Водопоглощение полимерных материалов: методы определения
Под воздействием влаги полимерных материалах могут происходить существенные изменения, причем в гидрофильных пластиках они проявляются резче, чем в гидрофобных. Диффузия влаги в полимер сопровождается уменьшением в нем межмолекулярного взаимодействия, которое до определенного уровня может оказаться полезным с точки зрения прочностных свойств, но дальнейшее возрастание влагосодержания оказывает отрицательное воздействие.
Таким образом, необходимо оценивать возможность влияния внешней жидкой среды на пластмассы.
Водопоглощение – это параметр, который позволяет определить степень гидрофобности материала. Существуют два метода определения водопоглощения: в холодной воде и ускоренный – в кипящей.
Определение водопоглощения в холодной воде
Оборудование и материалы: шкаф сушильный, весы, эксикатор, стеклянный стакан, вода дистиллированная, образцы материалов, бумага фильтровальная.
Ход работы: Образцы высушивают в термошкафу в течение 24 ч при температуре 50±3°С. После сушки образцы охлаждают в эксикаторе с осушителем и взвешивают с точностью 0,00 1г. В стеклянный стакан наливают дистиллированную воду и помещают в него образцы так, чтобы они были полностью покрыты водой и не соприкасались между собой и стенками стакана.
Образцы выдерживают в воде при температуре 23±2°С в течение 24 ч. После этого их вынимают из воды, промокают фильтровальной бумагой и взвешивают. Время от момента извлечения до момента взвешивания не должно превышать 1 мин.
Формула 1 для расчета водопоглощения
За результат принимают среднее арифметическое значение трех экспериментов и округляют до 0,1%.
Определение водопоглощения в кипящей воде
Оборудование и материалы: шкаф сушильный, весы, эксикатор, стеклянный стакан, вода дистиллированная, образцы из полиэтилена, полипропилена, полиамида, полиэтилентерефталата, бумага фильтровальная.
Ход работы: Образцы высушивают в термошкафу в течение 24 ч при температуре 50±3°С. После сушки образцы охлаждают в эксикаторе с осушителем и взвешивают с точностью 0,001 г.
В сосуд с кипящей водой помещают образцы так, чтобы они были полностью покрыты водой и не соприкасались между собой и стенками стакана и выдерживают в течение 30±1 мин.
После этого образцы переносят в стакан с холодной дистиллированной водой и выдерживают до охлаждения в течение 15±1 мин. Далее образцы извлекают из воды, промокают фильтровальной бумагой и взвешивают. Время от момента извлечения до момента взвешивания не должно превышать 1 мин.
За результат принимают среднее арифметическое значение трех экспериментов и округляют до 0,1%.
Определение водопоглощения
Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в порах воду. Определяют водопоглощение по массе и объему.
Водопоглощение по массе Вм (%) вычисляют по формуле
, (18)
где mн – масса насыщенного водой образца, г; mс – масса сухого образца, г.
Водопоглощение по объему Во (%) – степень заполнения объема материала водой, характеризующую в основном его открытую пористость, ─ вычисляют по формуле
, (19)
где V0 – объем образца, см 3 ; ρв – плотность воды (1г/см 3 ).
Зная водопоглощение по массе Вм и плотность ρ0, можно рассчитать водопоглощение по объему
. (20)
Испытание производят на образцах в виде кубов с ребром 100 или
150мм или в виде цилиндров, имеющих такие же диаметр и высоту. Допускается определение водопоглощения материала на образцах, имеющих неправильную геометрическую форму и массу не менее 200 г. Образцы высушивают до постоянной массы, а затем помещают в емкость, наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм. При этом образцы укладывают на прокладки так, чтобы высота образца была минимальной. Температура воды в емкости должна быть (20±2)°С.
Образцы взвешивают через каждые 24 ч насыщения водой с погрешностью не более 0,1 г. При каждом взвешивании образцы, вынутые из воды, предварительно вытирают отжатой влажнойтканью. Массу воды, вытекшую из пор образца на чашку весов, следует включать в массу насыщенного образца.
Насыщение водой производят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1 г.
Водопоглощение материала определяют также методом кипячения образцов. При этом образцы кипятят в сосуде с водой. Объем воды должен не менее чем в два раза превышать объем установленных в нем образцов. После каждых 4 ч кипячения образцы охлаждают в воде до комнатной температуры, обтирают влажной отжатой тканью и взвешивают. Испытание производят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1 %. Расчет водопоглощения ведут по указанным выше формулам.
Известны и другие способы определения влажности материала, например, путем измерения электросопротивления и электроемкости.
Водопоглощением называют способность материала поглощать и удерживать воду. Его определяют путем полного насыщения водой предварительно высушенного образца.
Различают водопоглощение по массе и по объему.
Водопоглощение по массе – это масса поглощенной материалом воды, отнесенная к массе сухого материала, %:
(3.2)
Водопоглощение по объему – это объем поглощенной материалом воды, отнесенный к объему материала, характеризует интегральную (кажущуюся) пористость материала Пи:
(3.3)
Водопоглощение по массе Wm. и объемное водопоглощение Wо связаны между собой зависимостью
(3.4)
Водонасыщение – это отношение объема пор, занятых водой, к общему объему пор. Определяется оно отношением водопоглощения по объему к общей пористости материала. Это отношение называется коэффициентом водонасыщения:
(3.5)
Величина Кнас определяет морозостойкость материала. Морозостойкими материалами считаются материалы, если их Кнас≤ 0.9.
Водостойкость – это способность материала сохранять свою прочность при увлажнении, численно она характеризуется коэффициентом размягчения
(3.6)
где Rнас – предел прочности при сжатии образца в насыщенном водой состоянии; Rсух – предел прочности при сжатии сухого образца.
Водостойкими называются материалы, у которых Кразм ≥ 0,8.
3.2 Выполнение работы
Опыт 1: Определение влажности строительных материалов.
Аппаратура: весы, сушильный шкаф, образцы.
Образец взвешивают, сушат до постоянной массы в сушильном шкафу, снова взвешивают и определяют влажность по формуле (3.1).
Свойства материалов (словарь)
Механические свойства
Упругостью твердого тела называют его свойство самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней силы. Упругая деформация полностью исчезает после прекращения действия внешней силы, поэтому ее принято называть обратимой.
Пластичностью твердого тела называют его свойство изменять форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь, причем после прекращения действия силы тело не может самопроизвольно восстановись свои размеры и форму, и в теле остается некоторая остаточная деформация, называемая пластической деформацией.
Пластическую, или остаточную, деформацию, не исчезнувшую после снятия нагрузки, называют необратимой.
Основными характеристиками деформативных свойств строительного материала являются: относительная деформация, модуль упругости Юнга и коэффициент Пуассона.
Внешние силы, приложенные к телу, вызывают изменение межатомных расстояний, отчего происходит изменение размеров деформируемого тела на величину dl в направлении действия силы.
Относительная деформация равна отношению абсолютной деформации dl к первоначальному линейному размеру l тела.
Формула расчета: є = dl / l,
Модуль упругости (модуль Юнга) связывает упругую деформацию є и одноосное напряжение s линейным соотношением, выражающим закон Гука.
При одноосном растяжении (сжатии) напряжение определяется по формуле:
Примеры строительных материалов по данному свойству:
Модуль упругости представляет собой меру жесткости материала. Материалы с высокой энергией межатомных связей (они плавятся при высокой температуре) характеризуются и большим модулем упругости.
Зависимость модуля упругости Е ряда материалов от температуры плавления ( tпл. ) смотри в таблице.
Коэффициент Пуассона, или коэффициент поперечного сжатия µ равен отношению:
Примеры строительных материалов по данному свойству:
Прочность материала оценивают пределом прочности (временным сопротивлением) R, определенным при данном виде деформации.
Схема диаграмм деформаций.
Для хрупких материалов (природных каменных материалов, бетонов, строительных растворов, кирпича и др.) основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии.
Предел прочности при осевом сжатии равен частному от деления разрушающей силы на первоначальную площадь поперечного сечения образца (куба, цилиндра, призмы).
Формула расчета: Rсж = Рразр / F,
Предел прочности при осевом растяжении Rр используется в качестве прочностной характеристики стали, бетона, волокнистых и других материалов.
В зависимости от соотношения Rр / Rсж можно условно разделить материалы на три группы:
Газо- и паропроницаемость.
При возникновении у поверхности ограждения разности давления газа происходит его перемещение через поры и трещины материала.
Коэффициент газопроницаемости характеризует газо- и паропроницаемость:
Формула расчета: kг = aVp / ( StdP),
Относительные значения паро-газопроницаемости некоторых строительных материалов представлены на таблице.
Усадкой (усушкой) называют уменьшение размеров материала при его высыхании. Она вызывается уменьшением толщины слоев воды, окружающих частицы материала, и действием внутренних капиллярных сил, стремящихся сблизить частицы материала.
Набухание (разбухание) происходит при насыщении материала водой. Полярные молекулы воды, проникая в промежутки между частицами или волокнами, слагающими материал, как бы расклинивают их, при этом утолщаются гидратные оболочки вокруг частиц, исчезают внутренние мениски, а с ними и капиллярные силы.
Усадка некоторых строительных материалов представлена на таблице.
Свойства, связанные с действиями тепла
Морозостойкость материала количественно оценивается маркой по морозостойкости.
Примеры строительных материалов по данному свойству:
Теплопроводностью называют свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой.
На практике удобно судить о теплопроводности по средней плотности материала. Известна формула В.П. Некрасова, связывающая теплопроводность со средней плотностью каменного материала, выраженной по отношению к воде. Значение теплопроводности по этой формуле вычисляется следующим образом:
Теплоёмкость определяется количеством тепла, которое необходимо сообщить 1 кг данного материала, чтобы повысить его температуру на 1°С.
Примеры строительных материалов по данному свойству:
Тугоплавкие материалы размягчаются при температуре выше 1350°С.
Материалы делятся на горючие (органические) и негорючие (минеральные).
Добавлено: 18.04.2021 10:00:21
Еще статьи в рубрике Выбираем современные отделочные материалы, полезные советы лидеров индустрии:
Водопоглощение по массе
Водопоглощение по массе – определяется отношением массы поглощённой и удержанной образцом воды к массе сухого образца.
[Микульский В.Г. и др. Строительные материалы (Материаловедение, Строительные материалы): Учеб. издание. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. – 536 с.]
Рубрика термина: Общие термины
Полезное
Смотреть что такое «Водопоглощение по массе» в других словарях:
Водопоглощение — – свойство материала поглощать и задерживать воду, определяемое отношением количества поглощенной воды к массе сухого материала. [ГОСТ 10832 2009] Водопоглощение – В (%) способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Водопоглощение — Водопоглощение: свойство материала поглощать и задерживать воду, определяемое отношением количества поглощенной воды к массе сухого материала. Источник: ГОСТ 10832 2009. Межгосударственный стандарт. Песок и щебень перлитовые вспученные.… … Официальная терминология
водопоглощение керамической плитки — Количество воды, проникающей в открытые поры черепка плитки при определенных условиях, выраженное в процентах к массе сухого образца. [СТ СЭВ 3979 83] Тематики плитки керамические Обобщающие термины основные характеристики керамических плиток … Справочник технического переводчика
водопоглощение огнеупора — Отношение массы воды, поглощенной огнеупором при полном насыщении, к массе сухого огнеупора, выраженное в процентах. [ГОСТ Р 52918 2008] Тематики огнеупоры EN water absorption … Справочник технического переводчика
Водопоглощение керамической плитки — Водопоглощение керамической плитки – количество воды, проникающей в открытые поры черепка плитки при определенных условиях, выраженное в процентах к массе сухого образца. [СТ СЭВ 3979 83] Рубрика термина: Свойства Рубрики энциклопедии: Абразивное … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Водопоглощение огнеупора — – отношение массы воды, поглощенной огнеупором при полном насыщении, к массе сухого огнеупора, выраженное в процентах. [ГОСТ Р 52918 2008] Рубрика термина: Свойства Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
водопоглощение — 3.8 водопоглощение: Свойство материала поглощать и задерживать воду, определяемое отношением количества поглощенной воды к массе сухого материала. Источник: ГОСТ 10832 2009: Песок и щебень перлитовые вспученные. Технические условия оригинал до … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Водопоглощение огнеупоров — 1) один из показателей свойств огнеустойчивости изделий и кусковых материалов. Водопоглощение определяют отношением массы воды, поглощённой образцом при полном насыщении (при 20° С), к массе сухого образца (%). 2) Водопоглощение глин… … Энциклопедический словарь по металлургии
ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ — огнеупоров 1) один из показателей свойств огнеупорных изделий и кусковых материалов. Водопоглощение определяют отношением массы воды, поглощающим образцом при полном насыщении (при 20° С), к массе сухого образца (%). 2) Водопоглощение глин… … Металлургический словарь
Водопоглощение — способность материала или изделия впитывать и удерживать в порах и капиллярах воду. Массовое водопоглощение численно выражается в процентах как отношение массы воды, поглощенной образцом при полном насыщении, к массе сухого образца. Объемное… … Википедия
