KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM transport kapalné vody

Transkript

1 KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE 123TVVM transport kapalné vody

2 Transport vody porézním prostředím: Souč. tepelné vodivosti vzduchu: = 0,024-0,031 W/mK Souč. tepelné vodivosti izolantů: = cca 0,04 W/mK Souč. tepelné vodivosti vody: = 0,56 0,68 W/mK Významný rozdíl hodnoty (voda/vzduch) cca 20x Tepelná izolace budov jde ruku v ruce s otázkou odolnosti stavební konstrukce proti vlhkosti a kondenzaci vodních par. Transport vody je vyjádřen diferenciální rovnicí u t div( k gradu) Konstanta úměrnosti k (m 2 s -1 ) součinitel vlhkostní vodivosti

3

4 Hnací síla transportu vlhkosti - gradient vlhkosti - V případě 1D transportu (u 2 u 1 )/d resp. (w 2 w 1 )/d

5 Normy pro stanovení absorpce kapalné vody IZP /2005, (ČSN :1990) , ČSN EN 1338:2004, Opr.1, Příl. E, ČSN EN 1339:2004, Opr. 1, Příl. E, ČSN EN 1340:2004, Opr.1, Příl. E Stanovení vlhkosti a nasákavosti beton, betonové výrobky, dlažební bloky a desky, betonové obrubníky ČSN EN :2011 Stanovení nasákavosti vlivem kapilarity zdící prvky ČSN :1978, ČSN EN :2011 Stanovení hmotnosti, nasákavosti a počáteční rychlosti nasákavosti cihlářské výrobky IZP /2006, (ČSN :2005) Stanovení vlhkosti a nasákavosti - malty, suché maltové směsi ČSN EN 15801: Stanovení nasákavosti kapilárním vzlínáním stavební materiály a výrobky ČSN EN Přísady do betonu, malty a injektážní malty - Zkušební metody Část 5: Stanovení kapilární absorpce výsledek [g mm -2 ] po 1 dni, 7 dnech

6 MĚŘENÍ TRANSPORTU KAPALNÉ VODY METODOU VERTIKÁLNÍ NASÁKAVOSTI Měření součinitele vlhkostní vodivosti k. Vliv gravitace. A Průměrná hodnota: k Dw [m 2 s -1 ] w cap A absorpční koeficient vody [kg m -2 s -1/2 ] w cap kapilární obsah nasycené vlhkosti [kg m -3 ] Absorpční koeficient vody A se určuje z přímkové počáteční závislosti kumulativního obsahu vody v materiálu [kg m -2 ] na odmocnině z času [s 1/2 ]. mcap m0 w cap = V [kg m -3 ] 2

7 MĚŘENÍ TRANSPORTU KAPALNÉ VODY METODOU VERTIKÁLNÍ NASÁKAVOSTI - nasákání ve vertikálním směru při izolovaných bočních stranách vzorků = 1D transport vlhkosti - Voda vzlíná porézní strukturou materiálu díky působení kapilárních sil a postupně vyplňuje kapilární póry - Obsah vlhkosti plně nasyceného vzorku je definován kapilárním obsahem nasycené vlhkosti w cap

8 Měřící zařízení Váha se závěsným držákem do něhož je umístěn po stranách izolovaný vzorek. Spodní strana vzorku je ponořena do vodní lázně - kontinuální vážení a stanovení přírůstků hmotnosti v čase - po ustálení hmotnosti je experimentální část hotova - stanovení A, w cap, k

9 KŘIVKA NASÁKAVOSTI Ukázka přírůstků hmotnosti vzorku z tohoto grafu se absorpční koeficitent vody A [kg m -2 s -1/2 ] nepočítá! Increase of mass [g] Square root of time [t 1/2 ]

10 KŘIVKA NASÁKAVOSTI Závislost přírůstků vody na odmocnině z času (vztaženo na plochu, která je v kontaktu s vodou). Absorpční koeficient vody A [kg m -2 s -1/2 ] je definován jako tangenta počátečního nárůstu kumulovaného obsahu vody na odmocnině času. Materiál: hydrofilní minerální vlna Rockwool. 35 Kumulativní obsah vody [kgm -2 ] Odmocnina času [s 1/2 ]

11 Metoda horizontální nasákavosti Vzorek je po stranách zaizolován voděnepropustným materiálem a čelní strana je vystavena vodě dochází k jejímu transportu. Po daných časových obdobích je vzorek rozřezán na části (o délce 1-2 cm) a v nich je gravimetricky stanoven obsah vody. Na základě tohoto měření je možné definovat vlhkostní profil ve vzorku potřebný pro výpočet součinitele vlhkostní vodivosti.

12 Metoda horizontální nasákavosti - Rozřezání vzorku a stanovení obsahu vlhkosti v každé části gravimetrickou metodou - Stanovení profilů vlhkosti pro různé doby trvání sorpčního experimentu - Boltzmannova transformace = spojení křivek (t 1, t 2, t 3 ). Nová křivka (osa x) x/ t - Proložení výsledných křivek lineární filtrace, splines, tak aby mohl být stanovena výsledná závislost součinitele vlhkostní vodivosti na obsahu vlhkosti

13 Metoda horizontální nasákavosti Profil vlhkosti Modelování: Inverzní analýza Závislost k/w

14 Šablona pro zápis přírůstků hmotnosti - 3 vzorky pórobetonu (vzorek 1-3) - hmotnost v suchém stavu m 0 [g] - hmotnosti m [g] v daných časech [s] od počátku sorpčního experimentu (tj. po 60 s, 120 s, 180 s,, 2400 s od počátku experimentu)

15 ÚKOLY - Stanovte hmotnost suchého vzorku a jeho rozměry (spočítejte plochu vzorku, přes kterou je transportována voda; spočítejte objem vzorku, který je třeba pro výpočet w cap ) - Změřte křivku nasákavosti připravených vzorků pórobetonu - Stanovte kapilární obsah nasycené vlhkosti w cap - Z naměřené závislosti přírůstků hmotnosti na odmocnině času určete hodnotu absorpčního koeficientu vody A - Vypočítejte průměrnou hodnotu součinitele vlhkostní vodivosti k.

16 SOUČINITEL DIFÚZE VODNÍ PÁRY