Гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, гигроскопичность, водопроницаемость) строительных материалов и изделий.
Влажность – содержание влаги в материале, отнесенное к массе материала в сухом состоянии, измеряемое в процентах.
Сравнительно простой метод определения влажности связан с высушиванием образцов материала и определением разности масс образца до и после сушки.
Для оперативного контроля влажности материала пользуются кондуктометрическим методом, основанным на зависимости электропроводности от содержания влаги в материале, и более точным емкостным и нейтронным методами. При помощи электронного емкостного влагомера измеряют диэлектрическую проницаемость – электрическую емкость датчика, заполняемого материалом. Нейтронный метод основан на эффекте замещения нейтронов атомами водорода, содержащимися в воде.
Высокой можно считать влажность более 20%, низкой – менее 5%.
Гигроскопичность - способность материала поглощать водяные пары из воздуха (при его повышенной влажности) и удерживать их вследствие капиллярной конденсации.
В зависимости от вида материала для определения гигроскопичности применяют образцы определенных размеров, которые помещают в эксикатор (сосуд с плотно притертой крышкой), где насыщенный раствор соли и вода создают определенную относительную влажность воздуха.
При прочих равных условиях гигроскопичность материала зависит от характеристик его структуры и, прежде всего, от количества и характера пор и капилляров. Материалы с и одинаковой пористостью, но имеющие более мелкие поры и капилляры, обладают, как правило, более высокой гигроскопичностью, чем крупнопористые.
Водопоглощение – способность материала при непосредственном контакте с водой впитывать ее и удерживать.
При определении водопоглощения образцы материалов помещают в сосуд, куда постепенно наливают воду, как правило, через определенные промежутки времени в зависимости от вида материала. Когда уровень воды будет выше верха образцов на 10-30 мм, их выдерживают некоторое время и периодически взвешивают. Насыщение образцов водой прекращают через 1, 24, 48 или 56 ч в зависимости от вида материала или после того как прекратится прирост массы.
Водопоглощение (по массе) в % вычисляют с погрешностью 0,1%. В зависимости от вида исседуемого материала образцы высушивают до постоянной массы до погружения в воду или после водонасыщения. Вm=((m1-m)/m)*100(m – масса в сухом сосоянии, m1 – в водонасыщенном)
Как и гидроскопичность, водопоглощение материалов зависит главным образом от характеристик его структуры. Если материал способен впитать более 20% воды по массе – это высокий показатель рассматриваемого свойства, менее 5 – низкий.
Водопоглощение материала как правило меньше его пористости, т.к. поры бывают закрытыми или очень мелкими и вода в них не проникает.
Примерное водопоглощение(по массе) древесины может достигать 150% и более, кирпича керамического – 12%, бетона тяжелого и линолеума – 3%, гранита – 0,5%. Материалы из стали и стекла воду не поглощают.
Водостойкость материала характеризуется коэффициэнтом размягчения Kр – отношением предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, у пределу прочности при сжатии материала в сухом состоянии.
Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением. Величина водопроницаемости характеризуется количеством воды, прошедшей в течение часа через 1см2 площади испытуемого материала при постоянном давлении.
При определении водонепроницаемости измеряется время, в течение которого образец не пропускает воду при постоянном давлении воды, или измеряется гидростатическое давление, которое выдерживает образец материала в течение определенного времени.
Степень водопроницаемости материала связана с характером его строения. Материалы особо плотные, у которых средняя плотность равна истинной плотности (стекло и металлы) – водонепроницаемы. Практически не пропускают воду под определенным давлением плотные материалы с замкнутыми мелкими порами.
Для специальных областей строительства может потребоваться материал, обладающий заданной степенью водопроницаемости. Особо важна водонепроницаемость для гидроизоляционных и кровельных материалов.
Вода обладает расклинивающим действием, она в 25 раз более теплопроводна, чем воздух, а при замерзании заметно увеличивается в объеме. Эти обстоятльства определяют большую значимость рассматриваемых свойств.
Увеличение влажности некоторых материалов сказывается отрицательно на их физико – механических характеристиках. Ряд материалов (древесина, бетон) увеличивают свой объем при увлажнении, а при последующем высыхании дают усадку. Систематическое увлажнение и высыхание может вызвать знакопеременные напряжения в материале и со временем привести к потере его прочности и разрушению. Насыщение материала водой приводит к заметному ухудшению его теплофизических характеристик, что особо нежелательно для материалов ограждающих конструкций, а также снижение его прочности и долговечности.