Файл: МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Машкин.pdf

63 

– не менее 75 % прочности для строительных растворов; 

нет  заметных  признаков  разрушения  (шелушения,  тре-

щин), потери массы (нормируется не всегда, но если нормирует-
ся, то  m 5 %). 

Марка  по  морозостойкости  обозначается  F.  Например,  для 

бетона  марки  по  морозостойкости:  F25,  35,  50,  100,  150,  200, 
300, 400, 500, 700, 1000. Для керамического и силикатного кир-
пича: F15, F25, F35 и F50.  

Требования  к  морозостойкости  материала  задаются  в  про-

екте  для  конструкций  всех  сооружений,  подвергающихся  кли-
матическим,  а  также  технологическим  воздействиям,  при  кото-
рых конструкции могут оказаться в среде с отрицательной тем-
пературой (холодильники, производство и хранение сжиженных 
газов и т.д.). В проектах морозостойкость нормируется марками 
морозостойкости, определяемыми по 1-му методу. При контроле 
морозостойкости  допускается  пользование  переходными  коэф-
фициентами от 2-го и 3-го методов к морозостойкости, опреде-
ленной по 1-му методу. 

 
Морозостойкость  материала  зависит  от  его  строения, 

особенно от: 

величины  пористости:  чем  меньше  П,  тем  больше  F,  и 

наоборот, но эта зависимость сложная, так как не все поры ма-
териала  заполняются  водой  (если  W

v 

  П,  значит,  в  материале 

есть замкнутые, недоступные для воды поры, заполненные воз-
духом,  куда  может  «отжиматься»  вода  при  замерзании,  разру-
шая  перегородку  между  порами,  –  такие  поры  называют  «ре-
зервными»); 

характера пористости – с сообщающимися или с изоли-

рованными порами. Морозостойкость материалов с высокой по-
ристостью,  но  с  замкнутым  характером  пор  может  быть  доста-
точно  высокой  (пеностекло,  ячеистые  бетоны  –  общая  порис-
тость  до  70  %,  но  преобладают  замкнутые  поры  сферической 
формы).  У  тяжелых  бетонов,  у  которых  значение  пористости 
сравнительно  невелико,  но  поры  носят  капиллярный  характер, 

64 

морозостойкость резко уменьшается при незначительном увели-
чении от пористости (см. рис. 5.6). 

размера  пор.  В  микропорах  материала  размером  менее 

0,1 мкм (10

–7

 м) обычно содержится связанная вода, которая не 

переходит  в  лед  даже  при  очень  низких  температурах  
(до –70

°С), поэтому такие поры не оказывают заметного влия-

ния  на  морозостойкость  материала.  Морозостойкость  главным 
образом зависит от объема макропор в материале и от их строе-
ния. Наиболее опасными являются сообщающиеся между собой 
капилляры диаметром более 200 мкм. 

 
Степень  повреждения  материала  при  замораживании  зави-

сит  от  степени  его  водонасыщения,  т.е.  связана  со  структурой 
материала и с условиями эксплуатации (табл. 5.2). 

Таблица 5.2 

Особенности увлажнения материалов 

Виды конструкций, 

условия эксплуата-

ции 

Состояние  

материала 

Какие поры  

материала  

заполнены  

водой 

Какие поры  

материала  

заполнены  

воздухом  

(«резервные») 

Подводные, подзем-
ные, наземные –  
в контакте с водой 

Водона- 
сыщенное 

Крупные  
поры и капил- 
ляры 

Микрокапил- 
ляры 

Надземные – воз-
душно-влажные 

Гигроскопи-
чески увлаж-
ненное 

Микрокапилля-
ры (за счет кон-
денсации пара) 

Крупные поры  
и капилляры 

Степень  водонасыщения  ниже,  а  «резервная»  пористость 

выше у материалов, используемых для ограждающих конструк-
ций.  Поэтому  требования  к  морозостойкости  для  них  сущест-
венно ниже, чем для материалов, постоянно находящихся в кон-
такте с водой. Например, максимальная марка по морозостойко-
сти керамического кирпича – F50, а марки по морозостойкости 
тяжелого  бетона  гидротехнических  сооружений,  находящегося  
в зоне переменного уровня воды, – F300–F500. 

65 

Для  повышения  водостойкости  строительных  материалов 

могут  использоваться  различные  технологические  приемы,  на-
пример:  

–  в  состав  сырьевой  смеси  вводится  дополнительный  ком-

понент, в результате изменяется фазовый состав материала, по-
являются составляющие с меньшей растворимостью (переход от 
гипсовых смесей к гипсо-цементно-пуццолановым); 

– повышение плотности структуры (снижение капиллярной 

пористости), т.е. снижение водопоглощения и повышение водо-
стойкости. 

Один  из  самых  распространенных  приемов  –  снижение 

смачиваемости  поверхности  пор  и  капилляров  и  внешней  по-
верхности изделий – гидрофобизация строительных материалов. 
При гидрофобизации снижается капиллярное всасывание, водо-
поглощение, сорбционное увлажнение, таким образом, увеличи-
вается водостойкость. 

Объемная  гидрофобизация  осуществляется путем введения 

небольших количеств добавок в сырьевые смеси при изготовле-
нии  материалов  (или  при  использовании  гидрофобного  цемен-
та –  для  бетонов)  –  гидрофобизируются  стенки  пор  и  капилля-
ров в объеме материала.  

Введение  добавок  незначительно  усложняет  технологию 

изготовления изделий: большая часть из них – водорастворимые 
жидкости либо водоразбавляемые эмульсии. 

 
 
Поверхностная  пропитка  поверхностного  слоя  раствором 

или эмульсией гидрофобизирующей жидкости обеспечивает не-
смачиваемость  внешней  поверхности  и  гидрофобизацию  по-
верхности пор и капилляров наружного слоя  материала. 

Гидрофобизация  не  должна  ухудшать  эксплуатационные 

свойства изделий, например воздухо- и паропроницаемость.  

Пропитка  наружных  слоев  материала  пленкообразующими 

веществами  (битумами,  полимерами)  также  обеспечивает  сни-
жение водопоглощения. 

66 

Все  приемы,  повышающие  водостойкость,  одновременно 

повышают и морозостойкость (особенно гидрофобизация). 

Кроме этого, эффектным и сравнительно простым способом 

повышения морозостойкости является применение добавок. 

Добавки,  создающие  в  материале  резервную  пористость 

(мелкие замкнутые сферические воздушные поры), – это возду-
хововлекающие добавки в бетонных смесях. 

Добавки, повышающие плотность структуры, могут быть: 
–  уменьшающими  объем  капиллярных  пор  (пластифици-

рующие  добавки  и  суперпластификаторы  в  бетонных  смесях, 
снижающие содержание воды); 

– заполняющими (кольматирующими) поры (тонкомолотые 

минеральные  порошки,  уменьшающие  сечение  капилляров, 
снижающие проницаемость для воды). 

5.2.3. Теплофизические свойства  

Теплопроводность  –  способность  материала  проводить  че-

рез  свою  толщу  тепловой  поток,  возникающий  под  влиянием 
разности  температур  на  поверхностях,  ограничивающих  мате-
риал.  

67 

Рис. 5.7. Схема прохождения теплового потока  

через материал 

Q =    · F·  ·(t

1

– t

2

) /a,                              (5.13) 

где  Q – количество тепла, кДж; 

 – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К); 

F – площадь, через которое проходит тепло, м

2

; 

а – толщина стены, м; 
t

1 

– t

2

 – разность температур на поверхностях, °С; 

 – время, ч. 

Теплопроводность  оценивают  коэффициентом  теплопро-

водности λ,  который равен количеству тепла, проходящего че-
рез стену из материала толщиной в 1 м и площадью 1 м

2

 в тече-

ние 1 ч при разности температур на противоположных поверх-
ностях в 1 градус Цельсия.  

Единицы измерения   – Вт/(м · К). 
1 Вт/(м · К) = 1,163 ккал/(м · ч · °С).  
Например: 
Теплоизоляционные материалы   

 0,175;  

Кирпич керамический 

0,8–0,9;