§2.1. Физико-химические процессы увлажнения строительных материалов, ограждающих конструкций.

Теплофизические и прочностные свойства наружных ограждений здания тесно связаны с их влажностным состоянием и динамикой его изменения в процессе эксплуатации.

Увеличение влагосодержания материалов ограждений в эксплуатируемых зданиях всегда сопровождается уменьшением теплозащитных саой(?гв ограждения и преждевременным их разрушением. Отрицательное действие повышенной влажности ограждений сказывается на санитарно-гигиеническом состоянии помещений (появление сырости, плесени, повышение влажности воздуха).

Существует несколько путей проникновения влаги ь ограждающие конструкции и увеличения влажности материала:

1. Строительная влага, вносимая в ограждение во время возведения здания или применения увлажненных материалов и изделий.

2. Грунтовая влага, т.е. влага, которая может проникать в ограждение из грунта вследствие капиллярного эффекта.В стенах зданий эта влага может подниматься до высоты 2 — 2,5 м от уровня земли.Для предохранения ограждения от этой влаги в нем устраиваются водоизолирующие слои, препятствующие доступу влаги из грунта в ограждение. В России для изоляции стен от грунтовой влаги раньше использовали бересту.

3. Атмосферная влага в виде косых дождей, мокрого снега или инея проникает в ограждение в результате смачивания наружной поверхности стены или вследствие неисправности крыши около карнизов и наружных водостоков.

5. Эксплуатационная влага, т.е. влага,образующаяся на внутренней поверхности ограждений в помещениях с повышенной влажностью.

6. Гигроскопическая влага, т.е. влага, находящаяся в ограждении вследствие гигроскопичности ее материала. Данная влага появляется за счет поглощения (сорбирования) материалом влаги из воздуха.Этой способностью в разной степени обладают все строительные материалы.

7. Конденсация влаги из воздуха. Процесс конденсации влаги из воздуха связан с процессом диффузии ,при котором влага диффундирует через ограждение и может конденсироваться в толще ограждения или на его внутренней поверхности. В подавляющем большинстве случаев конденсация влаги является единственной причиной повышения влажности ограждения.

Каждый из перечисленных путей может вызвать повышенное увлажнение ограждений. Поэтому при проектировании и строительстве зданий следует контролировать влажностное состояние материалов и предусматривать конструктивное решение ограждения, предупреждающее внесение влаги или образование ее в толще ограждения в период эксплуатации здания.

§2.2 Состояние н20 в строительных материалах.

В строительном деле используют самые разнообразные по физико-химической природе материалы. Несущие конструкции — бетон,кирпич, естественный камень,дерево и др., для большинства из них характерна капиллярно — пористая структура. Другие материалы •

• битумы,смолы, полимеры, покрытия масляной краской практически без пор. Вид пор в строительных материалах дает рис. II. 1. Размеры пор от макро — 10-³ м и до микро < 10-⁷ м.

Состояние Н ₂0 в строительных материалах характеризуется по природе энергии связывания влаги с веществом:

Г

1. Кристаллизационная, т.е. входящая в кристаллическую ре­шетку материала. Гипс — CaS0₄ 0,5 Н₂0 ; Са S0₄ * 2Н_аО; гидросиликаты кальция C-S-H (1); C-S-H (2); тоберморит Ca₅(Si₆0₁₈H₂)4H₂0; гидраты типа а — Ca₂Six [Ca₂(HSi0₄)(0H)J и т.д. Эта форма воды очень прочно связана и может быть удалена при высоких температурах прокаливания (часто ^ 1000° С), при этом исходный материал превращается в другой продукт.

   *

   РйГс.11.1 Поры в строительных материалах, гидроизоляция.

3. Влага в виде адсорбционных и абсорбционных слоев на поверхности пор, капилляров, границах кристаллитов.

Молекулы Н₂0 образуют мономо — лекулярные слои на поверхности и частично проникают внутрь материала.

<пг

	St
VSV
0*

6»r

Рис.II.2 Поведение жидкости у стенки.

Эта часть влаги также прочно удерживается в материале. В реальных условиях может происходить переход ад(б)сорбционной влаги в кристаллическую и обратно.

4. В строительных материалах растительного происхождения принято говорить еще о влаге в растительных клетках. Удаление этой воды при естественных условиях может протекать в течение многих лет. Конечный итог удаления этой влаги — изменение геометрических размеров строительных конструкций из растительных материалов (дерева,ДВП и т.д.)

5. Влага физико—механической связи. Эта влага по своим свойствам приближается к свободной воде. Принято различать гидрофильные и гидрофобные строительные материалы. Различие этих материалов определяется соотношениями значений поверхностного натяжения на границе твердое тело — газ: твердое тело — жидкость: жидкость — газ (Отг.о-гж.а^). При определенном соотношении этих величин вода "наползает" на стенку либо "отступает"от нее (смачивание, несмачивание)(рис.Н.2). Этот вид влаги относительно просто перемещается в материале и легко удаляется из него.

6. Следующим состоянием Н₂0 в строительных материалах и конструкциях является газообразное (точнее, пар Н_гО) с парциальным давлением Р,. В зависимости от температуры состояние пара насыщенное либо ненасыщенное. Следует помнить,что вода является хорошим растворителем( е — 81) и поэтому в порах, капиллярах влага существует в виде раствора — бинарного или многокомпонентного.

7. При температуре t < 0° С (точнее тройной точки — рис.II.За) состояние Н₂0 в строительных материалах может быть либо в виде

Рис.11.3 а - Фазовая диаграмма Р-Т для Н_гО (схема), б - Зависимость Р нас - f(t° С)Iи-и, либо льда. Кристаллики инея образуются из паров, минуя пароходную стадию — жидкость. Наиболее опасно понижение гомпературы ниже нуля, если поры, капилляры в материале были заполнены водой, т.к. при замерзании вода увеличивает свой объем на 9%. Замерзание воды приводит к возникновению в материале значительных механических напряжений.

г