Влажность строительных материалов: Строительные материалы. Основные понятия

Строительные материалы. Основные понятия

ЧАСТЬ 1.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов.
Механические свойства строительных материалов

В строительстве при возведении зданий и сооружений применяются различные строительные материалы и изделия из них. Основными строительными материалами в промышленном и гражданском строительстве являются цемент, бетон, кирпич, камень, дерево, известь, песок, черные металлы, стекло, кровельные материалы, пластик и другие.

В настоящее время строительная индустрия развивается в направлении создания теплосберегающих строительных материалов. Наиболее перспективными энергосберегающими материалами считаются ячеистые бетоны и бетоны на легких заполнителях.

Материалы, которые не требуют дальних перевозок, добываются или вырабатываются вблизи района строительства, называются местными строительными материалами. К таким материалам обычно относятся песок, гравий, щебень, известь и т. д.

Источником производства строительных материалов служат природные ресурсы страны, которые в качестве строительных материалов могут использоваться в природном состоянии (камень, песок, древесина) или в виде сырья, перерабатываемого на предприятиях промышленности строительных материалов (полистирол, керамзит).

При изучении строительных материалов их можно классифицировать на такие виды: природные каменные материалы, вяжущие материалы, строительные растворы, бетоны и бетонные изделия, железобетонные изделия, искусственные каменные материалы, лесные материалы, металлы, синтетические материалы и т. д.

Все строительные материалы имеют ряд общих свойств, но качественные показатели этих свойств различны.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов

Данную группу свойств составляют, во-первых, параметры физического состояния материалов и, во-вторых, свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, степень измельчения порошков, ко вторым — гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость, водостойкость, морозостойкость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение) и некоторые другие. Технические требования на строительные материалы приведены в Строительных нормах и правилах (СНиП).

Истинной плотностью, pu называется масса единицы объема материала, взятого в плотном состоянии. Для определения удельного веса необходимо вес сухого материала разделить на объем, занимаемый его веществом, не считая пор. Вычисляется она по формуле:

pu=m/Va

где m — масса материала, Va — объем материала в плотном состоянии.

Истинная плотность каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры.

Истинная плотность гранита 2,9 г/см

3, стали — 7,85 г/см3, древесины — в среднем 1,6 г/см3. Так как большинство строительных материалов являются пористыми, то истинная плотность имеет для их оценки вспомогательное значение. Чаще пользуются другой характеристикой — средней плотностью.

Средней плотностью, pc называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и содержащейся в них влагой. Средняя плотность пористого материала, как правило,  меньше истинной. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности. Среднюю плотность вычисляют по формуле:

Средняя плотность ячеистого бетона (пенобетона) находится в пределах от 300 кг/м3 до 1200 кг/м3 (ГОСТ 25485 — 89), а полистиролбетона от 150 кг/м
3
до 600 кг/м3 (ГОСТ Р 51263 — 99). Изделия (блоки) из этих строительных материалов легки в обращении (штабелировании, транспортировке, кладке).

pc=m/Ve

где m — масса материала, Ve — объем материала.

Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.

Эту характеристику необходимо знать при расчетах прочности конструкций с учетом их собственного веса, а также для выбора транспортных средств при перевозках строительных материалов.

Относительная плотность, d — отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4оС, имеющая плотность 1000 кг/м

3.

Пористостью, П называется отношение объема пор к общему объему материала. Пористость вычисляется по формуле

Современные энергосберегающие строительные материалы обладают высокими показателями пористости (до 95%) и, соответственно, низкой теплопроводностью. Это связано с тем, что воздух имеет наименьшую теплопроводность.

П=(1 — pc/pu)*100

где pc, pu — средняя и истинная плотности материала.

Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах, начиная от 0 (сталь, стекло) до 95% (пенобетон).

Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость). Истинная, средняя плотности и пористость материалов — взаимосвязанные величины. От них зависят прочность, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства материалов. Примерные значения их для наиболее распространенных материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Наименование
Плотность, кг/м3Пористость, %Теплопроводность,
Вт / (м * оС)
истиннаясредняя
Гранит 2700 2500 7,4 2,8
Вулканический туф 2700 1400 52 0,5
Керамический кирпич        
— обыкновенный 2650 1800 32 0,8
— пустотелый 2650 1300 51 0,55
Тяжелый бетон 2600 2400 10
1,16
Пенобетон 2600 700 85 0,18
Полистиролбетон 2100 400 91 0,1
Сосна 1530 500 67 0,17
Пенополистирол 1050
40
96 0,03

Водопоглощением материала называется его способность впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно определяется как разность весов образца материала в насыщенном водой и сухом состояниях и выражается в процентах от веса сухого материала (водопоглощение по массе) или от объема образца (водопоглащение по объему).

Водопоглощение определяют по следующим формулам:

Ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон), как и бетоны на легких заполнителях (полистиролбетон, керамзитобетон) обладают невысокими показателями водопоглощения 6 — 8 %.

WM=(mв— mc)/mc   и   Wo=(mв— mc)/V

где m

в — масса образца, насыщенного водой, mc — масса образца, высушенного до постоянной массы, V — объем образца.

Между водопоглощением по массе и объему существует следующая зависимость:

Wo=WM*pc

Водопоглощение всегда меньше пористости, так как поры не полностью заполняются водой.

В результате насыщения материала водой его свойства существенно изменяются: уменьшается прочность, увеличивается теплопроводность, средняя плотность и т. п.

Влажность материала W определяется содержанием воды в материале в данный момент, поэтому процент влажности ниже, чем полное водопоглощение. Она определяется отношением воды, содержащейся в материале в момент взятия пробы для испытания, к массе сухого материала. Влажность вычисляется по формуле:

W=(mвл— mc)/mc*100 

где, mвл, mс— масса влажного и сухого материала.

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость материала зависит от его пористости и характера пор. С водопроницаемостью сталкиваются при возведении гидротехнических сооружений, резервуаров для воды.

Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость — способность материала не пропускать воду под давлением. Очень плотные материалы (сталь, битум, стекло) водонепроницаемы.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.

Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.

Морозостойкость материалов зависит от их плотности и степени заполнения водой.

Образцы испытываемого материала, в зависимости от назначения, должны выдержать от 15 до 50 и более циклов замораживания и оттаивания. При этом испытание считается выдержанным, если на образцах нет видимых повреждений, потеря в весе не превышает 5%, а снижение прочности не превосходит 25%.

Морозостойкость имеет большое значение для стеновых материалов, которые подвергаются попеременному воздействию положительной и отрицательной температуры, и измеряется в циклах замораживания и оттаивания.

Теплопроводностью называется способность материала проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал.

Чем больше пористость и меньше средняя плотность, тем ниже коэффициент теплопроводности. Такой материал имеет большее термическое сопротивление, что очень существенно для наружных ограждающих конструкций (стен и покрытий). Материалы с малым коэффициентом теплопроводности называются теплоизоляционными материалами (минеральная вата, полистирол, пенобетон, полистиролбетон и др.) Они применяются для утепления стен и покрытий. Наиболее теплопроводными материалами являются металлы.

Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(м*оС), а воздуха 0,023 Вт/(м*оС), т.е. превышает его в 25 раз. Коэффициенты теплопроводности отдельных материалов приведены в таблице 1.

Огнестойкостью называется способность материалов сохранять свою прочность под действием высоких температур. Сопротивление воспламенению определяется степенью возгораемости. По степени возгораемости строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Полистиролбетон относится к слабогорючим материалам и имеет группу горючести Г1. Ячеистые бетоны не горючие материалы.

Несгораемые материалы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся каменные материалы (бетон, кирпич, гранит) и металлы.

Трудносгораемые воспламеняются с большим трудом, тлеют или обугливаются только при наличии источника огня, например фибролитовые плиты, гипсовые изделия с органическим заполнением в виде камыша или опилок, войлок, смоченный в глиняном растворе, и т. п. При удалении источника огня эти процессы прекращаются.

Сгораемые материалы способны воспламеняться и гореть или тлеть после удаления огня. Такие свойства имеют все незащищенные органические материалы (лесоматериалы, камыш, битумные материалы, войлок и другие).

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь и не размягчаясь. По степени огнеупорности материалы подразделяют на следующие группы: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные выдерживают температуру 1580оС и выше, тугоплавкие — 1350 — 1580оС, легкоплавкие — менее 1350оС. Огнеупорные материалы используются при сооружении промышленных печей, для обмуровки котлов и тепловых трубопроводов (огнеупорный кирпич, жаростойкий бетон и т. п.).

Механические свойства строительных материалов

К основным механическим свойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др.

Прочностью называется свойство материала сопротивляться разрушению и деформации от внутренних напряжений под действием внешних сил или других факторов (неравномерная осадка, нагревание и т.д.). Прочность материала характеризуют пределом прочности или напряжением при разрушении образца. При сжатии это напряжение определяется делением разрушающей силы на первоначальную площадь образца.

Различают пределы прочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Они определяются испытанием стандартных образцов на испытательных машинах.

Современные энергосберегающие конструкционные материалы, как правило, обладают достаточной прочностью на сжатие для возведения жилых помещений. Так, например, полистиролбетон плотностью 600 кг/м3 соответствует классу прочности В2. Ячеистый бетон плотностью 700 кг/м3 соответствует классу В2,5.

Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего он сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в отдельных конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.

Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют чаще всего в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может назначаться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.

В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%. Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: Bb1 — Bb60, с шагом значений 0,5. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см2 (МПа*10).

При проектировании конструкции чаще всего назначают класс бетона, в отдельных случаях — марку. Соотношения классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в таблице 2.

Таблица 2.
КлассBb, МПаМаркаКлассBb, МПаМарка
Bb3,5 4,5 Mb50 Bb30 39,2 Mb400
Bb5 6,5 Mb75 Bb35 45,7 Mb450
Bb7,5 9,8 Mb100 Bb40 52,4 Mb500
Bb10 13 Mb150 Bb45 58,9 Mb600
Bb12,5 16,5 Mb150 Bb50 65,4 Mb700
Bb15 19,6 Mb200 Bb55 72 Mb700
Bb20 26,2 Mb250 Bb60 78,6 Mb800
Bb25 32,7 Mb300      

На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.

Истираемость — способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий.  Эта характеристика учитывается при назначении материалов для пола, лестничных ступеней и площадок дорог.

перейти к второй части

Авторы статей «Строительная Лоция» сотрудники МП «ТЕХПРИБОР»
Векслер М.В.
Липилин А.Б.

С использованием материалов

Основы строительного дела.
Е.В. Платонов, Б.Ф. Драченко
ГОССТРОЙИЗДАТ УССР, Киев 1963.

Свойства строительных материалов SV777.RU

Свойства строительных материалов являются характеристикой их совокупных качеств и проявлением отношения к всевозможным нагрузкам и «совместимостью» с другими материалами. Совокупность свойств строительных материалов должна обеспечивать необходимые свойства всей конструкции, такие как надежность и долговечность. Свойства строительных материалов напрямую зависят от их состава. В процессе строительства, ремонта и эксплуатации зданий и сооружений строительные материалы подвергаются всевозможным нагрузкам, которые в той или иной степени могут повлиять на сохранение основных «запланированных» свойств и всей строительной конструкции в целом

 

 

 

 

 

Водостойкость строительного материала – это способность материала сохранять свою проектную прочность при насыщении водой. Степень снижения прочности строительного материала под действием воды называется коэффициентом размягчения. Материалы, имеющие коэффициент выше 0,8 считаются водостойкими и могут применяться в воде или в местах с повышенной влажностью. Водостойкость строительных материалов – очень важный показатель именно для тех материалов, которые используются в воде или во влажных условиях. Некоторые материалы при насыщении водой могут увеличивать свои показатели по прочности, это обусловлено, прежде всего, химическим взаимодействием компонентов. Например, при насыщении водой цемент может превратиться в цементный камень. Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения kp = Rв/Rс, где Rв — прочность материала насыщенного водой, а Rс — прочность сухого материала. Меняется kp от 0 (размокающие глины) до 1 (металлы).

Водопоглощение строительного материала – это способность материала впитывать и удерживать влагу. Измеряется водопоглощение отношением объема или массы впитанной влаги к объему или массе строительного материала:

wm = (m2-m1)/m1*100%,

wv = m2-m1/V*100%

Где
m2 — масса материала в насыщенном водой состоянии, кг;
m1 — масса материала в сухом состоянии, кг;
V — объем материала в естественном состоянии, м3.

Существует масса примеров, когда влаги в материале больше чем самого материала. Это происходит в том случае, когда удельный вес материала меньше плотности воды.

Практически всегда избыточное водопоглощение приводит к избыточному наличию воды в стройматериале, что ведет к изменению очень важных качеств строительного материала, таких как прочность и теплопроводность.

Влагоотдача строительного материала – это способность материала отдавать влагу, находящуюся в порах. Так, например, штукатурные растворы, отдавая лишнюю влагу, существенно изменяют свои показатели по прочности, стеновые пенобетонные блоки впитывают влагу из растворов, а потом отдают ее в атмосферу. Чем выше влажность воздуха и меньше температура, тем хуже происходит влагоотдача. Измеряется влагоотдача в процентах влаги, отдаваемой стройматериалом при среднестатистической относительной влажности воздуха 60% и температуре +20 °С.

Влажность строительного материала – величина, характеризующаяся количеством воды, находящимся в материале. Практически всегда повышенная влажность стройматериалов отрицательно влияет на качество. Так, например, увеличение влажности некоторых видов утеплителя всего на несколько процентов, ухудшают их теплозащитные свойства на порядок. Мокрый пеноблок или даже кирпич значительно теряют свои показатели по прочности и т.д. Влажность стройматериалов измеряется отношением массы воды, находящейся в стройматериале в период замера к нормативной массе сухого материала.

Водопроницаемость строительного материала – это свойство материала пропускать воду под давлением. Измеряется водопроницаемость количеством воды, прошедшей в течении одного часа через строительный материал площадью 1 кв. м. и толщиной 1 м при постоянном давлении 1МПа. Водопроницаемость строительного материала тем больше, чем больше пор в его структуре. Стройматериалы, не имеющие пор, а так же материалы которые имеют закрытые поры, например, специальный бетон, относятся к водонепроницаемым материалам. Водопроницаемость  характеризуется коэффициентом фильтрации kф=Vв*а/[S(p1-p2)t], где kф=Vв — количество воды, м³, проходящей через стенку площадью S = 1 м², толщиной а = 1 м за время t = 1ч при разности гидростатического давления на границах стенки p1 — p2 = 1 м вод. ст. Строительные материалы по своей водонепроницаемости характеризуются марками W2; W4; W8; W10; W12. Чем ниже коэффициент фильтрации kф, тем выше марка по водонепроницаемости.

Воздухостойкость строительных материалов – это способность материала выдерживать многократные насыщения водой и высыхание без значительных изменений физического состояния стройматериала. Разные строительные материалы по разному «переносят» многократное намокание и высыхание. Чаще всего этот процесс вызывает деформацию, потерю прочности и как итог потерю несущей способности строительной конструкции. Для повышения воздухостойкости строительные материалы покрывают гидрофобными составами или вводят в их состав гидрофобизаторы.

Газостойкость строительных материалов – свойство материала сохранять свои основные характеристики при контакте с газами, находящимися в окружающей среде, такими как, например, углеводород.

Гигроскопичность строительных материалов – способность материалов впитывать водяной пар из воздуха. Существует огромное количество строительных материалов, которые способны впитывать в себя значительное количество водяного пара. К таким материалам относятся: дерево, пенобетон, теплоизоляционные материалы и т.д. Строительные материалы с повышенной гигроскопичностью при полном насыщении водой теряют свои свойства, а так же могут изменять геометрические размеры. Для защиты строительных материалов от насыщения водяными парами применяют водоотталкивающие защитные составы.

Звукопоглощение строительных материалов – способность материала поглощать звук или снижать его уровень при прохождении через материал. Эта способность строительных материалов в первую очередь зависит от толщины, пористости материала и многослойности материала. Чем больше пор в материале, тем выше его способность поглощать звук. Звукопоглощение строительных материалов принято оценивать коэффициентом звукопоглощения т. е. отношением энергии, поглощенной материалом, к общему количеству падающей энергии в единицу времени. За единицу звукопоглощения условно принимают звукопоглощение 1 м2 открытого окна. Коэффициент звукопоглощения может изменяться в пределах от 0 до 1. Если звукопоглощение равно 0, то звук полностью отражается от строительного материала. Если же этот коэффициент приближается к 1 то звук полностью поглощается материалом. Согласно нормативным показателям СНиП стройматериалы, имеющие коэффициент звукопоглощения не менее 0,4 при частоте 1000 Гц, могут относиться к звукопоглощающим материалам. Коэффициент звукопоглощения определяется практическим способом в акустической трубе и подсчитывается по формуле: А(зв)=Е(погл)/Е(пад)

А(зв) — коэффициент звукопоглощения;

Е(погл) — поглощённая звуковая волна;

Е(пад) — падающая звуковая волна;

Табл. Сравнительные показатели коэффициента звукопоглощения строительных материалов

Наименование стройматериала

Коэффициент звукопоглощения при 1000 Гц

Деревянная стена

0,06-0,1

Кирпичная стена

0,032

Бетонная стена

0,015

Минеральная вата

0,45-0,95

Звукопроницаемость строительных материалов – способность материалов пропускать через свою толщу звуковую волну. Характеризуется звукопроницаемость строительных материалов коэффициентом звукопроницаемости, который показывает относительное уменьшение силы звука при прохождении его через толщу строительного материала. Звукопроницаемость практически является отрицательным свойством строительных материалов. Например, коэффициент звукопроницаемости деревянной перегородки толщиной 2,5 см равен 0,65, а бетонной стены такой же толщины – 0,11.

Звукопроводность строительных материалов – это способность тех или иных материалов пропускать звуки и шумы через свою толщу. Хорошими проводниками звука считаются строительные материалы большой плотности и прочности. Материалы, имеющие большое количество воздушных пор плохо передают звук и шум. Силу звука измеряют в децибе­лах (дБ). А звукопроводность строительных материалов характеризуется коэффициентом звукопроводности (t = Iпр/Iпад) который равен отношению прошедшего через материал звука к падающему.

Звукоизоляция строительных материалов – это величина и характеризует процесс отражения звука каким-либо материалом. В связи с разной природой возникновения звуковых волн, различают звукоизоляцию от воздушного шума, это когда источник возникновения шума не связан с ограждающей конструкцией физически и и изоляцию от ударного шума, когда между источником и ограждающей конструкцией имеется контакт, например, стук молотка по стене. В СНиП нормируемым показателем звукоизоляции является индекс изоляции воздушного шума Iв, дБ. Его определяют формуле, как средневзвешенное значение звукоизоляции конструкции в диапазоне частот от 100 до 5000 Гц в третьоктавных полосах частот. Величина Rw также определяет средневзвешенную звукоизоляцию конструкции в том же диапазоне частот, но по несколько иной методике. Разница между Iв и Rw составляет 2 дБ, т.е. Rw = Iв + 2 дБ. Звукоизоляция строительных материалов и конструкций зависит от пористости материала, его толщины, наличия в материале или конструкциях отверстий и примыканий к другим конструкциям.

Истираемость строительных материалов – свойство материалов сопротивляться истирающим воздействиям. Истираемость определяется лабораторным путем на образцах. Характеристика истираемости строительных материалов указывает на стойкость материала к износу и оценивается потерей массы материала относительно ее плотности или же уменьшением толщины материала. Чем хуже истираемость строительного материала, тем он более износостоек. Облицовочнные строительные материалы делятся на 5 групп по показателям истираемости: первая группа – гранит, кварциты;

вторая группа – мрамор, плотные базальты;

третья группа – рыхлые базальты и мрамор;

четвертая группа – цветные мраморы, травентины, известняки;

пятая группа – рыхлые известняки.

Истинная плотность строительных материалов — это масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии. ρ =m/Va, где Va объём в плотном состоянии. [ρ] = г/см³; кг/м³; т/м³. Способы истинной плотности лабораторные : предварительно высушенную пробу измельчают в порошок, объём определяют в пикнометре (он равен объёму вытесненной жидкости).

Износ строительных материалов — свойство материала сопротивляться одновременно воздействию истирающих и ударных нагрузок. Износ определяют лабораторным путем в барабане со стальными шарами или без них.

Качество строительных материалов — это совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям, в том числе и нормативным соответствии с его назначением.

Красящая способность – это свойства пигментов ЛКМ при смешивании с другими пигментами передавать свой цвет. Относительную красящую способность ЛКМ определяют лабораторным путем в соответствии с ГОСТ, или визуальным методом путем сравнивая образцов.

Кислотостойкость строительных материалов – способность материалов сохранят свои основные качества и характеристики под воздействием кислот.

Коррозионная стойкость строительных материалов – это свойство материала сохранять свои основные качества под агрессивным воздействием внешней среды. Коррозия бывает биологическая, химическая и электрохимическая. Наиболее распространенное коррозийное проявление – это старение стройматериалов под действием воздействие ультрафиолетового излучения и перепад температур и влажности воздуха.

Механические свойства строительных материалов – это твердость, пластичность, жесткость предел прочности при сжатии, растяжении и изгибе.

Морозостойкость строительных материалов – это свойство строительного материала, определяющее способность выдерживать многократное замораживание и размораживание, без проявления явных отклонений от нормы качества. Хорошими морозостойкими свойствами обладают строительные материалы, имеющие показатели с низким водопоглощением. Для определения марки стройматериала по морозостокойсти циклы попеременного замораживания производят в пределах от минус 20 °C до плюс 20 °C. Показатель морозостойкости строительных материалов обозначаются символами F100; F25; F50.. F500, где цифрами показано число циклов замораживания и оттаивания.

Таб. Морозостойкость строительных материалов в зависимости от водопоглощения и предела прочности при разрыве

Материал

Водопоглощение, %

Плот­ность,

г/см3

Rразр, МПа

Морозостойкость, количество циклов

Кирпич керамический

8…15

1,6…1,9

0,9..3,5

15…50

Бетон ячеистый

40…60

0,5…1,2

0,078… 1

15…75

Бетон легкий

0,8…1,8

0,8..3,2

25…400

Бетон тяжелый

3…10

2,2…2,5

0,8..3,2

50…500

Асбестоцемент

20…25

1,6…1,8

10..15

50…100

Насыпная плотность строительных материалов — это масса единицы объёма насыпных рыхлых зернистых или волокнистых материалов.

Огнестойкость строительных материалов – это способность материалов сохранять свои основные характеристики под действием высоких температур. По степени огнестойкости строительные материалы делятся на: сгораемые (пластмассы, дерево, кровельные битумные материалы и т.д.), трудносгораемые и несгораемые.

Огнеупорность строительных материалов – это способность материала не терять своих основных качеств (не деформироваться, не расплавляться, не трескаться и т.п.) при длительном воздействии высоких температур. По своей огнеупорности строительные материалы делятся на легкоплавкие, тугоплавкие (до 1580°C), огнеупорные (выше 1580 °C).

Относительная плотность строительных материалов – это отношение общего объема твердого вещества в строительном материале ко всему объему материала или отношение средней плотности материала к ее истинной плотности.

Открытая пористость строительных материалов – это свойство строения материалов, когда поры сообщаются с окружающей средой и между собой. Так, например, при погружении материала с открытыми порами в воду, они должны заполниться водой. Открытые поры увеличивают проницаемость и снижают морозостойкость.

Предел огнестойкости строительных материалов – это продолжительность сопротивления строительного материала или строительной конструкции (в часах) воздействию высоких температур до исчерпания ее несущей или ограждающей способности, а так же потерей своих основных качеств. Наступление предела огнестойкости характеризуется так же повышением температуры в любой точке строительной конструкции более чем 220 °С от начальной температуры конструкции.

Плотность строительных материалов – одна из основных характеристик материала, которая определяется как отношение отношением массы к объему строительного материала (кг/кв.м.).

р0 = m/V1

где m — масса материала, кг;
V1 — объем материала в естественном состоянии, м3.

Различают истинную и среднюю плотность строительных материалов. Средняя плотность стройматериала — это отношение его массы ко всему объему, включая поры. Истинная плотность — это отношение массы материала к объему без учета пустот и пор.

Табл. Примеры истинной и средней плотности строительных материалов

Материал

Плотность, кг/м3

Истинная плотность

Средняя плотность

Сталь строительная

7850-7900

7800-7850

Гранит

2700-2800

2600-2700

Известняк

2400-2600

1800-2400

Керамический кирпич

2600-2700

1600-1900

Тяжелый бетон

2600-2900

1800-2500

Поропласты

1000-1200

20-100

Пористость строительных материалов — это показатель заполнения материала порами ( пустотами, наполненными воздухом)

Пористость материала измеряется в процентах и рассчитывается по формуле:

П = (1-р0/р)*100%,

где р0 -средняя плотность материала, кг/м3;
р- истинная плотность материала, кг/м3.

Чем больше пор в строительном материале, тем больше проявляет свои теплоизоляционные качества.

Прочность строительных материалов – свойство строительного материала сопротивляться разрушению под действием внешних и внутренних сил. Прочность оценивается таким показателем как предел прочности. Для хрупких строительных материалов, таких как кирпич или бетон, основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии. Для металлических материалов более важной считается прочность при изгибе и растяжении.

Предел прочности строительных материалов — отношение разрушающей нагрузки Р(Н) к площади сечения образца F (см2). Предел прочности строительных материалов устанавливается лабораторным путем. Строительные материалы в зависимости от предела прочности делятся на марки и классы. Марки записываются в кгс/см², а классы — в МПа. Класс характеризует гарантированную прочность.

Релаксация строительного материала — свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная ее величина деформации зафиксирована жесткими связями и остается неизменной. При релаксации напряжений может измениться характер начальной деформации, например из упругой постепенно перейти в необратимую, при этом изменения размеров не происходит.

Технологические свойства строительных материалов – это скорость твердения, теплоустойчивость, скорость высыхания, удобоукладываемость.

Теплопроводность строительных материалов — это способность материала передавать тепло через толщу строительного материала или строительной многослойной конструкции. Теплопроводность строительного материала зависит от многих показателей и прежде всего от структуры и наличия воздушных пор и наличием влаги в материале. Теплопроводность строительного материала измеряется количеством тепла, передающимся через материал толщиной в 1 м, площадью 1 кв.м. за 1 час при разнице температур в 1 °C.

Теплоёмкость строительных материалов — это то количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить его температуру на 1 °C. С повышением влажности возрастает теплоёмкость материалов.

Упругость строительных материалов – свойство материалов после снятия нагрузки принимать свою первоначальную форму и размеры.

Ударная вязкость строительных материалов — свойство материала сопротивляться ударным нагрузкам. Ударная вязкость строительных материалов устанавливается экспериментальным путем в лабораторных условиях.

Укрывистость ЛКМ – способность ЛКМ делать одноцветную поверхность, уменьшать контраст между предыдущим слоем и последующим. Количественно укрывистость выражают в граммах краски, необходимой для того, чтобы сделать невидимым цвет закрашиваемой поверхности площадью один квадратный метр.

Твердость строительных материалов – свойство материала оказывать сопротивление проникновению в него другого материала. Показатели твердости выводят экспериментальным путем. Показатели твердости, полученные разными способами (например, «вдавливанием» и «царапанием») нельзя сравнивать между собой.

Химическая стойкость строительных материалов – это способность материалов сопротивляться действию агрессивной среды и другим воздействиям на химическом уровне, способность противостоять химическим реакциям, приводящим к потере основных качеств материала.

Физические свойства строительных материалов – это общепринятые свойства материалов: плотность, влажность, теплопроводность и т.п.

Щелочестойкость строительных материалов – свойство материалов сохранять свои основные качества при воздействии на них щелочей. В строительстве наибольшей щелочной агрессивностью считаются каустическая сода и растворы едкого калия.

Физические свойства строительных материалов | Новости в строительстве

Физические свойства строительных материалов изучают с целью решения практического вопроса, где и как их применить, чтобы получить наибольший технико-экономический эффект.
К физическим свойствам относятся весовые характеристики материала, его плотность, проницаемость для жидкостей, газов, тепла, радиоактивных излучений, а также способность материала сопротивляться агрессивному действию внешней эксплуатационной среды. Последнее характеризует стойкость материала, обусловливающую в конечном итоге сохранность строительных конструкций.

Читай далее на http://stroivagon.ru основные свойства строительных материалов

Под истинной плотностью (кг/м³) понимают массу единицы объема абсолютно плотного материала: ρ= m1/V1, где  m1-масса материала, кг;  V1-объем материала в плотном состоянии, м³ .

Значения истинной плотности некоторых строительных материалов приведены в таблицу-1.

Таблица-1. Истинная плотность некоторых строительных материалов

Истинная плотность некоторых строительных материалов

 

 

 

 

Под средней плотностью (среднюю плотность также во многих источниках называют просто плотностью) ρ0=m1/V1,где m1-масса материала,кг; V1-объем материала,м³. Средняя плотность одного и того же вида материала может быть разной в зависимости от пористости и пустотности.

Сыпучие материалы ( песок, щебень, цемент и другие) характеризуются насыпной плотностью -отношением массы зернистых и порошкообразных материалов ко всему занимаемому ими объему, включая и пространство между частицами.От плотности материала в значительной мере зависят его технические свойства, например прочность, теплопроводность. Этими данными пользуются при определении толщины ограждающих конструкций отапливаемых зданий, размера строительных конструкций, расчетах транспортных средств, подъемно-транспортного оборудования и др.

Значения средней плотности строительных материалов находятся в широких пределах( смотри таблицу-2).

Таблица-2. Средняя плотность некоторых строительных материалов

Средняя плотность некоторых строительных материалов

 

 

 

 

 

Плотность зависит от пористости и влажности материала. С увеличением влажности плотность материала увеличивается. Показатель плотности является характерным и для оценки экономичности.

Пористостью (%) материала называют степень заполнения его объема порами: П=(1-ρ0/ρ)100,

где ρ0-объемная плотность материала, кг/м³; ρ-плотность абсолютно плотного материала, кг/м³. Поры -это мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом или водой. Поры бывают открытые или закрытые, крупные или мелкие.Мелкие поры заполненные воздухом, придают строительным материалам теплоизоляционные свойства. По величине пористости можно приближенно судить о других важных свойствах материала: плотности, прочности,водопоглощении, долговечности и др.

Для конструкций от которых требуется высокая прочность или водонепроницаемость применяют плотные материалы а для стен зданий -материалы со значительной пористостью, обладающие хорошими теплоизоляционными свойствами. Открытая пористость равна отношению суммарного объема всех пор, насыщающихся водой, к общему объему материала: П0=[(m2-m1)/V]·1/ρ h3O

где m1, m2-масса образца в сухом и насыщенном водой состоянии. Открытые поры сообщаются с окружающей средой и могут сообщаться между собой, они заполняются водой при погружении в ванну с водой.В материале имеются обычно открытые и закрытые поры. В звукопоглощающих материалах специально создаются открытая пористость и перфорация для большего поглощения звуковой энергии.

Закрытая пористость по размерам и распределению пор характеризуется :а) интегральной кривой распределения объема пор по их радиусам в единице объема( смотри рисунок-1) и б) дифференциальной кривой распределения объема пор по их радиусам ( смотри рисунок-2,а).Пористость , полученная с помощью ртутного порометра, позволяет определить размер и объем пор каждой величины и оценить их форму.Ртуть не смачивает поры большинства строительных материалов и проникает в них при повышенном давлении, что следует из уравнения : Pd=-4σcosθ, где Р-прилагаемое давление,d-диаметр пор ; σ-поверхностное натяжение ртути; θ-краевой угол смачивания ртути и испытуемого материала.

Рисунок-1. Интегральные кривые распределения пор по радиусам ( пунктиром показана кривая гистерезиса)

Интегральные кривые распределения пор по радиусамИнтегральные кривые распределения пор по радиусам

 

 

 

 

 

 

 

Из уравнения видно, что при нулевом давлении несмачивающая жидкость не будет проникать в поры. На рисунке-2, б приведено соотношение между давлением и диаметром пор. На рисунке -1 показаны интегральные кривые распределения пор по их размерам для четырех различных материалов.По оси х отложены радиусы пор, а по оси y-объем пор данного размера ( он равен объему ртути проникшей в образец).

Кривая- 1 характерна для материалов с большим объемом крупных пустот ( более 10 мкм). Пунктиром показана кривая гистерезиса. Кривая- 2 получена для порошка с большим объемом пустот( 4…6 мкм) между зернами. Кривая -3 характерна для материала с мелкой пористостью, а кривая 4-для материала с однородной структурой и порами 0,02…0,04 мкм. Дифференциальная кривая распределения объема пор V по их размерам ( смотри рисунок-2,а)

Рисунок-2. а) Дифференциальная кривая распределения пор по радиусам. б)  График зависимости между давлением ртути ( в поромере) и размером пор.

Дифференциальная кривая распределения пор по радиусам

 

 

 

 

 

 

 

 

dV/dr=fV(r), где dV/dr-тангенс угла наклона касательной к интегральной кривой. Площадь под дифференциальной кривой ( заштрихована на рисунке-2,а) равна суммарному объему пор в единице объема материала.Удельную поверхность порового пространства определяют используя средний условный радиус пор или адсорбционными методами ( по адсорбции водяного пара, азота или другого инертного газа).

Удельная поверхность ( см²/г) пропорциональна массе адсорбированного водяного пара ( газа), необходимой для покрытия мономолекулярным слоем всей внутренней поверхности пор ( в 1 г на 1 г сухого материала):

а= а1· Na ·m1/m2, где а1-поверхность, покрываемая одной адсорбированной молекулой, для молекулы воды а1=10,6·10 -16 см²;Na-число Авогадро, Na= 6,06·10 23 ;m1-масса и m2-молекулярная масса адсорбированного водяного пара ( газа). Свойства строительного материала определяются его составом, структурой и прежде всего значением и характером пористости.

Пустотность-количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпанного материала( песка. щебня и так далее) или имеющихся в некоторых изделиях, например в пустотелом кирпиче, панелях из железобетона. Пустотность песка и щебня составляет 35…45 %, пустотелого кирпича 15…50 %.

Гидрофизические свойства строительных материалов

Гигроскопичностью называют свойство капилярно-пористого материала поглощать водяной пар из влажного воздуха.Поглощение влаги из воздуха обусловлено полимолекулярной адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. Этот физико-химический процесс называется сорбцией и является обратимым. Древесина, теплоизоляционные, стеновые и другие пористые материалы обладают развитой внутренней поверхностью пор и поэтому высокой сорбционной способностью.

Рисунок-3. Изотерма адсорбции ( при p>pa, круто поднимается вверх вследствие капилярной конденсации)

Изотерма адсорбции пара или газа

 

 

 

 

 

 

С повышением давления водяного пара (т. е. с увеличением относительной влажности воздуха при постоянной температуре) возрастает сорбционная влажность данного материала (рис. 3). Согласно эмпирическому уравнению Фрейндлиха количество адсорбированного газа a=ℜp 1/n ,где р-давление газа при достижении равновесия; ℜ и n-эмпирические параметры, постоянные для данных адсорбента и газа при определенной температуре.В логарифмических координатах это уравнение выражается отрезком прямой lga= lgℜ+ (1/n) lgp.
Кривая, выражающая зависимость количества адсорбируемого газа от давления, после насыщения внутренней поверхности пор стремится к прямой, параллельной оси абсцисс (точка а на рис. 3).
Дальнейшее увеличение гигроскопической влажности материала происходит вследствие капиллярной конденсации. В узких капиллярах материала, который хорошо смачивается водой (древесина, кирпич, бетон и т. п.), мениск всегда будет вогнутым и давление насыщенного пара под ним будет ниже, чем над плоской поверхностью. В результате пар, не достигший давления насыщения по отношению к плоской поверхности, может быть пересыщенным по отношению к жидкой фазе в тонких капиллярах и будет конденсироваться в них.

Вследствие процессов адсорбции и капиллярной конденсации водяного пара из атмосферы влажность пористых строительных материалов даже после их длительной выдержки в воздухе достаточно велика. Так, равновесная влажность воздушно-сухой древесины составляет 12 — 18%, стеновых материалов 5 — 7% но массе. Увлажнение сильно увеличивает теплопроводность теплоизоляции, поэтому стремятся предотвратить увлажнение, покрывая плиты утеплителя гидроизоляционной пленкой.

Капиллярное всасывание воды пористым материалом происходит, когда часть конструкции находится в воде. Так, грунтовые воды могут подниматься по капиллярам и увлажнять нижнюю часть стены здания. Чтобы не было сырости в помещении, устраивают гидроизоляционный слой, отделяющий фундаментную часть конструкции стены от ее надземной части.

Капиллярное всасывание характеризуется высотой поднятия воды в материале, количеством поглощенной воды и интенсивностью всасывания.

Высоту h поднятия жидкости в капилляре определяют по формуле Жюрена: h=2σ cosθ/(rρg), где σ-поверхностное натяжение; θ-краевой угол смачивания; r-радиус капиляра; ρ-плотность жидкости ; g-ускорение свободного падения.Поры в бетоне и других материалах имеют неправильную форму и изменяющееся поперечное сечение, поэтому приведенная формула годна лишь для качественного рассмотрения явления; высоту всасывания воды определяют, применяя метод «меченых атомов», либо по изменению электропроводности материала.

Объем воды, поглощенный материалом путем капиллярного всасывания за время t, в начальной стадии подчиняется параболическому закону: V²=Kt,где К-константа всасывания.Уменьшение интенсивности всасывания ( то есть значения К) отражает улучшение структуры материала ( например бетона) и повышение его морозостойкости.

Водопоглощение пористых материалов (бетона, кирпича и др.) определяют по стандартной методике, выдерживая образцы в воде. Температура используемой воды должна быть 20 ± 2°С. Водопоглощение, определяемое погружением образцов материала в воду, характеризует в основном открытую пористость, так как вода не проникает в закрытые поры. К тому же при извлечении образцов из ванны вода частично вытекает из крупных пор, поэтому водопоглощение обычно меньше пористости. Например, пористость легкого бетона может быть 50 — 60%, а его водопоглощение составляет 20 — 30% объема. Водопоглощение определяют по объему и массе.

Водопоглощение по объему W0 (%) — степень заполнения объема материала водой:

W0=((mb-mc)/Ve)100,

где mb-масса образца материала насыщенного водой, г; mc-масса образца в сухом состоянии, г; Ve-объем материала в естественном состоянии, м³.
Водопоглощение по массе Wm(%)определяют по отношению к массе сухого материала : Wm=((mb-mc)/mc)100;

Разделив по членно на W0/Wm, получим(%) W0=Wm ϒ, причем объемная масса сухого материала ϒ выражается по отношению к плотности воды ( безразмерная величина). Водопоглощение различных материалов колеблется в широких пределах: гранита — 0,02 — 0,7%, тяжелого плотного бетона — 2 — 4%, кирпича — 8 — 15%, пористых теплоизоляционных материалов — 100% и больше. Водопоглощение по массе высокопористых материалов может быть больше пористости, но водопоглощение по объему никогда не может превышать пористость.

Водопоглощение используют для оценки структуры материала, привлекая для этой цели коэффициент насыщения пор водой ℜн, равный отношению водопоглощения по объему к пористости: ℜн=W0/П. Коэффициент насыщения может изменяться от 0 ( все поры в материале замкнутые) до 1 ( все поры открытые), тогда W0=П.

Уменьшение ℜн (при той же пористости) свидетельствует о сокращении открытой пористости, что обычно проявляется в повышении морозостойкости.
Водопоглощение отрицательно влияет на основные свойства материала: увеличивается объемная масса, материал набухает, его теплопроводность возрастает, а прочность и морозостойкость понижаются.

Коэффициент размягчения ℜp — отношение прочности материала, насыщенного водой Rb, к прочности сухого материала Rc.

ℜp=Rb/Rc.

Коэффициент размягчения характеризует водостойкость материала, он изменяется от 0 (размокающие глины и др.) до 1 (металлы и др.). Природные и искусственные каменные материалы не применяют в строительных конструкциях, находящихся в воде, если их коэффициент размягчения меньше 0,8.

Водопроницаемость — это свойство материала пропускать воду под давлением.Коэффициент фильтрации ℜф (м/ч) характеризует водопроницаемость материала:   ℜф-Vb·a/[S(p1-p2)t], где ℜф=Vb-количество воды, м³, проходящей через стенку площадью S=1м², толщиной а=1м за время t=1ч при разности гидростатического давления на границах стенки р1-р2=1 м вод.ст. Коэффициент фильтрации имеет размерность скорости.

Водонепроницаемость материала (бетона) характеризуется маркой, обозначающей одностороннее гидростатическое давление (в кгс/см2), при котором бетонный образец-цилиндр не пропускает воду в условиях стандартного испытания. Между коэффициентом фильтрации и маркой по водонепроницаемости имеется определенное соотношение: чем ниже кф, тем выше марка по водонепроницаемости.

С водопроницаемостью борются в строительстве гидротехнических сооружений, резервуаров, коллекторов, при возведении стен подвалов. Стремятся применять достаточно плотные материалы с замкнутыми порами, устраивают гидроизоляционные слои, экраны.

Влагоотдача-способность материала отдавать влагу. Материалы, находясь на воздухе, сохраняют свою влажность только при условии определенной, так называемой равновесной относительной влажности воздуха. Если же последняя оказывается ниже этой равновесной влажности , то материал начинает отдавать влагу в окружающую среду( высушиваться).Скорость влагоотдачи зависит, во первых от разности между влажностью материала и относительной влажностью воздуха -чем она больше, тем интенсивнее происходит высушивание.

Во вторых, на влагоотдачу влияют свойства самого материала, характер его пористости, природа вещества.Материалы с крупными порами и гидрофобные  отдают легче влагу, чем гидрофильные и мелкопористые.В естественных условиях влагоотдача строительных материалов характеризуется интенсивностью потери влаги при относительной влажности воздуха 60% и температуре 20°С.

В воздухе в естественных условиях всегда содержится влага.Поэтому влажный материал высушивается при этих условиях не полностью, а только до влажности, называемой равновесной . Состояние материала при этом является воздушно-сухим. Древесина в комнатных условиях, где относительная влажность не превышает 60 %, имеет влажность 8…10 %, наружн

Влажность строительных материалов: измерители и стандарты
Определение влажности стройматериалов

Измерение влажности строительных материалов: зачем это нужно?

 

Чтобы определить степень влажности, используются специальные приборы – измерители влажности строительных материалов или влагомеры. Влажность является показателем того, какое количество воды содержится в том или ином материале. Любое сырье, к примеру, древесина, гипсокартон или бетон, используемое в строительстве, обладает характерными свойствами, которые соблюдаются при определенном показателе влажности. Как правило, влажность указывается в процентах.

Ключевые стандарты проведения измерений влажности

 

Кроме того, что измеренные показатели должны попадать под отведенные им стандарты, сам процесс измерения влажности строительных материалов тоже должен проводиться в особых условиях. Для того чтобы результаты были максимально точными и корректными, стоит проводить измерения при температуре от 0 до 40 градусов по Цельсию, а также при условии, что относительная влажность воздуха не превышает отметку в 85%.

Соблюдая эти условия, можно выделить 4 основные группы нормальных показателей для различных материалов:

  • 0…4,5% для цемента;
  • 0…9% для гипсокартона;
  • 0…32% для твердых пород дерева;
  • 0…52% для мягких пород дерева.

Влажность стройматериалов – это важный показатель для любого застройщика, который хочет использовать строительные материалы лучшего качества.

«ЭкспертСтрой-Инжиниринг» с радостью возьмет на себя заботу о качестве вашего сырья. Нам под силу любые проверки и анализы, которые проводятся в специально оборудованных лабораториях с использованием новейшего оборудования. Воспользуйтесь нашими услугами, качество и цена которых вас приятно удивит.

img

Этапы оказания услуг

Оформление заявки по онлайн-запросу, расчет стоимости

1

Оформление заявки по онлайн-запросу, расчет стоимости

Составление технического задания и сметы, предоплата

2

Составление технического задания и сметы, предоплата

Выполнение работы и формирование отчетов

3

Выполнение работы и формирование отчетов

Оформление документации и постоплата

4

Оформление документации и постоплата

Отправить запрос

Все наши клиенты полностью довольны нашим сервисом обслуживания и всегда готовы рекомендовать наc!

Примеры работ
Оформление документации и постоплата

Крыльцо нежилого здания

Московская область, г. Королев, ул. Ильича

Оформление документации и постоплата

Фундамент компрессорной установки

Московская область, г. Королев, ул. Ильича

Оформление документации и постоплата

Кровля жилого дома

г. Москва, ул. Хамовнический вал

Оформление документации и постоплата

Металлическая лестница

г. Москва, ул. Рочдельская

Оформление документации и постоплата

Перегородки и стены квартиры

Московская обл., г. Химки, кв. Клязьма, Набережный проезд

Оформление документации и постоплата

Жилой блок

г. Москва, д. п. Бристоль, ул. Шекспира

Оформление документации и постоплата

Помещение жилого здания

г. Москва, Покровский бульвар

Оформление документации и постоплата

Покрытия ограждающих конструкций квартиры

г. Москва, п. Сосенское, пос. Коммунарка, ул. Ясная

Оформление документации и постоплата

Ограждающие конструкции секции «К» многоквартирного жилого дома

г. Москва, ул. Азовская

Оформление документации и постоплата

Фасад административного здания

г. Москва, Средний Овчинниковский переулок

География деятельности

Влажность и водопоглощение

Навигация:
Главная → Все категории → Определения структурных характеристик

Влажность и водопоглощение Влажность и водопоглощение

Строительные материалы в процессе их эксплуатации и хранения могут поглощать влагу. При этом их свойства существенно изменяются. Так, при увлажнении материала повышается его теплопроводность, изменяются средняя плотность, прочность и другие свойства.

Влажность — содержание влаги в материале в данный конкретный момент, отнесенное к единице массы материала в сухом состоянии.

Водопоглощение — способность материала поглощать некоторое количество влаги и удерживать его в своих порах. Водопоглощение характеризуется максимальным количеством воды, поглощаемым образцом материала при выдерживании его в воде в течение заданного времени, отнесенного к массе сухого образца (водопоглощение по массе Wm) или к его объему (объемное водопоглощение Wy).

Определение влажности материала. Образец (проба) материала, отобранный в соответствии с ГОСТом на метод испытания этого материала, помещают в стаканчик для взвешивания, масса которого известна, и взвешивают вместе с ним. После этого стаканчик с образцом устанавливают в сушильный шкаф при температуре 105…110 °С и высушивают до постоянной массы. Перед каждым взвешиванием стаканчик с образцом охлаждают, помещая его в эксикатор на 30 мин. Масса образца считается постоянной, если два последовательных взвешивания дают одинаковый результат.

По результатам испытаний, используя формулу (3.7), рассчитывают влажность Вл образца с погрешностью не более 0,1%. Влажность испытуемого материала равна среднему арифметическому результатов определения влажности двух или трех образцов.

Определение водопоглощения материала. Испытание проводят также на двух или трех образцах, отобранных в соответствии с ГОСТом. Образцы высушивают до постоянной массы и записывают массу сухого образца. Высушенные и охлажденные до комнатной температуры образцы погружают в воду так, чтобы над ними был слой воды не менее 2 и не более 10 см, и выдерживают в течение времени, предусмотренного ГОСТом. После насыщения образцы вынимают из воды, обтирают влажной мягкой тканью и каждый образец немедленно взвешивают (массу воды, вытекающей из пор образцов на чашку весов, включают в массу образца). Применяют и другие методы насыщения материала водой: постепенное погружение образца в воду, кипячение в воде или насыщение водой после предварительного вакуумирования.

Зная массу сухого образца и его массу после насыщения водой, вычисляют по формуле (3.8) водопоглощение по массе Wm для каждого образца. Водопоглощение материала принимают как среднее арифметическое результатов испытания всех образцов.


Похожие статьи:
Структурные характеристики и свойства строительных материалов

Навигация:
Главная → Все категории → Определения структурных характеристик

Статьи по теме:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Влияние влажности воздуха на строительные материалы

При проектировании, строительстве и выборе отделочных материалов для дома важно учитывать физические свойства воды. Из школьного курса физики мы помним, что вода может находиться в разных состояниях, жидком, твердом и газообразном. Отдельные молекулы воды постоянно находятся в воздухе, и при изменении температуры ведут себя по-разному.

При показателях выше +25 ֯ С и нормальной влажности около 70-80% воздух совершенно прозрачен. Когда температура падает, мы часто наблюдаем туман, и на холодных поверхностях выпадает роса. При показателях термометра, близких к нулю, конденсат превращается в иней. При понижении температуры до -25 ֯ С воздух становится сухим, так как вода при таких низких температурах почти не испаряется. Влажность постоянно влияет на строительные конструкции зданий и сооружений, изменяя их свойства, прочностные характеристики. Она становится причиной образования ржавчины, появления плесени и постепенного разрушения материалов.

Точка росы и конденсат

Точкой росы называют температуру, при которой пар превращается в воду и выпадает роса. Чем выше влажность, тем выше температура, при которой находящиеся в воздухе молекулы воды конденсируются. При достижении влажности 100% пар превращается в воду при любой температуре, она всегда будет равна точке росы. Поэтому при колебаниях температуры на холодных поверхностях образуется конденсат. Последствия этого часто видим на стенах и потолках, сделанных из камня, кирпича или пенобетона.

Конденсат может образоваться, даже если здание отапливается, но стены недостаточно прогреваются. В холодных углах и под потолком скапливается сырость, образуются разводы, отклеиваются обои. Постепенно формируются очаги биологического поражения – начинается рост грибков или плесени. Причиной может быть недостаточная теплоизоляция или высокая тепловая инерция материалов. В неотапливаемых домах зимой на стенах появляется замерзший иней, особенно на массивных каменных конструкциях.

Внутри отапливаемых зданий температура зимой выше, чем снаружи, поэтому давление соответственно тоже выше. Из-за разницы в давлении теплый и влажный воздух стремится проникнуть наружу через поры в материалах. Стены от внутренней поверхности до наружной постепенно охлаждаются, на определенной глубине температура соответствует точке росы, и находящийся в порах пар конденсируется. Это приводит к увлажнению материалов стен и снижению их способности сохранять тепло. Когда точка росы находится почти снаружи, образовавшийся конденсат быстро высыхает благодаря постоянному проветриванию. Именно поэтому фасады зданий делают навесными и вентилируемыми, если используют синтетические, плохо пропускающие воздух отделочные материалы.

Снизить температуру образования конденсата и переместить точку росы наружу возможно, если защитить стены от проникновения пара и его движения сквозь конструкции. Чтобы сохранить утеплитель в стенах каркасных домов сухим, обязательно выполняют внутреннюю пароизоляцию. Такие стены отличаются низкой теплопроводностью и инертностью, они быстро прогреваются, но достаточно быстро остывают.

В неотапливаемых домах температура внутри и снаружи в холодное время года отличается незначительно. Если температура держится ниже точки росы, образование конденсата почти не происходит. Но при изменении погодных условий выпадает роса, поэтому важно обеспечить хорошую внутреннюю вентиляцию неотапливаемого дома. Чтобы стены всегда оставались сухими, нужно выбирать для отделки фасада воздухопроницаемые материалы, или делать фасады вентилируемыми.

Влажность воздуха в жилых домах

Отделочные материалы для частных домов выбирают с учетом нормальных показателей влажности согласно ГОСТ. В холодный сезон влажность находится в пределах 30-45%%, в теплое может повышаться до 60%. В ванных комнатах и кухнях 45-65%, во время приготовления пищи и пользования ванной достигает 80-90%. При такой влажности пар превращается в конденсат при температуре 18-20 ֯ С, и стены на кухне могут стать мокрыми. Но если отделочные материалы не впитывают воду, а помещение теплое и хорошо вентилируется – появившиеся капельки воды быстро высыхают.

Для отделки помещений с повышенной влажностью предпочтительно использовать непористые, невпитывающие влагу материалы. Это особенно важно для неотапливаемых в холодный сезон домов, так как в морозную погоду вода в порах замерзает и начинает разрушать материал изнутри.

В деревянных домах из бруса и бревна конденсата на стенах почти не бывает, потому что высохшее летом дерево впитывает порами лишнюю влагу, и при нагревании постепенно ее отдает. Деревянные дома называют «дышащими» именно из-за их пористой структуры и способности пропускать воздух.

Деревянная вагонка толщиной 12 мм слишком тонкая, чтобы впитать большое количество влаги, поэтому при повышенной влажности происходит ее набухание и деформация. В результате из-за смещения досок после их высыхания появляются щели, поэтому ее не используют для отделки влажных помещений.

Материалы для отделки каркасных домов

Возводимые по каркасной технологии дома имеют низкую тепловую инерцию и высокую тепловую эффективность. Они хорошо сохраняют тепло, позволяют быстро прогреть здание, но легкие стены с малой плотностью не накапливают тепло и сравнительно быстро остывают. Для защиты утеплителя от проникновения нагретого и влажного воздуха обязательно выполняют пароизоляцию. Благодаря этому влажность конструкций каркаса и утеплителя снижается, точка росы смещается на наружную поверхность стен, конденсация влаги внутри не происходит. Воздухообмен во всех комнатах и комфортный микроклимат для людей обеспечивает современная система вентиляции.

Отделочные материалы для домов владельцы выбирают по своему вкусу, но нельзя пренебрегать влажностью. При использовании в каркасном строительстве металлического каркаса на стенах может проявляться рисунок его контура, так как металл имеет высокую теплопроводность и играет роль мостов холода. В местах соприкосновения металла со стеновыми панелями часто образуется конденсат, поэтому деревянные каркасы используют чаще.

Еще одним местом потенциального образования конденсата являются окна. Когда температура стекла соответствует точке росы, на нем появляются капельки воды и стекают на подоконник. Запотевшие в теплой комнате окна обычно говорят о повышенной влажности. Если подоконник изготовлен из натуральных досок или ДСП с ламинирующим покрытием, они могут испортиться от сырости. Поэтому для подоконников лучше подходят полимерные доски или влагостойкие МДФ.

Для внутренней отделки обычно используют гипсово-волокнистые (ГВЛ), гипсово-волокнистые водостойкие (ГВЛВ) и цементно-стружечные листы толщиной 12 мм и более. Они отлично ведут себя при влажности в помещении, не превышающей границы нормы. Декоративная отделка может быть разная, как и в домах из кирпича или пенобетона. Стены шпаклюют и грунтуют, оклеивают обоями, окрашивают водно-дисперсными красками, в санузлах облицовывают керамической плиткой или пластиковыми панелями.

Для наружной отделки каркасных домов лучше всего подходят вентилируемые фасады. Они защищают стеновые панели от намокания во время дождя, снижают их влажность. Постоянная циркуляция воздуха обеспечивает проветривание и быстрое высыхание в случае выпадения росы на стенах в холодное время года, особенно в домах без отопления.

Благодаря низкой тепловой инертности, защите от проникновения пара, а также использованию вентилируемых фасадов, конструкции остаются сухими и хорошо сохраняют тепло. Внутренняя чистовая отделка каркасного дома практически ничем не отличается, конденсат на стенах в отапливаемых домах не образуется благодаря хорошей теплоизоляции.

Замеры остаточного процента влаги под стяжкой, в дереве и бетоне
После затопления помещений вода очень быстро проникает через напольные покрытия, места сопряжения полов и стен и достигает стяжки, а также всего многослойного пирога перекрытия (включая утеплители). Если вода поступает сверху, то она обязательно впитается в штукатурные слои потолков и стен, приведя их в негодность. Кроме того, вода может подняться и вверх, от обильно залитых полов начинают намокать стены (капиллярное поднятие).

Компания АО «Синус» имеет самую современную аппаратную базу по производству осушки помещений, которые подверглись заливу водой. Кроме этого, компания имеет на вооружении особые измерительные приборы и методики. Они позволяют получать реальные данные по величине, содержащейся в стройматериалах влаги. Измерения производятся под половыми покрытиями (стяжками и под ними) в отдельных домах, обычных квартирах, коттеджах, в любых помещениях. Это оборудование позволяет производить неразрушающий контроль с отбором минимального количества переувлажненного строительного материала.
Любой человек, входящий в помещения, подвергавшиеся заливу водой, сразу почувствует запах сырости и намокших материалов. Но это субъективные ощущения, которые не помогут оценить степень намокания всех элементов помещений.

С помощью гигрометра можно быстро определить влажность воздуха в сырых помещениях. Она не должна превышать показатели, установленные Санитарными нормами (ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.). Например, для холодного периода года допустимое значение относительной влажности воздуха для жилых помещений должно быть не более 60% (при температуре от 20 до 24 град.). В теплый период года эти показатели немного повышаются: относительная влажность не более 65%, при температуре воздуха не более 28 град.
Такие измерения, все же лучше, чем простой визуальный осмотр. Они напрямую указывают о необходимости просушки элементов помещений. Но не дают ответа на главный вопрос – какова степень переувлажнения полов, потолков, стяжек, стен и т.д.?

Строительные нормативы (СНиП 3.03.04-87) диктуют однозначные требования: запрещены ремонтные отделочные работы, если физическая влажность стен превышает 8%. Для оснований полов этот показатель равен 5%.

Специалисты компания АО «Синус» гарантируют всем 100% точные инструментальные замеры остаточного процента влаги под стяжкой. Документальные фотографии показаний приборов послужат лучшим доказательством против виновников залива, если дело дойдет до суда.

Измерение влажности в стройматериалах

Инструментальный контроль над содержанием влаги в стройматериалах выполняется с помощью современных методов и оборудования:
  1. Весовой метод (отбор образца и его взвешивание до и после сушки) на аналитических цифровых весах дает наиболее точные результаты. Он связан с отбором проб намокших материалов и определением влажности в лабораторных условиях. Имеется и портативный прибор  MS-70. Наши специалисты сделают практически незаметные отверстия в полах и отберут пробы из всего пирога, а также аккуратно и незаметно возьмут пробы с потолков и стен.
  2. Прямое измерение импортными влагомерами: Caisson V1-D1, Hydromette Compact B, Hydro Condtrol.
  3. Гигрометрия по параметрам электрического сопротивления между электродами, помещенными в изучаемый материал, приборы: Hydromette Compact, RTO 600 и другая аппаратура.
Все приборы и методы измерений сертифицированы и прошли поверочные испытания.
Зная реальный остаточный процент воды в бетонном перекрытии и во всех слоях под ним, мы подберем стратегию, тактику и оборудование для гарантированной быстрой просушки. Такой подход позволит избежать полной замены намокших элементов помещений, избежать дорогостоящего ремонта.

Вы можете заказать независимую инструментальную проверку остаточного процента влаги в материалах у нас. Независимо от того, будете ли вы делать сушку пола или нет.

Избыточная влага вредит не только строительным материалам. Нахождение в помещениях с повышенной влажностью продолжительное время очень опасно для вашего здоровья.

Компания АО «Синус» предлагает быструю и качественную проверку влажности любого покрытия по разумной цене. Подробности по телефону +7 968 082-31-29. Можно обратиться прямо на сайте.

 

строительных материалов с высоким содержанием влаги не прилагается

Влага, которая попадает внутрь дома во время строительства, может привести к появлению плесени и грибка (и связанных с этим проблем с качеством воздуха в помещении), а также к гниению и разрушению элементов конструкции. Существует несколько способов проникновения влаги в строящиеся здания. Пиломатериалы и материалы могут попадать на площадку мокрыми, они могут намокать из-за дождя или снегопада во время строительства, или они могут сидеть на мокрой земле без защиты. Этим материалам нужно дать высохнуть перед установкой гипсокартона.Наиболее распространенным влажным строительным материалом является объемная древесина, используемая для каркаса. Этот материал обычно прибывает на рабочую площадку рано и подвергается воздействию элементов дольше, чем другие строительные материалы. См. Руководство «Нет видимых признаков повреждения водой» или «Плесень», чтобы найти способы защиты материалов от повреждения водой на рабочей площадке. Существует также много строительных материалов, таких как цемент, бетон, изоляция с мокрым монтажом и промывка с применением жидкости, которые устанавливаются мокрыми и должны быть оставлены для отверждения и высыхания до закрытия дома.Строители должны следовать инструкциям производителя относительно времени сушки и уделять достаточно времени в графике строительства, чтобы учесть это время сушки. Если внутренние стены закрыты (например, гипсокартоном), когда обрамляющие материалы и изоляция влажные, захваченная влага может привести к проблемам в доме. Следовательно, перед ограждением внутренних стен необходимо сделать следующее:

  • Проверьте влажность строительных материалов и убедитесь, что пиломатериалы не превышают 18% влажности.
  • Следуйте инструкциям производителя по сушке для влажных изоляционных материалов.

Рисунок 1 — Изоляция мокрого типа, которая все еще высыхает. Темные пятна на этой целлюлозной изоляции с мокрым распылением указывают на то, что она не сухая, и ей необходимо дать полностью высохнуть, прежде чем стена будет закрыта.

Измерение содержания влаги в каркасных материалах

Если обрамляющие материалы кажутся влажными, вы должны проверить их с помощью влагомера.Измерители влажности обеспечат вам надежный эталон для оценки того, можно ли безопасно устанавливать материалы дома.

Чтобы проверить влажность древесины, вы можете использовать измеритель сопротивления. Измеритель сопротивления измеряет влажность, посылая небольшой электрический заряд через два зонда, вставленных в пиломатериал. Если древесина влажная, заряд легко пройдет между зондами; сухое дерево предлагает большую стойкость и меньше заряда пройдет (Curkeet 2011). Некоторые измерители влажности имеют дополнительные функции, которые позволяют откалибровать устройства для разных пород дерева, но обычно по более высокой цене.В целом вы можете рассчитывать потратить от 500 до 650 долларов на измеритель влажности, который подойдет для жилищного строительства (PNNL 2012).

Как использовать влагомер (Curkeet 2011):

  1. Вставьте щупы не менее чем на 1/4 дюйма в дерево, чтобы получить точное измерение.
  2. Вставьте щупы параллельно зерну дерева.
  3. Не пытайтесь проверить древесину на концах; это не даст точного измерения.
  4. Проведите тестирование в нескольких местах вдоль пиломатериалов, чтобы получить точную оценку.Измеритель измеряет только влажность между датчиками. Хотя влага может насытить целый кусок пиломатериала, она также может воздействовать только на небольшой участок; поэтому вы должны проверить несколько участков дерева, чтобы убедиться, что весь кусок достаточно сухой для установки и закрытия.
  5. Если материал имеет высокую влажность, дайте ему высохнуть, пока он не достигнет требуемого порога влажности. Используйте осушители, вентиляторы и слабый нагрев, чтобы сократить время сушки и уменьшить влияние на график строительства (EPA 2013).

Рисунок 2 — Метры для измерения влажности в строительных материалах. Важно не закрывать внутреннюю часть стены (например, гипсокартоном), если в элементах каркаса или изоляционных материалах обнаружено высокое содержание влаги.

Соблюдать технические требования производителя при сушке влажных изоляционных материалов

Некоторые изоляционные материалы, такие как стекловолоконные бруски, должны быть сухими всегда. Однако другие продукты, такие как изоляция из вспененного материала с открытыми и закрытыми порами, наносятся мокрым способом.Крайне важно убедиться, что эти влажно нанесенные продукты полностью высушены (и отверждены, если требуется) перед их закрытием. Следуйте этому общему руководству:

  1. Нанесите изоляцию в соответствии с указаниями производителя.
  2. Дайте изоляции высохнуть и / или отвердите в соответствии с техническими условиями производителя. Хотя это будет зависеть от типа используемой изоляции, в общем случае для сушки следует обеспечить как можно больший доступ к воздушному потоку. Если рекомендуется, вентилятор может помочь ускорить время сушки. Однако это может повлиять на любое отверждение, которое может потребоваться, поэтому обязательно проконсультируйтесь с производителем.

Концепции управления влажностью | WBDG

Введение

Управление миграцией влаги — безусловно, самая важная функция контроля, которой должен заниматься проектировщик ограждающих конструкций. Связанные с влагой проблемы в зданиях являются общими и широко различаются по типам и последствиям. Краткий перечень проблем, связанных с влагой, иллюстрирует этот момент: морозное волнение, замерзание, утечка воды, гниение древесины, рост плесени, отколы, выцветание, коррозия, деградация и окрашивание отделки.Последствия варьируются от разрушения конструкции до косметических недостатков, и в некоторых случаях на здоровье жильцов может оказываться неблагоприятное воздействие, как в случае роста плесени, что вызывает аллергические и респираторные проблемы. На этой странице ресурсов рассматривается управление влажностью в корпусах зданий и основное внимание уделяется концепциям и терминологии, относящимся к управлению влажностью в корпусах зданий, чтобы обеспечить основу для лучшего понимания различных стратегий управления влажностью, которые можно использовать при проектировании корпусов.Эти стратегии основаны на том, что обычно называют 4 Ds :

  • прогиб воды для минимизации воздействия смачивания;
  • дренаж для отвода воды, которая проникает в сборку;
  • сушка любой остаточной воды с помощью вентиляции; и
  • долговечность материалов выдерживает воздействие периодического смачивания и обеспечивает приемлемый срок службы.

«За исключением структурных ошибок, около 90 процентов всех проблем строительства зданий так или иначе связаны с водой.» 1

Список вредных воздействий воды в строительных материалах и сборках действительно длинный. Во многих случаях вода сама по себе не является вредной, и только в сочетании с другими явлениями она вызывает быстрое ухудшение состояния. С другой стороны, другие вовлеченные явления не вызовут ухудшения в отсутствие воды. Из этого следует, что, если можно контролировать воду, здание можно сделать более долговечным, а затраты на обслуживание и ремонт снизить.Если этого можно достичь только с использованием очень дорогих материалов и конструкции, можно утверждать, что лучше позволить зданию разрушаться и время от времени заменять поврежденную часть. В действительности, однако, долговечная конструкция может быть достигнута с использованием относительно недорогих материалов и конструкций, при условии, что разработчик понимает поведение воды в ее различных формах и применяет необходимые средства контроля, чтобы предотвратить ее накопление в вредных количествах. 2

Описание

Физическое состояние воды

Вода, или Н 2 О, встречается повсюду на нашей планете.По этой причине проектировщики зданий должны иметь возможность применять стратегии управления влажностью в корпусах зданий, которые соответствуют физическим состояниям воды. Как и любое чистое вещество, вода может существовать в трех состояниях: твердое (лед), жидкое (объемная или свободная вода) и газ (пар). Кроме того, различные строительные материалы могут захватывать молекулы воды из окружающего воздуха и собирать их на поверхностях своих внутренних структур пор в так называемом адсорбированном состоянии. Преобладающими состояниями воды, представляющими интерес для ученых и конструкторов, являются объемная вода и водяной пар, хотя в холодных климатических условиях лед может создавать особые проблемы.

Твердый — Лед

Вода замерзает при температуре 32 ° F (0 ° C) и превращается из жидкости в твердое вещество. Когда вода замерзает, она увеличивается в объеме примерно на 9%. Затем лед сжимается при понижении температуры. Усадка незначительна, около 0,4% по объему при переходе от 30 ° F (-1 ° C) до -50 ° F (-46 ° C). С точки зрения эксплуатационных характеристик здания, лед является важным фактором при проектировании фундамента, где фундаменты должны быть расположены ниже глубины проникновения мороза, чтобы избежать вздутия, и для циклов замораживания / оттаивания в материалах, чтобы обеспечить долговечность.Интересно, что при правильном управлении водой в ее объеме и состоянии пара большинство проблем, связанных со льдом, может быть легко решено.

ice buildup on roof with snow and ice hanging over eaves

Рис. 1. Накопление льда на крышах может привести к повреждению кровли и создать опасность для пешеходов ниже. Конструкция корпуса не может контролировать погодные явления, такие как замерзающий дождь, но выбор соответствующих строительных материалов и деталей может минимизировать вероятность повреждения льдом и риск опасностей. Часто наблюдение за местными практиками дает хорошее представление о подходящих стратегиях управления льдом, которые доказали свою эффективность в конкретном регионе.
Источник: Т. Кесик

Жидкость — Вода

Между 32 ° F (0 ° C), температурой замерзания воды и 212 ° F (100 ° C), температурой кипения, вода остается в жидком состоянии и в меньшей степени суспендируется в окружающем воздухе в виде пара (см. следующая тема). Объемная вода воспринимается зданиями как осадки (осадки), таяние снега, наводнения, грунтовые воды и конденсация водяного пара. Вода как жидкость должна регулироваться, потому что многие строительные материалы подвержены различным формам повреждения в результате многократного или хронического смачивания и незначительного или полного высыхания.Традиционные строительные технологии развивались в ответ на управление объемной водой с особым вниманием к выбору материала и организации. Архитектурные особенности, такие как наклонные крыши и свесы, были продуманными стратегиями, направленными на управление жидкой влажностью. На уровне детализации использовались отблески и края капель, чтобы отводить воду от ограждения здания. Большинство стратегий управления влажностью начинаются с тщательного рассмотрения соответствующих мер контроля для многих источников жидкой воды.

Water penetration into a stone archway causes water to leach through the material leading to mineral deposits and unsightly discoloration

Рисунок 2. Проникновение воды в каменную арку приводит к выщелачиванию воды через материал, что приводит к отложению минералов и неприглядному обесцвечиванию. Порча в конечном итоге приведет к ухудшению, поскольку происходит замерзание / оттаивание.
Источник: Т. Кесик

Газ — Водяной Пар

Воздух содержит взвешенные молекулы воды в виде паров, образующихся в результате испарения или кипения воды и сублимации льда. При заданной температуре в атмосфере воздух способен удерживать определенное количество водяного пара.Относительная влажность (RH) — это мера количества водяного пара в паровоздушной смеси при данной температуре в атмосфере относительно ее точки насыщения (100% RH). Пар в воздухе оказывает давление пара, и это является движущей силой для диффузии водяного пара через материалы. Водяной пар также может транспортироваться утечкой воздуха (то есть перемещением некоторого объема воздуха внутрь или наружу ограждения здания), механизмом, который способен транспортировать намного больше воды, чем диффузия пара.

Efflorescence on brick wall of aquatic and civic centre

Рисунок 3. Выцветание вызвано миграцией водяного пара в строительный раствор и кладку, где он развивает капиллярный поток воды при высокой относительной влажности. Соли в ступке растворяются и транспортируются на поверхность каменной кладки, а кристаллы соли остаются после испарения воды. Помимо того, что это некрасиво, выцветание может привести к ухудшению отделки каменной кладки.
Источник: Мартин Айсбреннер

Феномен миграции влаги

Взаимосвязь между фазами воды, источниками, процессами, хранилищами и стоками показана на рисунке 4.Здания находятся в этой водной среде и должны эффективно управлять этими взаимодействиями. Проектировщики должны разработать стратегии управления влажностью, специфичные для каждого явления, и в идеале разработать экономичные ограждающие конструкции здания, которые имеют достаточную избыточность для обеспечения фактора безопасности от нагрузок от влаги, аналогично подходу, принятому для конструкций.

The relationships between the phases of water, sources, processes, storage, and sinks are depicted in a flow chart

Рисунок 4. Источники влаги, процессы, хранение и поглотители — задача проектирования системы управления влажностью состоит в том, чтобы четко учесть их и обеспечить учет всех критических факторов.
Источник: Влага в зданиях Джона Страуба. Журнал ASHRAE, январь 2002, с. 15-19.

Взаимодействие влаги и материалов

С точки зрения строительной науки, взаимодействие влаги и материалов часто определяется природой материалов. Практическая классификация проводится между гигроскопичными (гидрофильными) и гидрофобными материалами. Гигроскопичные (гидрофильные) материалы поглощают воду, а большинство традиционных строительных материалов, таких как дерево, бетон, кирпич и штукатурка, являются гигроскопичными.Гидрофобные материалы отталкивают воду, и примеры включают стекло, металлы и пластмассы. Существуют новые материалы, демонстрирующие гибридное поведение, такие как водостойкие барьеры, которые могут противостоять объемной воде, но свободно позволяют диффузию пара.

Другим важным фактором, влияющим на взаимодействие влаги и материалов, является капиллярность. Капилляр — это узкое трубчатое пространство или пустота в материале или узле, которые могут поглощать воду за счет сочетания поверхностного натяжения и силы адгезии. В результате такой инструмент, как кисть с гидрофобными щетинками, может вытягивать и удерживать краску за счет внутренней капиллярности.Такие материалы, как дерево или бетон, используемые в фундаментной сборке, ведут себя таким образом, если встроены во влажную почву. Капиллярность строительных материалов объясняет гистерезис содержания влаги в них и усиливает необходимость предотвращения чрезмерного смачивания этих материалов (см. Рисунок 5).

Для проектировщика ограждающих конструкций здания процесс начинается с выбора подходящей стратегии управления влажностью для сборки ограждения (то есть стены, крыши и т. Д.). Затем необходимо учитывать водопоглощающие и отталкивающие свойства составляющих материалов и их капиллярность, чтобы определить, совместимы ли они.Как первый шаг, материал не должен быть помещен в окружающую среду, которая вызовет его разрушение. Если дизайнер не может организовать материалы для создания благоприятной среды, необходимо использовать альтернативные материалы или выбрать другую стратегию управления влагой.

Graph of hysteresis in the moisture content of common pourous building materials as a result of exposure to changin relative humidity Line graph of the concentration of moisture on the cold side of an assembly increases with the initial moisture content of the materials in the cavity

Рисунок 5. Обычные строительные материалы с капиллярами высыхают намного дольше, чем намокают.
Источник: Нил Хатчхон и Гас Хандегорд. Создание науки для холодного климата.Институт исследований в строительстве, 1983.

Рис. 6. Концентрация влаги на холодной стороне сборки увеличивается с начальным содержанием влаги в материалах полости. С практической точки зрения это означает, что в большинстве сборок допускаются только очень низкие уровни накопления влаги. За пределами этого порога содержание влаги на холодной стороне восприимчивых к влаге материалов, таких как древесные оболочки, начнет приближаться к точке насыщения их волокон, часто вызывая гниль при хроническом увлажнении.Изоляционные материалы с низкой воздухо- и паропроницаемостью, такие как полиуретановая пена средней плотности, представляют собой популярную стратегию управления влагой, поскольку они контролируют потоки тепла, воздуха и влаги.

Градиент расхода и температуры

Повышенное внимание к энергоэффективности в ограждающих конструкциях зданий часто приводит к полостям стен и крыш, которые сильно изолированы воздухопроницаемыми и паропроницаемыми изоляционными материалами. Это приводит к сильным температурным градиентам в полостях стенок, и экспериментальные исследования, показанные на рис. 6, показали, что любая влага в полости будет мигрировать в направлении холодной стороны сборки, что в основном обусловлено перепадами давления пара.

Существует три основных способа борьбы с этим явлением:

  1. избегать использования воздушно-паропроницаемой изоляции в полостях;
  2. использовать непрерывную изоляцию за пределами полостей корпуса, изолированных воздухо- и паропроницаемой изоляцией, чтобы уменьшить степень градиента температуры в полости; и
  3. оставляют полости неизолированными и размещают непрерывную теплоизоляцию за пределами полости.

Непрерывная внешняя изоляция — всегда самая эффективная стратегия, но стоимость, строительные проблемы и / или существующие условия могут потребовать первых двух стратегий.Выбор подходящей стратегии в значительной степени определяется климатической зоной, воздействием осадков и внутренними условиями окружающей среды для конкретного рассматриваемого ограждения здания. (См. Климат, Воздействие, Заполнение, и Профиль Энергии Здания для получения дополнительной информации.)

Hygric Buffer

Концепция гигиенического буфера включает в себя емкость для безопасного хранения влаги в материалах. Безопасное хранение влаги также зависит от продолжительности воздействия влаги (время смачивания) и природы материала, особенно его подверженности воздействию влаги (например,г., бетон против дерева). Поскольку императив устойчивости заставляет дизайнеров использовать меньше материалов с меньшей потребляемой энергией, это обычно приводит к сборке корпусов зданий со значительно более низкой буферной емкостью по сравнению с традиционными методами и материалами.

hygric buffer capacity of building enclosure assemblies

Рис. 7. На практике, гигроскопическая буферная емкость сборочных шкафов здания в значительной степени определяет уровень избыточности, который должен быть обеспечен критическими уровнями управления, выполняющими функции управления влажностью.

Хранение и сушка

Традиционные материалы и методы строительства часто полагались на хранение и сушку в качестве стратегий управления влажностью. Хотя долговечность, обеспечиваемая этими стратегиями, не подлежит сомнению, затраты на рабочую энергию более недоступны. В современном дизайне ограждающих конструкций здания концепции хранения и сушки все еще применяются к облицовочным материалам, особенно к дереву. Однако вместо того, чтобы полагаться на потерю тепла через корпус для сушки, необходимо тщательно рассмотреть эффективный дренаж и достаточную вентиляцию.

Illustration of wetting period in spring-summer-fall and drying period in winter

Рис. 8. Повышение энергоэффективности ограждающих конструкций зданий привело к снижению движущей силы сезонной сушки сборочных материалов. В прошлом долговечность корпусов с холодным климатом достигалась за счет расходования энергии для обогрева помещений в то время, когда источники топлива были очень недорогими. Текущие и прогнозируемые затраты на рабочую силу, материалы и энергию требуют строительства корпусов для достижения более высокой производительности при меньших затратах.

диффузии пара и утечки воздуха

Чтобы оценить разницу между величиной диффузии и утечкой воздуха в качестве механизмов переноса влаги, рассмотрим воздушный шар с гелиевым наполнителем, который можно встретить на вечеринках и торжествах.Когда их оставляют сидеть на несколько дней, они часто перестают плавать, потому что гелий диффундирует через мембрану баллона. Для сравнения, прокалывание баллона приведет к утечке гелия, и через несколько секунд он больше не раздувается. Исследования строительной науки показали, что перенос воды при утечке воздуха может быть на несколько порядков больше, чем при диффузии пара. Например, в типичных холодных климатических условиях в помещении / на открытом воздухе, по оценкам, около 1/3 кварта воды будет мигрировать за счет диффузии в течение всего отопительного сезона через лист гипсокартона 4 x 8 футов без замедлителя пара.Отверстие в 1 квадратный дюйм в том же листе гипсокартона приведет к тому, что около 30 кварт воды будет транспортироваться с помощью утечки воздуха — в 100-1 к коэффициенту утечки воздуха по сравнению с диффузией. 3

Практические последствия различия в величине между этими двумя механизмами транспорта водяного пара являются значительными. В то время как адекватный контроль диффузии паров может быть легко обеспечен покрытиями, такими как краска на внутренней поверхности кожухов наружных стен, контроль утечки воздуха требует тщательного внимания к выбору материала, детализации и последовательности монтажа.

Initial conditions and equilibrium conditions of water vapor diffusion and moisture migration by air leakage

Рисунок 9. Распространение паров — это случайный и относительно медленный механизм переноса влаги по сравнению с утечкой воздуха, однако, при проектировании корпусов необходимо учитывать и то, и другое.

Уплотняющая поверхность интереса

Проникновение и / или накопление влаги в сборочных шкафах практически неизбежно и поэтому должно регулироваться в пределах порогов воздействия влаги и безопасного хранения составляющих материалов. Предполагая, что дефекты (утечки воды) могут быть разумно устранены или исправно исправлены, сезонная миграция влаги вследствие диффузии и / или утечки воздуха становится наиболее серьезной проблемой.Миграция влаги по изолированным сборочным корпусам зданий представляет большой интерес для строительной науки, поскольку она предсказывает долговечность корпуса и его подверженность таким проблемам, как окрашивание или образование плесени. Как правило, если существует вероятность проблем с производительностью, миграция влаги из-за диффузии и / или утечки воздуха будет накапливаться в некоторой точке сборки корпуса. Это место называется интересующей уплотняющей поверхностью. На рисунке 10 изображены две представляющие интерес конденсирующие поверхности в изолированной сборке стен с деревянным каркасом, соответствующие двум различным сезонным условиям.

Interior face and exterior face of the condensing surface of interest

Рисунок 10. Конденсирующая поверхность, представляющая интерес для сборки корпуса, часто меняется в зависимости от сезона. В климатических зонах, где доминирует только одна форма кондиционирования пространства (то есть нагрев или охлаждение), может быть только одна интересующая конденсационная поверхность. Гигротермический анализ способен идентифицировать критические поверхности для информирования о соответствующем выборе и расположении материалов.

Идентификация интересующей уплотняющей поверхности обычно проста.Это происходит на верхней стороне поверхности или плоскости с низкой воздухо- и / или паропроницаемостью, которая находится на уровне или ниже температуры точки росы мигрирующей смеси воздух / пар. После того, как интересующая конденсационная поверхность найдена, могут быть приняты соответствующие меры для управления накоплением влаги и связанными с этим проблемами.

Потенциал смачивания и сушки

Большинство материалов могут выдерживать некоторую степень смачивания при условии, что им впоследствии дают высохнуть. Некоторые материалы могут выдерживать многочисленные циклы смачивания / сушки без значительного износа.Но есть и материалы, которые очень чувствительны к величине и продолжительности смачивания.

Example of simplified wetting and drying potential analysis

Рис. 11. Потенциал смачивания и сушки является основным явлением, лежащим в основе расчета предельных состояний управления влажностью в ограждениях зданий. Исследование предельных состояний (за пределами безопасной емкости) сборок и материалов корпусов зданий еще не установило надежных пороговых значений для руководства проектировщиками. В будущем стандарты проектирования для управления влажностью могут стать такими же систематическими и строгими, как и стандарты, регулирующие проектирование конструкций.

Влажный баланс

Управление балансом влажности в корпусах зданий является серьезной проблемой современной строительной науки. Различные материалы могут справляться с различным количеством влаги и продолжительностью воздействия смачивания. В сборках верхний порог воздействия влаги определяется наименее влагостойким материалом. При разработке подходящих стратегий управления влагой необходимо учитывать основные условия для проблем с влагой.

Для возникновения проблемы, связанной с влагой, должны быть выполнены как минимум пять условий:

  • должен быть в наличии источник влаги;
  • должен быть маршрут или средство для перемещения этой влаги;
  • должна быть некоторая движущая сила, чтобы вызвать движение влаги;
  • материал (ы) должны быть подвержены влаге повреждения; и
  • содержание влаги должно превышать безопасное содержание материала в течение достаточного периода времени.

Чтобы избежать проблем с влажностью, теоретически можно решить устранить любое из перечисленных выше условий. В действительности практически невозможно удалить все источники влаги, построить стены без дефектов или устранить все силы, приводящие в движение движение влаги. Также неэкономично использовать только те материалы, которые не подвержены воздействию влаги. Следовательно, на практике принято учитывать два или более из этих предварительных условий, чтобы уменьшить вероятность превышения безопасного содержания влаги и количества времени, в течение которого содержание влаги превышено. 4

Баланс влажности не является однородным или однородным явлением в реальных зданиях. Часто образно слабое звено в цепи, образно говоря, и некоторая часть сборки корпуса с критическим воздействием и / или при сложном переходе будет иметь свою безопасную емкость для хранения влаги, превышенную в течение достаточного периода времени, чтобы вызвать ухудшение, и в крайние случаи, неспособность адекватно обеспечить критические функции управления. В этом смысле баланс влажности зависит как от выбора и расположения материалов, так и от детализации сборок корпуса и их переходов.

Illustration of moisture balance

Рис. 12. Расчет баланса влажности для материалов, из которых состоит корпус (стена, крыша и т. Д.), Не является точной наукой, поскольку материалы и качество изготовления несовершенны, а воздействие погоды сложно предсказать. В отсутствие подхода к проектированию в предельных состояниях к проектированию управления влагой, предусматривающего несколько линий защиты и гарантирующих, что воде легче стекать из сборки, чем проникать в нее, представляют собой разумную практику проектирования.

Управление влажностью Синопсис

Фундаментальные помещения, лежащие в основе управления влажностью в ограждающих конструкциях зданий, предполагают, что материалы и качество изготовления несовершенны, влажность в строительстве неизбежна, и наиболее практичная стратегия предусматривает избыточность критических мер контроля. Интеллектуальное расположение многофункциональных материалов, которые управляют влажностью в различных ее состояниях, а также способствуют контролю теплового потока и утечки воздуха, являются проверенным средством обеспечения экономичного резервирования.Для проектировщиков также важно признать, что дефекты, износ и старение в корпусах зданий неизбежно приведут к проникновению влаги, и этими неизбежными событиями необходимо управлять посредством выбора, расположения и детализации сборок корпусов и их переходов.

Дополнительные ресурсы

WBDG

Цели проектирования

Функциональное / Эксплуатационное, Историческое Сохранение — Обновление Систем Здания Соответствующим образом, Устойчивое, Устойчивое — Повышение Внутреннего Качества Окружающей Среды

Руководства и характеристики
Руководство по проектированию ограждающих конструкций

Системы нижнего уровня: фундаментные стены, плиты перекрытия, настилы Plaza
Системы стен: система наружной изоляции и отделки (EIFS), стеновые системы из масонства, панельные металлические стены, тонкостенные системы

Публикации

  • Оценка и ремонт облицовок и креплений, (Серия «Оценка и ремонт строительных конструкций») , Уилсон, М.и П. Харрисон. Американское общество гражданских инженеров, февраль 1993 года.
  • Тематические исследования проблем с влагой в зданиях