2022建筑材料濕物理性質測試方法

建筑材料濕物理性質測試方法目次前言 II1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14通用要求 25試驗方法 36試驗報告 11

建筑材料濕物理性質測試方法1ADDINCNKISM.UserStyle范圍本標準規(guī)定了建筑材料飽和含濕量、毛細含濕量、等溫吸放濕曲線、保水曲線、吸水系數(shù)、水蒸氣滲透系數(shù)和液態(tài)水擴散系數(shù)測試的通用要求、試驗方法和試驗報告。本標準適用于新建、改建、擴建的民用建筑和既有建筑節(jié)能改造工程中采用的孔隙相互連通的多孔建筑材料。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T20313《建筑材料及制品的濕熱性能含濕率的測定烘干法》GB/T20312《建筑材料及制品的濕熱性能吸濕性能的測定》GB/T21332《硬質泡沫塑料水蒸氣透過性能的測定》T/CECS743《建筑材料及制品液態(tài)水吸水性能部分浸入法試驗方法標準》3術語和定義濕物理性質hygricproperty描述多孔建筑材料儲存和傳遞水分能力的性質。含濕量moisturecontent材料中水分的含量，常用質量比含濕量（水分質量/材料質量）、體積比含濕量（水分體積/材料體積）或質量體積比含濕量（水分質量/材料體積）表示。吸濕區(qū)間hygroscopicrange以水蒸氣的儲存和傳遞過程為主的濕度區(qū)間，一般低于95％～98％的環(huán)境相對濕度。超吸濕區(qū)間over-hygroscopicrange以液態(tài)水的儲存和傳遞過程為主的濕度區(qū)間，一般高于95％～98％的環(huán)境相對濕度。飽和含濕量saturatedmoisturecontent材料內部所有開孔均被液態(tài)水填充滿（即達到飽和狀態(tài)）時的含濕量。毛細含濕量capillarymoisturecontent材料通過毛細作用吸水所能達到的最大含濕量。等溫吸放濕曲線sorptionisotherm以環(huán)境的相對濕度為橫坐標，材料的平衡含濕量為縱坐標，繪制而成的描述材料在吸濕區(qū)間內儲存水分能力的曲線。保水曲線moistureretentioncurve以環(huán)境的毛細壓力為橫坐標，材料的平衡含濕量為縱坐標，繪制而成的描述材料在超吸濕區(qū)間內儲存水分能力的曲線。吸水系數(shù)waterabsorptioncoefficient一維傳遞過程中，當表面與液態(tài)水直接接觸時，單位面積的材料在單位時間平方根內，通過毛細作用吸收的液態(tài)水的質量。水蒸氣滲透系數(shù)vaporpermeability一維傳遞過程中，在單位水蒸氣分壓力梯度的作用下，單位時間內通過單位面積的材料傳遞的水蒸氣的質量。液態(tài)水擴散系數(shù)liquiddiffusivity一維傳遞過程中，在單位材料質量體積比含濕量梯度的作用下，單位時間內通過單位面積的材料傳遞的液態(tài)水的質量。4通用要求試驗樣品試樣的最小邊長不應小于最大粒徑或孔徑的100倍；各試驗中試樣的數(shù)量不應少于三個，且應為同尺寸試樣；試樣應取自同一批次原料的不同部位。除特殊要求或說明外，在制備制樣時應去除原料表層0.5cm的表皮，取核心部分。試驗環(huán)境試驗環(huán)境的溫度應控制在（23±1）℃；采用試驗裝置控制的環(huán)境相對濕度波動不應超過±2％；試驗過程應保持環(huán)境氣壓穩(wěn)定，并避免陽光直射。測試方法試樣的尺寸應在每個方向上（長、寬、高、直徑）用游標卡尺測量三次，并取算術平均值；試樣應按現(xiàn)行國家標準《建筑材料及制品的濕熱性能含濕率的測定烘干法》GB/T20313中要求的溫度烘干至恒重，然后稱取干重（mdry，kg）。試驗設備游標卡尺的分度值不應低于0.01mm；電子天平的分度值不應低于0.01g；計時器的分度值不應低于1s。5試驗方法飽和含濕量的測定試驗原理通過真空飽和試驗，計算試樣在空氣中濕重與干重的差值得到飽和狀態(tài)下的水分質量，根據(jù)阿基米德原理得到試樣的體積，求取試樣的飽和含濕量。試驗樣品試驗樣品的體積宜大于10cm3，干重應大于10g。試驗儀器應滿足下列要求：試驗裝置由真空容器和真空泵組成，如圖1所示；圖1真空飽和試驗裝置示意圖真空泵抽氣速率不應低于1L/min，且能在整個試驗過程中維持真空容器內的氣壓低于2000Pa；真空容器的注水管閥門應可微調，使蒸餾水能緩慢進入容器；試驗步驟應按下列規(guī)定執(zhí)行：將干燥試樣放置在真空容器中，降低容器內的氣壓至2000Pa以下，并保持3h以上；保持容器內的壓力并緩慢注水。當液面接觸到試樣底部時，調節(jié)注水速度，使液面上升的速度不超過1mm/min。當液面超過試樣頂部2cm后停止注水；恢復容器內的壓力至常壓，保持試樣浸水24h以上；保持試樣浸沒在水中，用靜水力天平稱取試樣的水下重量；將試樣從水中取出，用濕布或濕海綿擦去表面的游離水，迅速稱取在空氣中的重量。試驗數(shù)據(jù)處理應按下列規(guī)定執(zhí)行：試樣的飽和含濕量按式（1）計算：w……（1）式中：mdry——試樣干重，kg；msat——飽和試樣在空氣中的重量，kg；munder——飽和試樣在水下的重量，kg；wsat——飽和含濕量（kg/m3）；ρl——液態(tài)水密度（kg/m3）。試驗結果應取全部試樣試驗數(shù)據(jù)的算術平均值，并保留3位有效數(shù)字。毛細含濕量的測定試驗原理當干燥材料中存在毛細孔時，可通過毛細作用吸水。當材料通過毛細作用吸水達到最大值時，其含濕量即為毛細含濕量。試驗樣品試驗樣品應采用形狀規(guī)整的立方體或圓柱體，底面積應大于20cm2，高度應大于3cm。試驗儀器應滿足下列要求：試驗裝置由水槽和試樣架組成，如圖2所示；圖2毛細吸水試驗裝置試樣架應由不銹鋼或塑料等不與水和試樣發(fā)生反應的材料制成；試樣架頂部應為點狀或者線裝支撐結構，能穩(wěn)固支撐試樣且不損傷試樣的表面；試樣架頂部應距水槽底面10mm以上，同時低于液面3～5mm；試驗過程中液面應保持穩(wěn)定，高度波動不超過±2mm。試驗步驟應按下列規(guī)定執(zhí)行：毛細含濕量的試驗步驟應參照《建筑材料及制品液態(tài)水吸水性能部分浸入法試驗方法標準》T/CECS743進行。試驗數(shù)據(jù)處理應按下列規(guī)定執(zhí)行：階段劃分應參照《建筑材料及制品液態(tài)水吸水性能部分浸入法試驗方法標準》T/CECS743進行，將毛細吸水過程劃分為第一階段和第二階段；應選取線性擬合法對毛細吸水第一階段的數(shù)據(jù)進行處理，當線性擬合的判定系數(shù)小于0.99時，應參照《建筑材料及制品液態(tài)水吸水性能部分浸入法試驗方法標準》T/CECS743對第一階段的數(shù)據(jù)進行處理；毛細含濕量的計算應參照《建筑材料及制品液態(tài)水吸水性能部分浸入法試驗方法標準》T/CECS743進行；試驗結果應取全部試樣試驗數(shù)據(jù)的算術平均值，并保留3位有效數(shù)字。等溫吸放濕曲線的測定試驗原理將干燥材料置于恒溫的濕空氣中，材料可以通過表面吸附和毛細凝結等方式從空氣中吸水，直至與濕空氣達到動態(tài)平衡。在不同相對濕度下測得材料的平衡含濕量后進行擬合，即可得到該材料的等溫吸濕曲線。對潮濕的材料進行類似試驗，即可得到等溫放濕曲線。試驗樣品試驗樣品的體積宜大于10cm3，干重應大于10g。試驗儀器應滿足下列要求：試驗裝置由內盛飽和鹽溶液的密閉容器和多孔隔壁組成，如圖3所示；圖3等溫吸放濕試驗裝置示意圖密閉容器內應安裝有小風扇并在試驗過程中持續(xù)運行；飽和鹽溶液中應含有未溶劑的晶體，以保證溶液始終處于飽和狀態(tài)；多孔隔板的孔隙面積不應小于隔板總面積的30％，且試驗過程中孔隙不應被試樣覆蓋；上述試驗裝置可采用恒溫恒濕箱等機械裝置代替。試驗步驟應按下列規(guī)定執(zhí)行：試樣宜預處理到干燥、飽和含濕量或毛細含濕量中的某一狀態(tài)；等溫吸放濕曲線的試驗步驟應參照《建筑材料及制品的濕熱性能吸濕性能的測定》GB/T20312進行；可使用飽和鹽溶液、恒溫恒濕箱或其他裝置控制測試環(huán)境的相對濕度，并應至少在10％～20％、40％～50％、70％～80％、80％～90％和90％～98％五個區(qū)間內各取一個相對濕度點。試驗數(shù)據(jù)處理應按下列規(guī)定執(zhí)行：試樣的平衡含濕量可按式（2）計算：u(……（2）式中：mdry——試樣干重，kg；mwet(φ)——試樣在某一相對濕度下的平衡重量，kg；u(φ)——試樣在某一相對濕度下的平衡含濕量，kg/kg；φ——相對濕度。各相對濕度下的試驗結果應取該相對濕度下全部試樣試驗數(shù)據(jù)的算術平均值，并保留3位有效數(shù)字；材料的等溫吸放濕曲線應由各相對濕度下的試驗結果擬合得到，曲線可按式（3）擬合：u……（3）式中：k1——擬合參數(shù)1；k2——擬合參數(shù)2；k3——擬合參數(shù)3。保水曲線的測定試驗原理保水曲線一般通過壓力板儀或者壓力膜儀進行測試。向壓力容器內通入的壓縮空氣的表壓力，即等于平衡條件下試樣內毛細壓力的相反數(shù)。在不同壓力下測得材料的平衡含濕量后進行擬合，即可得到該材料的保水曲線。試驗樣品試驗樣品應采用形狀規(guī)整的立方體或圓柱體，底面積應大于10cm2，高度宜為1–2cm。試驗儀器應滿足下列要求：試驗裝置一般從專門的生產(chǎn)廠家購置，主要由壓力容器、微孔陶瓷板和其他零配件組成，如圖4所示；圖4壓力板儀示意圖壓力容器應具有良好的氣密性，且能承受不低于1.5×106Pa的氣壓；壓縮空氣應能穩(wěn)定在指定壓強，波動不超過±5％。試驗步驟應按下列規(guī)定執(zhí)行：將直徑200目以上的細粉高嶺土與水按1∶1的重量比混合攪拌均勻后鋪在壓力板儀的飽和微孔陶瓷板上，使高嶺土的厚度約為1～2mm，并在其上鋪設一張孔徑小于50微米的纖維素膜或濾紙；將預處理到飽和含濕量或毛細含濕量的試樣放置在纖維素膜上，并輕微用力按壓，使試樣-纖維素膜-高嶺土-微孔陶瓷板保持良好的水力接觸；連接好微孔陶瓷板和壓力容器的出水導管，關閉并密封壓力容器，然后向壓力容器內緩慢通入壓縮空氣，直至表壓力達到并穩(wěn)定在指定值；當不再有水從壓力容器的出水導管中流出后，恢復容器內的氣壓至常壓，打開壓力容器，取出試樣稱重；由表壓力從低到高重復上述步驟，至少應在（1～2）×105Pa、（3～4）×105Pa、（5～7）×105Pa、（8～10）×105Pa和（10～15）×105Pa五個范圍內各取一個壓力值進行試驗。試驗數(shù)據(jù)處理應按下列規(guī)定執(zhí)行：試樣的平衡含濕量可按式（4）計算：u(……（4）式中：mdry——試樣干重，kg；mwet(pcu(pcpc各壓力下的試驗結果應取該壓力下全部試樣試驗數(shù)據(jù)的算術平均值，并保留3位有效數(shù)字；材料的保水曲線應由各壓力下的試驗結果擬合得到，曲線可按式（5）擬合，式中毛細壓力也可用log10(-pc)代替：u……（5）式中：k1——擬合參數(shù)1，滿足i=1k2——擬合參數(shù)2；k3——擬合參數(shù)3。u0——試樣預處理后的初始含濕量（即飽和含濕量或毛細含濕量），kg/kg。吸水系數(shù)的測定試驗原理若干燥材料中存在毛細孔，則可通過毛細作用吸水。在一維吸水的過程中，材料在單位時間平方根內通過單位面積吸收的水分質量，即為其吸水系數(shù)。試驗樣品應按5.2.2規(guī)定執(zhí)行。試驗儀器應按5.2.3規(guī)定執(zhí)行。試驗步驟應按5.2.4規(guī)定執(zhí)行。試驗數(shù)據(jù)處理應按下列規(guī)定執(zhí)行：毛細吸水的階段劃分應按5.2.5.1規(guī)定執(zhí)行；應選取線性擬合法對毛細吸水第一階段的數(shù)據(jù)進行處理，若線性擬合的判定系數(shù)大于0.99，則擬合所得直線的斜率為試樣的吸水系數(shù)。若線性擬合的判定系數(shù)小于0.99，應參照《建筑材料及制品液態(tài)水吸水性能部分浸入法試驗方法標準》T/CECS743對第一階段的數(shù)據(jù)進行處理。水蒸氣滲透系數(shù)的測定試驗原理在試樣兩側營造不同的水蒸氣分壓力，通過計量穩(wěn)態(tài)條件下水蒸氣透過試樣的傳遞速率，即可計算試樣的水蒸氣滲透系數(shù)。試驗樣品試驗樣品應采用形狀規(guī)整的立方體或圓柱體，底面積應大于40cm2，宜大于100cm2，厚度宜為2–5cm。試驗儀器應滿足下列要求：試驗裝置由干濕杯和密封容器組成，如圖5所示；圖5水蒸氣滲透試驗裝置示意圖干濕杯應采用不與干燥劑和飽和鹽溶液發(fā)生反應的玻璃容器或透明塑料容器制成，且開口處應具有良好的密封性；干濕杯內應盛有干燥劑或飽和鹽溶液，其上表面應距試樣下表面2～3cm；密封容器應通過干燥劑、飽和鹽溶液或機械裝置控制內部濕度；密封容器內應安裝有小風扇并在試驗過程中持續(xù)運行，試樣上表面的氣流速度不應小于0.1m/s。試驗步驟應按下列規(guī)定執(zhí)行：試樣宜預處理到干燥狀態(tài)；試驗步驟應參照《硬質泡沫塑料水蒸氣透過性能的測定》GB/T21332進行；試樣兩側的相對濕度至少應包括0％～（40％～50％）和（40％～50％）～（80％～98％）兩組。試驗數(shù)據(jù)處理應按下列規(guī)定執(zhí)行：應以稱重時間為自變量，稱重結果為因變量，通過線性擬合求得透過試驗裝置的水蒸氣濕流速率Gv（kg·s-1）；水蒸氣濕流密度應按式（6）計算：g……（6）式中：gv——水蒸氣濕流密度，kg·m-2s-1；A——試樣橫截面積，m2。試樣兩側的水蒸氣分壓力差應按式（7）計算：?……（7）式中：?p?φ——裝置兩側相對濕度差；pv,sat——飽和水蒸氣壓力，23℃下可取2808試樣及裝置內部空氣層的水蒸氣傳遞總阻力Rtotal（m2·s·Pa/kg）應按式（8）計算：R……（8）裝置內部空氣層的水蒸氣傳遞阻力Rair（m2·s·Pa/kg）應按式（9）計算：R……（9）式中：dairδv,air——靜止空氣層的水蒸氣滲透系數(shù)，常溫常壓下可取2×10-10kg/（m·s·試樣的水蒸氣傳遞阻力Rsample（m2·s·Pa/kg）應按式（10）計算：R……（10）材料的水蒸氣滲透系數(shù)δv（kg·m-1s-1Pa-1）應按式（11）計算：δ……（11）式中：H——試樣的厚度，m。試驗結果應取全部試樣試驗數(shù)據(jù)的算術平均值，并保留3位有效數(shù)字。液態(tài)水擴散系數(shù)的測定試驗原理在含濕量梯度的作用下，液態(tài)水可以在非飽和多孔建筑材料中進行傳遞，其系數(shù)即為液態(tài)水擴散系數(shù)。根據(jù)傳遞過程中試樣的含濕量分布，通過玻爾茲曼變換處理，即可