Определение плотностей, водопоглощений, пористости и коэффициента насыщения пор строительных материалов

Цель работы: определение плотностей, водопоглощений, пористости и коэффициента насыщения пор строительных материалов

Теоретическая часть

Средняя плотность (в дальнейшем изложении плотность, г/см³) ─ масса единицы объема материала в естественном виде (вместе с порами):

ρ_ср.=m/V_ес, (1)

где m ─ масса образца материала соответственно, г, кг, т; V_ес. ─ объем образца в естественном виде (вместе с порами), см³, дм³, м³.

Объем цилиндрического образца равен:

V_ес =(π•r²•h)/4, (2)

где r─ радиус, см; , h ─ высот, см.

При изменении температуры и влажности среды, окружающий материал, меняется его влажность, а, следовательно, и плотность. Поэтому показатель плотности определяют после предварительной просушки материала до постоянной массы или вычисляют по формуле:

ρ_ср=ρ_{ср(влаж).}/(1+w), (3)

где ρ_{ср(влаж)}─ средняя плотность материала во влажном состоянии, г/см³.

Истинная плотность ρ_ист (г/см³, кг/м³, т/м³) ─ масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии:

ρ_ист=m/V_аб, или через пористость ρ_ист=ρ_ср/(1-П_каж), (4)

где V_аб. ─ объем в абсолютно потном состоянии (без пор), см³, дм³, м³.

w ─ количество воды в материале (доля от его массы).

Водопоглощение – свойства материала поглощать и удерживать воду при непосредственном соприкосновении с ней. Количество поглощенной образцом материала воды, отнесенной к его массе в сухом состоянии, называется водопоглощением по массе, а отнесенное к его объему V – водопоглощение по объему. Водопоглощение (%) вычисляют по формулам:

W_m = [(m₂-m₁)/m₁]100 %; (5)

W_V = [(m₂-m₁)/V]100 % (6)

где m₂ -масса образца материала, насыщенного водой (г); m₁ - масса образца в сухом состоянии (г). После почленного деления этих двух выражений устанавливается зависимостьW_V = W_md отсюда коэффициент зависимости

d= W_V/W_m (7)

Пористость ─ относительная величина, показывающая, какая часть объема материала занята внутренними порами. По значению пористость дополняет коэффициент плотности до 1 или до 100%.

Несмотря на разнообразие форм и очертаний пор (рисунок 1), имеющихся в строительных материалах, их подразделяют на несколько основных групп:

1) закрытые поры – недоступны для проникания в них жидкости и газообразных продуктов;

2) тупиковые поры – заполняемые жидкостью или газом, но не влияющие на проницаемость строительного материала;

3) кажущаяся пористости или каналообразующие открытые с обоих концов поры, создающие поровые каналы.

Кажущаяся пористость определяется по формуле:

П_каж= W_m•ρ_ср(8)

Для ряда простых технических расчетов определяют коэффициент плотности, характеризующий степень заполнения объема материала веществом:

k_пл.= (ρ_ср/ρ_ист)100 % (9)

Коэффициент насыщения пор водой ─ отношение водопоглощения по объему к пористости:

К_Н= W_V/П (10)

Коэффициент насыщения может меняться от 0 (все поры в материале закрытые) до 1 (все поры открытые), тогда W_V=П. Уменьшение К_Н (при той же пористости) свидетельствует о сокращении открытой пористости, что обычно проявляется в повышении морозостойкости.