Определение пористости материалов по кинетике их водопоглащения.

Водопоглащение – способность материала впитывать и удерживать воду. Характеризуется оно количеством воды, поглощаемой сухим материалом, погруженным полностью в воду, и выражается в процентах от массы. Водопоглащение (% по массе)

или водопоглощение (кг/м³ по объему)

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

Водопоглощение всегда меньше истинной пористости, так как часть пор оказывается закрытой, не сообщающейся с окружающей средой и недоступной для воды. Объемное водопоглощение всегда меньше 100%, а водопоглощение по массе у очень пористых материалов может быть более 100%.

Водопоглощение строительных материалов изменяется главным образом в зависимости от объема пор, их вида и размеров. Влияют на величину водопоглощения и природа вещества, степень гидрофильности его.

В результате насыщения водой свойства материалов значительно изменяются: увеличивается плотность и теплопроводность и др.

Универсальным методом определения параметров поровой структуры цементного камня, раствора и бетона является метод, использующий кинетику поглощения капиллярно-пористыми материалами смачивающей их жидкости. Метод, основанный на явлении капиллярности, позволяет определить как интегральные (кажущуюся пористость), так и дифференциальные (показатели среднего размера пор и однородности размеров пор) параметры поровой структуры материалов.

Наиболее удобной для насыщения цементных материалов смачивающей жидкостью является вода. Это объясняется тем, что кинетика водопоглощения бетона и распределение в нем влаги находятся в тесной связи с характером его пористости, особенно дифференциальной. В свою очередь такие важнейшие свойства бетона, как прочность, водо- и газопроницаемость, морозостойкость, коррозионная стойкость, теплопроводность, прямо зависят от характера процесса водопоглощения бетона и распределения в нем влаги. Применение метода водопоглощения для исследований параметров поровой структуры бетона, поэтому представляется наиболее перспективным, так как в этом случае характеристики поровой структуры бетона определяются не отвлеченно, как в большинстве других методов, а по отношению к воде, т. е. В условиях, близких к тем, в которых работает бетон в период его эксплуатации.

 

Порядок проведения работы.

Перед испытанием образцы должны иметь определенную равновесную влажность, так как от этого зависят результаты испытаний. Поэтому в случаях, когда не предъявляется каких-либо специальных требований, рекомендуется испытывать образцы при нулевой начальной влажности, т. е. высушенные до постоянной массы. Учитывая, что при любом способе сушки все же структура материала изменяется, необходимо при проведении любых сравнительных определений принимать одинаковые режимы сушки, чтобы максимально уменьшить вариацию параметров пористости. Рекомендуемая температура сушки равна 105-110° С, при этой температуре из материала удаляется вся механически связанная с ним влага. Средняя продолжительность сушки образцов бетона размером 7´7´7 см до постоянной массы (с точностью до 1 г) при этой температуре составляет от 25 до 50 ч.

Наиболее предпочтительной для насыщения жидкостью, как указывалось выше, является вода. Для испытаний пригодна вода, применяемая для приготовления бетона. Наличие любых примесей в воде нежелательно, так как они могут изменить такие характеристики жидкости, как ее поверхностное натяжение, краевой угол смачивания исследуемого материала, вязкость и плотность.

Применение воды может оказаться невозможным или нежелательным в трех случаях:

· при испытании образцов крупнопористых материалов, очень быстро насыщаемых при погружении в воду (например, крупнопористый бетон, кирпич или специальная пористая керамика);

· при испытании образцов материала, имеющих столь малые размеры, что применяемая аппаратура не дает возможности зафиксировать кинетику изменения массы при водопоглощении;

· в условиях, когда вода вступает в активную связь с материалом образца, растворяя его или значительно изменяя его структуру.

Во всех перечисленных и некоторых других случаях необходимо использовать для насыщения образцов другие смачивающие материалы-жидкости. В первую очередь для бетонов различных видов можно рекомендовать керосин, спирт, глицерин, минеральное масло. Эти жидкости значительно отличаются от воды по своим свойствам и дают возможность получить сравнительные характеристики параметров пористости практически для любых пористых строительных материалов.

По 2 образца каждого вида материала (кубы 7*7*7 см) высушивают до постоянной массы при температуре 105-110 C. По одному из них помещают в камеру с относительной влажностью не менее 95% при температуре 20-22 ºC и по одному погружают в воду. Для первой серии определяют массу образцов, поглотивших влагу из воздуха (Mp), а для второй - массу влажных образцов через 0.25; 1 и 24 часа. Последнее взвешивание проводят на воздухе и в воде.

По результатам взвешиваний рассчитывают следующие характеристики:

- водопоглощение по массе Wм=100*(M₂₄-M₀)/M₀ (2)

- объемное водопоглощение Wо=100*(M₂₄-M₀)/(M₂₄-M_24В) (3)

- равновесное поглощение Wp=100*(Mp-M₀)/M₀ (4)

- коэффициент микропористости Км=Wp/Wв (5)

Показатели среднего размера пор (2) и однородности пор по размерам () рассчитывают с помощью номограмм (рис.1-3), для чего сначала вычисляют вспомогательные величины:

W_1'=(M₁-M₀)/(M₂₄-M₀) (6) W_0.25'=(M_0.25-M₀)/(M₂₄-M₀) (7)

По номограммам (рис.1), зная W_1', определяют 1, а затем по 1 и W_0.25 - величину. По показателям 1 и устанавливают 2 (рис.2 или 3).

Результаты работы заносят в таблицу:

 

Вид материала

Масса образцов, г

Wв

Wp

Км

M0

Mp

M0.25

M1 %

M24 %

M24В %

Гипс

Бетон

Кирпич

 

 

Выводы:

 

Лабораторная работа № 6