Установка для испытания на воздухо-,водопроницаемость панелей и стыков между ними и способ его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к технике определения физических свойств панелей и стыков между ними и применяется для контроля качества строитель- ных материалов и конструкций.

Цель изобретения - повьшение точности измерения воздухопроницаемости и расширение области применения путем дополнительных испытаний на газои диффузионную проницаемость и оценки структурных характеристик материала образца.

На фиг.1 представлена установка, общий ввд на фиг.2 - герметичная камера; на фиг.З - сечение А-Анафиг.2 на фиг.4 - дождевальное устройство, вид в аксонометрии; на фиг.З и 6 - графики для определения режима истечения газа и коэффициента газопрони- цаемости (5 - режим Пуайзеля; 6 - режим Кнудсена).

Установка содержит герметичную камеру 1, состоящую из двух частей: верхней, выполненной в виде уплотняющей крышки 2 с прижимным устройством 3, и нижней в.виде подцона 4, причем верхняя и нижняя части герметичной камеры закреплены на стойках 5, жест- ;ко смонтированных на раме 6. В осно- вании поддона 4 по контуру внутренней его стенки выполнено углубление 7, на выступающую кромку 8 которого устанавливают образец 9, а углубле;- ние 7 заполняют герметизирующим мел- кодисперсным порошком-уплотнителем 10, например, тальком.

Поддон 4 снабжен патрубками Пи 12 соответственно для подвода воздуха и вывода прошедшей через образец газовой смеси, которые размещень в кожухе 13 поддона 4. Кроме того, указанный поддон содержит патрубок 14 для подсоединения термокаталитического датчика 15 концентраций.

Г

Поддон 4 прикреплен к стойкам 5 посредством шарниров 16, а стойки снабжены фиксаторами 17 для осуществления фиксации герметичной камеры в горизонтальной и вертикальной Ш1ос костях. Уплотняющая крьшгка 2 снабжена прижимным устройством 3, выполненным в виде винтового домкрата, а стяжки прижимного устройства 3 жест- ко смонтированы с шарнирами 16 поддона 4. При этом прижимное устройство 3 своей нижней гранью 18 входит в отверстие 19, образуемое внутренней

0

5 0 5

0 5

0

стенкой поддона 4 и испытуемым образцом 9.

На верхней стенке уплотняющей крьш1ки 2 жестко закреплен коллектор 20, а ро внутренней ее плоскости размещены дождевальные устройства 21, выполненные в виде форсунок 22, содержащих приспособления 23 для завих- рения потока воды (воздуха, газа), и сопла 24, предназначенного для истечения воды (воздуха, газа) на испытуемый образец 9, причем дождевальные устройства 21 взаимосвязаны с . коллектором 20, coдepжaщe подсоеди- нительный патрубок 25.

Посредством указанных дождеваль- .ных устройств достигается равномерное разбрызгивание воды (поздуха, газа) по поверхности испытуемого образца 9. В верхней уплотняющей крышке 2 имеется патрубок 26 слива воды и патрубок 27 для подсоединения термокаталитического датчика 15 концентраций.

Дпя проведения испытаний на водопроницаемость испытуемого образца с помощью гидросистемы, состоящей из насоса 28, взаимосвязанного с герметичной камерой посредством трубопровода 29, содержащего расходомер

30(ВК-32), предназначенный для контроля количества подамцейся в герметичную камеру 1 воды, дифманометры

31- для контроля давления и запорные вентеля 32, Осуществляют подачу воды из емкости 33 на испытуемый образец 9.

Гидросистемой предусмотрена работа как от насоса 28, так и от водопроводной магистрали и слив воды в нее. Контроль за водопроницаемостью образца осуществляют посредством мерной емкости 34.

Для проведения испытаний на воздухопроницаемость образца и для имитации ветра внутри герметичной камеры 1 посредством приточной вентиляции, содержащей вентилятор 35 с электроприводом постоянного тока и нагнетающей магистралью 36, воздух от источника подачи подается на испытуемый образец. Количество поданного воздуха в герметичную камеру 1 фиксируется ротаметрами 37, а давление его внутри герметичной камеры - микроманометром 38.

Количество воздуха, прошедшего через образец 9, фиксируют с помощью сосуда Марриотта 39, заполненного Водои и взаимосвязанного с герметичной . камерой 1 посредством гибкого трубопровода 40. В конструкции установки предусмотрена также подача воздуха в герметичную камеру 1 под давлением посредством компрессора 41,

Для проведения испытаний на газе-, диффузионную проницаемость материала

ную магистраль сливается в емкость, и процесс повторяется.

Перед проведением испытания на водопроницаемость образец взвешивают и так же его взвешивают после испытания для определения количества впитавшейся в него влаги. Водопроницаемость образца определяют путем

Изобретение относится к технике для определения физических свойств строительных материалов и применяет- .ся для контроля их качества. Цель изобретения - повьшение точности измерения воздухопроницаемости и расширение области применения путем дополнительных испытаний на газо- и диффузионную проницаемость, а также оценки структурных характеристик материала образца. Установка для испытания на воздухо-, ВОДО-, газо- и диффузионную проницаемость содержит герметичную камеру с дождевальным устройством, взаимосвязанную с емкостью для воды посредством трубопровода и патрубка, и источник воздуха с регулятором напора. Новым в установке является то, что герметичная : камера состоит из двух частей; верхней части, выполненной в виде уплот- няюцей крышки, и нижней, выполненной в виде поддона, в основании которого устроено углубление. На выступающую кромку углубления устанавливают испытуемый образец, причем уплотняющая крьшка камеры своей нижней гранью входит в отверстие между стенкой поддона и испытуемым образцом, а съем-- ное оборудование расположено вне герметичной камеры. Способ испытания на воздухо-, водопроницаемость панелей и стыков между ними, включает уста- . новку образца в камеру, герметизацию камеры, создание заданного перепада давления воздуха внутри камеры с одновременным дождеванием образца. Новым в способе является то, что при испытании образцов на диффузионную проницаемость материала, давление в герметичной камере по обе стороны образца поддерживают постоянным, смешивание газов производят в смесительной камере, а концентрацию смеси газов, прошедших через образец, и скорость диффузии определяют с помощью термокаталитического датчика концентраций. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил. i (Л с: 4 ИЙЬ 00 ю 4 СО

образца 9 в качестве источника подачи сравнения веса образца до и после ис15

газа применяют баллоны 42 с заданными газами или смесью газов, дифманомет- ры 31 и сосуд Марриотта 39, заполненньш водой.

Способ осуществляют следующим образом. Герметичную камеру фиксируют в горизонтальной плоскости с помощью фиксатора. Затем при помощи прижимного устройства поднимают уплотняющую крышку. На выступающую кромку 8 уг- уп лубления поддона, выполненную по контуру внутренней стенки поддона, устанавливают испытуемый образец.

В образованное отверстие между установленным образцом и внутренней стенкой поддона в углубление засыпают мелкодисперсный порошок-уплотнитель, например тальк. Нижней гранью уплотняющей крышки герметичной камепытания и количества прошедшей через образец воды. От герметичной камеры отключают гидросистему и заглушают патрубок слива воды.

Вне герметичной камеры находится вентилятор, который под давлением по нагнетанлцей воздух магистрали подает последний через ротаметры к подсое- динительному патрубку коллектора, жестко закрепленного на уплотняющей крышке герметичной камеры. Воздух, поступакщий в герметичную камеру, пропускают через образец, находящийся в ней, а затем выводят его через 25 патрубок вывода газовой смеси в сосуд Марриотта, заполненный водой, а патрубок подвода воздуха заглушают.

Количество воздуха, подающегося в герметичную камеру, определяют посры уплотняют мелкодисперсньй порошок- зо редством ротаметров. Давление внутри

уплотнитель, создавая герметизацию образца и герметичной камеры. Загерметизированную камеру с образцом поворачивают вокруг шарниров и с помощью фиксатора закрепляют в вертикальной плоскости.

Дождевальные устройства, размещенные во внутренней полости уплотняющей крьшки и жестко закрепленные на ней, устанавливают перед образцом. Через форсунки дождевальных устройств , соединенные с коллектором гидросистемы, на образец от водопроводной сети или из гидроемкости насосом подают воду, которая посредством форсунок разбрызгивается по поверхности образца, причем количество поступающей воды в герметичную камеру замеряют при помощи расходомера (ВК-32). После этого через патрубок слива воды, жестко смонтированной на боковой стенке уплотняющей крышки герметичной камеры и взаимосвязанный посредством гибкого трубопровода

герметичной камеры контролируют при помощи микроманометра, а количество воздуха, прошедшего через образец, при помощи сосуда Марриотта по объе35 вытесненной из него воды в единицу времени.

Сравнивая количество воздуха, поданного в герметичную камеру в единицу времени, с количеством воздуха,

40 прошедшего через образец также в единицу времени, и давление в герметичной камере с атмосферным, из разностей этих величин определяют воздухопроницаемость образца.

45 От герметичной камеры отключают вентилятор с нагнетающей воздух магистралью, а к подсоединительному патрубку коллектора подключают баллон со сжатым воздухом или углекис50 лым газом, котсрьй под давлением по гибкому трубопроводу подает газ через подсоединительный патрубок и коллектор в герметичную камеру.

Герметичную камеру с образцом наГерметичную камеру с образцом насливной магистралью, отработанная во- gg полняют сжатым воздухом или углекис- да вытекает и поступает в последнюю. лым газом, создавая перед образцом Посредством мерной емкости замеряют различный ряд давлений, превьш1ающих количество прошедшей через образец ю мПа. Пропускают газ через образец, воды, которая после этого через слив- а затем выводят его через патрубок

5

п

пытания и количества прошедшей через образец воды. От герметичной камеры отключают гидросистему и заглушают патрубок слива воды.

Вне герметичной камеры находится вентилятор, который под давлением по нагнетанлцей воздух магистрали подает последний через ротаметры к подсое- динительному патрубку коллектора, жестко закрепленного на уплотняющей крышке герметичной камеры. Воздух, поступакщий в герметичную камеру, пропускают через образец, находящийся в ней, а затем выводят его через 5 патрубок вывода газовой смеси в сосуд Марриотта, заполненный водой, а патрубок подвода воздуха заглушают.

Количество воздуха, подающегося в герметичную камеру, определяют посгерметичной камеры контролируют при помощи микроманометра, а количество воздуха, прошедшего через образец, при помощи сосуда Марриотта по объе вытесненной из него воды в единицу времени.

Сравнивая количество воздуха, поданного в герметичную камеру в единицу времени, с количеством воздуха,

прошедшего через образец также в единицу времени, и давление в герметичной камере с атмосферным, из разностей этих величин определяют воздухопроницаемость образца.

От герметичной камеры отключают вентилятор с нагнетающей воздух магистралью, а к подсоединительному патрубку коллектора подключают баллон со сжатым воздухом или углекислым газом, котсрьй под давлением по гибкому трубопроводу подает газ через подсоединительный патрубок и коллектор в герметичную камеру.

Герметичную камеру с образцом наполняют сжатым воздухом или углекис- ым газом, создавая перед образцом различный ряд давлений, превьш1ающих ю мПа. Пропускают газ через образец, а затем выводят его через патрубок

вывода газовой смеси, взаимосвязанный посредством гибкого трубопровода с сосудом Марриотта, а последний. При этом патрубок подвода воздуха заглушают.

Скорость истечения сжатого воздуха или углекислого газа через образец в единицу времени измеряют при помощи сосуда Марриотта, заполненного водой, а величину давления внутри герметичной камеры определяют посредством микроманометра,, причем величину атмосферного давления фиксируют барометром.

Величина газопроницаемости материала образца характеризуется коэффициентом газопроницаемости. Для получения коэффициента газопроницаемости определяют атмосферное давление и давление в герметичной камере, скорость истечения газа через образец, площадь образца и его толщину.

Если диаметр пор образца превьшает величину длины свободного пробега мо- лекул исследуемого газа при данном давлении, то газопроницаемость вира-- жается уравнением Пуазейля. Если диаметр пор меньше длины свободного пробега молекул испытуемого газа, наблю дается режим Кнудсена.

Таким образом, получив ряд экспериментальных значений для скорости истечения газа через образец и дав- ления внутри камеры, строят рабочий график линейной зависимости между скоростью истечения газа через образец и разностью давлений внутри герметичной камеры и атмосферным.

Значения скорости истечения газа через образец фиксируют при помощи сосуда Марриотта, заполненного водой так как газ, прошедший через образец и попавший посредством гибкого трубопровода в сосуд Марриотта, вытесняет объем воды, равный объему прошедшего через образец газа, причем время вытеснения объема воды в сосуде Мар

риотта хронометрируют.

Для построения рабочего графика .; получают ряд значений для скорости истечения газа через образец и давления внутри герметичной камеры и строят в логарифмических координатах график линейной зависимости между скоростью истечения газа через образец и изменением давления. На том же графике строят зависимости между ско10

15

20

5

,

Д8243

ростью истечения газа через образец и квадратом изменения давления.

Построив график, определяют режим истечения газа следующим образом. Если на графике (фиг.5 и 6) линейной зависимости между скоростью истечения газа и изменением давления кривая 44, определяющая зависимость меж- ду скоростью истечения газа и квадратом изменения давления, проходит выше прямой 43 (фиг.5), то наблюдается режим истечения Пуазейля, если, же кривая 44 проходит ниже прямой 43 (фиг.6), то наблюдается режим истечения Кнудсена, что и позволяет выбрать одно из приведенных уравнений и предварительно определить порядок величины среднего диаметра пор материала образца.

Кроме того, получив линейную зависимость между скоростью истечения газа и изменением давления, определяют из угла наклона {f прямой 43 графика величину, равную отношению произведения коэффициента газопроницаемости на площадь образца к толщине образца. Зная площадь образца и его толщину, находят коэффициент газопроницаемости материала образца.

В герметичную камеру через подсое- динительньй патрубок коллектора в полость перед испытуемым образцом подают смесь очищенных газов, например водорода с углекислым газом. Концентрацию указанной смеси определяют с помощью термокаталитического датчика концентраций. Смесь газов подается под давлением, превышающим 10 Ша. С другой стороны испытуемого образца через патрубок для подвода воздуха одновременно подают очищенный воздух под таким же давлением, что и смесь газов.

Давление в герметичной камере до и за испытуемым образцом поддерживают одинаковым в течение всего периода испытаний. Через определенный промежуток времени посредством термокаталитического датчика концентраций определяют концентрации смеси газов до и за испытуемым образцом и по разности полученных концентраций с учетом времени испытаний определяют ско- 55 рость диффузии и рассчитывают эффективный коэффициент диффузии материала испытуемого образца.

Величина диффузионной проницаемости образца характеризуется эффектив30

35

40

45

50

иым коэффициентом диффузии материала образца. Для получения этой величины определяют скорость диффузии смеси газов, конодентрации смеси газа с одной стороны образца и воздуха со смесью газа, прошедшего через образец, с другой стороны, сечение образца и его толпшну.

Эффективный коэффициент диффузии материала образца определяют из уравнения Фика.

По данным, полученным в результате испытания, определяют также структурные характеристики материала образца. По известной методике определяют общую пористость образца Vj в процентах как разность между удельной и объемной MaccafOi материала.

Для определения структурных характеристик материала: количества N, среднего диаметра d и длины 1 пор, каждую из измеренных величин - коэффициента газопроницаемости т, эффективного коэффициента диффузии D и общей пористости материала V, - представляют как функцию последних.

Известно, что диффузия в широких порах материала образца пропорциональна общему сечению пор в плоскости, перпендикулярной направлению диффузии, и обратно пропорциональна их длине.

Эффективный коэффициент диффузии, может быть определен по формуле.

.1

D D

N -fr-d Т21

П 6 0,20 -J-,

где D - коэффициент диффузии газа в газ; .

N - количество пор;

d - средний диаметр пор;

1 - длина пор.

Если газопроницаемость выражать количеством кубических миллиметров газа при атмосферном давлении, протекающего в с, то коэффициент га- зопроницаемости будет

ш.

.

Nd 2 --Г

де 2-вязкость газа. Объем пор

.4

Td

Т

IN 0,785-N-d 1.

Решая три последних уравнения с тремя неизвестными, находят количество пор N, средний их диаметр d и длину i ,

Так как коэффициент газопроницаемости при одинаковом поперечном сечеN d НИИ всех пор 7 убывает в кнуд10

15

20

сеновской области пропорционально диаметру последних, то значение его для группы мелких пор должно быть гораздо меньше, чем широких. При этом обычно суммарное сечение широких пор у испытуемых образцов больше, чем мелких. Поэтому при истечении газа, а также при диффузии его через образец, основной поток газа проходит через широкие поры, и в первом приближении можно пренебречь той его частью, которая соответствует истечению газа, проходящему через группу мелких пор. Это дает возможность ис- , пользовать изменение значения коэффициента газопроницаемости для приближенной оценки диаметра крупных пор.

I

Измеренная пористость определяет

25 объем суммы всех пор: как крупных, так и мелких. Однако, как правило, объем крупных пор в исследуемых образцах в несколько раз больше объема мелких пор, и последними можно пре30 небречь. Ошибка при этом не может изменить найденное значение величины диаметра пор более, чем в 1,5 раза. Найденные коэффициент газопронит цаемости материала образца т и эф35 фективный коэффициент диффузии D непосредственно характеризуют явление перекоса в материале, и в то же время они служат для приближенной оценки количества сквозных пор, что

45 Формула изобретение

5 расходомером и патрубком, источники подачи воды и газа с регулятором напора, соединенные с патрубком посредством измерителя давления и запорных вентилей, отличающаяся

Л

J9

-Х

0.2 W 0,6 ДаВлен е

W 11 i.if кг/сп

O.Q04 0.008 0.0$ O.OS о.г as

ДвИление AP(