ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

Гідрофізичні властивості будівельних матеріалів

1 Мета роботи

Засвоїти методики визначення основних гідрофізичних властивостей будівельних матеріалів.

2 Обладнання та матеріали

Прес гідравлічний, шафа сушильна з автоматичним регулюванням температури, в межах 105±5 °С, вага лабораторна з різновагами, ємність з водою, гратка металева або пластмасова, зразки на гіпсовому та цементному в’яжучих.

3 Теоретичні відомості

Стійкість матеріалів у конструкціях, які підлягають зволоженню, залежить від їхньої здатності змочуватися водою і поглинати її, змінювати при зволоженні механічні властивості і пропускати воду під тиском.

Вологість - кількість води, що міститься в порах і на поверхні матеріалу, виражена у відсотках стосовно його маси в сухому стані.

Вологість W (%) визначають за формулою :

W = 100, (2.1)

де m₂ - маса матеріалу з природньою вологістю, г;

m₁ - маса матеріалу, висушеного до сталої маси, г.

Змочуваність водою (гідрофільність) матеріалу характеризується ступенем розтікання краплі води на його поверхні. Кількісно вона визначається крайовим кутом Ө, утвореним дотичною до поверхні краплі з поверхнею твердого тіла, чи його косинусом (рис. 2.1). Для гідрофільних матеріалів крайовий кут Ө<90˚, для гідрофобних Ө>90˚. Добре змочуються водою матеріали з речовин з вираженим полярним зв'язком молекул - природні і шту­чні кам'яні матеріали, скло та ін.

Ө	Ө
а - гідрофільних	б - гідрофобних

Рисунок2.1 - Крайові кути для матеріалів.

Водопоглинання - здатність матеріалів поглинати й утримувати воду. Розрізняють водопоглинення за масою W_m і за об'ємом W₀:

W_m= ∙100, (2.2)

W_о = ∙100, (2.3)

де m₁ – маса сухого матеріалу;

m₂ - маса насиченого водою матеріалу.

Водопоглинання за об'ємом показує ступінь заповнення об'єму матеріалу водою, тобто відкриту уявну пористість. Насичення матеріалу водою суттєво впливає на інші властивості матеріалів, наприклад міцність, морозостійкість, хімічну стійкіость, тому даний показник часто нормується (табл. 2.1).

Водостійкість - здатність матеріалів зберігати міцність при насиченні водою. При насиченні матеріалу водою міцність його знижується в результаті розчинення контактів зростання кристалів, розклинюючого ефекту адсорбційних водяних шарів, хімічної взаємодії води з окремими компонентами, набухання глинистих матеріалів та інших процесів. Водостійкість характеризується коефіцієнтом розм'якшення:

К_р = (2.4)

де R_н - міцність матеріалу, насиченого водою;

R_с - міцність сухого матеріалу.

Коефіцієнт розм'якшення наближається до нуля для глинистих невипалених матеріалів і до одиниці - для металів, скла, полімерів. Для водостійких матеріалів К_р>0,8. Підвищення його досягає­ться гідрофобізацією, а також технологічними прийомами, що сприя­ють зниженню розчинності і пористості матеріалів. Наприклад, коефі­цієнт розм'якшення гіпсових виробів можна підвищити майже в 2,5 рази (від 0,3 до 0,7), замінивши будівельний гіпс на змішане гіпсоцементнопуцоланове в'яжуче.

Таблиця 2.1 - Основні гідрофізичні властивості будівельних матеріалів.

Назва матеріалу	Водопоглинання	Морозостійкість
Плити дорожні	не більше 6%	не менше F150
Цегла та камені силікатні рядові лицеві	не менше 6%	F25, F35, F50
Цегла та камені керамічні рядові повнотілі пустотілі лицеві	не менше 8% не менше 6% не менше 6%	F15, F25, F35, F50 не нижче F25
Камені стінові із гірських порід із туфів і опок із вапняків	50% 30%	F15
Черепиця бетонна	-	не менше F25
Облицювальна керамічна плитка	не менше 16%	-
Керамічні фасадні плитки	не менше 9%	-

Паропроникність – це здатність матеріалу пропускати водяну пару за наявності різниці тиску біля поверхні огороджень. Паропроникність характеризується коефіцієнтом паропроникності К_п (г/м^.год^.Па), який виражає кількість пари, в грамах, яку пропускає матеріал площею 1 м² і товщиною 1 м за 1 годину, при різниці тиску пари між прилеглими поверхнями 1 Па. Значення коефіцієнту паропроникності для щільних матеріалів рівне нулю, для звичайного бетону він складає 3,0^.10^-5г/(м^.год^.Па), для цегли - 1,0^.10^-5г/(м^.год^.Па), для дерева - 6,2^.10^-5г/(м^.год^.Па), для ніздрюватого бетону - 1,5^.10^-5 г/(м^.год^.Па).

Морозостійкість – це здатність матеріалу в насиченому водою стані витримувати багаторазове навперемінне заморожування і відтавання без зниження міцності при стиску понад 15% (для деяких матеріалів до 25%) і втрати маси не більше, ніж 5%. Марка за морозостійкістю F характеризується оптимальним числом циклів заморожування–відтавання, при якому зберігаються початкові фізико-механічні властивості в нормованих межах.

4 Завдання, порядок виконання роботи та оформлення звіту

Визначити вологість піску, водопоглинання та водостійкість зразків на гіпсовому та цементному в’яжучих.

1. Визначення вологості

Для визначення вологості відбирають пробу піку масою 100г. Пробу піску поміщають в чашу, маса якої відома, і зважують. Після цього чашу з пробою ставлять в сушильну шафу і висушують до постійної маси при температурі 105...110 ^оС. Перед кожним зважуванням чашу з пробою матеріалу охолоджують, поміщаючи її в ексикатор з хлористим кальцієм на 30 хв. Час між двома послідовними зважуваннями становить не менше 2 год. Маса взірця вважається сталою, якщо два послідовні зважування дають однаковий результат.

Результати випробувань записують в таблицю 2.2 лабораторного зошита За результатами випробовування, використовуючи формулу (2.1), розраховують вологість W піску з похибкою не більше 0,1 %. Вологість випробовуваного матеріалу рівна середньому арифметичному значенню результатів визначення вологості двох або трьох проб.

Таблиця 2.2 – Визначення вологості піску

№ проби	Маса чаші з вологим піском, г	Маса чаші з сухим піском, г	W, %
1
2
3
Середнє значення

2. Визначення водопоглинання

Визначення водопоглиннання у воді при температурі 20 ± 5 °С.

Дослідні зразки висушують до постійної маси в сушильній шафі при температурі 105±5 °С і зважують. Зразки на основі або із застосуванням гіпсу висушують до постійної маси при температурі 50±5 °С.

Висушені зразки укладають на ґратки в посудину з водою температурою 20±5 °С в один ряд за висотою із зазорами між ними не меншими 20 мм так, щоб рівень води був вищий за верх зразків на (20...100) мм. Тривалість витримування у воді 48±1 год. Гіпсові зразки заливають до половини їх висоти водою, через 2 год їх заливають повністю і витримують ще 2 год. Насичені зразки виймають із води, обтирають вологою губкою або м'якою тканиною і зважують повторно. Масу води, яка витекла на шальку терезів, включають у масу зразка, насиченого водою. Водопоглинання зразка (W) у відсотках за масою обчислюють за формулою (2).

Визначення водопоглинання прискореним способом.

Водопоглинання можна визначити прискореним способом – методом поступового занурення зразків у воду на 1/4; 1/2; 3/4 висоти та на повну висоту +2 см. Після занурення і витримування зразків у воді протягом 5 хв їх обережно обтирають та зважують. Водопоглинання за масою визначають за формулою (2.2), а за об'ємом за формулою (2.3).

Результати випробування записують в таблицю 2.3 лабораторного зошита.

Таблиця 2.3 - Визначення водопоглинання

Характеристики	Показники
	Занурення на
	1/4	1/2	3/4	Повне + 2 см
Час витримування у воді, хв.	5	5	5	5	48 год
Маса сухого зразка, m, г
Об`єм зразка, V, см3
Маса насиченого зразка, mі, г
Водопоглинання за масою, Wm, %
Водопоглинання за об’ємом, Wо ,%

Висновок________________________________________________________