Гидрофизические свойства строительных материалов

(гигроскопичность, капиллярное всасывание, водопоглощение)

Структура строительных материалов характеризуется наличием пор, которые связаны между собой множеством капилляров.

Гигроскопичностью называют свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из влажного воздуха. Этот физико-химический процесс называют адсорбцией. Для идеального газа PV = RT и при постоянном V давление пара Р растет с Т. При сравнительно низких Р вода в порах и капиллярах находится в виде молекул, а при повышении Р происходит их конденсация, вначале в капиллярах, затем в порах. Связь между количеством поглощенной влаги а и давлением пара отражает изотерма адсорбции.

Резкое увеличение а при Р > Р _А связано с процессом капиллярной конденсации. При высоких Р жидкая вода накапливается также в порах.

Древесина, теплоизоляционные и стеновые материалы характеризуются высокой пористостью, поэтому хорошо поглощают влагу из воздуха и их влажность сравнительно велика даже при обычных условиях: для сухой древесины она равна 12–18%, для стеновых материалов 5–7% по массе.

Как следует из изотермы адсорбции а увеличивается при увеличении концентрации молекул воды в воздухе и температуры пара. Процесс адсорбции является обратимым. Определить гигроскопичность материала можно путем простого взвешивания сухого образца и образца, выдержанного во влажных условиях.

Капиллярное всасывание воды пористым материалом происходит, когда часть конструкции находится в воде. Так, грунтовые воды могут подниматься по капиллярам и увлажнять нижнюю часть здания. Этот процесс характеризуется высотой поднятия воды в материале h, количеством поглощенной воды и интенсивностью всасывания. Величина h увеличивается с увеличением радиуса капилляра, что предъявляет повышенные требования к структуре бетонных оснований зданий.

Для определения h используют две методики. Первая методика основана на существовании связи между влажностью и электропроводностью. Вторая называется методикой меченых атомов. В первом случае измеряется величина электросопротивления материала, а во втором – концентрация меченых атомов в зависимости от h.

Водопоглощение пористых материалов определяют по стандартной методике, выдерживая образцы в воде (эту характеристику мы уже обсуждали). Определяют обычно две характеристики – водопоглощение по объему и водопоглощение по массе. Водопоглощение по объему для пористого бетона достигает 20-30% при пористости 50-60%. Эта величина всегда меньше пористости, поскольку вода вытекает из крупных пор. Водопоглощение по массе колеблется в очень широких пределах для разных материалов: для гранита от 0,02 до 0,7%, для тяжелого бетона от 2 до 4%, для кирпича от 8 до 15%, для теплоизоляционных материалов оно достигает 100% и выше. Водопоглощение отрицательно влияет на свойства материалов.