Файл: МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Машкин.pdf

48 

Для зернистых сыпучих материалов, не имеющих постоян-

ной  формы,  характеристиками  являются  плотность  зерна,  на-
сыпная плотность и межзерновая пустотность. 

Плотность зерна (ρ

з

) – масса единицы объема зерна в есте-

ственном состоянии, т.е. это средняя плотность применительно 
к зерну.  

Насыпная  плотность  (ρ

н

)  –  характеризует  массу  единицы 

объема зернистого материала (песка, щебня, гравия) в рыхлона-
сыпанном  состоянии.  В  ее  величине  отражается  влияние  не 
только  межзерновых  пустот  в  рыхлонасыпанном  объеме  мате-
риала, но и пор в каждом зерне.  

ρ

н

 = 

н

m

V

.                                              (5.6) 

Размерность – г/см

3

 или кг/м

3

. 

Примеры:  насыпная плотность песка – 1600 кг/м

3

, 

насыпная плотность цемента – 1100–1300 кг/м

3

, 

насыпная  плотность  легких  заполнителей  – 
250–1100 кг/м

3

. 

Межзерновая  пустотность  –  степень  заполнения  объема 

рыхлонасыпанного материала межзерновыми пустотами, %. 

П = [(ρ

з

 – ρ

н

)/ ρ

з

]100, %. 

Межзерновая  пустотность  зависит  от  наличия  в  материале 

зерен  разного  размера  и  соотношения  между  ними.  Если  все 
зерна одного размера, то пустотность максимальна. Поэтому для 
песка и щебня ГОСТами предъявляются требования к грануло-
метрическому составу.  

 
Для  тонкодисперсных  материалов,  получаемых  помолом, 

важной  характеристикой  является  степень  измельчения  –  тон-
кость  помола,  определяемая  путем  просеивания  пробы  через 
стандартное сито. 

Тонкость помола – величина остатка на сите в %. 

49 

Например,  для  цемента  остаток  на  сите  №  008  не  должен 

превышать  15  %.  Стандартным  ситом  для  гипса  является  сито  
№ 02.  

Номер сита показывает размер отверстий в свету в мм.  
Например, № 008 – это 0,08 мм, на 1 см

2

 такого сита нахо-

дится  6400  отверстий,  а  у  сита  №  02  (0,2)  –  900  отверстий  
на 1 см

2

.  

5.2.2. Гидрофизические свойства строительных 

материалов (свойства материалов по отношению  

к действию воды) 

 
Одним  из  важнейших  физических  факторов,  воздействую-

щих на строительные материалы, является вода – жидкая и газо-
образная.  Очень  часто  в  процессе  эксплуатации  строительные 
конструкции  увлажняются,  и  различные  свойства  материалов 
изменяются. 

В зависимости от отношения материалов к действию воды 

они подразделяются на: 

гидрофильные – смачиваемые водой (рис. 5.4а) 

 (бетон, керамика), 

гидрофобные – несмачиваемые водой (рис. 5.4б) 

 (битум, большинство полимеров). 
 
 

Рис. 5.4 

а) 

б) 

50 

Вода  –  полярная  жидкость,  способность  воды  смачивать 

поверхность материалов зависит от степени полярности поверх-
ности. Степень смачиваемости оценивается краевым углом сма-
чивания  . Для гидрофильных материалов угол    острый. Чем 
меньше угол  , тем лучше поверхность смачивается водой. Если 

   90

о

 (угол тупой), то вода почти или совсем не смачивает по-

верхность материала. 

 
Гигроскопичностью  называют  способность  пористых  гид-

рофильных  материалов  поглощать  водяной  пар  из  влажного 
воздуха.  

Вода  адсорбируется  на  поверхности  пор  и  капилляров  и 

конденсируется  в  микрокапиллярах  тела.  Этот  физико-хими-
ческий  процесс  называется  сорбцией  и  является  обратимым 
(сорбция   десорбция).  

Количество адсорбированной влаги – сорбционная или гиг-

роскопическая влажность – определяется по формуле: 

100 %

вл

сух

сух

т

т

W

т

.                           (5.7) 

 
Сорбционная  влажность  зависит  от  температуры  воздуха, 

его  относительной  влажности.  Сорбционная  влажность  повы-
шается при: 

– повышении относительной влажности воздуха; 
– понижении температуры воздуха; 
– увеличении парциального давления водяного пара. 
 

51 

 
Рис. 5.5. Изотерма адсорбции  (относительная влажность  

воздуха при постоянной температуре) 

 
 
Гигроскопичность  зависит  от  вида,  количества  и  размера 

пор в материале. 

Если у материалов  одинаковая пористость, то те мате-

риалы, которые имеют более мелкие поры и капилляры, оказы-
ваются более гигроскопичными, чем крупнопористые материа-
лы. Например, древесина, у которой длинные и открытые поры, 
очень гигроскопична, а бетон и отвердевшие цементные раство-
ры, у которых поры замкнуты, малогигроскопичны. 

Вследствие  процессов адсорбции  и  капиллярной конденса-

ции  водяного  пара  из  атмосферы  влажность  пористых  строи-
тельных  материалов  даже  после  их  длительной  выдержки  на 
воздухе достаточно велика. Такое состояние называется воздуш-
но-сухим, а установившееся значение гигроскопической влажно-
сти – равновесной влажностью.  

 
Равновесная влажность: 

52 

– песка 

4–9 % 

– керамических стеновых материалов 

5–7 %, 

– воздушно-сухой древесины 

12–18 %, 

– ячеистых бетонов  

20 % и более. 

 
Гигроскопичность обычно отрицательно сказывается на ря-

де свойств строительных материалов и приводит к: 

– старению цементов (для длительного хранения выпуска-

ют специальный гидрофобный цемент); 

– набуханию древесины; 
–  увеличению  коэффициента  теплопроводности  теплоизо-

ляционных  материалов  (поэтому  стремятся  предотвратить  ув-
лажнение,  покрывая  плиты  утеплителя  гидроизоляционной 
пленкой). 

 
Капиллярное  всасывание  воды  пористым  материалом  про-

исходит, когда материал соприкасается с водой.  

Так,  грунтовые  воды  могут  подниматься  по  капиллярам  и 

увлажнять нижнюю часть стены здания. Чтобы не было сырости 
в  помещении,  устраивают  гидроизоляционный  слой,  отделяю-
щий  фундаментную  часть  конструкции  стены  от  ее  наземной 
части.  

Капиллярное всасывание характеризуется  высотой  подъема 

воды в материале, количеством поглощенной воды и интенсив-
ностью всасывания.  

Высота подъема воды в капилляре: 
 

h = 2  cos  /(r g), 

где   – поверхностное натяжение на границе жидкость–воздух; 

 – краевой угол смачивания; 

r – радиус капилляра; 

 – плотность жидкости; 

g – ускорение свободного падения.