Установка для испытания на воздухо-,водопроницаемость панелей и стыков между ними и способ его осуществления

 

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 газои диффузионную проницаемость, а также оценки структурных характеристик материала образца. Установка для испытания на воздухо-, ВОДО-, газои 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 уплотняюцей 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ш4 G 01 N 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4049238/29-25 (22) 04.04.86 (46) 30.12.88. Бюл. У 48 (71) Научно-исследовательский институт строительных конструкций Госстроя

СССР (72) В.П.Хоменко, M.Ä.Òîïîëüñêèé, Ю.В.Лушкарев и А.И,Шубс (53) 625,85.620.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1048374, кл. G 01 N 15/08, 1983.

Жигалов И. Установка для испытания стыков и панелей на водо- и воздухопроницаемость. — Жилищное строительство, N 10, 1964, с. 19, (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ВОЗДУХО-, ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ ПАНЕЛЕЙ И

СТЫКОВ МЕЖДУ НИМИ И СПОСОБ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

I (57) Изобретение относится к технике для определения физических свойств строительных материалов и применяет ся для контроля их качества. Цель изобретения — повышение 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

„„SU„„1448243 А1 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 уплотняющей крышки, и нижней, выполненной в виде подцона, в основании которого устроено углубление. На выступающую кромку углубления устанавливают испытуемый образец, причем уплотняющая крышка камеры своей нижней гранью входит в отверстие между стенкой поддона и испытуемым образцом, а съем= ное оборудование расположено вне repФ метичной камеры. Способ испытания на воздухо-, водопроницаемость панелей

Ю и стыков между ними, включает уста-. новку образца в камеру, герметизацию камеры, создание заданного перепада давления воздуха внутри камеры с одновременным дождеванием образца. Но.вым в способе является то, что при р испытании образцов на диффузионную „д„ проницаемость материала, давление в герметичной камере по обе стороны образца поддерживают постоянным, сме" шивание 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. 3

1448243

Изобретение относится к технике определения физических свойств панелей и стыков между ними и применяется для контроля качества строитель- 5 ных материалов и конструкций.

Цель изобретения — повышение точности измерения воэдухопроницаемости и расширение области применения путем дополнительных испытаний на raso- 10 и диффузионную проницаемость и оценки структурных характеристик материала образца.

На фиг.l представлена установка, общий вид; на фиг ° 2 — герметичная ка- 15 мера; на фиг.3 - сечение А-А нафиг.2; на фиг.4 " дождевальное устройство, вид в аксонометрии; на фиг.5 и б— графики для определения режима истечения газа и коэффициента газопрони- 20 цаемости (5 — режим Пуайзеля; 6 — режим Кнудсена).

Установка содержит герметичную камеру 1, состоящую из двух частей: верхней, выполненной в виде уплотняю- 25 щей крышки 2 с прижимным устройством

3, и нижней в. виде поддона 4, причем верхняя и нижняя части герметичной камеры закреплены на стойках 5, жест;ко смонтированных на раме 6 ° В осно- 30 ванин поддона 4 по контуру внутренней его стенки выполнено углубление

7, на выступающую кромку 8 которого устанавливают образец 9, а углубление 7 заполняют герметиэирующим мелкодисперсным порошком-уплотнителем

10, например, тальком.

Поддон 4 снабжен патрубками ll u

12 соответственно для подвода воздуха и вывода прошедшей через образец 40 газовой смеси, которые размещены в кожухе 13 поддона 4. Кроме того, ука" занный поддон содержит патрубок 14 для подсоединения термокаталитического датчика 15 концентраций. 45

Поддон 4 прикреплен к стойкам 5 посредством шарниров 16, а стойки снабжены фиксаторами 17 для осуществления фиксации герметичной камеры в горизонтальной и вертикальной плос50 костях. Уплотняющая крышка 2 снабже" на прижимным устройством 3, выполнен-. ным в виде винтового домкрата, а стяжки прижимного устройства 3 жест55 ко смонтированы с шарнирами 16 поддона 4 ° При этом прижимное устройство 3 своей нижней гранью 18 входит в отверстие 19, образуемое внутренней стенкой поддона 4 и испытуемым образцом 9.

На верхней стенке уплотняющей крышки 2 жестко закреплен коллектор

20, а во внутренней ее плоскости размещены дождевальные устройства 21, выполненные в виде .форсунок 22, содержащих приспособления 23 для завих- рения потока воды (воздуха, rasa) и сопла 24, предназначенного для истечения воды (воздуха, rasa) на испытуемый образец 9, причем дождевальные устройства 21 взаимосвязаны с . коллектором 20, содержащем подсоединительный патрубок 25, Посредством укаэанных 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.

Для проведения испытаний на водопроницаемость испытуемого образца с помощью гидросистемы, состоящей из насоса 28, взаимосвязанного с герметичной камерой 1 посредством трубопровода 29, содержащего расходомер

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

31 — для контроля давления и эапорные 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 — ьыкроманометром 38.

Количество воздуха, прошедшего через образец 9, фиксируют с помощью сосуда Марриотта 39, заполненного so43 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 сравнения веса образца до и после испытания 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 нагнетающей воздух магистрали подает последний через ротаметры к подсоединительному патрубку коллектора, жестко закрепленного на уплотняющей крышке герметичной камеры. Воздух, поступащций в герметичную камеру, пропускают через образец, находящийся в ней, а затем выводят его через патрубок вывода газовой смеси в сосуд Марриотта, заполненный водой, а патрубок подвода воздуха заглушают.

Количество воздуха, подающегося в герметичную камеру, определяют посредством ротаметров. Давление внутри герметичной камеры контролируют при помощи микроманометра, а количество воздуха, прошедшего через образец,— при помощи сосуда Иарриотта по объему 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 еди" ницу времени, и давление в герметичной камере с атмосферным, иэ 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, который под давлением по гибкому трубопроводу подает газ через подсоединительный патрубок и коллектор в герметичную камеру.

Герметичную камеру с образцом наполняют сжатым воздухом или углекислым газом, создавая перед образцом различный ряд давлений, превышающих

10 МПа. Пропускают гаэ через образец, а затем выводят его через патрубок з 14482 дой и взаимосвязанного с герметичной камерой 1 посредством гибкого трубопровода 40. В конструкции установки предусмотрена также подача воздуха

5 в герметичную камеру 1 под давлением посредством компрессора 41.

Для проведения испытаний на газо-, диффузионную проницаемость материала образца 9 в качестве источника подачи 10 газа применяют баллоны 42 с заданными газами или смесью газов, дифманометры 31 и сосуд Марриотта 39, заполненный 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 углубления поддона, выполненную по контуру внутренней стенки поддона, устанавливают испытуемый образец.

В образованное отверстие между установленным образцом и внутренней 25 стенкой поддона в углубление засыпают мелкодисперсный порошок-уплотнитель, например тальк. Нижней гранью уплотняющей крышки герметичной камеры уплотняют мелкодисперсный порошок- Зр уплотнитель, создавая герметизацию образца и герметичной камеры. 3arepметизированную камеру с образцом поворачивают вокруг шарниров и с помощью фиксатора закрепляют в вертикаль- . ной плоскости.

Дождевальные устройства, размещенные во внутренней полости уплотняющей крышки 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 раэбрыэгивается 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 сливной магистралью, отработанная вода вытекает и поступает в последнюю.

Посредством мерной емкости замеряют количество прошедшей через образец воды, которая после этого через слив14482 вывода газовой смеси, взаимосвязанный посредством гибкого трубопровода с сосудом Марриотта, в последний.

При этом патрубок подвода воздуха заглушают.

Скорость истечения сжатого воздуха, илн углекислого газа через образец в единицу времени измеряют при помощи сосуда Марриотта, заполненного водой, 10 а величину давления внутри герметичной камеры определяют посредством микроманометра,. причем величину атмосферного давления фиксируют барометром. 15

Величина газопроницаемости материала образца характеризуется коэффициентом гаэопроницаемости. Для получения коэффициента газопроницаемости определяют атмосферное давление и 20 давление в герметичной камере, скорость истечения газа через образец, площадь образца и его толщину.

Если диаметр пор образца превышает величину длины свободного пробега мо- 25 лекул исследуемого газа при данном давлении, то газопроницаемость выра-, жается уравнением Пуаэейля. Если диаметр пор меньше длины свободного пробега молекул испытуемого газа, наблю- З0 дается режим Кнудсена.

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

Значения скорости истечения газа 40 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 rasa, причем время вытеснения объема воды в сосуде Марриотта хронометрируют.

1 50

Дл 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 ско43 б ростью истечения газа через образец и квадратом иэ знения давления.

Построив график, определяют режим истечения газа следующим образом.

Если на графике (фиг.5 и б) 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 Пуаэейля, если.же кривая 44 проходит ниже прямой 43 (фиг.б), то наблюдается режим истечения Кнудсена, что и позволяет выбрать одно из приведенных уравнений и предварительно определить порядок величины среднего диаметра пор мате-, риала образца.

Кроме того, получив линейную зависимость между скоростью истечения газа и изменением давления, определяют из угла наклона О 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 подсоединительный 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 NIa, 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 sa испытуемым образцом и по разности полученных концентраций с учетом времени испытаний определяют скорость диффузии и рассчитывают эффективный коэффициент диффузии материала испытуемого образца.

Величина диффузионной проницаемости образца характеризуется эффектив14482

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

Эффективный коэффициент диффузии 10 материала образца определяют из уравнения Фика.

По данным, полученным в результате испытания, определяют также структурные характеристики материала об- 35 раэца. По известной методике определяют общую пористость образца Vo в процентах как разность между удельной и объемной массами материала.

Дпя определения структурных ха- 20 рактеристик материала: количества N, среднего диаметра d и длины 1 пор, каждую из измеренных величин — коэффициента газопроницаемости m„ s44ìàñTHBHoro коэффициента диффузии D» и 25 общей пористости материала V — преДставляют как функцйю последних.

Известно, что диффузия в широких порах материала образца пропорциональна общему сечению пор в плоскости, 30 перпендикулярной направлению диффузии, и обратно пропорциональна их длине.

Эффективный коэффициент диффузии. может быть определен по формуле. я.а а Nd

D 0 — - — 026 — —121

45Формула изобретения

50 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 1 с, то коэффициент газопроницаемости будет

0 41 10 Nd

m ы «л о t

4 где 0 -вязкость rasa.

Объем пор 3 д

Ч -= — — 1N О 785 N d 1 о 4

j ° .Решая три последних уравнения с тремя неизвестными, находят количество пор Н, средний их диаметр d и длину, Так как коэффициент газопроницаемости при одинаковом поперечном сече с «11 нии всех пор — — — — убывает в кнуд4 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 rasa, проходящему через группу мелких пор. Это дает возможность использовать изменение значения коэффициента газопроницаемости для приближенной оценки диаметра крупных пор.

Из мер енная порис то с ть определяет 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 пренебречь. Ошибка при этом не может иэменить найденное значение величины диаметра пор более, чем в 1,5 раза.

Найденные коэффициент газопроницаемости материала образца m и эффективный коэффициент диффузии D

+ непосредственно характеризуют явление перекоса в материале, и в то же время они служат для приближенной оценки количества сквозных пор, что допустимо в качестве первого приближения для определения среднего диаметра d, длины 1 и количества К пор образца.

1. Установка для испытания на воздухо-, водопроницаемость панелей и стыков между ними, включающая герметичную камеру, в полости которой pas-:. мещено дождевальное устройство, сое- .. диненное с емкостью для воды, расположенной вне герметичной камеры, с, помощью трубопроводов, снабженных расходомером и патрубком, источники подачи воды и газа с регулятором напора, соединенные с патрубком посредством измерителя давления и эапорных вентилей, отличающаяся

1448243

15

20 тем, что, с целью повышения точности измерения воэдухопроницаемости и расширения области применения путем дополнительных испытаний на газо- и диффузионную проницаемость и оценки структурных характеристик материала образца, герметичная камера состоит из двух частей, одна из которых выполнена в виде уплотняющей крышки с прижимным устройством, а другая — в виде поддона, закрепленных на стойках, в основании поддона по контуру внутренней его стенки выполнено уг" лубление, причем поддон снабжен патрубком для подвода воздуха, патрубком вывода прошедшей через образец газовой смеси и патрубком для подсоединения термокатапитического датчика концентраций, а стойки снабжены фиксатором с воэможностью закрепления герметичной камеры в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

2. установка по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что уплотняющая крышка герметичной камеры нижней гранью входит в отверстие, образуе- мое внутренней стенкой поддона и выступающей кромкой.

3. Установка по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что дождевальное устройство выполнено в виде форсунок, которые снабжены приспособлением для завихрения потока воды и соплом и взаимосвязаны с коллектором, жестко закрепленным на верхней стенке уплотняющей крышки.

4. Способ испытания на воздухо-, водопроницаемость панелей и стыков между ними, включающий установку панелей или образца в герметичную камеру, герметизацию образца в камере, создание перепада давления воздуха или газа с двух сторон установленного в герметичную камеру образца с одновременным дождеванием внутри камеры, отличающийся тем, что в герметичную камеру перед испытуемым загерметизированным образцом подают смесь водорода с углекислым газом под давлением, с другой стороны образца одновременно подают воздух, причем давление в герметичной камере до и эа испытуемым образцом поддерживают одинаковым, через опре. деленный промежуток времени-посредством термокаталитического датчика концентраций определяют Концентрации смеси газов до и за испытуемым образцом и по разности полученных концентраций рассчитывают коэффициент диффузии материала испытуемого образца..

1448243!

448243

О.Z Ж Ы 68 _#_ 1, z 1.Ц

gu8 ewe 8P53P ) ка/ сп 8!

448243

М м

% ояоч аваоо cesаг as

guEnewre ЬР/аР ) " 1 фиа8

Составитель Е. Карманова

Редактор И. Касарда Техред. Л. Олийнык Корректор О. Кравцова

Заказ 6840/48 Тираи 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

)13035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная, 4