Laastien ja betonien kapillaarisuusominaisuuksien määritys vapaan veden imeytyskokeella
Tuominen, Eero (2016)
Tuominen, Eero
2016
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Talouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-05-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201604283886
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201604283886
Tiivistelmä
Standardin EN ISO 15148 mukainen vapaan veden imeytyskoe on yksinkertainen ja hyväksi todettu menetelmä huokoisten rakennusmateriaalien vedenimuominaisuuksien tutkimiseen. Kokeen tuloksena saadaan veden imeytymiskerroin, jonka avulla voidaan arvioida kapillaarisen kosteusdiffusiviteetin arvoa. Veden imeytymiskertoimen avulla saadaan laskettua vain keskimääräinen kapillaarinen kosteusdiffusiviteetti, mutta korrelaatiokaavojen avulla saadaan myös arvio kosteusdiffusiviteetista kosteuspitoisuuden funktiona. Kapillaarinen kosteusdiffusiviteetti on tärkeä suure mallinnettaessa rakenteiden kosteusteknistä toimintaa yli 95 % RH suhteellisessa kosteudessa.
Tässä diplomityössä on rakennettu automaattinen vapaan veden imeytyslaitteisto. Automaattisen mittauslaitteiston punnitustuloksiin vaikuttaa koekappaleeseen vesikosketuksesta kohdistuva noste. Laitteiston käyttöönoton yhteydessä kehitettiin kalibrointimittauksiin perustuva laskentamenetelmä, jolla koekappaleeseen kohdistuvan nosteen aiheuttama virhe voidaan poistaa mittaustuloksista.
Valmiilla laitteistolla on määritetty kapillaarisia materiaaliominaisuuksia laasti- ja betonikoekappaleille sekä tehty virhelähdekokeita. Laasti- ja betonikoekappaleille on koetuloksista laskemalla määritetty veden imeytymiskerroin ja -tunkeutumiskerroin sekä kapillaarinen kyllästyskosteuspitoisuus. Virhelähdekokeissa tutkittiin koekappaleen pinta-alan, imupinnan muodon sekä kylki- ja yläpintojen suojausten vaikutusta kokeen tuloksena saatavaan veden imeytymiskertoimen arvoon.
Tehtyjen kokeiden sekä kirjallisuuskatsauksen perusteella on tehty toimintatapaohje, jonka avulla veden imeytymiskerroin ja kapillaarinen kyllästyskosteuspitoisuus saadaan mitatuksi mahdollisimman luotettavasti. Tässä työssä on esitelty kirjallisuuskatsauksessa esille tulleet virhelähteet sekä virhelähdekokeiden tulokset. Lisäksi on esitelty laasti- ja betonikoekappaleiden veden imeytyskokeiden laskennan tulokset ja verrattu näitä kirjallisuudesta löytyviin arvoihin. Virhelähdekokeiden tuloksille on tehty laajat analyysit eri mittaukseen liittyvien muuttujien arvioinnista.
Laasteille määritetyt veden imeytymiskertoimet vaihtelivat välillä n. 0,005-0,04 kg/m2s0,5 ja kapillaariset kyllästyskosteuspitoisuudet välillä n. 100-300 kg/m3. Betonin mitatut ja kirjallisuusarvot edustavat vaihteluvälin keskiarvoa. Tuloksille laskettiin myös 90 % luottamusvälit, jotka olivat luokkaa 5–20 % tuloksesta. Useimmat virhelähteet osoittautuivat vaikeiksi eliminoida ja tulosten vertailukelpoisuuden kannalta on tärkeää suorittaa kokeet toistettavilla menetelmillä. Tutkituista virhelähdevariaatioista vain koekappaleen muoto osoittautui merkittävästi tuloksiin vaikuttavaksi tekijäksi.
Tässä diplomityössä on rakennettu automaattinen vapaan veden imeytyslaitteisto. Automaattisen mittauslaitteiston punnitustuloksiin vaikuttaa koekappaleeseen vesikosketuksesta kohdistuva noste. Laitteiston käyttöönoton yhteydessä kehitettiin kalibrointimittauksiin perustuva laskentamenetelmä, jolla koekappaleeseen kohdistuvan nosteen aiheuttama virhe voidaan poistaa mittaustuloksista.
Valmiilla laitteistolla on määritetty kapillaarisia materiaaliominaisuuksia laasti- ja betonikoekappaleille sekä tehty virhelähdekokeita. Laasti- ja betonikoekappaleille on koetuloksista laskemalla määritetty veden imeytymiskerroin ja -tunkeutumiskerroin sekä kapillaarinen kyllästyskosteuspitoisuus. Virhelähdekokeissa tutkittiin koekappaleen pinta-alan, imupinnan muodon sekä kylki- ja yläpintojen suojausten vaikutusta kokeen tuloksena saatavaan veden imeytymiskertoimen arvoon.
Tehtyjen kokeiden sekä kirjallisuuskatsauksen perusteella on tehty toimintatapaohje, jonka avulla veden imeytymiskerroin ja kapillaarinen kyllästyskosteuspitoisuus saadaan mitatuksi mahdollisimman luotettavasti. Tässä työssä on esitelty kirjallisuuskatsauksessa esille tulleet virhelähteet sekä virhelähdekokeiden tulokset. Lisäksi on esitelty laasti- ja betonikoekappaleiden veden imeytyskokeiden laskennan tulokset ja verrattu näitä kirjallisuudesta löytyviin arvoihin. Virhelähdekokeiden tuloksille on tehty laajat analyysit eri mittaukseen liittyvien muuttujien arvioinnista.
Laasteille määritetyt veden imeytymiskertoimet vaihtelivat välillä n. 0,005-0,04 kg/m2s0,5 ja kapillaariset kyllästyskosteuspitoisuudet välillä n. 100-300 kg/m3. Betonin mitatut ja kirjallisuusarvot edustavat vaihteluvälin keskiarvoa. Tuloksille laskettiin myös 90 % luottamusvälit, jotka olivat luokkaa 5–20 % tuloksesta. Useimmat virhelähteet osoittautuivat vaikeiksi eliminoida ja tulosten vertailukelpoisuuden kannalta on tärkeää suorittaa kokeet toistettavilla menetelmillä. Tutkituista virhelähdevariaatioista vain koekappaleen muoto osoittautui merkittävästi tuloksiin vaikuttavaksi tekijäksi.