Funkční vzorek K124FVZ002 2012 Aparát pro laboratorní měření faktoru difuzního odporu stavebních materiálů metodou misek Ing. Kamil Staněk, Ph.D. Fakulta stavební ČVUT v Praze Katedra konstrukcí pozemních staveb kamil.stanek@fsv.cvut.cz 11/2012 1 Měřicí aparatura Aparát umožňuje laboratorní měření faktoru difuzního odporu stavebních materiálů miskovou metodou. Faktor difuzního odporu je jedna ze základních materiálových charakteristik ve studiu přenosu vlhkosti stavebními prvky. Jeho dosazením do Fickova zákona, spolu s rozdílem koncentrací vodní páry na příslušné tloušťce materiálu, vypočteme hustotu hmotnostního toku vodní páry materiálem difuzí. To umožňuje vyhodnocovat riziko kondenzace vodní páry uvnitř konstrukcí, rychlost vysychání konstrukcí a řešit další úlohy spojené s transportem vodní páry. Měřicí aparatura se skládá z následujících částí. (1) Skleněný box Základem aparátu je difuzně nepropustný skleněný box se skleněným víkem o vnějším rozměru 980 415 425 mm (šířka hloubka výška). Vnitřní rozměr zkušebního prostoru je 970 405 400 mm (šířka hloubka výška). Veškeré konstrukční prvky jsou ze skla tl. 5 mm a jsou spojované lepením. Skleněné víko je ukládáno přes těsnění na obvodovou přírubu a je manipulovatelné díky lepeným úchytům. Ve výšce 75 mm ode dna jsou podél delších stran boxu provedeny bodově podepřené police hloubky 70 mm pro uložení nosičů zkušebních misek. V boční straně boxu je vyvrtán kruhový otvor o průměru 20 mm pro protažení kabeláže od čidel, ventilátorů, popř. přesných vah do zkušebního prostoru. Otvor je následně těsněn paronepropustnou samolepicí páskou. (2) Výbava skleněného boxu Do výbavy skleněného boxu patří dva nosiče zkušebních misek, plastová miska s přesyceným roztokem soli, cirkulační ventilátor a kombinované čidlo teploty a relativní vlhkosti. Nosiče zkušebních misek jsou vyrobeny ze silného nerezového drátu spojovaného svařováním. Nosiče jsou konstruovány jako police, každý pro uložení tří zkušebních misek. Celkem je tedy v boxu možné uložit šest zkušebních misek. Nosiče jsou opatřeny úchytem pro snadné vyjmutí z boxu a manipulaci při vážení zkušebních misek, které probíhá mimo box. Plastová miska je určena pro roztok přesycené soli, případně pro suchý 1
desikant, pomocí něhož je ve zkušebním prostoru boxu udržována požadovaná konstantní relativní vlhkost. Miska je uzavřena víkem opatřeným otvory. Na centrálním otvoru je osazen ventilátor cirkulující vzduch ve zkušebním prostoru boxu. Ve zkušebním prostoru je dále umístěno kombinované čidlo teploty a relativní vlhkosti. Čidlo je napojeno na digitální záznamník s průběžným záznamem. (3) Zkušební misky Misky jsou uzpůsobeny pro uložení a utěsnění zkušebního vzorku a umístění přesyceného roztoku soli, resp. suchého desikantu, pomocí něhož je v miskách udržována požadovaná konstantní relativní vlhkost. Zkušební misky jsou kruhové a jsou vyrobeny vytlačováním z hliníkového plechu tl. 1,5 mm. Průměr (světlost) zkušební plochy je 200 mm (plocha 0,03142 m 2 ). Příruba pro osazení a dotěsnění zkušebního vzorku má šířku 40 mm. Hrana po obvodu misky má výšku 25 mm, hloubka misky pod zkušební plochou je 35 mm. Hmotnost samotné zkušební misky je 270 g. (4) Ostatní vybavení a pomůcky Součástí měřicí aparatury je následující vybavení a pomůcky: (1) přesné váhy, (2) osazovací stolička pro stabilizaci misky při těsnění vzorku, (3) záznamník s čidly teploty a relativní vlhkosti připojený na PC pro průběžné monitorování stavu prostředí ve skleněném boxu. 2 Zkušební postup Zkušební misky s osazenými a těsněnými vzorky jsou v nosičích umístěny do skleněného boxu. Každý vzorek tak odděluje dvě prostředí: (1) prostředí v misce a (2) prostředí ve skleněném boxu. V prostředích jsou rozdílné relativní vlhkosti za stejné teploty, tj. rozdílné koncentrace vodní páry. Konstantní vlhkosti obou prostředí jsou udržovány pomocí vhodných činidel (suché desikanty nebo nasycené roztoky solí). Díky gradientu koncentrací prostupuje vzorkem vodní pára a v závislosti na směru toku se hmotnost činidla v misce snižuje či zvyšuje. Miska se vzorkem je pravidelně vážena a změna hmotnosti zaznamenána. Následně je dopočten hmotnostní tok vodní páry a jeho dosazením do Fickova zákona stanoven faktor difuzního odporu materiálu vzorku. Související technické normy: ČSN 72 7030: Stanovení součinitele difúze vodní páry stavebních materiálů. Všeobecná část. ČSN EN 1931: Hydroizolační pásy a fólie Asfaltové, plastové a pryžové pásy a fólie pro hydroizolaci střech - Stanovení propustnosti vodní páry. ČSN EN ISO 12572: Tepelně vlhkostní chování stavebních materiálů a výrobků Stanovení prostupu vodní páry. ČSN EN 12086: Tepelněizolační výrobky pro použití ve stavebnictví Stanovení propustnosti pro vodní páru. ČSN EN 15803: Ochrana kulturního dědictví Metody zkoušení Stanovení paropropustnosti vodní páry (delta p). 2
SKLENÌ NÝ BOX S NOSIÈI ZKUŠEBNÍCH MISEK POHLED SHORA 415 266 45 45 233 60 15 70 O286 980 SKLENÌ NÝ BOX S NOSIÈI ZKUŠEBNÍCH MISEK POHLED ZEPØEDU 20 63 50 63 50 63 20 425 50 345 NOSIÈE ZKUŠEBNÍCH MISEK ZE SVAØOVANÉHO NEREZOVÉHO DRÁTU ZKUŠEBNÍ MISKY VYTLAÈOVANÉ Z HLINÍKOVÉHO PLECHU TL. 1,5mm 340 286 40 O 200 40 35 25 315 3
Obrázek 1: Celkový pohled do laboratoře s aparaturou pro měření difuzní propustnosti stavebních materiálů. Obrázek 2: Jeden ze dvou skleněných boxů s osazenými zkušebními miskami. 4
Obrázek 3: Vlevo pohled do skleněného boxu, v popředí plastová miska s přesyceným roztokem a cirkulačním ventilátorem pro vytvoření definovaného prostředí ve skleněném boxu. Vpravo drátěný nosič zkušebních misek. Obrázek 4: Ostatní vybavení a pomůcky: přesné váhy, těsnicí tmel, osazovací stolička, záznamník s čidly teploty a relativní vlhkosti připojený na PC. 5
Obrázek 5: V popředí dózy se zavedenými čidly pro měření relativní vlhkosti přesycených roztoků ze zkušebních misek na začátku a na konci experimentu. Obrázek 6: Zkušební miska s osazeným a těsněným vzorkem (parobrzdná fólie) vnitřní těsnění pod vzorkem na vnitřním obvodu okrajové příruby misky a uzavírající okrajové těsnění na vnějším obvodu vzorku. Obrázek 7: Prázdná zkušební miska. 6