Гидрофизические свойства материалов
Влажность W (%) — это содержание влаги в материале в данных условиях: W — [{mw-т)/т] 100, где т„ — масса материала во влажном состоянии; т — масса высушенного материала.
С увеличением влажности возрастает объем (набухание), снижается прочность и увеличивается теплопроводность материалов.
Гигроскопичность — это способность материала адсорбировать парообразную влагу из воздуха. Вследствие гигроскопичности высушенные материалы, находясь на воздухе, приобретают некоторую влажность, которая называется равновесной, так как она изменяется с влажностью воздуха, стремясь к равновесию с ней. Наиболее гигроскопичным материалом является древесина; ее влажность в воздушно-сухом состоянии может составлять 9… 15 %.
Водостойкость — это способность материала противостоять растворяющему, адсорбционному и химическому воздействию воды. Водостойкость характеризуют коэффициентом размягчения кр, равным отношению прочности материала, насыщенного водой, к прочности сухого материала: кр = Лнас/Rcyx.
Коэффициент размягчения изменяется от 0 (глина) до 1 (сталь). Материалы с кр < 0,8 являются неводостойкими, их не применяют в конструкциях, работающих в воде.
Водонепроницаемость характеризуют наибольшим перепадом давления воды, который выдерживает материал в условиях стандартного испытания (см. подразд. 9.5).
Понятие морозостойкость неоднозначно для абсолютно плотных и пористых материалов. Для материалов на основе битумов и полимеров, а также для металлов под морозостойкостью понимают способность сохранять пластические свойства на морозе и характеризуют морозостойкость наинизшей температурой, при которой материал еще не становится хрупким и его можно деформировать, не опасаясь образования трещин.
Морозостойкость бетона, кирпича и других пористых материалов — это способность насыщенных водой образцов сохранять свою прочность при многократном замораживании и оттаивании воды в порах. Морозное разрушение материала происходит в результате
расширения воды при переходе в лед (при одинаковой массе объем льда больше объема воды примерно на 9 %).
Морозостойкость характеризуется маркой (F15, F25, ,
F1000) — числом циклов замораживания и оттаивания, которое выдерживает материал в условиях стандартного испытания. Марку по морозостойкости задают в проекте сооружения в зависимости от возможного насыщения водой и прогнозируемого числа переходов температуры через 0 °С.
Прямой метод оценки морозостойкости включает в себя:
1) подготовку двух серий образцов (основных и контрольных);
2) предварительное насыщение образцов водой;
3) выполнение заданного маркой числа циклов замораживания (в морозильной камере при t < -17 °С) и оттаивания (в воде при t > 17 °С) основных образцов;
4) испытание образцов обеих серий на прочность при сжатии.
Отношение прочности основных образцов к прочности контрольных называется коэффициентом морозостойкости (XMp3 = = Лосн/ЛКОнтр)- Считается, что материал выдержал заданное число циклов, если коэффициент морозостойкости оказался не ниже некоторого нормированного значения (для кирпича — 0,75; для гидротехнического бетона — 0,95).
Морозостойкость тем выше, чем меньшую долю составляет открытая пористость; больше в порах остается защемленного воздуха, который легко сжимается при расширении замерзающей воды и не дает подняться давлению; выше прочность материала при растяжении.