A7 5 Måling af densitet, porøsitet og fgtparaetre - Gravietri Kildeæssig baggrnd Teksten til etoderne er darbejdet so vejledning til øvelser i bygningsaterialelære på BYG- DTU af lektor Krt Kielsgaard Hansen. Bearbejdet 2002 til Materialebogens hjeeside af Anders Nielsen. De gravietriske etoder er her: Prøvningsetode 1. Densitet, porøsitet og vandindhold. Prøvningsetode 2. Kapillarsgning. Metoderne kan kobineres. I så fald åles illarsgningen først. Prøvningsetode 1. Densitet, porøsitet og vandindhold Anvendelsesoråde Metoden anvendes for organiske, porøse aterialer so beton, tegl og gasbeton til at bestee vandtørstofindholdet ved levering, den tilsyneladende faststofdensitet, tørdensiteten sat den åbne porøsitet. Til ndersøgelse af træ og andre aterialer, hvis diensioner afhænger eget af vandindholdet, kræves hensyntagen til diensionsændringerne. Definitioner, begreber og syboler Sybol Enhed Definition 1 [kg] Masse af prøvelegee ved levering. [kg] Masse af prøvelegee efter tørring i ovn ved o C. [kg] Masse af vakvandættet prøvelegee vejet i lft. sw [kg] Masse af vakvandættet prøvelegeet vejet nder vand. [ 3 ] Prøvelegeets volen. på [ 3 ] olen af de åbne porer. tf [kg/ 3 ] Tilsyneladende faststofdensitet. d [kg/ 3 ] Tørdensitet. [kg/ 3 ] Densitet af prøvelegee i vakvandættet, overfladetør tilstand. p å [ 3 / 3 ] Prøvelegeets åbne porøsitet. [%, kg/kg] andtørstofforholdet i leveringssitationen [%, kg/kg] andtørstofforholdet for det vakvandættede, overfladetørre. prøvelegee. w [kg/ 3 ] Densiteten af vand. Hvis der ikke kræves særlig nøjagtighed, kan densiteten sættes til 1000 kg/ 3. Ellers å vandets densitet findes ed pyknoeter eller i tabel.
Tep., o C 10 15 20 25 30 Densitet, 999,7026 999,1026 998,2071 997,0479 995,6502 kg/ 3 ægtkonstans regnes at gælde, når prøvelegeets asse ikke ændrer sig ere end 0,1 % i løbet af 4 tier. Prøvelegeer Prøvelegeernes størrelse å vælges, så det er ligt at vacvandætte de inden for en rielig tid, hvilket bestees af aterialets porestrktr. Tegl kan f.eks. håndteres so halve rsten, edens tæt beton å hgges til centieterstore stykker. Antallet af prøvelegeer bør fastlægges d fra statistiske overvejelser. Apparatr areskab til dtørring ved o C ± 5 o C. Ekssikkator ed tørreiddel til afkøling af prøver efter dtørring til o C. Ekssikkator til opbevaring af prøvelegeerne nder vaksgning. ægt ed nøjagtighed på 0,1 %. ægtkontrollod. Udstyr til vejning af prøvelegee nder vand. Destilleret vand. Teroeter ed inddeling på 0,1 o C. akppe. Klde til aftørring af prøvelegeer. Fregangsåde Alle resltater noteres i skea 1. 1. ægtens fnktion kontrolleres ved at veje kontrolloddet. 2. Prøvelegeerne vejes i leveringstilstanden ( 0 ). 3. Prøvelegeerne tørres i en ovn ved o C til vægtkonstans, hvorefter de afkøles i ekssikkator ed tørreiddel til 20 o C og vejes ( ). 4. De dtørrede prøvelegeer evakeres tørt i ekssikkator i indst 3 tier. 5. Destilleret vand ledes ind i ekssikatoren. Dette forgår ved at hanen på ekssikatoren lkkes, og ppen tages af. I stedet fastgøres en slange, hvis anden ende er neddykket i en spand ed destilleret vand. Når hanen atter åbnes, vil ndertrykket sge vandet ind i ekssikkatoren. andets og lftens teperatr åles og noteres.
6. Når vandet når ca. 5 c op over prøvelegeet, lkkes hanen på ekssikatoren, og vandslangen tages af. Prøvelegeerne ed vand henstår i 1 tie ed ndertryk i ekssikkatoren. 7. Hanen på ekssikkatoren åbnes, og der ledes lft ind i ekssikkatoren. Prøverne henstår i vandet ved atosfæretryk til næste dag. 8. De vakvandættede prøver vejes nder vandet ( sw ). 9. Prøvelegeerne aftørres ed en hårdt opvredet kld og vejes i lft ( ). 10. ægtens fnktion kontrolleres igen ved at veje kontrolloddet. Ad. pkt. 3, 8 og 9. ejningerne å, hvis særlig nøjagtighed kræves, gentages, til an har konstateret, at der er indtrffet vægtkonstans. ægtkonstans regnes at gælde, når et prøvelegees asse ikke ændrer sig ere end 0,1 % i løbet af 4 tier. Beregninger Resltaterne kan noteres i skea 1. andtørstofforholdet beregnes efter forlen: ( 0 - )/ olen af prøvelegeet bestees efter forlen: ρ w sw Forlen er opstillet d fra Archiedes lov, der siger, at opdriften på et legee nedsænket i en væske er lig tyngdekraften på den fortrængte væske. Således kan vægten af prøvelegeet nder vand, sw, skrives so: sw - v hvor v er assen af den væske, der fortrænges. ed bogstavobytning fås ovenstående forels tæller, so angiver assen af den væske, der fortrænges. Når denne asse divideres ed væskens densitet, fås volen af den fortrængte væske. Den anvendte densitet for vand noteres. olen af de åbne porer i prøvelegeet findes efter forlen: på ρ w
Massen angiver, hvor eget prøvelegeet vejer, når det er fyldt ed vand i de åbne porer. Massen angiver assen af prøvelegeet, når der ikke er noget vand i de åbne porer. ed at trække de to asser fra hinanden, so det er gjort i tælleren, fås assen af vandet i de åbne porer. Herefter divideres der ed densiteten af vandet, hvilket giver volen af vandet i de åbne porer. Den åbne porøsitet beregnes so: p å på Tørdensiteten bestees efter dtrykket: ρ d Den tilsyneladende faststofdensitet bestees efter dtrykket: ρ tf - på Densiteten af prøvelegeet i vakvandættet overfladetør tilstand bestees so: ρ and-tørstofforholdet af prøvelegeet i vakvandættet overfladetør tilstand, (skal også brges i illarsgningsetoden), findes so: Prøvningsetode 2. Kapillarsgning Anvendelsesoråde Metoden anvendes til at bestee den illære vandopsgningsevne og sgehastighed for organiske, porøse ateriale so beton, tegl og gasbeton. Metoden kan anvendes saen ed etode 1 til besteelse af densitet og porøsitet. I så fald bør illarsgningen åles først.
Definitioner, begreber og syboler Sybol Enhed Definition 0 [kg] Masse af prøvelegee før forsøg. 50 [kg] Masse af prøvelegee efter tørring i ovn ved 50 o C. t [kg] Masse af prøvelegee efter sgning til tiden t. [kg] Masse af prøvelegee ved tiden t (knækpnktsabsorptionen). slt [kg] Masse af prøvelegee ved afsltning af sgningsforsøg. [kg] Masse af prøvelegee efter tørring i ovn ved o C. h [] Prøvelegeets højde. A [ 2 ] Areal af prøvelegeets sgeflade. t [in.] Tiden fra vandopsgningsforsøgets start. t [in.] Tiden til knækpnkt på opsgningskrve. t slt [in.] Tiden til opsgningsforsøgets sltning. Q [kg/ 2 ] Masse af opsget vand pr. 2 sgeflade. Q [kg/ 2 ] Masse af opsget vand pr. 2 sgeflade til tiden t. [%, kg/kg] andtørstofforholdet til tiden t. slt [%, kg/kg] andtørstofforholdet til tiden t slt. [%, kg/kg] andtørstofforholdet for det vakvandættede, overfladetørre. prøvelegee. S, [kg/ 2 ] acvandætningsgraden til tiden t. S,slt [kg/ 2 ] acvandætningsgraden til tiden t slt. w [kg/ 3 ] Densiteten af vand, sættes til 1000 kg/ 3. ægtkonstans regnes at gælde, når prøvelegeets asse ikke ændrer sig ere end 0,1 % i løbet af 4 tier. Prøvelegee andkontaktfladen på prøvelegeet skal være plan sat fri for renheder (støv, olie etc.), so kan nedsætte vandsgningsevnen. Prøvehøjden skal være in. 30. Antallet af prøvelegeer bør fastlægges d fra en statistisk analyse. Apparatr areskab på 50 ± 5 o C til forkonditionering af prøvelegeer. Ekssikkator ed silicagel til opbevaring af prøvelegee nder afkøling. Silicagelen er et tørreiddel, so sørger for, at der ikke er fgt i lften inde i ekssikkatoren. ægt ed nøjagtighed på 0,1 % vægtkontrollod. Fotobakke ed afstandsholdere. Destilleret vand.
Teroeter ed inddeling på 0,1 o C. Ur til tidtagning. Klde til aftørring af prøvelegeer. Fregangsåde Resltater noteres i skea 2 og 3. ægtens fnktion kontrolleres ved at veje kontrolloddet. Prøvelegeet vejes i odtagelsessitationen ( 0 ). Prøvelegeets sgeflade (A) og højde (h) åles. Principielt set skal prøvelegeet være i ligevægt ed det klia, hvor det skal brges. Til saenligningsforål kan en standardiseret dgangssitation dog benyttes. Den standardiserede dgangssitation opnås ved, at an forkonditionerer prøvelegeet i en ovn ved 50 o C i indst to døgn eller til vægtkonstans. Fotobakkerne fyldes ed destilleret vand, indtil vandet når ca. 5 op over afstandsholderne. Prøvelegeets sgeflade anbringes på afstandsholderne, således at vandet går op på siden af aterialet. Stopret startes i det øjeblik, der er kontakt ed vandet. Teperatren af vandet i fotobakken skal være 20 o C ± 2 o C, hvilket åles (T vand ). ed forsøg over længere tid bør fotobakkerne overdækkes for at ndgå fordapning. Teperatren i lokalet åles (T r ) og noteres. Med passende tidsintervaller regnet fra starttidspnktet tages prøvelegeerne op, aftørres ed en hårdt opvredet kld og vejes ( t ). Stopret stoppes, så længe prøvelegeet ikke er i kontakt ed vandet i fotobakken. Der foretages f.eks. ålinger efter 1, 2, 4, 8, 16, 32, 60, 120, 240 intter fra starttidspnktet. Prøvelegeet tørres i en ventileret ovn ved o C til vægtkonstans ( ). ægtens fnktion kontrolleres ved at veje kontrolloddet. Beregninger Opsgningsålingerne oregnes til opsget asse pr. arealenhed efter forlen: Q A t 50 [kg/ 2 ] Q 2 beregnes. ærdien noteres i skea 3. Desden optegnes i regnearket et diagra, hvor Q 2 er en fnktion af t (t langs x-aksen og Q 2 langs y-aksen).
Grafen i diagraet vil i de fleste tilfælde bestå af en krve ed to rette linjer. De to rette linjer forlænges til skæring ed hinanden. Herefter kan Q og t bestees ved aflæsning i diagraet, der hvor de forlængede linjer krydser hinanden. Grafen Q 2 f(t) anvendes i stedet for Q f( t), fordi en fejl i tidtagningen i ålingens begyndelse vil afsløres her. Hvis aterialet sger efter kvadratrodsreglen vil en tidtagningsfejl vise sig so en afskæring på t-aksen, jf. figr 1. I det følgende fordsættes det, at der er taget hensyn til en evt. fejl ved fastlæggelsen af t. Kvadratet på illaritetstallet (k 2 ) kan bestees so hældningen på den første rette linje, eller illaritetstallet kan beregnes efter forlen: k Q t 2 Modstandstallet M beregnes af forlen: M t h 2 andtørstofforholdet til tiden t bestees so: andtørstofforholdet til tiden t slt bestees so: slt slt andtørstofforholdet i vacvandættet overfladetør tilstand hentes fra øvelse 1, hvor den er noteret i skea 1. ærdien noteres i skea 2. accvandætningsgraden til tiden t bestees efter forlen: S, accvandætningsgraden til tiden t slt bestees efter forlen: slt S,slt Fig. 1 Principielt forløb af illarsgningen for et ateriale, so følger kvadratrodsreglen. En