Глава 13.5 Распределение влагосодержания

В случае гексагональной укладки сфер (наиболее вероятная для многих полимерных или композиционных материалов) поры представляют собой сообщающиеся ячейки тетраэдриче- ской и ромбоэдрической формы. Поровым пространством слу­жат капиллярные трубки с кривой осью, совпадающей с ходом поверхности сферических частиц. Поперечными сечениями ка­пилляров являются криволинейные треугольники, площади ко­торых изменяются от некоторого максимума до минимума.

Когда жидкость заполняет все поровое пространство, объем которого при гексагональной укладке однородных сфер состав­ляет 25,95%, наблюдается обычное капиллярное состояние (рис. 2-9,а). По мере удаления жидкости в поверхностных по­рах образуются мениски, которые продвигаются внутрь. Капил­лярное давление увеличивается, достигая максимума при вступ­лении мениска в наиболее узкую часть поры. Затем мениск про­двигается в расширение, образуемое следующей ячейкой. В  этот момент возникает неустойчивое состояние, когда проис­ходит резкое расширение мениска и перераспределяется жид­кость по жидкостным манжетам между ближайшими сферами. При этом недостаток жидкости восполняется воздухом, захва­тываемым в виде пузырьков в ячейках (защемленный воздух — рис. 2-9,6). Клинья жидкости сообщаются между собой; следо­вательно, имеется возможность непрерывного перехода от од­ной жидкой пленки к другой. Это состояние жидкости называ­ется канатным.

При последующем испарении и удалении влаги происходит очередное продвижение мениска в глубь ячейки и повторно пе­рераспределяется вода с увеличением воздушного пузырька и уменьшением жидкости в манжете и так до тех пор, пока жидкость не распределится дискретными разобщенными коль­цами в точках соприкосновения сферических частичек (капил-

 [77].  Таким образом происхо­дит постепенное уменьшение зоны капиллярного состояния и увеличение зоны капиллярно разобщенного состояния.

В этой модели наглядно объясняется явление скачкообраз­ного изменения критерия фазового превращения. В зоне капил­лярного состояния испарение жидкости невозможно  — это влажная зона, где е = 0. В зоне капиллярно разобщенного со­стояния невозможно перемещение жидкой фазы, и перенос вла­ги осуществляется только в виде пара — это зона испарения, где е=1. Граница раздела между сравнительно узкой зоной ка­натного состояния и зоной защемленной жидкости является фронтом испарения, на котором наблюдается скачкообразное изменение критерия фазового превращения от 0 до 1.