Способ определения коэффициента влагопроводности капиллярно-пористых материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти приме нение при исследовании процессов ма сопереноса в капиллярно-пористых материалах, преимущественно для определения коэффициентов влагопровод ности строительных материалов. Кроме того, предлагаемый способ может быть использован при исследовании грунтов, а также в лаборатори ях химической промьшшенности. Целью изобретения является сокра щение времени и повышение точности определения коэффициента влагопроводности капиллярно-пористых матери лов. Согласно предлагаемому способу предварительно высущенный образец материала, имеющий форму призмы с влагоизолированными боковыми гранями, приводят в соприкосновение нижней гранью, с поверхностью воды, затем образец разрезают на нескольк частей по длине, определяют влагосодержание каждой части термовесовым методом, по полученному распределению влаги по длине образца рассчитывают градиенты влагосодержания и значения коэффициента влагопровод ности. Значения коэффициента влагопроводности рассчитывают по формуле G X - grad G - плотность потока влаги в с чении, находящемся на расстоянии X NOT нижней грани образца, , опреде ляемая по формуле г Т / . U1. - плотность материала J - время в течение которого образец находился в контак те с поверхностью воды, с; X - расстояние от нижней грани образца до рассматриваемог сечения, м; , - расстояние от нижней грани образца до сечения, где вл госодержание материала рав но нулю, м; w - влагосодержание материала в сечении, находящемся на расстоянии X от нижней грани образца, кг/кг. Другим отличием предлагаемого способа является то, что разрезание образца на несколько частей по длине производят во время t 1-д , т.е. процесс капиллярного всасывания воды образцам описывается уравнениема А т , где Я - количество поглощенной воды, А - коэффициент капиллярного всасывания, постоянный для рассматриваемого материала, кг/(м2. ч-/г). Отличие предлагаемого, способа от известного состоит в том, что коэффициент влагопроводности рассчитывается на основе измерений переменной плотности потока влаги по длине образца. Сокращение продолжительности эксперимента достигается тем, что разрезание образца производится в нестационарном режиме влагопереноса, задолго до наступления стационарного влагопереноса. Повышение точности обеспечивается тем, что учитывается только капиллярная влагопроводность материала, по сравнению с которой диффузия пара пренебрежимо мала. На фиг. 1 изображен график капиллярного всасывания воды образцом цементно-песчанного раствора ( jr 2000 кг/м)(до момента времени Т Тд выполняется закон капиллярного всасывания Q А1т) ; на фиг. 2 - влагосодержание по длине образца цементно-песчаного раствора ( 2000 кг/м) через 1 ч после приведения в соприкосновение нижнее грани образца с поверхностью воды (кривая 2 влагосодержания по длине образца;касательные 3 к кривой влагосодержания, необходимые для вычисления градиентов влагосодержания grad tOx tg о()(); на фиг. 3 - влагосодержание по длине образца цементнопесчаного раствора ( у 2000 кг/м ) через 4 ч после приведения в соприкосновение нижней грани образца с поверхностью воды (кривая 2); касательные 3 к кривой влагосодержания, необходимые для вычисления градиентов влагосодержания; на фиг. 4 - зависимость коэффициента влагопроводности цементно-песчаного раствора ( Т - 2000 кг/м) от влажности. ( - значения (фиг. 2), полученные

31

по первому опыту; х - значения (фиг. 3), полученные по второму опыту.

Пример 1. Определение коэффициента влагопроводности цементнопесчаного раствора 2000 кг/м (1:3, в/ц 0,6). Образцы изготовлены в виде призм высотой 0,09 м и сечением 0,03 X 0,03 м. Эксперимент проводится при и нормальном атмосферном давлении. Боковые грани образцов влагоизолировались расплавленным битумом.

Эксперименты с образцом-близнецом позволяют установить ,3 кг/(м ) Га 25 ч. График капиллярного всасывания воды образцом представлен на фиг. 1.

Определение коэффициента влагопроводности проводится при значениях 44. Два образца нижними гранями приведены в соприкосновение с поверхностью воды, через 1 ч первый образец разрезан на части толщиной 0,005 м, материал каждой части помещен в бокс, взвешен на технических весах и высушен до постоянной массы при 103 + 2°С, Взвешивание проводится с точностью 0,01 г. Аналогично, второй образец разрезан на части толщиной 0,01 м через 4 ч после приведения в соприкосновение с поверхностью воды.

93529 ,4

Изменение влагосодержания по длине образцов представлены на фиг. 2 и 3. Здесь же выполнено графическое определение градиентов влагосодержа5 ния в сечениях образцов. Результаты вычислений сведены в табл. 1 и 2. Значения коэффициента влагопроводности представлены на фиг. 4. Следует отметить, что несмотря на то, что

0 образцы разрезаны в разное время, значения коэффициента влагопроводности, полученные из двух опытов, близки между собой и хорошо ложатся на одну кривую фиг. 4. Это подтверж5 дает адекватность принятой модели. Для исследованного материала получить коэффициент влагопроводности стационарным методом не представляется возможным, поскольку материал обладает способность интенсивного каяил-. лярного всасывания воды и даже в образцах высотой 0,25 м устанавливается постоянноевлагосодержание по высоте образца. Это показывает преимущество предлагаемого метода.

Расчет значений коэффициента влагопроводности цементно-песчаного раствора -у. 2000 кг/м, t 3600 приведен в табл. 1.

Q Расчет значений коэффициента влагопроводности цементно-песчаного раствора 2000 кг/м, 1: 15400с приведен в табл. 2.

Таблица 1 .

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВЛАГОПРОВОДНОСТИ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ,заключающийся в подготовке образца к анализу, приведении в соприкосновение нижней грани образца с поверхностью воды, последующем разрезании образца на части по его длине, определении влагосодержания каждой части термомассовым методом и определении коэффициента влагопроводности, отличающийся тем, что, с цельк) сокращения времени и повьппения точности, разрезание образца проводят до наступления стационарного режима влагопереноса в образце спустя время Т -: tg после приведение образца в соприкосновение с поверхностью воды, где f - предельное значение -времени, после которого наступает стационарный режим влагопереноса в образце, а значение коэффициента влагопроводности рассчитывают по формуле г Су -grad x i где 0 - плотность потока влаги в сечении образца, находящемся СЛ на расстоянии х от нижней С грани образца, Шх влагосодержание в сечении, находящемся на расстоянии х от нижней грани образца. со со ел tsp со

Таблица 2

Продолжение табл.2