SU1476368A1 - Способ определени количества незамерзшей влаги в капилл рно-пористых материалах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  исследовани  фазового превращени  влаги в капилл рно-пористых или дисперсных материалах. Согласно способу количество незамерзшей влаги определ ют при помощи закладных датчиков, измер ющих электрический параметр, например емкость, в локальном объеме образца материала. По результату измерени  и по полученной предварительно градуировочной зависимости определ ют количество незамерзшей влаги в образце. С целью повышени  точности определ ют поправку на температуру к градуировочной зависимости, которую наход т путем исследовани  зависимости электрического параметра от температуры при переохлажденном состо нии влаги в образце материала. Введение определенной таким образом поправки позвол ет повысить точность определени  до 40%. Кроме того, повышаетс  достоверность результатов, так дл  цементно-песчаного раствора получено, что количество незамерзшей воды не зависит от начальной влажности образца (когда перва  меньше второй), а в способе-прототипе получен противоположный вывод. 5 ил.

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть применено при исследовании фазового превращени  влаги в капилл рно-пористых или дисперсных материалах , преимущественно дл  определени  количества незамерзшей влаги в строительных материалах, кроме того, при исследовании почв и грунтов, а также в лаборатори х химической и пищевой промышленности .

Цель изобретени  - повышение точности определени  количества незамерзшей влаги в капилл рно-пористых материалах.

Согласно способу одновременно измер ют температуру и электрический параметр, например емкость, в локальном объеме образца при помощи закладных датчиков, определ ют при положительной температуре

градуировочную зависимость, по полученным результатам определ ют количество незамерзшей влаги, после определени  градуировочной зависимости плавно понижают температуру образца и при переохлажденном состо нии влаги в порах материала регистрируют значени  электрического параметра вплоть до момента его резкого изменени , а по полученным данным наход т температурную поправку, с учетом которой по градуировочной зависимости определ ют количество незамерзшей влаги.

Предлагаемый способ позвол ет повысить точность определени  количества незамерзшей воды в материале. Повышение точности определени  обеспечиваетс  тем, что учитываетс  вли ние температуры, в том числе отрицательной, на градуировочную зависи4

OS СО

О) оо

мость. При замерзании части влаги, содержащейс  в материале, измен етс  измер емый электрический параметр, по величине которого можно определить, сколько влаги в материале осталось незамерзшей. При этом величина электрического параметра измен етс  не только вследствие фазового превращени  влаги, но и вследствие вли ни  температуры на незамерзшую влагу в материале . Предлагаемый способ позвол ет такразца не было. Крива  5 соответствует плавному охлаждению образца, при этом достигнуто переохлаждение воды в его порах .

По результатам измерений, представленных на кривой 5, построен график зависимости электрической емкости закладного датчика от температуры исследуемого образца (фиг. 4, крива  6). Участок этого графика при температуре от 0 до -5,6°С

же разделить вли ние этих факторов и этим соответствует переохлажденному состо нию

воды в порах образца. Аналогичные исследовани  были выполнены при влажности образца 5,4%, соответствующа  крива  7 приведена на фиг. 4. Участок кривой б (при влажности образца 9,9%), соответствующий положительной температуре (О 20°С), аппроксимируетс  уравнением Сэ 0,4/+119.(3)

Участок этой же кривой, соответствующий переохлажденному состо нию воды в поСл на фиг. 2 и 3 - изменени  во 20 pax материала при температуре от О

повысить точность определени  содержани  в материале количества незамерзшей воды.

На фиг. I изображена градуировочна  зависимость емкости закладного датчика от влажности образцов цементно-пес- чаного раствора(1:3 ,66), полученна  при температуре , где 1 - график уравнени  линейной регрессии С$ по со, 2 - график уравнени  линейной регрессии со по

др -5,6°С, аппроксимируетс  уравнением

25

30

времени электрической емкости закладного датчика и температуры при охлаждении образца цементно-песчаного раствора, где 3 и 4 - кривые, соответствующие быстрому охлаждению, 5 - кривые плавного охлаждени ; на фиг. 4 - зависимость емкости закладного датчика от температуры образца, полученна  при плавном охлаждении образца, где 6 - крива  при влажности образца 9,9%, 7 - при влажности образца 5,4%; па фиг. 5 - содержание незамерзшей воды в цементно-песчаном растворе , определенное различными способами, где крива  8 получена калориметрическим методом, 9 - предлагаемым способом, 10 - известным способом при влажности материала 9,9%; 11 - то же, при влаж- 35 ности материала 5,4%.

Пример. Производ т определение диэль- кометрическим методом количества незамерзшей воды в цементно-песчаном растворе (1:3, ,66).

При температуре определена градуировочна  зависимость электрического параметра (емкость закладных датчиков Сэ) от влажности (со) материала (фиг. 1). Эта зависимость аппроксимирована уравнени ми пр мой репрессии Сэ по со и ш по С$: Q, 12,4(0-9,6;(1)

,076Сэ + 1,0.(2)

Коэффициент коррел ции равен 0,971. Погрешность коэффициента коррел ции равна 0,0087, что указывает на высокую надежность коррел ционной зависимости.

При влажности образца исследуемого материала 9.9% по массе провод т постепенное охлаждение образца, при этом регистрируют температуру образца и электрическую емкость закладного датчика (фиг. 2

др -5,6°С, аппроксимируетс  уравнением

Са 1,.(4)

Крива  5 (при влажности материала образца 5,4%) аппроксимируетс  уравнением

,6/+52(5)

Уравнени  (3)-(5) можно представить в виде

cai - Cao at,(6)

где Сщ - емкость датчика во влажном образце при /°С;

С$о - емкость датчика во влажном образце при 0°С.

Коэффициент а в (6) зависит от влажности образца. В предположении о линейности этой зависимости получаетс :

а± -0,05со+0,84 при (7)

,13со-0,13 при .(8)

Из (6) следует (при ), что

Сэ20-Сд t(Cs20-Сдо)(СэО- C$t)

а+20-a-t.(9)

Отсюда

,+а+20-a f.(10)

Дл  расчета количества незамерзшей воды в порах исследуемого материала по величине емкости датчика C$i следует приравн ть правые части уравнений (1) и (10), замен   со на со™, при этом получаетс  1,24сонВ-9,(-0,05сонв+0,84)20- -(0,1 Зшнв-0,13)(11)

Отсюда следует, что

. J Сэ,+0,,4 Ww« 0,,4(12)

50 Таким образом, согласно предлагаемому способу количество незамерзшей воды в образцах рассчитывают по уравнению (12) в отличие от известного способа, в котором расчет ведетс  по уравнению (2).

В таблице приведены данные сопостав40

45

и 3). Кривые 3 и 4 соответствуют быст- 55 лени  результатов определени  количест- рому охлаждению образца, при этом пере- ва незамерзшей воды в образце цемент- охлаждени  воды в порах материала об- но-песчаного раствора (1:3, ,66), выразца не было. Крива  5 соответствует плавному охлаждению образца, при этом достигнуто переохлаждение воды в его порах .

По результатам измерений, представленных на кривой 5, построен график зависимости электрической емкости закладного датчика от температуры исследуемого образца (фиг. 4, крива  6). Участок этого графика при температуре от 0 до -5,6°С

соответствует переохлажденному состо нию

0 pax материала при температуре от О

5

0

5

др -5,6°С, аппроксимируетс  уравнением

Са 1,.(4)

Крива  5 (при влажности материала образца 5,4%) аппроксимируетс  уравнением

,6/+52(5)

Уравнени  (3)-(5) можно представить в виде

cai - Cao at,(6)

где Сщ - емкость датчика во влажном образце при /°С;

С$о - емкость датчика во влажном образце при 0°С.

Коэффициент а в (6) зависит от влажности образца. В предположении о линейности этой зависимости получаетс :

а± -0,05со+0,84 при (7)

,13со-0,13 при .(8)

Из (6) следует (при ), что

Сэ20-Сд t(Cs20-Сдо)(СэО- C$t)

а+20-a-t.(9)

Отсюда

,+а+20-a f.(10)

Дл  расчета количества незамерзшей воды в порах исследуемого материала по величине емкости датчика C$i следует приравн ть правые части уравнений (1) и (10), замен   со на со™, при этом получаетс  1,24сонВ-9,(-0,05сонв+0,84)20- -(0,1 Зшнв-0,13)(11)

Отсюда следует, что

. J Сэ,+0,,4 Ww« 0,,4(12)

0

5

Таким образом, согласно предлагаемому способу количество незамерзшей воды в образцах рассчитывают по уравнению (12) в отличие от известного способа, в котором расчет ведетс  по уравнению (2).

В таблице приведены данные сопоставполненных по предлагаемому и известному способам.

Дл  проверки предлагаемого способа используют калориметрический способ, прин тый за эталонный. Как следует из фиг. 5, количество незамерзшей воды, определенное предлагаемым способом (крива  9), отличаетс  менее, чем на 10% от определенного калориметрическим способом (крива  8), в то врем  как известный способ да ет погрешность до 30% (крива  10). Другое преимущество предлагаемого способа перед известным, полученное в этом примере , заключаетс  в том, что он позволил установить, что при влажном образце 6,4% влага в нем не замерзает (при температуре от 0 до -22°С), в то врем  как известный способ привел к противоположному факту (крива  11).

Таким образом, предлагаемый способ обладает более высокой точностью и позвол ет получать более достоверные данные

0

о содержании незамерзшей воды в капилл рно-пористых материалах.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ определени  количества незамерзшей влаги в капилл рно-пористых материалах , заключающийс  в том, что одновременно измер ют температуру и электрический параметр в локальном объеме образца при помощи закладных датчиков, определ ют при положительной температуре градуировочную зависимость и по полученным результатам определ ют количество незамерзшей влаги, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, после определени  градуировочной зависимости плавно 5 понижают температуру образца и при переохлажденном состо нии влаги в порах материала регистрируют значени  электрического параметра вплоть до момента его резкого изменени , а по полученным данным наход т температурную поправку, с учетом которой по градуировочной зависимости определ ют количество незамерзшей влаги.

   0

   Влажность образца 9,9% к массе сухого материала

   -1,48,87,811

   -4,67,06,014

   -6,66,85,618

   -10,26,45,022

   -13,26,24,724

   -20,76,14,231

   Влажность образца 7,0% к массе сухого материала

   -4,07,05,916

   -7,36,75,419

   -15,76,04,328 Влажность образца 5,4% к массе сухого материала

   -2,55,45,07

   -8,15,44,811

   -15,25,44,320

   -20,25,44,026

   -22,15,43,044

   Фиг. У

   О

   О

   С д. de/i