1.2.2 Определение пористости материалов

Под пористостью понимают степень заполнения объема материала порами.

Обычно общую пористость рассчитывают, исходя из средней и истинной плотности материала:

, (1.6)

где П_об – объем открытых и закрытых пор, %;

ρ₀ – плотность средняя, г/см³;

ρ_и – плотность истинная, г/см³.

Структурные свойства материала имеют большое практическое значение. Так, значения плотности используются при расчете бункеров и проектировании составов бетонов и сухих строительных смесей. От пористости материала, а значит, от его средней плотности зависит теплопроводность.

1.2.2 Гидрофизические свойства

1.2.2.1 Определение водопоглощения

Водопоглощением называется способность материала впитывать в себя воду и удерживать ее в своих порах. Различают водопоглощение по массе W_m и объему W₀, %.

Водопоглощение по массе W_m определяется количеством впитанной образцом воды, отнесенной к массе сухого образца:

,%, (1.7)

где m₂ – масса образца в насыщенном водой состоянии, г;

m₁ – масса сухого образца, г.

Водопоглощение по объему W₀, % - степень заполнения объема материала водой:

,%, (1.8)

где m₂ – масса образца, насыщенного водой, г;

m₁ – масса образца в сухом состоянии, г;

V – объем образца, см³.

Между водопоглощением по массе и объему имеется следующее соотношение:

(1.9)

Этим соотношением следует пользоваться при проверке правильности определения.

Чтобы определить водопоглощение материала, образцы высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при 110 °C, охлаждают на воздухе, взвешивают и укладывают в один ряд в сосуд с водой так, чтобы слой воды над образцами был не менее 2 см, и оставляют на 48 часов. После этого образцы вынимают из воды, обтирают влажной тканью и взвешивают. Водопоглощение рассчитывают по формулам (1.7), (1.8), используя значения m₁ и V из раздела 2.2.1.

Водопоглощение отрицательно влияет на основные свойства материала: увеличивается плотность, материал набухает, его теплопроводность возрастает, а прочность и морозостойкость понижаются.

1.2.2.2 Определение водонасыщения материала

Водопоглощение в обычных условиях не обеспечивает полного заполнения пор материала, так как в части пор остается замкнутый воздух. Поэтому водопоглощение отражает только часть объема открытых пор. Весь объем открытых пор в материале определяют методом искусственного удаления остаточного воздуха из пор. Это достигается кипячением образцов в течение часа или водонасыщением под вакуумом.

Для определения водонасыщения под вакуумом испытуемые образцы помещают в сосуд с водой под колокол вакуум-аппарата (рисунок 1.5). При создании под колоколом достаточного разрежения, оставшийся в порах воздух начинает выходить, создавая иллюзию бурного кипения.

Вакуумирование производят при разрежении до 20 мм рт. ст. в течение 30 минут, после чего насос выключают и в сосуде устанавливается атмосферное давление, при котором образцы оставляют еще на 2 часа. Затем их поочередно вынимают из воды, обтирают тканью, взвешивают и вычисляют водонасыщение (по объему):

, %, (1.10)

где m₃ – масса образа после вакуумирования, г;

m₁ – масса сухого образца, г;

V – оъем образца, см³.

Должно соблюдаться неравенство: П>W_н>W₀>W_m.

Рисунок 1.5 - Вакуумная установка: 1 – образец; 2 – сосуд с водой;

3 – колокол; 4 – манометр; 5 – кран; 6 - компрессор

Рисунок 1.6 - Виды и характер пор: 1 – замкнутые поры; 2 – тупиковые; 3 - открытые; 4 – капиллярные; 5 – тупиковые сложной конфигурации