Politechnika Łódzka Piątek 14-16 X1
Wydział Budownictwa, Architektury Data ćwiczenia 25.03.2011
I Inżynierii Środowiska
Katedra Fizyki Budowli
i Materiałów Budowlanych
LABORATORIUM FIZYKI BUDOWLI II
Ćwiczenie nr 1
Podciąganie kapilarne wilgoci w materiałach budowlanych
Piotr Miazek
Dawid Moszczyński
Cel i zakres ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest ilościowe zbadanie zjawiska podciągania kapilarnego wilgoci w próbkach dwóch różnych materiałów budowlanych: Próbka 1 (4x4x16 cm) z zaprawy gipsowej. Próbka 2 (4x4x8 cm) z zaprawy cementowej Obliczenia sprowadzają się do wyznaczenia i porównania współczynnika dyfuzji wilgoci
.
Przebieg ćwiczenia.
Obie próbki ustawiamy powierzchnią 4x4 cm w płytkim pojemniku z wodą na specjalnej podstawce tak, żeby próbki były zanurzone na głębokość około 5 mm. W momencie zanurzenia próbek włączamy stoper i od tego momentu przez najbliższe 5 minut próbki ważymy co 1 minutę z dokładnością do 0,1 g dokładnie osuszając wagę po każdym pomiarze. Przez kolejne 20 minut próbki ważymy co 2 minuty uważając, aby czas, w jakim próbka znajduje się poza pojemnikiem z wodą był jak najkrótszy. Wyniki zapisaliśmy w tabeli.
Wyniki pomiarów.
Pomiar „0”
Nr próbki |
Materiał |
Masa w stanie suchym |
Wymiary |
Pole powierzchni na styku z wodą |
- |
- |
|
|
|
1 |
zaprawa gipsowa |
285,5 |
|
|
2 |
zaprawa cementowa |
271,8 |
|
|
Nr próbki |
Nr pomiaru |
|
Masa próbki |
Przyrost masy próbki |
|
- |
- |
|
|
|
|
1 |
1 |
7,7460 |
0,2914 |
0,0059 |
0,0036875 |
|
2 |
10,9545 |
0,2931 |
0,0076 |
0,0047500 |
|
3 |
13,4164 |
0,2952 |
0,0097 |
0,0060625 |
|
4 |
15,4919 |
0,2968 |
0,0113 |
0,0070625 |
|
5 |
17,3205 |
0,2982 |
0,0127 |
0,0079375 |
|
6 |
20,4939 |
0,3003 |
0,0148 |
0,0092500 |
|
7 |
23,2379 |
0,3021 |
0,0166 |
0,0103750 |
|
8 |
25,6905 |
0,3037 |
0,0182 |
0,0113750 |
|
9 |
27,9285 |
0,3051 |
0,0196 |
0,0122500 |
|
10 |
30,0000 |
0,3064 |
0,0209 |
0,0130625 |
|
11 |
31,9374 |
0,3076 |
0,0221 |
0,0138125 |
|
12 |
33,7639 |
0,3086 |
0,0231 |
0,0144375 |
|
13 |
35,4965 |
0,3096 |
0,0241 |
0,0150625 |
|
14 |
37,1484 |
0,3106 |
0,0251 |
0,0156875 |
|
15 |
38,7298 |
0,3113 |
0,0258 |
0,0161250 |
Nr próbki |
Nr pomiaru |
|
Masa próbki |
Przyrost masy próbki |
|
- |
- |
|
|
|
|
2 |
1 |
7,7460 |
0,2721 |
0,0003 |
0,0001875 |
|
2 |
10,9545 |
0,2723 |
0,0005 |
0,0003125 |
|
3 |
13,4164 |
0,2724 |
0,0006 |
0,0003750 |
|
4 |
15,4919 |
0,2724 |
0,0006 |
0,0003750 |
|
5 |
17,3205 |
0,2724 |
0,0006 |
0,0003750 |
|
6 |
20,4939 |
0,2724 |
0,0006 |
0,0003750 |
|
7 |
23,2379 |
0,2725 |
0,0007 |
0,0004375 |
|
8 |
25,6905 |
0,2725 |
0,0007 |
0,0004375 |
|
9 |
27,9285 |
0,2726 |
0,0008 |
0,0005000 |
|
10 |
30,0000 |
0,2726 |
0,0008 |
0,0005000 |
|
11 |
31,9374 |
0,2726 |
0,0008 |
0,0005000 |
|
12 |
33,7639 |
0,2726 |
0,0008 |
0,0005000 |
|
13 |
35,4965 |
0,2726 |
0,0008 |
0,0005000 |
|
14 |
37,1484 |
0,2727 |
0,0009 |
0,0005625 |
|
15 |
38,7298 |
0,2727 |
0,0009 |
0,0005625 |
Obliczenia:
Korzystając ze wzoru:
, dla każdej próbki obliczyliśmy wartość współczynnika B.
PRÓBKA 1 |
||
|
|
|
|
|
|
7,7460 |
0,0036875 |
0,0004761 |
10,9545 |
0,0047500 |
0,0004336 |
13,4164 |
0,0060625 |
0,0004519 |
15,4919 |
0,0070625 |
0,0004559 |
17,3205 |
0,0079375 |
0,0004583 |
20,4939 |
0,0092500 |
0,0004514 |
23,2379 |
0,0103750 |
0,0004465 |
25,6905 |
0,0113750 |
0,0004428 |
27,9285 |
0,0122500 |
0,0004386 |
30,0000 |
0,0130625 |
0,0004354 |
31,9374 |
0,0138125 |
0,0004325 |
33,7639 |
0,0144375 |
0,0004276 |
35,4965 |
0,0150625 |
0,0004243 |
37,1484 |
0,0156875 |
0,0004223 |
38,7298 |
0,0161250 |
0,0004163 |
|
PRÓBKA 2 |
||
|
|
|
|
|
|
7,7460 |
0,0001875 |
0,0000242 |
10,9545 |
0,0003125 |
0,0000285 |
13,4164 |
0,0003750 |
0,0000280 |
15,4919 |
0,0003750 |
0,0000242 |
17,3205 |
0,0003750 |
0,0000217 |
20,4939 |
0,0003750 |
0,0000183 |
23,2379 |
0,0004375 |
0,0000188 |
25,6905 |
0,0004375 |
0,0000170 |
27,9285 |
0,0005000 |
0,0000179 |
30,0000 |
0,0005000 |
0,0000167 |
31,9374 |
0,0005000 |
0,0000157 |
33,7639 |
0,0005000 |
0,0000148 |
35,4965 |
0,0005000 |
0,0000141 |
37,1484 |
0,0005625 |
0,0000151 |
38,7298 |
0,0005625 |
0,0000145 |
|
Korzystając z liniowej zależności
[
] od
[
] sporządziliśmy wykresy tej funkcji.
Zależność ma postać
, gdzie:
;
;
Wykresy pochodzą z programu WykresLab, wykorzystujący metodą najmniejszych kwadratów. Program rysuje wykres i wylicza współczynnik kierunkowy (a) prostej y = ax
Program wyliczył następujące wartości współczynnika B:
Dla tak otrzymanych współczynników, możemy obliczyć współczynnik dyfuzji wody korzystając ze wzoru:
Stąd:
Wnioski:
Z badania próbek, dwóch różnych materiałów budowlanych, zauważyliśmy, że im wyższa jest wartość współczynnika dyfuzji wody am tym materiał podciąga kapilarnie więcej wody, czemu odpowiada również większa wartość współczynnika nachylenia prostej. W ciągu 25 minut próbka cementowa podciągnęła kapilarnie zaledwie 0,9 g wody, a próbka gipsowa 25,8 g. Tę różnicę można było wyraźnie zaobserwować na froncie próbki. Front zawilgocenia nie był regularny, ze względy na nierównomierne zagęszczenie próbek podczas ich wykonywania.