4. Гідрофізичні властивості будівельних матеріалів. Водопроникність, паропроникність, гідрофільність, гідрофобність, вологісні деформації,морозостійкість.

Водопроникність - це здатність матеріалу пропускати крізь себе воду при певному гідростатичному тиску. Вона характеризується коефіцієнтом фільтрації К_ф , який показує кількість води V_В, що протягом часу  просочилась крізь одиницю площі F випробовуваного матеріалу завтовшки  при різниці гідростатичного тиску Р₁ - Р₂ = 1 м вод. ст.: ( 15 )

Паропроникність - це здатність матеріалу пропускати водяну пару при наявності різниці тиску біля поверхні огороджень.Паропроникність характеризується коефіцієнтом паропроникності К_п, г/(м сПа) і він визначається за формулою: . ( 16 )

Для важкого бетону - 1,2 ·10^-8; для керамічної цегли - 2,24 ·10^-8;

Гідрофільність - це здатність матеріалу зв’язувати воду і змочуватись водою. Мірою змочуваності є крайовий кут , який утворюється між дотичною, що проведена до поверхні краплі рідини та до твердої поверхні матеріалу. Для гідрофільних матеріалів кут  гострий:   90 C⁰.

Гідрофобність - це здатність матеріалу не змочуватися водою (відштовхувати воду)  > 90 C⁰. До гідрофобних матеріалів належать парафін, жирові мастила, бітум. Процес надання поверхні гідрофільних матеріалів здатності відштовхувати воду (тобто гідрофобності) називається гідрофобізацією і здійснюється обробкою ПАР. Вона сприяє підвищенню водонепроникності, водо- та морозостійкості тощо.

Вологові деформації - це здатність матеріалу змінювати свій об’єм із зміною вологості, що може спричинитися до структурних напружень у матеріалі.

Властивості матеріалу при зволоженні (насиченні) водою збільшуватись в об’ємі називається набуханням (глина, деревина).

Із зменшенням вологості (із висиханням) деякі матеріали дають усадку, тобто зменшуються в об’ємі та розмірах, що може викликати тріщини (цегла - сирець). Ці властивості слід враховувати, вибираючи умови зберігання й використання у будівництві таких матеріалів.

Морозостійкість - це здатність матеріалу в насиченому водою стані витримувати багаторазове поперемінне заморожування й відтавання без зниження міцності при стиску й утрати маси в нормованих межах.

Марка за морозостійкістю характеризується оптимальним числом циклів заморожування-відтавання, які витримує випробуваний матеріал. Наприклад, цеглу керамічну випускають марок F15, F25, F35, F50 (цифри позначають число циклів заморожування та відтавання).

Найбільш морозос-ми є щільні мат-ли з низьким водопог-ням, однорідні за структурою.

5. Теплофізичні властивості будівельних матеріалів. Теплопровідність, термічний опір, теплоємність, теплостійкість.

Теплопровідність - це здатність матеріалу передавати теплоту від однієї поверхні до іншої при наявності різниці температур на цих поверхнях. Така здатність характеризується коефіцієнтом теплопровідності , Вт/(мК⁰): ( 17 )

де q - поверхнева густина теплового потоку, Вт/м²;  - товщина матеріалу, м ; Т - різниця температур на ділянці завтовшки , К⁰; Q - кількість теплоти, Дж; F - площа перерізу, м²;  - тривалість проходження теплового потоку.

З усіх природних і штучних речовин повітря має найменшу теплопровідність

Значення  залежить від ступеня пористості й характеру пор, структури, вологості, температури, а також від виду матеріалу. Найбільше на теплопровідність впливає пористість.

Будівельні матеріали з дрібними та закритими порами менше теплопровідні, тоді як матеріали з великими та сполученими порами характеризуються вищим  (виникає рух повітря, конвекція).

Для орієнтовного визначення теплопров-ті  для матеріалів мінерального походження існує емпірична ф-ла В.П.Некрасова: , ( 18 )де d-відносна густина.

З теплопровідністю пов’язаний термічний опір R_б: R_b =    ( 19 )

де R_б - термічний опір одношарової огороджувальної конструкції,  - товщина стінового матеріалу, м. Від значення термічного опору залежить товщина зовнішніх стін і витрата палива на опалення будівель.

Для граніту  = 2,8…3,0 Вт/м·К⁰ , важкого бетону - 1,1...1,5; цегли керамічної - 0,7...0,8.

Теплоємність - це здатність матеріалу під час нагрівання поглинати теплоту. Вона характеризується питомою теплоємністю, тобто кількістю теплоти, необхідної для нагрівання одиниці маси на 1^о, , ( 20 )

де Q - кількість теплоти, необхідної для нагрівання матеріалу, Дж; т - маса матеріалу, кг; t₂ і t₁ - відповідно кінцева й початкова температури нагрівання, К⁰.

Для житлових і опалювальних будівель вибирають матеріали з невеликим коефіцієнтом теплопровідності, але з вищою питомою теплоємкістю С. Наприклад, питома теплоємність кам’яних природних і штучних матеріалів становить 0,76...0,92 , сухої деревини 2,7...3,0. Тому дерев’яні стіни акумулюють більше теплоти, ніж кам’яні, а згодом можуть віддавати її всередину приміщення.

Теплостійкість - це здатність матеріалу витримувати нагрівання до певної температури (нижчої за температуру плавлення) без переходу в пластичний стан. Так, наприклад, бітуми розм’якшуються при t = 45...90 С⁰ скло - 750...900 С⁰. Важливо знати значення теплостійкості для того, щоб визначити температурні режими експлуатації будівельних матеріалів.