Водостойкость и пористость материалов

Водостойкость

Водостойкость – способность материала сохранять прочность при насыщении водой. У одних материалов (например, у цементного бетона) прочность при насыщении водой увеличивается, у других (например, у гипсовых материалов) – резко снижается.

Показателем водостойкости является коэффициент размягчения К_разм, который определяется как отношение предела прочности (при сжатии) материала в насыщенном водой состоянии R_cx к пределу прочности сухого материала R_сж: К_разм = R‘_сж / R_сж

Значения коэффициента размягчения для различных материалов находятся в интервале от 0 (необожженные глиняные материалы) до 1 (стекло, металлы, битум, фарфор). Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Водостойкими, например являются кварцит, гранит, мрамор и др.

Пористость

Пористость П – степень заполнения объема материала порами. Определяется по формуле П = (1 – γ/ρ)· 100 %; где γ – средняя плотность материала, кг/м³; ρ – истинная плотность материала, кг/м³.

Для сыпучих материалов вычисляется межзерновая пористость (пустотность). Она определяется по этой же формуле, только для расчета вместо истинной плотности берут среднюю плотность, или насыпную среднюю плотность.

В объеме материала могут одновременно находиться поры и пустоты. Поры (от греческого порос – выход, отверстие) – это мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом или водой, пустоты – более крупные ячейки и полости между кусками рыхло насыпанного материала, заполненные воздухом.

Пористость материала существенно влияет на такие его свойства, как средняя плотность, прочность, водопоглощение, влажность, водопроницаемость, морозостойкость, теплопроводность и др.

Примерные значения пористости, %, для некоторых строительных материалов приведены ниже:

металлы и стекло    0

кварцит   До 1

мрамор    0,8—3,0

гранит     1—3

бетон      5—10

кирпич    25—35

туф вулканический 20—60

древесина      50—75

Пористость – физическое свойство, используемое при косвенной оценке водо- поглощения горных пород, их долговечности и т. п. Пористость вычисляют по известным значениям средней и истинной плотности.

Водопоглощение

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать в порах воду. Оно, как правило, не характеризует истинную пористость материала, так как часть пор оказывается недоступной для воды, а в заполненных водой порах частично остается воздух. Водопоглощение определяют по массе B_мас или объему В_об в процентах.

Водопоглощение B_мас равно отношению массы воды, поглощенной образцом при насыщении, к массе сухого образца: B_мас = [(m₁ – m) / m] • 100 %, где m – масса сухого образца, кг; m₁ – масса насыщенного водой образца, кг.

Водопоглощение В_об равно отношению массы воды, поглощенной образцом при насыщении, к объему образца: В_об = [(m₁ – m) / V] • 100 %

Для перехода B_мас к В_об пользуются фор мулой В_об = V_мас γ, которая выводится из уравнения В_об / В_мас = (m₁ – m) / V: (m₁ – m) / m = m / V = γ.

Увлажнение и насыщение строительных материалов водой, как правило, отрицательно влияет на их основные свойства – увеличивает среднюю плотность, тепло- и электропроводность, снижает прочность. Водопоглощение зависит от количества и характера пор. Примерные значения водопоглощения, %, для различных материалов приведены ниже:

кварцит     0,17

гранит       0,09—0,65

мрамор     0,05—0,3

керамическая плитка для полов  1—4

бетон        2—3

кирпич      8—20

Водопоглощение – важное физическое свойство камня, которым пользуются при ориентировочной оценке его долговечности. Так, например, если указанный параметр у породы не превышает 0,5 %, ее не испытывают на морозостойкость, полагая, что порода имеет вполне достаточную долговечность (в стандартах на блоки и на камни бортовые). У горных пород, используемых при производстве стеновых материалов, водопоглощение не должно превышать: для вулканических туфов – 50, для других пород—30%.

Определение водопоглощения горной породы производят на пяти образцах – кубиках с размером ребра 40—50 мм или цилиндрах с диаметром и высотой 40—50 мм. Каждый образец очищают щеткой от рыхлых частиц, пыли и высушивают до постоянной массы. После полного остывания образцов на воздухе их взвешивают на настольных или циферблатных весах, укладывают в сосуд с водой комнатной температуры в один ряд (уровень воды в сосуде должен быть на 20—100 мм выше верхней грани образцов) и выдерживают в течение 48 ч. Далее образцы вынимают из сосуда,- вытирают досуха мягкой тканью и поштучно взвешивают. При этом массу воды, вытекшей из пор образца на чашку весов, включают в массу насыщенного водой образца.

Водопоглощение горной породы вычисляют как среднее арифметическое результатов определения водопоглощения пяти образцов. Значения этого показателя для наиболее распространенных видов облицовочного камня СНГ даны в приложении.

Влажность

Влажность – количество содержащейся в материале влаги, отнесенное к массе материала в сухом состоянии. Влажность W вычисляют по формуле W = [(m₁ – m) / m] • 100 % (здесь m – масса сухого образца, кг; m₁
– масса влажного образца, кг).

Влажность учитывают при транспортировке, хранении и приемке материалов по массе. Она влияет на теплопроводность, устойчивость к гниению и некоторые другие свойства материалов.

Водопроницаемость

Водопроницаемость – свойства материала пропускать воду под давлением. Это одна из главных эксплуатационных характеристик кровельных и гидроизоляционных материалов, брезентов, кожи, Величина водопроницаемости определяется количеством воды (мл), которое пропускает материал в единицу времени (ч) через площадь (1 см²) при постоянном давлении.

Обратным свойством – водонепроницаемостью – характеризуются     особо плотные материалы (например, сталь, стекло, битум) и плотные материалы с замкнутыми порами (например, бетон специально подобранного состава).