Высокопористые материалы
Вода, превращаясь при замерзании в лед, увеличивается в объеме приблизительно на 9%. В материалах с капиллярно-пористым строением это создает напряжения, часто превышающие предел прочности материала, вследствие чего может наступить его разрушение. Чтобы избежать этого, замерзающая в порах вода должна иметь возможность свободно в них расширяться.
Исследование причин морозостойкости показало, что не вся вода, содержащаяся в капиллярно-пористом материале, сразу превращается в лед при 0 С. Вода в порах замерзает постепенно, причем в мелких порах лед образуется медленнее, чем в крупных. В мелких порах и тонких капиллярах вода может превращаться в лед при различных отрицательных температурах до весьма низких.
По данным Н. А. Цытовича, часть воды, находящейся в весьма тонких капиллярах, не замерзает даже при — 190° С, т. е. температуре глубокого охлаждения. При постепенном и частичном замерзании воды в порах та ее часть, которая остается в жидком состоянии, вытесняется из одних пор в другие, так называемые резервные поры.
Если материал содержит достаточное количество таких пор и притом равномерно распределенных во всей массе материала, то разрушающего эффекта от расширения воды в порах его не будет. Материалы, имеющие определенное соотноение между опасными и резервными порами, являются более морозостойкими, чем другие.
Теплопроводность.
Все теплоизоляционные материалы вследствие высокой пористости имеют малый коэффициент теплопроводности, являющийся важнейшим показателем качества теплоизоляционных материалов. Он имеет сложную размерность, которая может быть получена из уравнения закона Фурье для стационарного потока тепла.
Высокопористые материалы можно представить как двухфазовые системы, которые состоят из твердого вещества, образующего между поровые перегородки, и воздуха, заполняющего поры материала. Теплопроводность таких материалов зависит от теплопроводности твердого вещества, образующего каркас материала, и теплопроводности воздуха.
