2）、材料的抗弯强度：

⑴、试件在二支点的中间受一集中荷载的作用：2

23bh

PL

f f = 式中： f f —抗弯（折）强度，MPa ；

P —试件破坏时的最大荷载，N ； L —二支点之间的距离，mm ； b 、h —试件截面的宽度和高度，mm 。

⑵、在试件二支点的三分点处作用两个相等的集中荷载：2

bh PL

f f =

影响材料强度的因素：1、材料的组成。

2、材料的孔隙率增加，强度下降。

3、材料的含水率增加，温度升高，强度也降低。

4、试件尺寸大，强度低。

5、加荷速度高或表面不平，强度偏低。

2、比强度：指单位体积重量的材料强度，它等于材料的强度与其表观密度之比。

比强度大，则材料轻质、高强。

二、材料的弹性与塑性

1、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来形状的性质。这种可恢复的变形叫弹性变形（又称瞬时变形）。

2、塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质。这种不可恢复的变形叫塑性变形（又称永久变形）。

1尺松紧带刚买：1尺拉力尺变形尺（弹性变形）→弹性

3个月后：尺拉力尺尺（塑性变形）→塑性

尺（弹性变形）→塑性

3、弹性模量：表示材料在弹性范围内应变ε与应力σ之间的线性关系，此关系即胡（虎）克定律。

式中：ε—应变；

σ—应力，MPa；

E—弹性模量，MPa。

弹性模量是材料刚度的度量，反映了材料抵抗变形的能力，是结构设计中的主要参数之一。

注意 ①单纯的弹性材料是没有的，有的材料在荷载不大的情况下，外力与变形成正

比，产生弹性变形，荷载超过一定限度后，接着出现塑性变形，钢材就是这样。

②钢筋混凝土这种材料，受力后弹性变形与塑性变形同时产生，去掉荷载后，弹性变形部分可以恢复，而塑性变形部分则不能恢复。

③材料的弹性与塑性除与材料本身的成分有关以外，还与外界条件有关。如材料在一定温度和一定外力条件下属于弹性，但当改变其条件时，也可能变成塑性性质。

三、材料的脆性与韧性

1、脆性：材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质。具有这种性质的材料称为脆性材料。

2、韧性：材料在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大能量，产生一定的变形而不破坏的性质称为韧性或冲击韧性。

它可用材料受荷载作用达到破坏时所吸收的能量来表示。A

A a K

k 式中：a k —材料的冲击韧性，J/mm 2； A K —试件破坏时所消耗的功，J ；

A —试件受力净截面积，mm 2。 四、材料的硬度和耐磨性

1、硬度：材料抵抗较硬物质刻划或压入的能力。 测定方法：

刻划法（即莫式硬度计法）：此方法常用与测定天然矿物的硬度后，再通过他们对材料的划痕来确定所测材料的硬度。

压入法：以一定的压力将一定规格的钢球或金刚石制成的尖端压入式样表面，根据压痕的面积或深度来测定其硬度。

常用的压入法有布氏法、洛氏法、维氏法三种。相应的硬度即布氏硬度、洛氏硬度、维

氏硬度。

2、耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。用磨损率来表示。

式中：M—耐磨率，g/cm2；

m0—磨前重量，g；

m1—磨后重量，g；

A—试样受磨面积，cm2。

第四节材料与水有关的性质

一、材料的亲水性与增水性

湿润边角：在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面做切线，此切线与材料和水接触面的夹角称为湿润边角

亲水性材料：当θ≤900时，材料能被水润湿而表现出亲水性，这种材料称为亲水性材料。如：石料、砖、混凝土、木材等。

憎水性材料：当θ＞900时，材料不能被水润湿而表现出憎水性，这种材料称为憎水性材料。如：沥青、石蜡等。

由此可见，湿润边角越小，材料亲水性越强，越易被水润湿。

二、材料的含水状态

亲水性材料的含水状态可分为四种基本状态，如图1—5所示。

干燥状态：材料的孔隙中不含水或含水极微；

气干状态：材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡；

饱和面干状态：材料表面干燥，而孔隙中充满水达到饱和；

湿润状态：材料不仅孔隙中含水饱和，而且表面上为水润湿附有一层水膜。

除上述四种基本含水状态外，材料还可以处于两种基本状态之间的过渡状态中。

三、材料的吸湿性和吸水性

1、吸湿性：材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质。 还湿性：材料在干燥空气中放出所含水分的性质。 材料的吸湿性用含水率来表示：?-=g

g

s h m m m W 100%

式中：W h —材料含水率，%；

m s —材料吸湿状态下的重量，g ； m g —材料干燥状态下的重量，g 。

材料的含水率大小，除与材料本身的成分、组织构造等因素有关以外，还与周围环境温度、湿度有关。气温越低，相对湿度越大，材料的含水率也就越大。材料的开口微孔越多，吸湿性越强。木材的吸湿性随着空气湿度变化尤其明显。

平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡式的含水率。 2、吸水性：材料在水中吸收水分的性质。 材料的吸水性用吸水率来表示：它包括

1）、重量（质量）吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分重量占材料干燥时重量的百

分率。

?-=

g

g

b m m m m W 100%

式中：W m —材料的重量吸水率，%； m b —材料吸水饱和时的重量，g ；

m g —材料在干燥状态下的重量，g 。

2）、体积吸水率：材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百分率。

??

-=

W

g

b V V m m W ρ1

100%

式中：ρw=1g/cm 3为水在常温下的密度。

重量吸水率和体积吸水率之间存在以下关系：W V =W m ×ρ0 式中：ρ0—材料干燥状态时的表观密度，g/cm 3。

一般来说，孔隙率越大，吸水率越大。但在材料的孔隙中，并不是所有的孔隙都能被水充满，因为封闭的孔隙，水分不易渗入；而粗大的孔隙，水分又不易保留，故材料的体积吸水率，常小于孔隙率。这类材料常用质量吸水率来表示它的吸水性。

对于某些轻质材料，如加气混凝土、软木等，由于具有很多开口而微小的孔隙。所以它的质量吸水率往往超过100%。即湿质量为干质量的几倍，在这种情况之下，最好用体积吸水率表示其吸水性。

四、材料的耐水性

耐水性：指材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质。 用软化系数表示：g

b

R f f K

式中：K R —材料的软化系数；

f b —材料在饱和吸水状态下的抗压强度，MPa ； f

g —材料在干燥状态下的抗压强度，MPa 。

材料的软化范围在0—1之间。工程中常将K R ＞0．85的材料，称为耐水性材料。 一般材料吸水后，强度均会有所下降，强度降低越多，软化系数越小，说明该材料的耐水性越差。

五、材料的抗渗性：

抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质。 用渗透系数和抗渗标号表示：

1、渗透系数：根据达西定律，在一定时间t 内，透过材料试件的水量W ，与试件的断面积A 及水头差H 成正比，与试件的厚度d 成反比。 式中：K —渗透系数，cm/h ；

Q —渗水总量，cm 3； A —渗水面积，cm 2； d —试件厚度，cm ； t —渗水时间，h ；

H —静水压力水头，cm 。

2、抗渗标号（S ）：是以规定的试件在标准试验条件下所能承受的最大水压力（Mpa ）