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当材料与水接触时，水分与材料表面的亲和情况是不同的。在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线，此切线与材料和水接触面的夹角 θ ，称为润湿边角。 θ 角越小，表明材料越易被水润湿。一般认为，当 θ ≤90°时，如图1.7（a）所示，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，表明水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子间的吸引力；当 θ ＞90°时，如图1.7（b）所示，材料表面不能被水润湿而表现出憎水性，这种材料称为憎水性材料，表明水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子间的吸引力；当 θ ＝ 0°时，表明材料完全被水润湿，称为铺展。
图1.7 材料的润湿示意图
土木工程材料绝大部分为亲水性材料，憎水材料常用作防水材料。而对亲水材料表面进行憎水处理，可改善其耐水性能。
亲水性材料的含水状态可分为 4 种基本状态，如图1.8 所示。
图1.8 材料的含水状态
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4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。
材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。吸水性的大小常用吸水率表示，吸水率有质量吸水率和体积吸水率两种表示方法。
（1）质量吸水率
质量吸水率是指材料吸水饱和时，所吸水量占材料干燥时质量的百分率。用公式表示如下：
式中 W m ——材料的质量吸水率，％；
m b ——材料吸水饱和状态下的质量，g；
m g ——材料在干燥状态下的质量，g。
（2）体积吸水率
体积吸水率是指材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百分率。用公式表示如下：
式中 W V ——材料的体积吸水率，％；
V 0 ——绝干材料在自然状态下的体积，cm 3 或m 3 ；
ρ w ——水的密度，常温下为 1 g/cm 3 。
质量吸水率和体积吸水率二者之间的关系为：
式中 ρ 0 ——材料干燥状态下的表观密度（简称干表观密度），g/cm 3 。
材料的开口孔隙率愈大，其吸水量就愈多。材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。对于细微连通孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大；对于封闭孔隙，则水分难以渗入，吸水率就较小；对于较粗大开口的孔隙，虽然水分易进入，但不易在孔内存留，只能润湿孔壁，因而吸水率也较小。
材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。反之，在干燥空气中会放出所含水分，为还湿性。材料的吸湿性用含水率表示，可表示为：
式中 W h ——材料的含水率，％；
m s ——材料在吸湿状态下的质量，g；
m g ——材料在干燥状态下的质量，g。
材料的含水率随空气的湿度和环境温度的变化而改变，在空气湿度增大、温度降低时，材料的含水率变大，反之变小。材料中所含水分与空气温、湿度相平衡时的含水率，称为平衡含水率（或称气干含水率）。材料的开口微孔越多，吸湿性越强。
材料长期在水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性，用软化系数表示：
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。
一般来说，材料吸水后，强度均会有所降低。强度降低越多，软化系数就越小，说明该材料的耐水性就越差。
材料的 K R 值在 0～1。在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时，必须选用 K R ＞0.85的土木工程材料。对用于受潮较轻或次要结构物的材料，其 K R 值不宜小于 0.75。
材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性通常用渗透系数或抗渗等级表示。渗透系数可用下式表示：
式中 K ——材料的渗透系数，cm /h；
Q ——渗透水量，cm 3 ；
d ——试件厚度，cm；
A ——渗水面积，cm 2 ；
t ——渗水时间，h；
H ——静水压力水头，cm。
对于土木建筑工程中大量使用的砂浆、混凝土等材料，其抗渗性能常用抗渗等级来表示：
P ＝ 10 H -1 （1.21）
式中 P ——材料的抗渗标号；
H ——材料透水前所能承受的最大水压力，MPa。
材料的渗透系数越小或抗渗等级越高，材料渗透的水越少，即抗渗性越好。地下建筑及水工建筑等，因经常受压力水的作用，因而设计时都必须考虑材料的抗渗性。对于防水材料也应具有良好的抗渗性。
抗冻性指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏、强度不显著下降，且其质量也不显著减少的性质。材料的抗冻性常用抗冻等级（记为F）表示。抗冻等级是将材料吸水饱和后，按规定方法进行冻融循环试验，所能承受的最大冻融循环次数。抗冻等级越高，抗冻性越好。
材料受冻融破坏的原因，是材料孔隙内所含水结冰时产生的体积膨胀应力（约增大 9％）以及冻融时的温差应力所产生的破坏作用，对孔壁造成很大的静水压力（可高达 100 MPa），造成孔壁开裂所致。
材料抗冻性能的好坏主要取决于材料内部孔隙率和孔隙特征，孔隙率小及具有封闭孔的材料其抗冻性较好。此外，抗冻性还与材料吸水程度、材料强度及冻结条件（如冻结温度、冻结速度及冻融循环作用的频繁程度）等有关。在严寒地区和环境中的结构设计和材料选用时，必须考虑材料的抗冻性能。