Wstęp teoretyczny

Proces jedno-wymiarowego ruchu wilgoci (w kierunku osi x) w kapilarno-porowatych materiałach budowlanych można opisać w sposób przybliżony, zgodnie z II prawem Ficka, następującym równaniem dyfuzji:

,

gdzie:

a_m - jest współczynnik dyfuzji wilgoci.

Współczynnik dyfuzji wilgoci można w sposób przybliżony wyznaczyć z zależności opisującej ilość wody „podciągniętej” siłami kapilarnymi przez próbkę materiału zanurzonego w wodzie:

,

gdzie:

V - objętość „podciągniętej” wody,

A - pole powierzchni próbki,

B- współczynnik wyznaczany podczas badań podciągania kapilarnego,

- pierwiastek czasu.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest ilościowe zbadanie zjawiska podciągania kapilarnego wilgoci w zaprawie cementowej i zaczynie wapiennym, wyznaczenie dla nich wartości współczynników dyfuzji wilgoci wg zależności:

,

oraz porównanie przebiegu zjawiska w tych materiałach.

Wykonanie ćwiczenia

Próbka zaprawy cementowej o wymiarach 4 cm × 4 cm × 8 cm oraz próbka zaczynu gipsowego o wymiarach 4 cm × 4 cm × 16 cm zostały umieszczone w naczyniu z wodą tak, aby podstawa każdej próbki (4 cm × 4 cm) była zanurzona na głębokość około 0,5 cm. W momencie zanurzenia próbki włączono stoper, którym odmierzano czas pomiędzy kolejnymi ważeniami próbki. Po upływie 60 sekund wyjęto próbki z wody i osuszono szmatka, a następnie zważono z dokładnością do 0,1 g na wadze jednoszalkowej. Po zważeniu włożono próbkę ponownie do wody i odmierzamy czas o kolejnego pomiaru. Ważenie próbki wykonano w odstępach jednominutowych przez pierwsze 5 minut, a następnie dwuminutowych. Ograniczyliśmy się do 21 pomiarów z powodu na ograniczenia czasowe.

Dane do obliczeń:

• pole podstawy próbki
  

• gęstość wody
  

próbka	Numer pomiaru		Masa próbki m	Przyrost masy próbki Δm = m - m0
-	-
Zaprawa cementowa	1	0	0,2542	0	0
		2		0,2547	0,0005	0,0003125
		3		0,2548	0,0006	0,0003750
		4		0,2549	0,0007	0,0004375
		5		0,2551	0,0009	0,0005625
		6		0,2552	0,0010	0,0006250
		7		0,2553	0,0011	0,0006875
		8		0,2554	0,0012	0,0007500
		9		0,2555	0,0013	0,0008125
		10		0,2556	0,0014	0,0008750
		11		0,2557	0,0015	0,0009375
		12		0,2558	0,0016	0,0010000
		13		0,2559	0,0017	0,0010625
		14		0,256	0,0018	0,0011250
		15		0,256	0,0018	0,0011250
		16		0,2561	0,0019	0,0011875
		17		0,2562	0,0020	0,0012500
		18		0,2563	0,0021	0,0013125
		19		0,2563	0,0021	0,0013125
		20		0,2564	0,0022	0,0013750
		21		0,2565	0,0023	0,0014375
		22		0,2566	0,0024	0,0015000

Wykres zależności
od
dla zaprawy cementowej.

Obliczanie współczynnika B:

Wartość współczynnika dyfuzji wilgoci dla badanej próbki zaprawy cementowej wynosi:

próbka	Numer pomiaru		Masa próbki m	Przyrost masy próbki Δm = m - m0
-	-
zaczyn gipsowy	1	0	0,2936	0	0
		2		0,2985	0,0049	0,003062
		3		0,3002	0,0066	0,004125
		4		0,3015	0,0079	0,004937
		5		0,3026	0,009	0,005625
		6		0,3035	0,0099	0,006187
		7		0,3052	0,0116	0,007250
		8		0,3066	0,013	0,008125
		9		0,3079	0,0143	0,008937
		10		0,3091	0,0155	0,009688
		11		0,3102	0,0166	0,010375
		12		0,3111	0,0175	0,010938
		13		0,3121	0,0185	0,011563
		14		0,313	0,0194	0,012125
		15		0,3139	0,0203	0,012688
		16		0,3147	0,0211	0,013188
		17		0,3455	0,0219	0,013688
		18		0,3162	0,0226	0,014125
		19		0,3169	0,0233	0,014563
		20		0,3176	0,024	0,015000
		21		0,3183	0,0247	0,015438
		22		0,3189	0,0253	0,015813

Wykres zależności
od
dla zaczynu gipsowego.

Obliczanie współczynnika B:

Wartość współczynnika dyfuzji wilgoci dla badanej próbki zaczynu gipsowego wynosi:

Wnioski

	współczynnik	współczynnik dyfuzji wilgoci
zaprawa cementowa
zaczyn gipsowy

Próbka zaczynu gipsowego „podciągnęła” więcej wody w tym samym czasie, co zaprawa cementowa. Świadczy o tym zmiana masy próbek w trakcie badania jak i różnica w wielkości wyznaczonego współczynnika dyfuzji wilgoci dla obu próbek. Własności kapilarne mają duże znaczenie dla przebiegu tego typu zjawisk, jak podciąganie. Im więcej kapilar i porów tym łatwiejsza staje się dla cieczy „wędrówka” w głąb materiału. Badanie pokazało, że zaczyn gipsowy ma większą sieć kapilar niż zaprawa cementowa.

---