Определение степени влажности конструкций

Образцы - кубики со стороной 5 см - после разборки формы  помещают в сушильный шкаф и высушивают при температуре 60-80 °С до постоянного  веса, определяемого периодическим  взвешиванием образцов. Значения «сухой»  массы каждого образца записывают. Для построения градуировочной зависимости требуется иметь набор образцов конкретного материала с различной влажностью. Диапазон влажности, в котором производится градуировка измерительной аппаратуры, разбивают на интервалы, длина которых зависит от выбранного диапазона и от количества имеющихся образцов с заложенными датчиками. Рекомендуемая длина интервалов для наиболее распространенных конструктивных строительных материалов составляет: для керамзитобетона (диапазон 3-24 %) - 3 %, для газобетона (диапазон 6-40 %) - 6 %, для тяжелого бетона (диапазон 0-10 %) - 2 %. Рассчитывают значение массы каждого образца, до которого он должен быть искусственно увлажнен.

Увлажнение  образцов производят погружением их в воду на некоторое время, определяемое структурой материала и требуемым значением , которое контролируют периодическим взвешиванием. Перед взвешиванием с образца, вынутого из воды, стряхивают капли и обтирают его мягкой материей. По достижении образцом своего значения  образец помещают в полиэтиленовый пакет так, что свободный конец кабеля выходит из пакета. Пакет и выходящий из него кабель обматывают изоляционной лентой, при этом следует следить за тем, чтобы внутри пакета осталось как можно меньше воздуха. Поочередно подключают каждый датчик к измерительному прибору и записывают его показания. Затем все образцы должны быть выдержаны в течение определенного времени для равномерного, распределения искусственно сообщенной влаги по всему объему образца. Для ускорения процесса перераспределения влаги в образцах рекомендуется выдерживать пакеты с образцами при температуре 30-40 °С. Для косвенного контроля процесса перераспределения влаги и образцах датчики, заложенные в них, периодически подключают к измерительному прибору и записывают его показания. Выдержку заканчивают, когда показания прибора на всех образцах перестали меняться. Каждый образец извлекают из пакета и взвешивают. По значению полученного веса и известного «сухого» веса определяют истинное значение влажности образца. При этом необходимо помнить, что все взвешивания готовых образцов производились вместе с заложенными датчиками и кабелями, вес которых (известный до закладки в образец) должен быть обязательно учтен при расчетах. В результате проведенных операций и расчетов получают ряд значений влажности данного материала, которому соответствует ряд показаний прибора (установившиеся значения). По соответствующим парам значений влажности образца и показаний прибора строят градуировочную зависимость «показания прибора - влажность материала».

В связи с  тем что в общем случае корреляция между диэлектрической проницаемостью и влажностью материала имеет  нелинейный характер, меру приближения  влажности, измеренной диэлькометрическим методом.

Построение  градуировочной зависимости (кривой регрессии) проводится методом наименьших квадратов. Обычно ограничиваются параболической зависимостью невысокого порядка (многочлен 2-й или 3-й степени). Отыскание параметров многочлена производят с помощью стандартных математических приемов, изложенных в справочных руководствах.

В ряде практических случаев, например, при ограниченном диапазоне влажности, кривая регрессии  с достаточной точностью аппроксимируется прямой. В этих случаях меру зависимости  между показаниями прибора и  истинной влажностью удобнее характеризовать с помощью коэффициента корреляции:

Погрешность градуировки (средняя квадратичная) в этом случае может быть определена по формуле

Для получения  большей статистической достоверности  градуировочной зависимости рекомендуется  провести 2-3 цикла с искусственным увлажнением и выдержкой образцов, причем очередность различно увлажняемых образцов следует произвольно менять от цикла к циклу.

Общая длительность процесса градуировки зависит от свойств конкретного материала (пористости, объемного веса и пр.), а также от количества повторяемых циклов и может составлять от двух недель до полутора-двух месяцев.

5 Проведение  измерений и обработка результатов

Послойные измерения  влажности конструкции с заложенными  датчиками, смонтированной в климатической камере или на натурном объекте, производят по установленной программе: например, до испытаний в камере (в изотермических условиях), несколько раз в процессе испытаний (в установившемся режиме температурного перепада) и после испытаний (или летом и зимой в натурных условиях). Измерительный прибор располагают в непосредственной близости от щитка с разъемами, которыми оканчиваются кабели от датчиков, заложенных в испытуемую конструкцию.

Включают питание  прибора, по калибровочному датчику  устанавливают стрелку прибора на нулевое показание и, поочередно подключая кабель прибора к разъемам на щитке, записывают показания прибора соответственно номеру датчика. Длительность одного измерения (включая запись показаний) составляет примерно 1 мин.

Пользуясь градуировочной зависимостью «показания прибора - влажность материала», показания прибора, снятые при измерениях, переводят в значения влажности.

По результатам измерений  и данным о расположении датчиков в конструкции строят кривые распределения  влажности по толщине конструкции. Там же для сравнения (пунктиром) изображены кривые распределения влажности, построенные по результатам определения влажности проб, отобранных из испытуемой конструкции шлямбуром в те же моменты времени.

Оценивая точность измерения  влажности по описанной методике, прежде всего необходимо обратить внимание на весьма существенное обстоятельство, затрудняющее такую оценку и заключающееся в том, что единственный нормативный документ, регламентирующий методику послойного определения влажности при теплофизических испытаниях ограждающих конструкций, не содержит указаний по оценке погрешностей таких определений. В то же время известно, что информация о влажности материала в конструкции, получаемая путем отбора проб шлямбуром, неточна. Причем неточностей при получении таким путем информации о влажности достаточно много: нарушение естественной структуры и изменение влажности материала из-за разогрева при отборе пробы шлямбуром, несоответствие глубины погружения шлямбура расчетной глубине, ограниченное количество проб и ряд других. Погрешность определения локальной влажности, обусловленную этими причинами, нельзя определить экспериментально, так как невозможно взять повторные пробы из одной и той же точки конструкции. Поэтому оценивать точность определения влажности закладным датчиком путем сравнения измеренной величины с влажностью пробы, взятой из этого же слоя, но в другой точке, неправомерно, хотя бы потому, что сравниваются различные значения влажности, а не одна и та же. Единственным объективным способом оценки точности измерений влажности закладными датчиками является сравнение влажности образца, в котором заложен датчик, полученной по имеющейся градуировочной зависимости, с влажностью этого же образца, полученной методом высушивания до постоянной массы. Для этой цели могут быть использованы образцы, на которых производилась градуировка.

Образцы увлажняют (или подсушивают) так, чтобы получить несколько произвольных значений влажности в измеряемом диапазоне, влагоизолируют их и выдерживают  в течение определенного времени до равномерного распределения влажности по объему каждого образца. Подключая к измерительному прибору поочередно датчики, заложенные в эти образцы, записывают его показания и с помощью ранее полученной градуированной зависимости переводят эти показания в значения влажности. Затем образцы высушивают и, зная сухую массу, находят влажность каждого.