2010-11-27

1

Wykład 2

Materiały Budowlane

Woda w obiekcie budowlanym

Wilgoć w przegrodach budowlanych może
występować jako:
1. wilgoć technologiczna początkowa wilgotność

materiałów lub komponentów związana z ich
wytwarzaniem,

2. wilgoć budowlana skutek dalszych procesów

wykonawstwa jak transport, składowanie,
wprowadzanie wilgoci w wyniku scalania
komponentów zaprawą lub betonem.

2010-11-27

2

Woda w obiekcie budowlanym

Wilgoć w przegrodach budowlanych może
występować jako:

3. skutek zawilgocenia od opadów

atmosferycznych;

4. skutek oddziaływania czynników

eksploatacyjnych (kondensacja pary wodnej na
powierzchni wewnętrznej przegrody lub
przemieszczanie się wilgoci wewnątrz niej);

5. skutek podciągania kapilarnego wilgoci z gruntu.

Woda w materiale budowlanym

Postacie wody w materiale budowlanym:

•

gaz

•

ciecz

•

ciało stałe

2010-11-27

3

Gęstość wody w różnych

temperaturach

Temperatura oC

Gęstość [g/cm3]

0 (lód)

0,9150

0 (ciecz)

0,9999

4

1,0000

20

0,9982

100 (gaz)

0,0006

Woda w materiałach budowlanych

Szkielet

Pory otwarte

Pory zamkinęte

Porowatość efektywna

2010-11-27

4

Woda w materiale budowlanym

a) Woda krystaliczna – będąca integralną częścią cząsteczki

materiału.

b) Woda zaadsorbowana na powierzchni materiału (również na p.

wewnętrznej )

c) Woda higroskopijna – występuje w „powietrzno suchym”

materiale zwykle w postaci kilku warstw cząsteczek wody.

d) Woda kapilarna – woda znajdująca sie w porach kapilarnych

materiału.

Woda w materiale budowlanym może występować
jako :

Woda w obiekcie budowlanym

SZKODLIWOŚĆ DLA ZDROWIA

- Na powierzchniach murów na skutek zawartej w nich
wody moze pojawiać sie pleśń, powodująca znaczne
zagrożenie dla zdrowia.

-Zagrzybione mury są często przyczyną ciężkich alergii,
mogą również spowodować dolegliwości reumatyczne.

- Przebywanie w suchych budynkach jest korzystniejsze
dla zdrowia.

2010-11-27

5

CECHY ZWIĄZANE Z OBECNOŚCIĄ
WODY W MATERIALE

Właściwości fizyczne związane z kontaktem wody z

materiałem budowlanym

Wilgotność masowa

Wilgotność objętościowa

Nasiąkliwość masowa

Nasiąkliwość objętościowa

2010-11-27

6

Właściwości fizyczne związane z kontaktem

wody z materiałem budowlanym

Przesiąkliwość - zdolność materiału do
przepuszczania wody pod ciśnieniem.

Higroskopijność - zdolność materiału do
szybkiego wchłaniania z powietrza pary wodnej.









=













⋅

⋅

=

s

m

s

2

3

m

m

t

S

V

P

Właściwości fizyczne związane z kontaktem

wody z materiałem budowlanym

Kapilarne podciąganie:

Jest to zdolność wznoszenia się wody w kapilarach
materiału w wyniku działania sił kapilarnych.

W. K. W. do zaistnienia zjawiska:

zetknięcie cieczy zwilżanej i materiału o porowatości
otwartej i średnicy porów odpowiadających średnicą
porom kapilarnym d < 10

– 7

m.

2010-11-27

7

Właściwości fizyczne związane z kontaktem wody z

materiałem budowlanym

Paroprzepuszczalność

- miarą przepuszczalności pary

wodnej jest współczynnik paroprzepuszczalności δ

Rodzaj materiału

Współczynnik
paroprzepuszczalności

Szkło, blacha

0

Beton zwykły

3 • 10

-5

Cegła pełna

1 • 10

-4

Drewno

6,2 • 10

-5

Beton komórkowy

1,5 • 10

-4













⋅

⋅

Pa

h

m

g

δ

Właściwości związane z kontaktem wody z

materiałem budowlanym

Współczynnik rozmiękania materiału

f

c,n

- wytrzymałość w stanie nasyconym

f

c,s

- wytrzymałość w stanie suchym

K - charakteryzuje przydatność do stosowania
materiału w warunkach pracy w zwiększonego
zawilgocenia

[%]

100

f

f

K

s

c,

n

c,

⋅

=

2010-11-27

8

Właściwości fizyczne związane z kontaktem

wody z materiałem budowlanym

Mrozoodporność

- odporność materiału nasyconego

wodą do przeciwstawiania się niszczeniu jego struktury
przy wielokrotnych następujących po sobie cyklach
zamrażania i rozmrażania.

miary mrozoodporności

1. ocena wyglądu zewnętrznego, obecność rys, pęknięć,

uszkodzeń krawędzi naroży,

2. ubytek masy Δm,
3. spadek wytrzymałości ΔR.

Właściwości fizyczne związane z kontaktem

wody z materiałem budowlanym

Zwilżalność

Występuję wskutek zetknięcia cieczy z
powierzchnią ciała stałego

0

90

>

θ

0

90

<

θ

0

90

≅

θ

dobre zwilżanie

słabe zwilżanie

brak zwilżana

θ

θ

θ

2010-11-27

9

KAPILARNE PODCIĄGANIE JAKO SKUTEK
NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO NA
GRANICY FAZ CIEKŁEJ I STAŁEJ

Napięcie powierzchniowe i zjawiska z

nim związane

Napięcie powierzchniowe to praca jaką należałoby
wykonać aby wyprowadzić cząstkę z głębi cieczy na jej
powierzchnię [J/m

2

]

woda 0,0728 [J/m

2

]

ciała stałe 0,1- 10,0 [J/m

2

]

2010-11-27

10

Właściwości fizyczne związane z kontaktem

wody z materiałem budowlanym

Zwilżalność

Występuję wskutek zetknięcia cieczy z
powierzchnią ciała stałego

0

90

>

θ

0

90

<

θ

0

90

≅

θ

dobre zwilżanie

słabe zwilżanie

brak zwilżana

θ

θ

θ

wznios kapilarny

depresja kapilarna

Właściwości fizyczne związane z kontaktem

wody z materiałem budowlanym

2010-11-27

11

Ciężar słupa wody:

g

ρ

r

π

h

G

w

2

⋅

⋅

⋅

=

Siła napięcia powierzchniowego:

Ciężar słupa wody równoważy siły kapilarne:

g

ρ

r

π

h

cosθ

σ

r

π

2

w

2

⋅

⋅

⋅

=

⋅

⋅

⋅

⋅

σ- napięcie powierzchniowe (N/m²)
ρ

w

- gęstość wody (kg/m

3

)

g - przyspieszenie ziemskie(m/s²)
r - promień rurki (m)
h- wys.podciągania kapilarnego(m)

cosθ

σ

r

π

2

Q

⋅

⋅

⋅

⋅

=

r

g

ρ

cosθ

σ

2

h

w

⋅

⋅

⋅

⋅

=

Wysokość podciągania kapilarnego h

Wysokość podciągania kapilarnego h

h - wysokość podciągania (m)
σ - napięcie powierzchniowe (J/m²)
θ - kąt zwilżania
ρw - gęstość wody (kg/m3)
g - przyspieszenie ziemskie(m/s²)
r - promień rurki (m)

Dla czystej wody kontaktującej się ze
szklaną rurką i powietrzem:
σ = 0,0728 J/m² w 20 °C
θ = 20° (0,35 rad)
ρ = 1000 kg/m3
g = 9,81 m/s²

W szklanej rurce o promieniu r
r = 1 mm, h = ?
r = 0,1mm, h = ?

r

g

ρ

cosθ

σ

2

h

w

⋅

⋅

⋅

⋅

=

2010-11-27

12

Kapilarne podciąganie powoduje

•

Wsiąkanie wody w ciała stałe

•

Migrację wody w glebie

•

Odżywianie się roślin….

PRZYKŁADY NEGATYWNEGO WPŁYWU
WODY NA MATERIAŁY BUDOWLANE

2010-11-27

13

Kapilarne podciąganie

2010-11-27

14

Kapilarne podciąganie

„woda” = roztwór wodny

szkodliwe sole: chlorki, azotany oraz siarczany: sodu, potasu,
magnezu, wapnia…

siarczany:

Na

2

SO

4

+ woda

Na

2

SO

4

∙ 10 H

2

O

Mg SO

4

+ woda

Mg SO

4

∙ 7 H

2

O

Ca SO

4

+ woda Ca SO

4

∙ 2 H

2

O

Skutki:

Wykwity, zmiany zabarwienia, działanie rozsadzające, zniszczenie struktury

2010-11-27

15

Wykwity

Rantoul, IL Chanute AFB White Hall efflorescence
http://www.flickr.com/photos/army_arch/352465723/

Trwałość

Trwałość obiektu budowlanego zależy od
trwałości materiałów budowlanych.

Trwałością materiału budowlanego nazywamy
okres

czasu,

w

którym

materiał

będzie

zachowywał swoje

właściwości techniczne na

zadowalającym poziomie.

2010-11-27

16

Trwałość

Przebieg utraty właściwości użytkowych

Przyczyny utraty trwałości

Działanie czynników oddziałujących niszcząco:

- czynniki fizyczne,

- czynniki chemiczne,

- czynniki biologiczne,

- czynniki mechaniczne,

- oraz kombinacje ww. czynników

2010-11-27

17

Przyczyny utraty trwałości:

drewno i materiały drewnopochodne

Czynniki chemiczne: roztwory kwa

ś

ne lub alkaliczne

Czynniki fizyczne: warunki atmosferyczne (zmiany temp.,
wilgotno

ś

ci, opady)

Czynniki biologiczne: grzyby, owady paso

ż

ytuj

ą

ce na drewnie

Ogie

ń

Zabezpieczanie drewna budowlanego przed ogniem (uniepalniacze)
i korozją biologiczną (biocydy, fungicydy…)

Przyczyny utraty trwałości:

kamień budowlany, ceramika, beton

działanie obciążeń mechanicznych (np. sił ścierających),

działanie czynników atmosferycznych: wiatr, deszcz, mróz( ±ΔT),

działanie zawartego w powietrzu CO2,

działanie gazów przemysłowych i spalin (SO2 bezwodnik siarkowy),

działanie soli odladzających (NaCl)….

2010-11-27

18

Hydrofobizacja

Hydrofobizacja (łac. hydros – woda, phobia - strach)

Jest to zabieg mający na celu zmianę właściwości materiału
w warstwach przypowierzchniowych polegający na
ograniczaniu wnikania wody przez powierzchnię materiału.

przed

po

przed

po

Ograniczanie wnikania wody bez ograniczania transportu pary

wodnej przez przegrodę

Ograniczanie wnikania wody bez ograniczania transportu pary

wodnej przez przegrodę

Środki hydrofobizujące

1. Mikroemulsje silikonowe

2. Siloksany

3. Silany

4. Żywice silikonowe

5. Akrylany

2010-11-27

19

Hydrofobizacja

Sposoby hydrofobizacji
1. Nanoszenie impregnatu pędzlem
2. Metoda natryskowa
3. Metoda hydrodynamiczna
4. Hydrofobizacja w masie zarobowej
5. Drobnowymiarowe elementy można zanurzać w
preparacie hydrofobizującym.