Лабораторная работа по метрологии № 7 на тему: «Влажность и

Лабораторная работа по метрологии № 7 на тему:
«Влажность и водопроницаемость строительных материалов».
Свойства строительных материалов, связанные с воздействием на них воды, называются гидрофизическими.
Водопроницаемость
Водопроницаемость — способность материала поглощать воду при увлажнении и отдавать ее при высушивании, а также способность
материала пропускать через себя воду под давлением.
Насыщение материала водой может происходить при действии на него воды в жидком состоянии или в виде пара.
В связи с этим соответственно различают два свойства материала: гигроскопичность и водопоглощение.
Степень водопроницаемости в основном зависит от строения и пористости материала. Чем больше в материале открытых пор и пустот, тем
больше его водопроницаемость.
Водопроницаемость характеризуют коэффициентом фильтрации (м/ч) — количеством воды (в м3), проходящей через материал площадью 1
м2, толщиной 1 м за 1 час при разности гидростатического давления на границах стенки 9,81 Паскаля.
Чем ниже коэффициент фильтрации, тем выше марка материала по водонепроницаемости.
Водонепроницаемыми являются плотные материалы (гранит, металлы, стекло, битум, пластмассы) и материалы с мелкими замкнутыми
порами (пенопласты).
Для гидроизоляционных материалов важна оценка их водонепроницаемости, которая характеризуется или временем, по истечении которого
появляется просачивание воды под определенным давлением через образец материала (мастика, гидроизол), или максимальным давлением
воды, при котором она еще не проходит через образец материала за время испытания (специальные строительные растворы).
Гигроскопичность
Гигроскопичность — свойство материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их вследствие капиллярной конденсации.
Гигроскопичность зависит от температуры воздуха, его относительной влажности, вида, количества и размера пор, а также от природы
вещества.
Гигроскопичность характеризуют отношением массы поглощенной материалом влаги при относительной влажности воздуха 100% и
температуре +20 °С к массе сухого материала.
Одни материалы энергично притягивают своей поверхностью молекулы воды, и их называют гидрофильными,
другие отталкивают воду, и их относят к гидрофобным.
Отдельные гидрофильные материалы способны растворяться в воде, тогда как гидрофобные стойко сопротивляются действию водной среды.
При прочих равных условиях гигроскопичность материала зависит от его природы, величины поверхности, структуры (поры и капилляры).
Материалы с одинаковой пористостью, но имеющие более мелкие поры и капилляры, оказываются более гигроскопичными, чем
крупнопористые материалы.
Гигроскопичность отрицательно сказывается на качестве строительных материалов.
Так, цемент при хранении под влиянием влаги воздуха комкуется и снижает свою прочность.
Весьма гигроскопична древесина, от влаги воздуха она разбухает, коробится, трескается.
Чтобы уменьшить гигроскопичность деревянных конструкций и предохранить их от разбухания, древесину покрывают масляными красками и
лаками, пропитывают полимерами, которые препятствуют проникновению влаги в материал.
Капиллярное всасывание.
Капиллярное всасывание — свойство пористо-капиллярных материалов поднимать воду по капиллярам. Оно вызывается силами
поверхностного натяжения, возникающими на границе раздела твердой и жидкой фаз.
Капиллярное всасывание характеризуют:
- высотой поднятия уровня воды в капиллярах материала,
- количеством поглощенной воды
- интенсивностью всасывания.
Когда фундамент находится во влажном грунте, грунтовые воды могут подниматься по капиллярам и увлажнять низ стены здания.
Поэтому, чтобы избежать сырости в помещении между фундаментом и стеной устраивают слой гидроизоляции, который отделяет фундамент
от стены.
Влияние капиллярного всасывания на свойства строительных материалов.
С увеличением капиллярного всасывания снижаются прочность, стойкость к химической и морозостойкость строительных материалов.
Водопоглощение
Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать воду в своих порах при непосредственном соприкосновении с водой.
Водопоглощение характеризуется количеством воды, поглощаемой сухим материалом, погруженным полностью в воду, и выражается в
процентах от массы.
Водопоглощение (% по массе)
или отношением количества поглощенной воды к массе сухого материала.
(кг/м3 по объему)
где m2 — масса материала в насыщенном водой состоянии, кг; m1| —масса материала в сухом состоянии, кг; V—объем материала в
естественном состоянии, м3.
Объемное водопоглощение всегда меньше 100%.
Водопоглощение по массе у очень пористых материалов может быть более 100%.
Водопоглощение всегда меньше истинной пористости, так как часть пор оказывается закрытой, не сообщающейся с окружающей средой и
недоступной для воды, вода не проникает в очень мелкие поры, а в очень крупных не удерживается.
Водопоглощение строительных материалов изменяется главным образом в зависимости от объема пор, их вида и размеров.
На величину водопоглощения влияют и природа вещества, и степень гидрофильности его.
В результате насыщения водой свойства материалов значительно изменяются:
- увеличиваются плотность и теплопроводность, а в некоторых материалах (древесине, глине) увеличивается объем (они разбухают),
- понижается прочность и морозостойкость вследствие нарушения связей между частицами материала проникающими молекулами воды.
Водопоглощение различных материалов находится в широких пределах (% по массе):
гранита 0,02...1;
плотного тяжелого бетона 2...5;
керамического кирпича 8...25;
асбестоцементных прессованных плоских листов — не более 18;
теплоизоляционных материалов 100 и более.
Водопоглощение плотных материалов (сталь, стекло, битум) равно нулю.
Влажность
Влажность — отношение массы воды, находящейся в данный момент в материале, к массе (реже к объему) материала в сухом состоянии.
Вычисляется по тем же формулам, что и водопоглощение, и выражается в процентах. При этом массу материала берут в естественно
влажном, а не в насыщенном водой состоянии.
При транспортировании, хранении и применении материалов имеют дело не с водопоглощением, а с их влажностью. Влажность меняется от
0 % (для абсолютно сухих материалов) до значения полного водопоглощения.
Влажность зависит:
от пористости, гигроскопичности и других свойств материала, а также от окружающей среды — относительной влажности и температуры
воздуха, контакта материала с водой и т. д.
Для многих строительных материалов влажность нормирована.
Например,
влажность молотого мела должна быть - 2 %,
влажность комового мела должна быть — 12%,
влажность стеновых материалов должна быть — 5...7%,
влажность воздушно- сухой древесины должна быть - 12...18%.
Поскольку свойства сухих и влажных материалов весьма различны, необходимо учитывать как влажность материала, так и его способность к
поглощению воды.
Во всех случаях - при транспортировании, хранении и применении - строительные материалы предохраняют от увлажнения.
Водостойкость.
Водостойкость – это свойство материала сохранять прочность при насыщении его водой.
Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения.
Отношение предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, Rнас к пределу прочности при сжатии материала в сухом
состоянии Rcyx называется коэффициентом размягчения:
Он изменяется от 0 (для глины) до 1 (стекло, металлы).
Для легкоразмокаемых материалов (глина) Rразм = 0,
для материалов (металл, стекло), которые полностью сохраняют свою прочность при действии воды, Rразм = 1.
Материалы с Rразм ≥ 0,8 относят к водостойким;
материалы с Rразм < 0,8 в местах, подверженных систематическому увлажнению, применять не разрешается.
Влагоотдача
Влагоотдача — способность материала отдавать влагу, терять влагу, находящуюся в его порах.
Числовой характеристикой влагоотдачи является количеством воды (в%), испарившейся из образца в течение 1 суток при температуре 20 °С и
относительной влажности воздуха 60 %.
Материалы, находясь на воздухе, сохраняют свою влажность только при условии определенной, так называемой равновесной относительной
влажности воздуха. Если же влажность оказывается ниже этой равновесной влажности, то материал начинает отдавать влагу в окружающую
среду (высушиваться).
Скорость влагоотдачи зависит,
- от разности между влажностью материала и относительной влажностью воздуха — чем она больше, тем интенсивнее происходит
высушивание;
- на влагоотдачу влияют свойства самого материала, характер его пористости и природа вещества. Материалы с крупными порами и
гидрофобные легче отдают воду, чем мелкопористые и гидрофильные.
В естественных условиях влагоотдача строительных материалов характеризуется интенсивностью потери влаги при относительной влажности
воздуха 60% и температуре 20°С.
В воздухе в естественных условиях всегда содержится влага. Поэтому влажный материал высушивается при этих условиях не полностью, а
только до влажности, называемой равновесной. Состояние материала при этом является воздушно-сухим.
Древесина в комнатных условиях, где относительная влажность не превышает 60%, имеет влажность 8...10%, наружные стены зданий—
4...6%.
С изменением относительной влажности воздуха изменяется и влажность материалов (если последние гидрофильные).
Влагоотдачу учитывают, например, при уходе за твердеющим бетоном, при сушке оштукатуренных известковым раствором стен и
перегородок.
В первом случае желательна замедленная, а во втором — быстрая влагоотдача.
Воздухо-газо-паропроницаемость
Воздухо-, газо- и паропроницаемость — свойства материала пропускать через свою толщу соответственно воздух, газ и пар.
Они зависят главным образом от строения материала, дефектов его структуры и влажности.
Количественно воздухо- и газопроницаемость характеризуются коэффициентами воздухо- и газопроницаемости, которые равны количеству
воздуха (газа) (м3), проходящего в течение 1 ч через 1 м2 материала толщиной в 1 м при разности давлений на поверхность в 9,81 Паскаль.
Воздухо- и газопроницаемость выше, если в материале больше сообщающихся пор;
наличие воды в порах понижает эти свойства материала.
Паропроницаемость возникает при различном содержании и упругости пара по обе стороны поверхности, что зависит от температуры
водяных паров и характеризуется коэффициентом паропроницаемости, который равен количеству водяного пара (в г), проникающего в
течение 1 ч через 1 м2 материала толщиной 1 м при разности давлений пара на поверхностях 133,3 Па.
Стеновые и отделочные материалы должны обладать определенной проницаемостью, должны «дышать».
Достаточные газо- и паропроницаемость стеновых материалов предотвращают разрушение стен снаружи от мороза и при последующем
оттаивании.
Паронепроницаемые материалы располагают с той стороны ограждения, с которой содержание пара в воздухе больше.
Материалы, насыщенные водой, практически газонепроницаемы.
Лакокрасочные покрытия либо уменьшают, либо сохраняют паропроницаемость строительных материалов.
Чем меньше паропроницаемость лакокрасочной пленки, тем выше ее антикоррозионные свойства.