10. Проаналізувати, як водопоглинання матеріалу пов'язане з характеристиками структури (відкритою та закритою пористістю, різницею між істинною та середньою густиною).

Водопоглинання - властивість матеріалу вбирати й утримувати в собі воду. Водопоглинання за масою Wm визначають як відношення кількості поглинутої води mв до маси сухого матеріалу mс (*100%). Водопоглинання за об'ємом Wо характеризується ступенем наповненості пор матеріалу водою при насиченні, виражається відношенням об'єму матеріалу в природному стані V. Водопоглинання за об'ємом іноді називають уявною пористостю на відміну від істинної пористості. При насиченні матеріалу під тиском або при кип'ятінні у воді асоціативні комплекси молекул розпадаються, вода заповнює всі відкриті пори і показник водопоглинання за об'ємом в цьому разі чисельно відображає відкриту пористість матеріалу. Якщо всі пори відкриті, то Wо=П. Закрита пористість не впливає на водопоглинання, а відкрита підвищує його. Водопоглинання за об'ємом завжди менше за 100%, а за масою для дуже пористих матеріалів (теплоізоляційних) з відкритими порами може значно перевищувати 100%, що має місце, наприклад, для пінополіоритану. Таким чином, водопоглинання матеріалу пов'язане з показником середньої густини, залежить від характеру пористості й коливається в широких межах для різних будівельних матеріалів, % за масою: для керамічної цегли - 8...20, важкого бетону- 2..6, вапняку - 1,5...3, граніту - 0,02..0,70. Насичення матеріалів водою істотно позначається на інших властивостях: підвищується середня густина, теплопровідність, знижується міцність, морозостійкість.

11. Обгрунтувати напрямки зміни (регулювання) структурно-фізичних властивостей матеріалу (середньої густини, співвідношення середньої та істинної густини (ρ_m/ρ), пористості) з метою підвищення водонепроникності матеріалу. Навести конкретні приклади.

Водонепроникність здатність матеріалу не пропускати воду при заданому тиску за встановлений час. До водонепроникних належать абсолютно щільні матеріали (скло), а також практично водонепроникні матеріали з дуже малими закритими порами (пінополістирол, газоскло). Середня густина - це маса одиниці об'єму матеріалу в природному стані (разом з порами і пустотами). Тому середню густину потрібно збільшувати, за рахунок зменшення пор та пустот. Наприклад потрібно збільшувати густину бетону, щоб вода не фільтрувалася крізь товщу бетону і не знижувала його міцність. Співвідношення середньої та істинної густини повинне бути близьким 1, щоб забезпечити найкращу водонепроникність. Пористість - це ступінь заповнення об'єму матеріалу порами. Її виражають у процентах. Цей процент потрібно знижувати, щоб він наближався до нуля. Наприклад пінопласти, піноскло, мінеральна вата.

12. Обгрунтувати вплив навперемінного заморожування та відтаювання вологих матеріалів на їхню довговічність. Які вимоги висувають до структури матеріалу, який піддається навперемінному заморожуванню та відтаванню?

Кожний матеріал має своє граничне число к-сті навперемінних заморожувань і відтавань при якому фіз. Та фіз.-мех хар-ки матеріалу змінюються у нормованих межах. Проте з кожним новим циклом зам. Та відтавань показники міцності знижуються, що безпосередньо визнач довговічністю матеріалу. Вимогою для мат, що піддаються замерзанню –відтав. Є: щільність матеріалу (щ=рм/р), низьке водо поглинання, однорідність за структурою і матеріали, що мають високий коефіцієнт розм’якшення К>0.9.

Під дією від'ємних температур вода у крупних порах замерзає, перетворюючись на лід зі збільшенням об'єму приблизно на 9%, що призводить до виникнення тиску на стінки пор, який становить біля 210 МПа при температурі -20°. При цьому в матеріалі з'являються внутрішні напруження, які можуть спричинити його руйнування, особливо, якщо коефіцієнт водопоглинання наближається до 1, тобто всі пори відкриті. Регулювання морозостійкості (це здатність матеріалу витримувати у водонасиченому стані багаторазове навперемінне замороження й відтавання без суттєвих втрат міцності й маси) можливе за рахунок зміни капілярно-пористої структури матеріалу в процесі його виготовлення та застосування поверхнево-активних речовин. Пористі матеріали вважаються морозостійкими, якщо ступінь заповнення водою всіх доступних пор (відкриті пори) становить 80-85%. Коефіцієнт розм'якшення морозостійких матеріалів має бути не нижчим 0,9.