土木工程材料的耐水性、抗渗性及抗冻性

耐水性是指材料长期在水的作用下不破坏，且强度也不显著降低的性质。材料的耐水性用软化系数表示。软化系数的大小表明材料浸水后强度降低的程度。一般材料吸水后，会减弱其内部结合力，从而导致强度降低。如致密的花岗岩长期浸泡在水中，强度将下降3%左右，木材和普通黏土砖吸水后强度降低的更大。软化系数一般在0～1间波动，其值越大，说明材料吸水饱和后的强度降低越少，材料耐水性就越好。通常软化系数大于0.85的材料，可认为是耐水材料，长期处于水中或处于潮湿环境中的重要结构，则必须选用软化系数不低于0.85的材料。次要结构或受潮较轻的材料，其软化系数也不宜小于0.75。

抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质。材料的渗透系数越小，表示其抗渗性越好。对于混凝土和砂浆材料，抗渗性常用抗渗等级表示。如混凝土的抗渗等级P6、P8、P12，分别表示试件能够承受0.6MPa、0.8MPa、1.2MPa的水压而不渗透。材料的抗渗等级越高，表示其抗渗性能越好。材料抗渗性的好坏，与材料的孔隙率和孔隙特征有关。孔隙率小，且是封闭孔隙的材料具有较高的抗渗性。对于地下建筑及水工构筑物，因常受到水的作用，故要求材料具有较高的抗渗性；对于防水材料，则要求具有更高的抗渗性。

抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时强度也不显著降低的性质。材料吸水后，如果在负温下受冻，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀约9%，产生的冻胀压力造成材料的内应力，随着冻融循环的反复，会使材料表面出现裂纹、剥落等现象，这种破坏称为冻融破坏。材料抗冻性用抗冻等级表示，用符号F表示。抗冻等级表示将材料吸水饱和后，按规定方法进行冻融循环试验，其质量损失、强度降低不超过规定值，所能经受的最大冻融循环次数来确定。如F25、F50、F100等，分别表示在经受25次、50次、100次的冻融循环后仍可满足使用要求。抗冻等级越高，材料的抗冻性越好。对抗冻性要求较高的混凝土，可通过快冻法来测定其抗冻性能，确定其抗冻等级。混凝土试件在吸水饱和状态下，按规定测其横向基频的初始值；在规定的冻融循环条件下，每隔25次循环做一次横向基频测量。当冻融达到下列三种情况之一时即可停止试验：①冻融达到规定的循环次数；②相对动弹性模量下降至初始值的60%; ③重量损失率达到5%。

混凝土相对动弹性模量值下降至初始值的60%或质量损失率至5%时，即可认为试件已破坏，并以相应的冻融循环次数作为该混凝土的抗冻等级。若冻融至规定的循环次数，而相对动弹性模量值或质量损失率均未达到上述指标，可认为混凝土的抗冻性已满足设计要求。用于桥梁和道路的混凝土材料应为F100、F150或F250，而水工混凝土则要求高达F500。材料的抗冻性与其强度、孔隙率、孔隙特征、含水率等有关。一般情况下，密实的材料、具有闭口孔隙且强度较高的材料，有较强的抗冻能力。抗冻性良好的材料，对于抵抗大气温度变化、干湿交替等破坏作用的能力较强，所以，抗冻性常作为评价材料耐久性的一项重要指标。处于温暖地区的土建结构，虽无冰冻作用，为抵抗大气的作用，确保土建结构物的耐久性，有时对材料也提出一定的抗冻性要求。在寒冷地区受水的作用，抗冻性往往决定了其耐久性，抗冻等级越高，材料的耐久性越好。对于室外温度低于-15℃的地区，其主要工程材料必须进行抗冻性试验。

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