Диффузия и конденсация водяного пара в ограждающих конструкциях

ограничено лишь определенными конструкциями , ра - циональными с точки зрения строительной физики . Поэтому , правильная оценка той или иной ситуации имеет большое значение . 14. ВЛАЖНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Пористый материал может быть совершенно сво - боден от воды лишь тогда , когда он находится в аб - солютно сухом воздухе . Поскольку в естественных условиях воздух имеет большую или меньшую отно - сительную влажность , в любом пористом материале содержится влага . Этот факт объясняется тем , что моле - кулы водяного пара , содержащиеся в окружающем воз - духе , откладываются на стенках пор в виде мономоле - кулярного слоя ( рис . 14). Это явление носит назва - ние адгезии . Она возникает между молекулами различ - ных веществ и при повышении относительной влажности воздуха постепенно приводит к образованию полимоле - кулярной водяной пленки . При этом сила адгезии для внешнего молекулярного слоя превышает силу коге - зии поверхности воды , которая для давления насыщен - ного пара р нас над этой поверхностью является ; значи - тельно большей . Отсюда следует , что давление насыщенного пара р ’ на с над адсорбированной водяной пленкой ниже , чем давле - ние насыщенного пара р нас над нормальной поверх - ностью воды . Обозначив разность давлений пара ∆ p нас и относительную влажность воздуха над адсорбирован - ной водяной пленкой ϕ ’ нас , получим следующее уравне - ние : ϕ ’ нас = р ’ нас / р нас = ( р нас - ∆ р нас )/ р нас . Равенство значений относительной влажности ϕ и ϕ нас создает равновесное состояние , так как воздух , содержащий водяной пар , имеет такую же температуру , как и поверхность водяной пленки . Если устанавливается гигроскопическая равновесная влажность , образование водяной пленки прекращается . Вследствие повышения относительной влажности воз - духа и нарушения первоначального равновесия влаж - ность строительного материала возрастает . Благодаря дальнейшему накоплению молекул воды разность давле - ний пара ∆ р нас должна сокращаться до тех пор , пока значение ϕ нас снова сравняется со значением повышен - ной относительной влажности ϕ , что приведет к уста - новлению нового равновесного состояния . Гигроскопи - ческая равновесная влажность достигает своего макси - мума при относительной влажности воздуха 100%. Процессы , связанные с поглощением влаги пористы - ми материалами из содержащего водяной пар окружаю - щего воздуха , называются сорбцией . Понятие сорбция охватывает отдельные области , называемые адсорбцией , капиллярной конденсацией и хемосорбцией , которые часто происходят одновременно и поэтому различаются и поддаются учету с большим трудом . В рамках строи -

Рис . 15

тельной физики решающую роль играют адсорбция и капиллярная конденсация . Капиллярная конденсация является процессом , кото - рый в отличие от адсорбции на поверхности и в порах материала происходит тем интенсивнее , чем выше под - нимается относительная влажность ( о . в .) воздуха . Если последняя составляет , например , 35%, то полностью заполняются конденсатом водяного пара лишь капил - ляры цилиндрической формы , радиус которых состав - ляет 1 ⋅ 10 -9 м , т . е . 1 нанометр ( нм ). При о . в . , равной 70%, насыщаются конденсатом капилляры радиусом 3 нм , при о . в ., равной 80%, — капилляры радиусом 4,7 нм . Дальнейшее увеличение радиуса происходит прогресс - сирующим образом . Так , для о . в . = 90% радиус сос - тавляет 10 нм , для о . в . = 97% радиус составляет 35 нм , а для о . в . = 99,9% - 1000 нм . Количество влаги , образующееся благодаря сорбции , зависит при определенной относительной влажности воздуха от вида и структуры пор или капилляров мате - риала и от температуры . Поглощение влаги повышается при снижении последней . Чтобы построить изотерму сорбции соответствующего материала для выбранной температуры ( рис . 15), необходимо построить систему координат , у которой ось абсцисс представляет собой шкалу относительных влажностей воздуха от 0 до 100%, а ось ординат — шкалу поглощения влаги в процентах массы . Затем следует нанести определенные в лабо - раторных условиях равновесные значения влажности материала . Форма изотермы сорбции слегка напоминает букву S . Начиная от нулевой точки она несколько вог - нута , далее становится выпуклой по отношению к оси абсцисс и достигает своего максимума при о . в . — 100%. Для вогнутой зоны преобладающими являются процесс - сы адсорбции , а для выпуклой — процессы капиллярной конденсации . Вначале доминирует адгезионная ( поверх - ностная ) влага , а затем — влага в порах . Если повторить тот же самый лабораторный опыт при более высоком уровне температуры окружающего воздуха , получим другую изотерму сорбции , которая располагается ни - же первой и почти параллельна ей . Таким образом , гигроскопическая влажность возникает уже при не - значительном поглощении влаги материалом . Влагосодержание материала выражается в процентах от его массы в сухом состоянии . Высушивание пробы материала происходит при условии , что она длительное время находится в воздухе при температуре +105° С и при определенных условиях подвергается весовому контролю . Предварительное измельчение пробы уско - ряет процесс ее высушивания . Помещение пробы в вы - сокогигроскопичный силикагель способствует быстрой отдаче влаги . Процесс высушивания материала называет -

Рис . 14

16