Водостойкими являются строительные материалы если их коэффициент водостойкости

Определение влажности, водопоглощения и водостойкости строительных материалов

Краткие теоретические сведения

Влажность– отношение массы воды, находящейся в данный момент в материале, к массе (реже к объему) материала в сухом состоянии. Поглощение влаги из воздуха обусловлено полимолекулярной адсорбцией водяных паров внутренней поверхности пористого материала, а также капиллярной конденсацией.

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 и 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.

image062, (3.1)

где m2, m1 – масса соответственно влажного и сухого образца.

Известны и другие способы определения влажности материала, например, путем измерения электросопротивления и электроемкости.

Водопоглощение – свойство материала при непосредственном соприкосновении с водой впитывать и удерживать ее в своих порах. Его определяют путем полного насыщения водой предварительно высушенного образца.

Водопоглощение выражают степенью заполнения объема материала водой (водопоглощение по объему Wо) или отношением количества поглощенной воды к массе сухого материала.

Водопоглощение по массе – это масса поглощенной материалом воды, отнесенная к массе сухого материала, %:

image064(3.2)

Водопоглощение по объему – это объем поглощенной материалом воды, отнесенный к объему материала, характеризует интегральную (кажущуюся) пористость материала Пи:

image066(3.3)

Водопоглощение по массе Wm. и объемное водопоглощение Wо связаны между собой зависимостью

image068(3.4)

Водонасыщение – это отношение объема пор, занятых водой, к общему объему пор. Определяется оно отношением водопоглощения по объему к общей пористости материала. Это отношение называется коэффициентом водонасыщения:

image070(3.5)

Величина Кнас определяет морозостойкость материала. Морозостойкими материалами считаются материалы, если их Кнас≤0.9

image072(3.6)

где Rнас – предел прочности при сжатии образца в насыщенном водой состоянии; Rсух – предел прочности при сжатии сухого образца, МПа.

Водостойкими называются материалы, у которых Кразм ≥ 0,8.

3.1 Определение влажности строительных материалов

Приборы и материалы: весы, сушильный шкаф, образцы.

Методика проведения опыта

Образец взвешивают, сушат до постоянной массы в сушильном шкафу, снова взвешивают и определяют влажность по формуле (3.1).

Результаты заносят в табл. 3.1

Масса образца, г Влажность, %, image074
до сушки m2 после сушки m1

3.2 Определение водопоглощения строительных материалов

Приборы и материалы: весы, сушильный шкаф, образцы, сосуд металлический для кипячения образцов, электроплитка, эксикатор, объемомер.

Методика проведения опыта

Образцы строительных материалов сушат до постоянной массы, взвешивают с точностью до 0,1 г и подвергают водонасыщению. Водонасыщенные образцы взвешивают, опускают в объемомер для определения объема и вычисляют водопоглощение по формулам (3.2) и (3.3). Результаты опыта заносят в табл. 3.2

Вид материала Масса образца, г Объем образца V, см Водопоглощение, %
сухого m1 насыщенного m2 По массе По объему

3.3 Определение замкнутой пористости и коэффициента насыщения

Данные для вычисления берут из лабораторных работ №1, №2, №3 (табл. 3.2) и заносят в табл. 3.3.

Номер опыта Истинная плотность ρ, г/см 3 Средняя плотность ρ0, г/см 3 Общая пористость image076 Открытая пористость По=Wо Замкнутая пористость Пз=П-По Коэффициент насыщения image078

Контрольные вопросы по лекционному курсу

1 Что такое водопоглощение по массе и по объему?

2 Что такое истинная и кажущаяся пористость?

3 Какие показатели зависят от водопоглощения?

4 Что такое водостойкость и как она определяется?

5 Что такое водонепроницаемость и как она определяется? От чего зависит?

6 Что такое морозостойкость? Как она определяется?

7 В чем выражается отрицательное влияние процессов замораживания и оттаивания?

8 Что такое теплопроводность и какие показатели конструкций она определяет?

9 Что такое термическая стойкость?

10 Сформулировать понятия огнестойкости и огнеупорности.

11 Что такое химическая стойкость строительных материалов?

Источник

Влияние влаги на свойства материалов. Водостойкость материалов. Оценка водостойкости.

Увлажнение приводит к изменению многих свойств материала: повышается масса строительной конструкции, возрастает теплопроводность; под влиянием расклинивающего действия воды уменьшается прочность материала. Для многих строительных материалов влажность нормирована. Например, влажность стеновых материалов – 5-7%, воздушно-сухой древесины – 12-18%.

Гигроскопичностью называется свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из воздуха.

Степень гигроскопичности зависит от количества и величины пор в материале, его структуры, температуры и относительной влажности воздуха. Материалы с одинаковой пористостью, но с более мелкими порами обладают более высокой гигроскопичностью, чем крупнопористые. Это отрицательно сказывается на физико-механических характеристиках материалов.

Например, цемент при хранении поглощает из воздуха водяные пары, теряет активность; древесина при влажном воздухе разбухает, коробится, образует трещины усушки, изменяются форма и размеры деревянных изделий.

Водостойкость – свойство материала сохранять в той или иной мере свои прочностные свойства при увлажнении. Числовой характеристикой водостойкости служит отношение предела прочности при сжатии материала в насыщенном водой состоянии RH к пределу прочности при сжатии в сухом состоянии RC. Это отношение принято называть коэффициентом размягчения.

image033

Этот коэффициент изменяется от 0 (полностью размягчающиеся материалы) до величины, близкой к 1. К водостойким относятся строительные материалы, коэффициент размягчения которых больше 0,8. Такие материалы можно применять в сырых местах без специальных мер по защите их от увлажнения.

Водонепроницаемость – свойство материалов не пропускать через свою толщу воду под давлением.

Данное свойство зависит от пористости, размера и характера пор и оценивается по-разному с учетом специфики условий эксплуатации конкретного материала: для рулонных и мастичных кровельных и гидроизоляционных материалов – временем, по окончании которого вода при определенном давлении начинает просачиваться через образец, для гидроизоляционных строительных растворов и бетонов – односторонним гидростатическим давлением, при котором вода в стандартных условиях не проходит через образец цилиндрической формы.

Водонепроницаемыми являются плотные материалы (металлы, битум, полимеры) и материалы с мелкими замкнутыми порами (пенопласты).

На стабильность структуры и свойств материала заметное влияние оказывают попеременное увлажнение и просыхание. В жестких условиях находится тот материал, который увлажняется при резких температурных перепадах. Вода, поглощенная материалом, особенно порами в поверхностном слое, замерзает при переходе через нулевую температуру с расширением на 9%. Чередующаяся кристаллизация льда в порах с последующим оттаиванием приводит к дополнительным внутренним напряжениям. Могут возникнуть микро- и макротрещины со снижением прочности, с возможным разрушением структуры.

5. Морозостойкость и водонепроницаемость, способы их определения.

На стабильность структуры и свойств материала заметное влияние оказывают попеременное увлажнение и просыхание. В жестких условиях находится тот материал, который увлажняется при резких температурных перепадах. Вода, поглощенная материалом, особенно порами в поверхностном слое, замерзает при переходе через нулевую температуру с расширением на 9%. Чередующаяся кристаллизация льда в порах с последующим оттаиванием приводит к дополнительным внутренним напряжениям. Могут возникнуть микро- и макротрещины со снижением прочности, с возможным разрушением структуры.

Свойство материала, насыщенного водой, выдерживать многократные попеременные (циклические) замораживание и оттаивание без значительных технических повреждений и ухудшения свойств называется морозостойкостью.

Материал считают выдержавшим испытание, если после заданного количества циклов замораживания и оттаивания потеря массы образцов не превышает 5%, а прочность снижается не более чем на 20%.

Обычно образцы, насыщенные водой замораживают в специальных морозильных камерах при температуре 180C, а оттаивание в воде при комнатной температуре. Могут применяться и ускоренные методы испытания на морозостойкость с помощью сернокислого натрия.

Марка по морозостойкости (F 10, F 15 …… F 500) характеризуется числом циклов замораживания и оттаивания, которое выдержал материал, при допустимом снижении прочности или уменьшении массы образцов.

Водонепроницаемость строительного раствора важна для наружных штукатурок зданий, стяжек на балконах, подстилающего слоя под керамическую плитку пола в ванной комнате, для специальных гидроизоляционных штукатурок и т. д. Поскольку затвердевший раствор содержит поры, следовательно, абсолютно водонепроницаемых растворов нет.
Принято считать водонепроницаемым раствор, пропускающий малое количество воды, которое полностью испаряется с его поверхности, не оставляя мокрых пятен. Чем раствор менее порист, чем он плотнее, тем он меньше пропускает воду. Для повышения водонепроницаемости при приготовлении в раствор вводят добавки— уплотняющие (жидкое стекло) и гидрофобизирующие (полимерные смолы, битум, церезит).

Источник

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 Кразм, который определяется как отношение предела прочности (при сжатии) материала в насыщенном водой состоянии Rcx к пределу прочности сухого материала Rсж: Кразм = R‘сж / Rсж

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

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

туф вулканический 20—60

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 Bмас или объему Воб в процентах.

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

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

Для перехода Bмас к Воб пользуются фор мулой Воб = Vмас γ, которая выводится из уравнения Воб / Вмас = (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:

керамическая плитка для полов 1—4

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 – 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 см 2 ) 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).

Источник

Водостойкость

35763 big

Экспериментальное определение водостойкости каменной и стеклянной ваты

Как правило, теплоизоляционные конструкции с применением таких изделий проектируются так, чтобы исключить возможность увлажнения теплоизоляционного материала, т.к. в этом случае достигается максимальная эффективность изоляции.

Вместе с тем во многих случаях предотвратить контакт теплоизоляции с влагой невозможно, например, в конструкциях фасадной изоляции с наружной стороны.

В последние годы особую популярность приобрели системы т.н. вентилируемых фасадов, в которых наружная сторона теплоизоляции контактирует с атмосферой и может сорбировать влагу из воздуха, а внутренняя сторона прилегает к изолируемой поверхности стены. При этом влага, выходящая изнутри здания, может конденсироваться в теплоизоляционном слое.

В связи с этим достаточно актуальной представляется задача оценки устойчивости теплоизоляционных изделий к действию влаги.

Поскольку, согласно ГОСТ Р 52953-2008 (ЕН ИСО 9229:2004), изделия из каменной и стеклянной ваты являются разновидностями минеральной ваты и во многих случаях применяются в одних и тех же конструкциях, логичным было бы оценивать их водостойкость по единой методике.

Однако методика, установленная в ГОСТ 4640-93 для оценки водостойкости каменной ваты и заключающаяся в определении водородного показателя (рН) водной вытяжки, для стеклянной ваты неприменима из-за существенной разницы в химическом составе этих двух разновидностей минеральной ваты.

ВНИИСПВ, являясь головной организацией в области технологии и исследований неорганических, в первую очередь, стеклянных волокон, в течение длительного времени занимался разработкой методики определения водостойкости таких волокон и накопил определенный опыт проведения таких определений. В частности, были выполнены многократные определения этого показателя для наиболее массового вида продукции – непрерывных волокон из бесщелочного алюмоборосиликатного стекла (стекла Е по международной классификации).

Сущность метода заключается в определении потери массы волокон, отнесенной к стандартной удельной поверхности, после их кипячения в течение 3 часов в дистиллированной воде. Удельная поверхность рассчитывается на основе данных о среднем диаметре волокон, полученных при непосредственном их измерении оптическим методом.

Определенная по этой методике характеристика волокон из алюмоборосиликатного стекла, относящегося к категории водостойких волокон, составила 18±2 мг/5000 см.

Если принять указанное значение за эталонный показатель, то более высокие цифры будут свидетельствовать о снижении водостойкости, а более низкие, соответственно, о ее повышении.

По указанной методике была в экспериментальном порядке определена водостойкость нескольких произвольно выбранных образцов изделий из каменной и стеклянной ваты, выпущенных отечественными предприятиями.

Выводы:
1. Водостойкость каждого из испытанных образцов каменной ваты существенно выше аналогичного показателя испытанных образцов стеклянной ваты.
2. Водостойкость испытанных образцов каменной ваты превышает аналогичный показатель эталонного образца – волокна из бесщелочного алюмоборосиликатного стекла.
3. Уменьшение содержания окислов щелочных металлов способствует повышению водостойкости минеральных волокон.
4. Полученные данные, поскольку подобные сравнительные испытания проводились впервые, не дают возможности прогнозировать долговечность теплоизоляционных изделий, однако в связи с пониженной водостойкостью стеклянной ваты применение изделий из нее в конструкциях, в которых не исключается увлажнение теплоизоляционного материала, целесообразно ограничивать или не допускать. К таким конструкциям могут, например, относиться системы фасадной теплоизоляции, в которых наружный слой теплоизоляционного материала находится в непосредственном контакте с воздушным зазором.

Л. МАКЕЕВА, зав. лаб. ИЦ «Питон»;
А. МУСТАФИНА, инженер-технолог ИЦ «Питон»

Источник

Определение коэффициента размягчения (водостойкости) материала

Физическое состояние материала, в особенности его влажность, оказывает большее влияние на величину предела прочности образца. Прочность большинства природных и искусственном каменных материалов в сухом состоянии выше, чем в насыщенной водой состоянии. Свойство материалов сохранять прочность в водонасыщенном состоянии называется водостойкостью и характеризуется коэффициентом размягчения, который определяют по формуле:

Кр= image068, (20)

image070— предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов, МПа (кг/см 2 );

image072— предел прочности при сжатии образцов, высушенных до постоянной массы, МПа (кг/см 2 ).

В соответствии с ГОСТ 30629-99 для определения прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии образцы материалов из горных пород после измерений укладывают в сосуд с водой комнатной температурь так, чтобы уровень воды в сосуде был выше верха образцов не менее чем на 20 мм. В таком положении образцы следует выдержать в течение 48 ч. После чего их вынимают из сосуда, удаляют влагу с поверхности влажной тканью и каждый образец подвергает испытанию на прессе по описанной выше методике. Для испытаний также берут не менее 3-х образцов. По результатам испытаний делается заключение о водостойкости материала и области его применения. Строительный материал принято считать водостойким, если коэффициент размягчения его составляет не менее 0,8.

Определение предела прочности при изгибе

Rизг=image074, [МПа (кг/см 2 )], (21)

б) при двух равных сосредоточенных нагрузках, расположенных симметрично оси балочки в 1/3 пролета

Rизг= image076, [МПа (кг/см 2 )], (22)

а— расстояние между точками приложения нагрузок, м (см);

Окончательный результат предела прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний 3-х образцов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА

КОНСТРУКТИВНОГО КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ

Коэффициент конструктивного качестваматериала (К.К.К.) материала характеризует его конструктивные свойства. Коэффициент конструктивного качества определяют по формулам:

К.К.К.= image078, [МПа], (23)

ρ0 – относительная плотность материала (средняя плотность, деленная на плотность воды) подставляемая в формулу в виде безразмерной величины.

Наиболее эффективные конструкционные материалы имеют более высокую прочность при малой средней плотности. Повышения К.К.К. можно добиться снижением средней плотности материала и увеличением его прочности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОРОЗОСТОЙКОСТИ

Морозостойкость характеризует способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. Основная причина разрушения влажного материала при замораживании заключается в давлении на стенки пор воды при ее замерзании, составляющем десятки и сотни МПа и приводящем к разрушению материала.

Испытание проводят в следующей последовательности. Образцы укладывают в ванну на решетку в один ряд и заливают водой с температурой 20+5 0 С так, чтобы уровень воды в ней был выше верха образцов на 20 мм. После выдержки образцов в течение 48 часов воду сливают. Пять образцов испытывают на сжатие по стандартной методике, ванну с остальными образцами помещают в холодильную камеру и доводят температуру до минус 17-25 0 С. При установившейся температуре в пределах минус 17-25 0 С образцы выдерживают 4 часа, после чего ванну вынимают из камеры и наливают а нее проточную или сменяемую воду с температурой 20+5 0 С, и выдерживают до полного оттаивания образцов, но не менее 2 часов. Одно замораживание и одно оттаивание считаются за один цикл.

Циклы испытаний повторит и в зависимости от ожидаемой величины морозостойкости для данного материала после 15, 25, 60 или более циклов по пять образцов подвергают испытанию на сжатие по ранее изложенной методике.

По результатам испытаний вычисляют потерю прочности образцов по формуле:

D= image080100, [%] (24)

пяти образцов в насыщенном водой состоянии, [МПа (кг/см 2 )];

image082— среднее значение прочности на сжатие пяти образцов

после их испытания на морозостойкость, [МПа (кг/см 2 )].

Если среднее значение потери прочности пяти образцов при сжатии после попеременного их замораживания и оттаивания не превышает 20% при установленном числе циклов, то такой материал отвечает соответствующей марке по морозостойкости. При потере прочности свыше 20% материал не отвечает соответствующей марке по морозостойкости. Морозостойкость может оцениваться также по потере массы образцами из испытуемого материала. В этом случае после насыщения водой образцы (не менее 5-ти) взвешивают, а затем после соответствующего количества циклов замораживания-оттаивания снова взвешивают. По результатам вычисляют потерю массы образцов по формуле:

D= image084100, [%] (25)

Пределом морозостойкости считается то наибольшее количество циклов, которое материал выдержал при потере массы не более 5%.

Источник

Adblock
detector