SU1448243A1 - Установка дл испытани на воздухо-,водопроницаемость панелей и стыков между ними и способ его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике дл  определени  физических свойств строительных материалов и примен ет- .с  дл  контрол  их качества. Цель изобретени  - повьшение точности измерени  воздухопроницаемости и расширение области применени  путем дополнительных испытаний на газо- и диффузионную проницаемость, а также оценки структурных характеристик материала образца. Установка дл  испытани  на воздухо-, ВОДО-, газо- и диффузионную проницаемость содержит герметичную камеру с дождевальным устройством, взаимосв занную с емкостью дл  воды посредством трубопровода и патрубка, и источник воздуха с регул тором напора. Новым в установке  вл етс  то, что герметична  : камера состоит из двух частей; верхней части, выполненной в виде уплот- н юцей крышки, и нижней, выполненной в виде поддона, в основании которого устроено углубление. На выступающую кромку углублени  устанавливают испытуемый образец, причем уплотн юща  крьшка камеры своей нижней гранью входит в отверстие между стенкой поддона и испытуемым образцом, а съем-- ное оборудование расположено вне герметичной камеры. Способ испытани  на воздухо-, водопроницаемость панелей и стыков между ними, включает уста- . новку образца в камеру, герметизацию камеры, создание заданного перепада давлени  воздуха внутри камеры с одновременным дождеванием образца. Новым в способе  вл етс  то, что при испытании образцов на диффузионную проницаемость материала, давление в герметичной камере по обе стороны образца поддерживают посто нным, смешивание газов производ т в смесительной камере, а концентрацию смеси газов , прошедших через образец, и скорость диффузии определ ют с помощью термокаталитического датчика концентраций . 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил. i (Л с: 4 ИЙЬ 00 ю 4 СО

Description

Изобретение относитс  к технике определени  физических свойств панелей и стыков между ними и примен етс  дл  контрол  качества строитель- ных материалов и конструкций.

Цель изобретени  - повьшение точности измерени  воздухопроницаемости и расширение области применени  путем дополнительных испытаний на газои диффузионную проницаемость и оценки структурных характеристик материала образца.

На фиг.1 представлена установка, общий ввд на фиг.2 - герметична  камера; на фиг.З - сечение А-Анафиг.2 на фиг.4 - дождевальное устройство, вид в аксонометрии; на фиг.З и 6 - графики дл  определени  режима истечени  газа и коэффициента газопрони- цаемости (5 - режим Пуайзел ; 6 - режим Кнудсена).

Установка содержит герметичную камеру 1, состо щую из двух частей: верхней, выполненной в виде уплотн ющей крышки 2 с прижимным устройством 3, и нижней в.виде подцона 4, причем верхн   и нижн   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 заполн ют герметизирующим мел- кодисперсным порошком-уплотнителем 10, например, тальком.

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

Г

Поддон 4 прикреплен к стойкам 5 посредством шарниров 16, а стойки снабжены фиксаторами 17 дл  осуществлени  фиксации герметичной камеры в горизонтальной и вертикальной Ш1ос кост х. Уплотн юща  крьшгка 2 снабжена прижимным устройством 3, выполненным в виде винтового домкрата, а ст жки 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 уплотн ющей крьш1ки 2 жестко закреплен коллектор 20, а ро внутренней ее плоскости размещены дождевальные устройства 21, выполненные в виде форсунок 22, содержащих приспособлени  23 дл  завих- рени  потока воды (воздуха, газа), и сопла 24, предназначенного дл  истечени  воды (воздуха, газа) на испытуемый образец 9, причем дождевальные устройства 21 взаимосв заны с . коллектором 20, coдepжaщe подсоеди- нительный патрубок 25.

Посредством указанных дождеваль- .ных устройств достигаетс  равномерное разбрызгивание воды (поздуха, газа) по поверхности испытуемого образца 9. В верхней уплотн ющей крышке 2 имеетс  патрубок 26 слива воды и патрубок 27 дл  подсоединени  термокаталитического датчика 15 концентраций.

Дп  проведени  испытаний на водопроницаемость испытуемого образца с помощью гидросистемы, состо щей из насоса 28, взаимосв занного с герметичной камерой посредством трубопровода 29, содержащего расходомер

30(ВК-32), предназначенный дл  контрол  количества подамцейс  в герметичную камеру 1 воды, дифманометры

31- дл  контрол  давлени  и запорные вентел  32, Осуществл ют 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 осуществл ют посредством мерной емкости 34.

Дл  проведени  испытаний на воздухопроницаемость образца и дл  имитации ветра внутри герметичной камеры 1 посредством приточной вентил ции, содержащей вентил тор 35 с электроприводом посто нного тока и нагнетающей магистралью 36, воздух от источника подачи подаетс  на испытуемый образец. Количество поданного воздуха в герметичную камеру 1 фиксируетс  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 взаимосв занного с герметичной . камерой 1 посредством гибкого трубопровода 40. В конструкции установки предусмотрена также подача воздуха в герметичную камеру 1 под давлением посредством компрессора 41,

Дл  проведени  испытаний на газе-, диффузионную проницаемость материала

ную магистраль сливаетс  в емкость, и процесс повтор етс .

Перед проведением испытани  на водопроницаемость образец взвешивают и так же его взвешивают после испытани  дл  определени  количества впитавшейс  в него влаги. Водопроницаемость образца определ ют путем

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

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

Способ осуществл ют следующим образом . Герметичную камеру фиксируют в горизонтальной плоскости с помощью фиксатора. Затем при помощи прижимного устройства поднимают уплотн ющую крышку. На выступающую кромку 8 уг- уп лублени  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 уплотн ющей крышки герметичной камепытани  и количества прошедшей через образец воды. От герметичной камеры отключают гидросистему и заглушают патрубок слива воды.

Вне герметичной камеры находитс  вентил тор, который под давлением по нагнетанлцей воздух магистрали подает последний через ротаметры к подсое- динительному патрубку коллектора, жестко закрепленного на уплотн ющей крышке герметичной камеры. Воздух, поступакщий в герметичную камеру, пропускают через образец, наход щийс  в ней, а затем вывод т его через 25 патрубок вывода газовой смеси в сосуд Марриотта, заполненный водой, а патрубок подвода воздуха заглушают.

Количество воздуха, подающегос  в герметичную камеру, определ ют посры уплотн ют мелкодисперсньй порошок- зо редством ротаметров. Давление внутри

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

Дождевальные устройства, размещенные во внутренней полости уплотн ющей 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, котора  посредством форсунок разбрызгиваетс  по поверхности образца, причем количество поступающей воды в герметичную камеру замер ют при помощи расходомера (ВК-32). После этого через патрубок слива воды, жестко смонтированной на боковой стенке уплотн ющей крышки герметичной камеры и взаимосв занный 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.

Сравнива  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 определ ют воздухопроницаемость образца.

45 От герметичной камеры отключают вентил тор 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, отработанна  во- gg полн ют сжатым воздухом или углекис- да вытекает и поступает в последнюю. лым газом, создава  перед образцом Посредством мерной емкости замер ют различный р д давлений, превьш1ающих количество прошедшей через образец ю мПа. Пропускают газ через образец, воды, котора  после этого через слив- а затем вывод т его через патрубок

5

п

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

Вне герметичной камеры находитс  вентил тор, который под давлением по нагнетанлцей воздух магистрали подает последний через ротаметры к подсое- динительному патрубку коллектора, жестко закрепленного на уплотн ющей крышке герметичной камеры. Воздух, поступакщий в герметичную камеру, пропускают через образец, наход щийс  в ней, а затем вывод т его через 5 патрубок вывода газовой смеси в сосуд Марриотта, заполненный водой, а патрубок подвода воздуха заглушают.

Количество воздуха, подающегос  в герметичную камеру, определ ют 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.

Сравнива  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 определ ют воздухопроницаемость образца.

От герметичной камеры отключают вентил тор 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 наполн ют сжатым воздухом или углекис- ым газом, создава  перед образцом различный р д давлений, превьш1ающих ю мПа. Пропускают газ через образец, а затем вывод т его через патрубок

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

Скорость истечени  сжатого воздуха или углекислого газа через образец в единицу времени измер ют при помощи сосуда Марриотта, заполненного водой, а величину давлени  внутри герметичной камеры определ ют посредством микроманометра,, причем величину атмосферного давлени  фиксируют барометром .

Величина газопроницаемости материала образца характеризуетс  коэффициентом газопроницаемости. Дл  получени  коэффициента газопроницаемости определ ют атмосферное давление и давление в герметичной камере, скорость истечени  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-- жаетс  уравнением Пуазейл . Если диаметр пор меньше длины свободного пробега молекул испытуемого газа, наблю даетс  режим Кнудсена.

Таким образом, получив р д экспериментальных значений дл  скорости истечени  газа через образец и дав- лени  внутри камеры, стро т рабочий график линейной зависимости между скоростью истечени  газа через образец и разностью давлений внутри герметичной камеры и атмосферным.

Значени  скорости истечени  газа через образец фиксируют при помощи сосуда Марриотта, заполненного водой так как газ, прошедший через образец и попавший посредством гибкого трубопровода в сосуд Марриотта, вытесн ет объем воды, равный объему прошедшего через образец газа, причем врем  вытеснени  объема воды в сосуде Мар

риотта хронометрируют.

Дл  построени  рабочего графика .; получают р д значений дл  скорости истечени  газа через образец и давлени  внутри герметичной камеры и стро т в логарифмических координатах график линейной зависимости между скоростью истечени  газа через образец и изменением давлени . На том же графике стро т зависимости между ско10

15

20

5

,

Д8243

ростью истечени  газа через образец и квадратом изменени  давлени .

Построив график, определ ют режим истечени  газа следующим образом. Если на графике (фиг.5 и 6) линейной зависимости между скоростью истечени  газа и изменением давлени  крива  44, определ юща  зависимость меж- ду скоростью истечени  газа и квадратом изменени  давлени , проходит выше пр мой 43 (фиг.5), то наблюдаетс  режим истечени  Пуазейл , если, же крива  44 проходит ниже пр мой 43 (фиг.6), то наблюдаетс  режим истечени  Кнудсена, что и позвол ет выбрать одно из приведенных уравнений и предварительно определить пор док величины среднего диаметра пор материала образца.

Кроме того, получив линейную зависимость между скоростью истечени  газа и изменением давлени , определ ют из угла наклона {f пр мой 43 графика величину, равную отношению произведени  коэффициента газопроницаемости на площадь образца к толщине образца. Зна  площадь образца и его толщину, наход т 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 определ ют с помощью термокаталитического датчика концентраций. Смесь газов подаетс  под давлением, превышающим 10 Ша. С другой стороны испытуемого образца через патрубок дл  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 определ ют концентрации смеси газов до и за испытуемым образцом и по разности полученных концентраций с учетом времени испытаний определ ют ско- 55 рость диффузии и рассчитывают эффективный коэффициент диффузии материала испытуемого образца.

Величина диффузионной проницаемости образца характеризуетс  эффектив30

35

40

45

50

иым коэффициентом диффузии материала образца. Дл  получени  этой величины определ ют 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 определ ют из уравнени  Фика.

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

Дл  определени  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, - представл ют как функцию последних.

Известно, что диффузи  в широких порах материала образца пропорциональна общему сечению пор в плоскости, перпендикул рной 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-в зкость газа. Объем пор

.4

Td

Т

IN 0,785-N-d 1.

Реша  три последних уравнени  с трем  неизвестными, наход т 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 дл  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, котора  соответствует истечению газа, проход щему через группу мелких пор. Это дает возможность ис- , пользовать изменение значени  коэффициента газопроницаемости дл  приближенной оценки диаметра крупных пор.

I

Измеренна  пористость определ ет

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  вление перекоса в материале, и в то же врем  они служат дл  приближенной оценки количества сквозных пор, что

40. допустимо в качестве первого приближени  дл  определени  среднего диаметра d, длины 1 и количества N пор образца.

Claims (1)

1. Установка дл  испытани  на воз- духо-, водопроницаемость панелей и стыков между ними, включак ца  герме0 тичную камеру, в полости которой раз- мещено дождевальное устройство, соединенное с емкостью дл  воды, расположенной вне герметичной камеры, с , помощью трубопроводов, снабженных

5 расходомером и патрубком, источники подачи воды и газа с регул тором напора , соединенные с патрубком посредством измерител  давлени  и запорных вентилей, отличающа с 

Л

J9

-Х

07.5

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(