Паропроницаемость строительных материалов. Воздухопроницаемость строительных материалов Международная классификация пароизоляционных качеств материалов

Строительные материалы в основной своей массе являются пористыми телами. Размеры и структура пор у различных материалов неодинакова, поэтому воздухопроницаемость материалов в зависимости от разности давлений проявляется по-разному.

На рис.11 показана качественная картина зависимости воздухопроницаемости G от разности давлений ΔР для строительных материалов, приведенная К.Ф. Фокиным .

Рис.11. Влияние пористости материала на его воздухопроницаемость.1 - материалы с равномерной пористостью (типа пенобетона); 2 - материалы с порами различных размеров (типа засыпок); 3 - маловоздухопроницаемые материалы (типа древесины, цементных растворов), 4 - влажные материалы.

Прямолинейный участок от 0 до точки а на кривой 1 свидетельствует о ламинарном движении воздуха по порам материала с равномерной пористостью при малых значениях разности давлений. Выше этой точки на криволинейном участке происходит турбулентное движение. В материалах с разными размерами пор движение воздуха турбулентно даже при малой разности давлений, что видно из кривизны линии 2. В маловоздухороницаемых материалах, напротив, движение воздуха по порам ламинарно и при довольно больших разностях давлений, поэтому зависимость G от ΔР линейна при любой разности давлений (линия 3). Во влажных материалах (кривая 4) при малых ΔР , меньших определенной минимальной разности давлений ΔР мин , воздухопроницаемость отсутствует, и лишь при превышении этой величины, когда разность давлений окажется достаточной для преодоления сил поверхностного натяжения воды, содержащейся в порах материала, возникает движение воздуха. Чем выше влажность материала, тем больше величина ΔР мин .

При ламинарном движении воздуха в порах материала справедлива зависимость

где G - воздухопроницаемость ограждения или слоя материала, кг/ (м 2. ч);

i - коэффициент воздухопроницаемости материала, кг/ (м. Па. ч);

δ - толщина слоя материала, м.

Коэффициент воздухопроницаемости материала аналогичен коэффициенту теплопроводности и показывает степень воздухопроницаемости материала, численно равную потоку воздуха в кг, проходящему сквозь 1 м 2 площади, перпендикулярной направлению потока, при градиенте давления, равном 1 Па/м.

Величины коэффициента воздухопроницаемости для различных строительных материалов отличаются друг от друга значительно.

Например, для минеральной ваты i ≈ 0,044 кг/ (м. Па. ч), для неавтоклавного пенобетона i ≈ 5,3.10 - 4 кг/ (м. Па. ч), для сплошного бетона i ≈ 5,1.10 - 6 кг/ (м. Па. ч),

При турбулентном движении воздуха в формуле (2.60) следует заменить ΔР на ΔР n . При этом показатель степени n изменяется в пределах 0,5 - 1. Однако на практике формула (2.60) применяется и для турбулентного режима течения воздуха в порах материала.

В современной нормативной литературе не применяется понятия коэффициент воздухопроницаемости. Материалы и конструкции характеризуются сопротивлением воздухопроницанию R и, кг/ (м. ч). при разности давлений по разные стороны ∆Р о =10 Па, которое при ламинарном движении воздуха находится по формуле:

где G - воздухопроницаемость слоя материала или конструкции, кг/ (м 2. ч).

Сопротивление воздухопроницанию ограждений в своей размерности не содержит размерности потенциала переноса воздуха - давления. Такое положение возникло из-за того, что в нормативных документах делением фактической разности давлений ∆P на нормативное значение давлений ∆P o =10 Па, сопротивление воздухопроницанию приводится к разности давлений ∆P o = 10 Па.

В приведены значения сопротивления воздухопроницанию для слоев некоторых материалов и конструкций.

Для окон, в неплотностях которых движение воздуха происходит при смешанном режиме, сопротивление воздухопроницанию, кг/ (м. ч), определяется из выражения:

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое воздухопроницаемость материала и ограждения?

2. Что такое воздухопроницание?

3. Что такое инфильтрация?

4. Что такое эксфильтрация?

5. Какая количественная характеристика процесса воздухопроницания названа воздухопроницаемостью?

6. Через какие два типа неплотностей осуществляется фильтрация воздуха в ограждениях?

7. Какие три вида фильтрации существует, по терминологии Р.Е. Брилинга?

8. Что является потенциалом воздухопроницания?

9. Какие две природы формируют разность давлений на противоположных сторонах ограждения?

10. Что такое коэффициент воздухопроницаемости материала?

11. Что такое сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции?

12. Напишите формулу для определения сопротивления воздухопроницанию при ламинарном движении воздуха через поры материалов конструкции.

13. Напишите формулу для определения сопротивления воздухопроницанию окна.

Таблица паропроницаемости строительных материалов

Информацию по паропроницаемости я собрал, скомпоновав несколько источников. По сайтам гуляет одна и та же табличка с одними и теми же материалами, но я её расширил, добавил современные значения паропроницаемости с сайтов производителей строительных материалов. Также я сверил значения с данными из документа «Свод правил СП 50.13330.2012» (приложение Т), добавил те, которых не было. Так что на данный момент это наиболее полная таблица.

Материал	Коэффициент паропроницаемости, мг/(мчПа)
Железобетон	0,03
Бетон	0,03
Раствор цементно-песчаный (или штукатурка)	0,09
Раствор цементно-песчано-известковый (или штукатурка)	0,098
Раствор известково-песчаный с известью (или штукатурка)	0,12
Керамзитобетон, плотность 1800 кг/м3	0,09
Керамзитобетон, плотность 1000 кг/м3	0,14
Керамзитобетон, плотность 800 кг/м3	0,19
Керамзитобетон, плотность 500 кг/м3	0,30
Кирпич глиняный, кладка	0,11
Кирпич, силикатный, кладка	0,11
Кирпич керамический пустотелый (1400 кг/м3 брутто)	0,14
Кирпич керамический пустотелый (1000 кг/м3 брутто)	0,17
Крупноформатный керамический блок (тёплая керамика)	0,14
Пенобетон и газобетон, плотность 1000 кг/м3	0,11
Пенобетон и газобетон, плотность 800 кг/м3	0,14
Пенобетон и газобетон, плотность 600 кг/м3	0,17
Пенобетон и газобетон, плотность 400 кг/м3	0,23
Плиты фибролитовые и арболит, 500-450 кг/м3	0,11 (СП)
Плиты фибролитовые и арболит, 400 кг/м3	0,26 (СП)
Арболит, 800 кг/м3	0,11
Арболит, 600 кг/м3	0,18
Арболит, 300 кг/м3	0,30
Гранит, гнейс, базальт	0,008
Мрамор	0,008
Известняк, 2000 кг/м3	0,06
Известняк, 1800 кг/м3	0,075
Известняк, 1600 кг/м3	0,09
Известняк, 1400 кг/м3	0,11
Сосна, ель поперек волокон	0,06
Сосна, ель вдоль волокон	0,32
Дуб поперек волокон	0,05
Дуб вдоль волокон	0,30
Фанера клееная	0,02
ДСП и ДВП, 1000-800 кг/м3	0,12
ДСП и ДВП, 600 кг/м3	0,13
ДСП и ДВП, 400 кг/м3	0,19
ДСП и ДВП, 200 кг/м3	0,24
Пакля	0,49
Гипсокартон	0,075
Плиты из гипса (гипсоплиты), 1350 кг/м3	0,098
Плиты из гипса (гипсоплиты), 1100 кг/м3	0,11
Минвата, каменная, 180 кг/м3	0,3
Минвата, каменная, 140-175 кг/м3	0,32
Минвата, каменная, 40-60 кг/м3	0,35
Минвата, каменная, 25-50 кг/м3	0,37
Минвата, стеклянная, 85-75 кг/м3	0,5
Минвата, стеклянная, 60-45 кг/м3	0,51
Минвата, стеклянная, 35-30 кг/м3	0,52
Минвата, стеклянная, 20 кг/м3	0,53
Минвата, стеклянная, 17-15 кг/м3	0,54
Пенополистирол экструдированный (ЭППС, XPS)	0,005 (СП); 0,013; 0,004 (???)
Пенополистирол (пенопласт), плита, плотность от 10 до 38 кг/м3	0,05 (СП)
Пенополистирол, плита	0,023 (???)
Эковата целлюлозная	0,30; 0,67
Пенополиуретан, плотность 80 кг/м3	0,05
Пенополиуретан, плотность 60 кг/м3	0,05
Пенополиуретан, плотность 40 кг/м3	0,05
Пенополиуретан, плотность 32 кг/м3	0,05
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 800 кг/м3	0,21
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 600 кг/м3	0,23
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 500 кг/м3	0,23
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 450 кг/м3	0,235
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 400 кг/м3	0,24
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 350 кг/м3	0,245
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 300 кг/м3	0,25
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 250 кг/м3	0,26
Керамзит (насыпной, т.е. гравий), 200 кг/м3	0,26; 0,27 (СП)
Песок	0,17
Битум	0,008
Полиуретановая мастика	0,00023
Полимочевина	0,00023
Вспененный синтетический каучук	0,003
Рубероид, пергамин	0 - 0,001
Полиэтилен	0,00002
Асфальтобетон	0,008
Линолеум (ПВХ, т.е. ненатуральный)	0,002
Сталь	0
Алюминий	0
Медь	0
Стекло	0
Пеностекло блочное	0 (редко 0,02)
Пеностекло насыпное, плотность 400 кг/м3	0,02
Пеностекло насыпное, плотность 200 кг/м3	0,03
Плитка (кафель) керамическая глазурованная	≈ 0 (???)
Плитка клинкерная	низкая (???); 0,018 (???)
Керамогранит	низкая (???)
ОСП (OSB-3, OSB-4)	0,0033-0,0040 (???)

Узнать и указать в этой таблице паропроницаемость всех видов материалов трудно, производителями создано огромное количество разнообразных штукатурок, отделочных материалов. И, к сожалению, многие производители не указывают на своей продукции такую важную характеристику как паропроницаемость.

Например, определяя значение для теплой керамики (позиция «Крупноформатный керамический блок»), я изучил практически все сайты производителей этого вида кирпича, и только лишь у некоторых из них в характеристиках камня была указана паропроницаемость.

Также у разных производителей разные значения паропроницаемости. Например, у большинства пеностекольных блоков она нулевая, но у некоторых производителей стоит значение «0 - 0,02».

Показаны 25 последних комментариев. Показать все комментарии (63).

Чтобы создать благоприятный микроклимат в помещении, необходимо учитывать свойства строительных материалов. Сегодня мы разберем одно свойство – паропроницаемость материалов .

Паропроницаемостью называется способность материала пропускать пары, содержащиеся в воздухе. Пары воды проникают в материал за счет давления.

Помогут разобраться в вопросе таблицы, которые охватывают практически все материалы, использующиеся для строительства. Изучив данный материал, вы будете знать, как построить теплое и надежное жилище.

Оборудование

Если речь идет о проф. строительстве, то в нем используется специально оборудование для определения паропроницаемости. Таким образом и появилась таблица, которая находится в этой статье.

Сегодня используется следующее оборудование:

Весы с минимальной погрешностью – модель аналитического типа.
Сосуды или чаши для проведения опытов.
Инструменты с высоким уровнем точности для определения толщины слоев строительных материалов.

Разбираемся со свойством

Бытует мнение, что «дышащие стены» полезны для дома и его обитателей. Но все строители задумывают об этом понятии. «Дышащим» называется тот материал, который помимо воздуха пропускает и пар – это и есть водопроницаемость строительных материалов. Высоким показателем паропроницаемости обладают пенобетон, керамзит дерево. Стены из кирпича или бетона тоже обладают этим свойством, но показатель гораздо меньше, чем у керамзита или древесных материалов.

Во время принятия горячего душа или готовки выделяется пар. Из-за этого в доме создается повышенная влажность – исправить положение может вытяжка. Узнать, что пары никуда не уходят можно по конденсату на трубах, а иногда и на окнах. Некоторые строители считают, что если дом построен из кирпича или бетона, то в доме «тяжело» дышится.

На деле же ситуация обстоит лучше – в современном жилище около 95% пара уходит через форточку и вытяжку. И если стены сделаны из «дышащих» строительных материалов, то 5% пара уходят через них. Так что жители домов из бетона или кирпича не особо страдают от этого параметра. Также стены, независимо от материала, не будут пропускать влагу из-за виниловых обоев. Есть у «дышащих» стен и существенный недостаток – в ветреную погоду из жилища уходит тепло.

Таблица поможет вам сравнить материалы и узнать их показатель паропроницаемости:

Чем выше показатель паронипроницаемости, тем больше стена может вместить в себя влаги, а это значит, что у материала низкая морозостойкость. Если вы собираетесь построить стены из пенобетона или газоблока, то вам стоит знать, что производители часто хитрят в описании, где указана паропроницаемость. Свойство указано для сухого материала – в таком состоянии он действительно имеет высокую теплопроводность, но если газоблок намокнет, то показатель увеличится в 5 раз. Но нас интересует другой параметр: жидкость имеет свойство расширяться при замерзании, как результат – стены разрушаются.

Паропроницаемость в многослойной конструкции

Последовательность слоев и тип утеплителя – вот что в первую очередь влияет на паропроницаемость. На схеме ниже вы можете увидеть, что если материал-утеплитель расположен с фасадной стороны, то показатель давление на насыщенность влаги ниже.

Если утеплитель будет находиться с внутренней стороны дома, то между несущей конструкцией и этим строительным будет появляться конденсат. Он отрицательно влияет на весь микроклимат в доме, при этом разрушение строительных материалов происходит заметно быстрее.

Разбираемся с коэффициентом

Коэффициент в этом показатели определяет количество паров, измеряемых в граммах, которые проходят через материалы толщиной 1 метр и слоем в 1м² в течение одного часа. Способность пропускать или задерживать влагу характеризирует сопротивление паропроницаемости, которое в таблице обозначается симвломом «µ».

Простыми словами, коэффициент – это сопротивление строительных материалов, сравнимое с папопроницаемостью воздуха. Разберем простой пример, минеральная вата имеет следующий коэффициент паропроницаемости : µ=1. Это означает, что материал пропускает влагу не хуже воздуха. А если взять газобетон, то у него µ будет равняться 10, то есть его паропроводимость в десять раз хуже, чем у воздуха.

Особенности

С одной стороны паропроницаемость хорошо влияет на микроклимат, а с другой – разрушает материалы, из которых построен дома. К примеру, «вата» отлично пропускает влагу, но в итоге из-за избытка пара на окнах и трубах с холодной водой может образоваться конденсат, о чем говорит и таблица. Из-за этого теряет свои качества утеплитель. Профессионалы рекомендуют устанавливать слой пароизоляции с внешней стороны дома. После этого утеплитель не будет пропускать пар.

Если материал имеет низкий показатель паропроницаемости, то это только плюс, ведь хозяевам не приходится тратиться на изоляционные слои. А избавиться от пара, образовывающегося от готовки и горячей воды, помогут вытяжка и форточка – этого хватит, чтобы поддерживать нормальный микроклимат в доме. В случае, когда дом строится из дерева, не получается обойтись без дополнительной изоляции, при этом для древесных материалов необходим специальный лак.

Таблица, график и схема помогут вам понять принцип действия этого свойства, после чего вы уже сможете определиться с выбором подходящего материала. Также не стоит забывать и про климатические условия за окном, ведь если вы живете в зоне с повышенной влажностью, то про материалы с высоким показателем паропроницаемости стоит вообще забыть.

Воздухопроницаемость – это способность материалов пропускать воздух. Необходимым условием для прохождения воздуха через материал является наличие перепада давления воздуха (DР ) по обеим сторонам пробы материала. Чем выше величина перепада давления, тем интенсивнее процесс прохождения воздуха через материал. При небольших скоростях прохождения воздуха через материалы зависимость скорости движения воздуха от величины перепада давления имеет линейный характер и выражается уравнением Д’Арси:

Такая зависимость имеет место при небольших величинах или при плотной структуре текстильного полотна. С увеличением скорости движения воздуха через материалы может наблюдаться отклонение от линейного характера зависимости скорости от перепада давления. В этой связи для материалов бытового назначения, предназначенных для изготовления одежды, в соответствии со стандартом (ГОСТ 12088–77) воздухопроницаемость оценивается при перепаде давления = 49 Па (5 мм вод. столба), что соответствует условиям эксплуатации одежды в климатических условиях средней полосы России, где скорость ветра составляет не более 8–10 м/с.

Общепринятой характеристикой воздухопроницаемости является коэффициент воздухопроницаемости , дм 3 /(м 2 ∙ с):

, (58)

где – объем воздуха, дм 3 , проходящий через рабочую часть пробы материала, площадь которой , м 2 , за время , равное 1 с, при перепаде давления .

При использовании м 3 в качестве единицы измерения объема воздуха, проходящего через пробу материала, получаемое значение коэффициента воздухопроницаемости (м 3 /(м 2 ×с)) численно равно скорости движения воздуха через материал (м/с).

Воздухопроницаемость современных материалов колеблется в широких пределах – от 3,5 до 1500 дм 3 /(м 2 ∙ с) (табл. 8 ).

Таблица 8 Группировка тканей по воздухопроницаемости

(по данным Н. А. Архангельского)

Группа тканей	Ткани	Общая характеристика воздухопроницаемости группы тканей	, дм 3 /(м 2 ∙ с), при = 49 Па
I	Плотные драп и сукно, хлопчатобумажные ткани, диагональ, начесное сукно	Очень малая	Менее 50
II	Костюмные шерстяные ткани, сукно, драп	Малая	50–135
III	Бельевые, платьевые, демисезонные, легкие костюмные ткани	Ниже средней	135–375
IV	Легкие бельевые и платьевые ткани	Средняя	375–1000
V	Наиболее легкие платьевые ткани с большими сквозными порами	Повышенная	1000–1500
VI	Марля, сетка, канва, ажурный и филейный трикотаж	Высокая	Более 1500

Воздушный поток проходит через поры текстильного материала, поэтому показатели воздухопроницаемости зависят от структурных характеристик материала, определяющих его пористость, число и размеры сквозных пор. Материалы из тонких сильно скрученных нитей имеют большое число сквозных пор и соответственно большую воздухопроницаемость по сравнению с материалами из толстых пушистых нитей, в которых поры частично закрыты выступающими волокнами или петлями нитей.

Важнейшими структурными характеристиками текстильных полотен, имеющих сквозные поры, которыми главным образом определяется их воздухопроницаемость, являются толщина полотна, величина сквозной пористости и характеристический размер поперечника (диаметр) сквозных пор. Определить значения скорости прохождения воздуха через материал при разных перепадах давления можно используя математическую модель, предложенную А.В. Куличенко, которая имеет вид

, (59)

где – вязкость воздуха, мПа ∙ с; – диаметр сквозных пор, м;

– сквозная пористость; – толщина материала, м.

В тех случаях, когда материалы не имеют сквозных пор, их воздухопроницаемость определяется величиной общей пористости, размерами пор и толщиной полотен. Так, для нетканых материалов на основе волокнистых холстов зависимость коэффициента воздухопроницаемости от их структуры выражена экспериментально полученными А. В. Куличенко уравнениями, имеющими общий вид

, (60)

где – заполнение нетканого материала волокнами; L – толщина материала; – параметр, связанный с геометрическими характеристиками волокон.

К числу важнейших факторов, от которых зависит воздухопроницаемость материалов, относится их влажность. Значение этого фактора тем выше, чем большей плотностью характеризуется материал и чем выше гигроскопические свойства волокон, из которых он изготовлен. Так, по данным Б. А. Бузова, при 100 %-й влажности шерстяных суконных тканей воздухопроницаемость по сравнению с воздушно-сухим их состоянием снижается в 2–3 раза. Уменьшение воздухопроницаемости материалов при увлажнении связано с набуханием волокон и появлением микро- и макрокапиллярной влаги, что вызывает резкое сокращение числа и размеров пор и, в конечном итоге, приводит к повышению аэродинамического сопротивления материала и, соответственно, к снижению коэффициента воздухопроницаемости.

Деформация текстильных материалов вызывает существенные изменения в их структуре (в частности, нарушается пористость), что приводит к изменению воздухопроницаемости. Исследования, проведенные в Ивановской государственной текстильной академии проф..В. В. Веселовым, показали, что при несимметричном двухосном растяжении ткани наблюдается вначале некоторое уменьшение воздухопроницаемости, а затем ее возрастание до 60 % от исходного значения. Это обусловлено сложным характером перестройки структуры материала, которая связана с растяжением и сжатием нитей основы и утка.

Наиболее значительно влияние деформаций растяжения на воздухопроницаемость проявляется в трикотажных полотнах. В отличие от тканей трикотажные полотна имеют более высокую растяжимость, что связано с большей подвижностью их структуры, чувствительной даже к невысоким величинам прикладываемых к ним растягивающих усилий. Структурные изменения в трикотажных полотнах при приложении к ним таких усилий заключаются прежде всего в изменениях конфигурации петель. Сами нити, особенно в легко растягивающихся полотнах, могут быть напряжены незначительно. Высокая растяжимость трикотажных полотен при приложении к ним внешних нагружений является причиной не только их структурных изменений, но и изменений величин показателей их свойств, в частности проницаемости.

Для таких высокорастяжимых полотен зависимость воздухопроницаемости от величины их пространственной деформации растяжения имеет линейный характер (рис. ) и выражается уравнением вида ,

где – коэффициент воздухопроницаемости в исходном недеформированном состоянии; – пространственная деформация; – коэффициент, характеризующий изменение воздухопроницаемости полотна при его растяжении и зависящий от структуры полотна.

При проектировании изделий необходимы сведения не только о воздухопроницаемости материалов, из которых изготовляются те или иные изделия, но и о воздухопроницаемости пакета одежды. С увеличением числа слоев материала в пакете снижается общая воздухопроницаемость пакета (рис.22 ). Наиболее резкое снижение воздухопроницаемости (до 50 %) наблюдается при увеличении числа слоев материала до двух; дальнейшее повышение числа слоев влияет в меньшей степени. С введением воздушных прослоек между слоями воздухопроницаемость пакета зависит от толщины воздушной прослойки.

Рис. 22 Зависимость коэффициента воздухопроницаемости

трикотажных полотен от величины поверхностной деформации :

1 – поперечновязаное, интерлок (ПА нить эластик + ПУ эластомерная нить);

2 – поперечновязаное, гладь (пряжа хлопчатобумажная);

3 – поперечновязаное рисунчатое (пряжа ПАН);

4 – поперечновязаное, интерлок (пряжа шерстяная)

Рис. 23 Зависимость воздухопроницаемости пакетов

тканей в зависимости от числа слоев: 1 – драп; 2 – сукно

Общая воздухопроницаемость многослойного пакета одежды рассчитывается по формуле Клейтон, которая может давать погрешность до 10 % :

, (61)

где , , …, – коэффициенты воздухопроницаемости каждого слоя в отдельности.

Воздухопроницаемость материалов является также технологическим свойством, так как она оказывает влияние на параметры влажно-тепловой обработки швейных изделий на паровоздушных прессах и манекенах.

Влагопроницаемость

Организм человека в процессе жизнедеятельности постоянно выделяет пары воды, накопление которых в пододежном и внутриобувном пространстве может вызвать неприятные ощущения, прилипаемость одежды, намокание прилегающих слоев, что приводит к снижению теплозащитных свойств изделия.

Способность материалов проводить влагу из среды с повышенной влажностью в среду с пониженной влажностью является их важным гигиеническим свойством. Благодаря этому свойству обеспечивается вывод излишков парообразной и капельно-жидкостной влаги из пододежного и внутриобувного слоя или изоляция тела человека от воздействия внешней влаги (атмосферные осадки, гидроизоляционная одежда и обувь и т. п.).

Процесс переноса влаги через материалы включает следующие составляющие:

– диффузия и конвективный перенос ;

– сорбция влаги из внутреннего (пододежного или внутриобувного) пространства, перенос через полимер и десорбция во внешнюю среду;

– капиллярная конденсация, капиллярное поднятие и последующая десорбция .

В зависимости от размеров пор в материале может наблюдаться преобладание тех или иных составляющих процесса влагопереноса. В макропористых материалах (с преобладанием макрокапилляров с размерами поперечника от 10 -7 м и более) наблюдается преобладание процесса диффузии. В тех случаях, когда материалы гидрофильны, наблюдается проявление также второй составляющей. В микропористых материалах (с преобладанием микрокапилляров, имеющих поперечные размеры менее 10-7 м) наблюдается преобладание переноса за счет сорбции – десорбции и капиллярного поднятия. Для гетеропозных материалов, т. е. имеющих микро- и макропоры, характерно наличие всех трех составляющих процесса влагопереноса.

Влагопроницаемость материала существенно зависит от сорбционных свойств волокон и нитей его составляющих. Процесс влагопереноса у гидрофильных и гидрофобных материалов неодинаков. Гидрофильные материалы активно поглощают влагу и, таким образом, как бы увеличивают поверхность испарения, что практически не характерно для гидрофобных материалов. Наступление динамического равновесия между процессами сорбции и десорбции у гидрофильных материалов требует значительного времени, а у гидрофобных происходит очень быстро.

В зависимости от средней плотности структуры материала преобладает тот или иной способ прохождения влаги. В текстильных материалах (с поверхностным заполнением более 85 %) преобладает перенос влаги путем ее сорбции – десорбции волокнами материала. Влагопроницаемость таких материалов зависит главным образом от способности волокон поглощать влагу. В материалах с поверхностным заполнением менее 85 % влага проходит, в основном, через поры материала. Влагопроницаемость таких материалов зависит от их структурных параметров. При заполнении по массе менее 30 % способность тканей пропускать влагу практически не зависит от гидрофильности волокон и нитей.

На влагопроводность материала также оказывает влияние движение воздуха через материал . При малых скоростях воздуха преобладает процесс прохождения влаги путем сорбции – десорбции. С увеличением скорости движения воздуха более активно проявляется процесс диффузии влаги через поры. При скорости воздуха 3–10 м/с наблюдается тесная корреляционная связь между показателями воздухо- и влагопроницаемости.

Способность материалов пропускать пары влаги называется паропроницаемостью .

Коэффициент паропроницаемости ,г/(м 2 ∙ с), показывает, какое количество водяных паров проходит через единицу площади материала в единицу времени:

, (62)

где А – масса водяных паров, прошедших через пробу материала, г; S – площадь пробы материала, м 2 ; – продолжительность испытания, с.

Коэффициент паропроницаемости зависит от величины воздушной прослойки –расстояния от поверхности материала до поверхности испарения влаги, мм. С ее уменьшением коэффициент увеличивается. Поэтому в обозначении коэффициента паропроницаемости всегда указывается величина , при которой проводились испытания. Величина должна быть минимальной и одинаковой при испытаниях материалов для их сопоставления, так как сопротивление прохождению паров влаги складывается из сопротивления слоя воздуха между материалом и поверхностью испарения и из сопротивления самого материала.

Увеличение перепада температуры и перепада относительной влажности воздуха, т. е. парциального давления водяных паров, по обеим сторонам материала вызывает повышение интенсивности процесса паропроницаемости. Проведение испытаний при температуре воды 35–36 °С приближает условия испытания к условиям эксплуатации одежды, так как эта температура соответствует температуре тела человека.

Относительная паропроницаемость , %, – отношение массы паров влаги А, испарившихся через испытываемый материал, к маcce паров влаги В, испарившихся с открытой поверхности воды, находившейся в тех же условиях испытания:

100 % . (63)

В связи со значительным влиянием толщины воздушной прослойки между пробой материала и поверхностью испарения влаги применяется характеристика, называемая сопротивление паропроницаемости. Этот показатель измеряется в мм толщины слоя неподвижного воздуха, оказывающего такое же сопротивление прохождению водяных паров, как и испытываемый материал.

В зависимости от сопротивления паропроницаемости И. А. Димитриевой предложено делить ткани на четыре группы (табл. 9 )

Таблица 9 Группировка, тканей в зависимости от

их сопротивления переносу водяных паров

Проницаемость текстильных материалов при прохождении через них капельно-жидкой влаги оценивается с помощью характеристик водопроницаемости и водоупорности.

Водопроницаемость - способность текстильных материалов пропускать воду при определенном давлении. Основная характеристика этого свойства – коэффициент водопроницаемости дм 3 /(м 2 ∙ с). Он показывает, какое количество воды проходит через единицу площади материала в единицу времени:

, (64) где V – количество воды, прошедшее через пробу материала, дм 3 ;

S – площадь пробы, м 2 ; – время, с.

Коэффициент водопроницаемости определяют, замеряя время прохождения через пробу материала воды объемом 0,5 дм 3 под давлением Н = 5 ∙ 10 3 Па. Для материалов спленочным покрытием или водоотталки-вающей отделкой коэффициент водопроницаемости определяют при дождевании в течение 10 мин (ГОСТ 30292–96).

Водоупорность (водонепроницаемость) – сопротивление текстильных материалов проникновению через них воды. Водоупорность характеризуетсянаименьшим давлением, при котором водa начинает проникать через материал (табл. 10 ).

Таблица 10 Нормы водоупорности плащевых тканей

По времени промокания при дождевании оценивают водоупорность материалов с водоотталкивающей пропиткой или пленочным покрытием (ГОСТ 30292–96).

Водопроницаемость, водоупорность и водооттаткивание зависят от структурных показателей заполнения полотен, от их толщины, сорбционных свойств и способности к смачиванию. Для ряда швейных изделий, защищающих человека от атмосферных осадков (плащей, пальто, костюмов, зонтов, палаток и т. п.), водоупорность материалов является одним из важнейших показателей качества.

Водонепроницаемость плащевых тканей оценивают также по способности плащевых материалов к водоотталкиванию, которая определяется по состоянию намокшей поверхности пробы после ее дождевания и встряхивания (табл. 11 ).

Таблица 11 Состояние поверхности материалов после дождевания

В соответствии с ГОСТ 28486–90 нормы водоотталкивания установлены в баллах и составляют для плащевых и курточных тканей из синтетических нитей с пленочным покрытием в 3 слоя не менее 80 баллов, в 1 слой – не менее 70 баллов, с водоотталкивающей отделкой – до 70 баллов.

Пылепроницаемость

Материалы в процессе носки изделий способны пропускать в пододежный слой или удерживать в своей структуре частицы пыли. Это приводит к загрязнению как самих материалов, так и слоев изделия, располагающихся под ними. Частицы пыли проникают сквозь материал в основном тем же путем, что и воздух – через сквозные поры материала. Удерживаются частицы пыли в структуре материала вследствие механического сцепления их с неровностями поверхности волокон и масляной смазки. Кроме того, процессу захвата материалом частиц пыли способствует их электризуемость при трении. Мельчайшие частицы пыли (менее 50 мкм) не имеют зарядов, однако способны при трении друг о друга или о материал приобретать заряд короткой продолжительности. При наличии на поверхности материала статического электричества заряженные частицы пыли притягиваются к поверхности волокон, где они впоследствии удерживаются благодаря механическому сцеплению или смазке. Таким образом, чем выше электризуемость материала, тем в большей степени он загрязняется. Рыхлая пористая структура материала из волокон с неровной поверхностью обладает способностью захватывать большее количество пыли и удерживать ее более длительное время, чем плотная структура материала, имеющего гладкие ровные волокна. По этим причинам наибольшей пылеемкостью обладают шерстяные и хлопчатобумажные ткани. Добавление в нихполиэфирныхволокон уменьшает пылеемкость.

Пылепроницаемость – способность материалов пропускать частицы пыли. Она характеризуется коэффициентом пылепроницаемости ,г/(см 2 ∙ с):

, (65)

где – масса пыли, прошедшей через пробу материала, г; – площадь пробы, м 2 ; – время испытания, с.

Относительная пылепроницаемость , %, показывает отношение массы пыли, прошедшей через материал , к массе пыли, использованной в испытании, :

100 % . (66)

Пылеемкость – способность материала воспринимать и удерживать пыль. Она характеризуется относительной пылеемкостью , %, – отношением массы пыли, поглощенной материалом, , к массе пыли, использованной в испытании, :

100 % . (67)

Показатели пылепроницаемости и пылеемкости определяют путем просасывания через материал с помощью пылесоса навески пыли, имеющей определенный состав и размер частиц. Взвешиванием устанавливают количество пыли, прошедшей через материал и осевшей на материале.

Материалы разных видов имеют отличающиеся значения показателей пылепроницаемости и пылеемкости (табл.12 ).

Таблица 12 Пылепроницаемость и пылеемкость материалов

(по данным М. И. Сухарева)

В основной своей массе являются пористыми телами. Размеры и структура пор у различных материалов неодинакова, поэтому воздухопроницаемость материалов в зависимости от разности давлений проявляется по-разному.

При ламинарном движении воздуха в порах материала справедлива зависимость

где G - воздухопроницаемость ограждения или слоя материала, кг/ (м 2. ч);

i - коэффициент воздухопроницаемости материала, кг/ (м. Па. ч);

δ - толщина слоя материала, м.

В современной нормативной литературе не применяется понятия коэффициент воздухопроницаемости. Материалы и конструкции характеризуются сопротивлением воздухопроницанию R и, кг/ (м. ч). при разности давлений по разные стороны?Р о =10 Па, которое при ламинарном движении воздуха находится по формуле:

где G - воздухопроницаемость слоя материала или конструкции, кг/ (м 2. ч).

Сопротивление воздухопроницанию ограждений в своей размерности не содержит размерности потенциала переноса воздуха - давления. Такое положение возникло из-за того, что в нормативных документах делением фактической разности давлений?P на нормативное значение давлений?P o =10 Па, сопротивление воздухопроницанию приводится к разности давлений?P o = 10 Па.

В приведены значения сопротивления воздухопроницанию для слоев некоторых материалов и конструкций.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое воздухопроницаемость материала и ограждения?

2. Что такое воздухопроницание?

3. Что такое инфильтрация?

4. Что такое эксфильтрация?

5. Какая количественная характеристика процесса воздухопроницания названа воздухопроницаемостью?

6. Через какие два типа неплотностей осуществляется фильтрация воздуха в ограждениях?

7. Какие три вида фильтрации существует, по терминологии Р.Е. Брилинга?

8. Что является потенциалом воздухопроницания?

9. Какие две природы формируют разность давлений на противоположных сторонах ограждения?

10. Что такое коэффициент воздухопроницаемости материала?

11. Что такое сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции?

13. Напишите формулу для определения сопротивления воздухопроницанию окна.