----
----






Прогнозирование сорбционной влажности кирпичной кладки, содержащей смеси солей


В. А. Езерский, доктор техн. наук, проф.; Н.В. Кузнецова, аспирант

  Наружные ограждающие конструкции цехов промышленных предприятий, кроме температурно-влажностных воздействий, подвержены воздействию производственной среды. На ряде производств, технологический процесс которых связан с переработкой водорастворимых и гигроскопических солей, происходит постепенное накопление солей в поровом пространстве стеновых материалов. Присутствие солей в материалах вызывает изменение их теплофизических характеристик, в первую очередь, повышение сорбционной влажности [1]. Это приводит к наступлению отказов ограждений по эксплуатационным качествам, прежде всего, по влагозащитной функции [2].
   Разработка мероприятий по улучшению влажностного режима наружных стен, эксплуатируемых в условиях воздействия солевой производственной среды, невозможна без учета данных об изменении сорбционных свойств стеновых материалов при содержании в них солей. Для решения этой задачи требуется экспериментальное исследование сорбционного увлажнения солесодержащих материалов.

Табл.1. Матрицы планирования и результаты эксперимента по определению сорбционного влагосодержания yi, %, стеновых содержащих смеси солей Na3PO4 и Na2CO3


   Методика исследования и планирование эксперимента
   Для прогнозирования изменения сорбционных свойств кирпичной кладки, содержащей соли, использовался экспериментально-статистический подход.
   В качестве факторов, оказывающих наиболее существенное влияние на сорбционное влагосодержание, рассматривались относительная влажность воздуха, а также вид и количество соли, содержащейся в материале стен. Кроме того, результаты натурных исследований наружных стен цеха тринатрийфосфата (ТНФ) ОАО «Воскресенские минеральные удобрения» показали, что в кирпичной кладке стен присутствуют смеси двух солей (Na3PO4 и Na2CO3) переменного состава [2]. Так как фактор вид соли представлял в нашем случае двухкомпонентную систему, то смесевой состав учитывался массовой долей каждой соли в смеси. Массовые доли Na3PO4 (фактор z1) и Na2CO3 (фактор z2) в солевой смеси изменялись от 0 до 1, при этом предполагалось, что z1+ z2=1.
   При планировании эксперимента диапазон изменения относительной влажности воздуха jв (фактор x1) выбирался с учетом реальных условий эксплуатации ограждающих конструкций. Рассматривались три уровня из этого диапазона: 60 (-1); 80 (0) и 98 % (+1).
   Значения солесодержания материалов назначались по результатам натурных исследований наружных стен цеха ТНФ [2] и принимались равными: 0,5 (-1); 2,0 (0) и 3,5 % (+1). В скобках приведены кодированные значения уровней факторов.
   Предполагалось, что зависимость сорбционного влагосодержания y от рассматриваемых факторов x1, x2, z1, z2 может быть описана моделью:
   y=b1(x1,x2)z1+b2(x1,x2)z2+
   +b12(x1,x2)z1z2+g12(x1,x2)z1z2(z1-z2).
   В этой модели зависимость сорбционного влагосодержания стеновых материалов от смесевых факторов (z1 и z2) описывалась приведенным полиномом неполного третьего порядка, коэффициенты b1, b2, b12, g12 которого зависели от значений эксплуатационных факторов (x1 и x2) и описывались, в свою очередь, полиномом второго порядка.
   Для получения формализованного описания процесса сорбции в зависимости от рассматриваемых факторов применялось двухъярусное планирование лабораторного эксперимента [3]. При этом план на диаграммах «состав-свойство» (для смесевых факторов) объединялся с факторным планом (для эксплуатационных факторов).
   Экспериментальное определение сорбционной влажности стеновых материалов проводилось эксикаторным методом (рис. 1) [4]. Соли вводились в образцы в виде растворов некоторой концентрации в количестве, обеспечивающем требуемые уровни солесодержания в материале [5].
   Результаты эксперимента и их обработка
   По результатам эксперимента (табл.) с помощью регрессионного анализа были рассчитаны параметры моделей y=f(x1, x2, z1, z2) для кирпича глиняного обыкновенного g0=1800 кг/м3 и цементно-песчаного раствора g0=1800 кг/м3. Проверка адекватности этих моделей с помощью t-критерия Стьюдента показала, что они адекватно описывают процесс сорбции исследуемых материалов в рассматриваемой области факторного пространства.
   Учитывая массовое соотношение кирпича и цементно-песчаного раствора в конструкции стены 3:1 и полагая справедливость принципа аддитивности, из рассчитанных моделей получена обобщенная модель для кирпичной кладки вида:
   yкк=(1,59+3,00x1+1,35x2+1,43x1x2+
   2,63x12+0,28x22)z1+(1,75+4,19x1+
   +2,19x2+2,35x1x2+4,32x12+0,22x22)z2+
   +(0,45+0,16x1+0,50x2+0,50x1x2+ (1)
   +0,47x12-0,54x22)z1z2+(1,71-0,83x1-
   -0,95x2-1,31x1x2-1,33x12-0,89x22)z1z2(z1-z2).
   Практическая реализация результатов
   При практической реализации построенной модели (1) принималось во внимание, что СНиП II-3-79* регламентирует расчетное и предельно допустимое влагосодержание стеновых материалов в ограждающих конструкциях. Так, расчетное влагосодержание кирпичной кладки для помещений с влажным режимом (условия эксплуатации – Б) равно 2 %, а предельно допустимое – 3,5 % [6]. С учетом приведенных значений массовой влажности получено математическое описание предельно допустимого состояния увлажнения кирпичной кладки в наружных стенах цеха ТНФ:
   - из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации:
   f(x1, x2, z1, z2) Ј 2; (2)
   - из условия ограничения влаги за период влагонакопления:
   f(x1, x2, z1, z2) Ј 3,5. (3)
   Принимая конкретизированные значения смесевых факторов в модели (1) можно получить зависимость сорбционного влагосодержания стенового материала только от эксплуатационных факторов x1 и x2. Так, по результатам натурных исследований выявлено, что в кирпичной кладке наружных стен отделения нейтрализации 2-й ступени цеха ТНФ (вблизи нейтрализаторов) содержится солевая смесь с соотношением компонентов z1=0,2 (Na3PO4), z2=0,8 (Na2CO3) [2]. Тогда, с учетом неравенств (2) и (3), математические описания предельно допустимых условий эксплуатации наружных стен рассматриваемого отделения цеха ТНФ имеют вид:
   0,93+3,91х1+2,84х2+2,24х1х2+
   +4,47х12-0,33х22 Ј 2; (4)
   0,93+3,91х1+2,84х2+2,24х1х2+
   +4,47х12-0,33х22 Ј 3,5. (5)
   Для использования в практических расчетах построен график зависимости w (y) от jв(x1) и с (x2) при значениях смесевых факторов, соответствующих условиям эксплуатации наружных стен отделения нейтрализации 2-й ступени цеха ТНФ (рис. 2). Изолинии сорбционного влагосодержания, равные 2 и 3,5 %, определяют множество пар значений относительной влажности и солесодержания, удовлетворяющих предельно допустимому состоянию увлажнения кирпичной кладки.
   С помощью графика (рис. 2) или неравенств (4) и (5) при известном солесодержании с (x2) можно рассчитать допустимую относительную влажность в поровом пространстве материала jв(x1). Используя величины jв1 (при w=2 %) и jв2 (при w=3,5 %) в расчете сопротивления паропроницанию ограждения [6] в качестве допустимых значений относительной влажности воздуха в порах кирпичной кладки, определяется требуемое сопротивление паропроницанию внутреннего пароизоляционного покрытия. Устройство такой внутренней пароизоляции позволит обеспечить нормальный влажностный режим наружных стен, эксплуатируемых в условиях воздействия солевой среды рассматриваемого цеха.

Рис. 2. Изолинии сорбционного влагосодержания (w, %) кирпичной кладки при изменении относительной влажности воздуха (jв , %), и массового солесодержания (с, %) в стенах цеха ТНФ.


   Выводы
   1. На основании результатов эксперимента построены математические зависимости сорбционного увлажнения глиняного кирпича g0=1800 кг/м3 и цементно-песчаного раствора g0=1800 кг/м3, содержащих двухкомпонентные солевые смеси Na3PO4–Na2CO3, от относительной влажности воздуха, содержания солей и массовой доли каждой из солей в смеси.
   2. Для наружных стен отделений цехов ТНФ с учетом условий ограничения накопления влаги за годовой период и период влагонакопления построены математические описания предельно допустимого состояния увлажнения кирпичной кладки.
   3. На основании описаний предельно допустимого состояния увлажнения кирпичной кладки предложено уточнить методику выбора парозащитных покрытий наружных стен с учетом допустимых значений относительной влажности воздуха в поровом пространстве засоленного стенового материала.

Библиографический список:
   1. Езерский В.А., Кузнецова Н.В. Сорбционное влагосодержание пористого керамического кирпича, содержащего фосфорные соли // Проблемы строительной теплофизики систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях: Сб. докл. Шестой науч.-практич. конф.– М.: НИИСФ, 2001.– С. 280–285.
   2. Езерский В.А., Кузнецова Н.В. Воздействие производственной среды цеха ТНФ АООТ «Воскресенские минеральные удобрения» на наружные ограждающие конструкции // Труды ТГТУ: Сб. науч. статей молодых ученых и студентов. Вып. 5.– Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2000.– С. 206–210.
   3. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиномиальных моделей: Справочное издание / Бродский В.З., Бродский Л.И., Голикова Т.И. и др.– М.: Металлургия, 1982.– 752 с.
   4. Методика определения влажностных характеристик строительных материалов / НИИСМ Госстроя УССР.– Киев, 1970.– 48 с.
   5. Аксенова И.В., Езерский В.А. Методика лабораторного засоления строительных материалов // Музееведение и охрана памятников. Реставрация и консервация музейных ценностей: Науч. реф. сб.- Вып. 6.– М., 1981.– С. 18–22.
   6. СНиП II-3-79* Строительная теплотехника / Госстрой России.– М.: ГУП ЦПП, 1998.– 29 с.

Список товаров, услуг и цен предоставляемых организациями разместившими объявления на сайте (В алфавитном порядке. Тестовый режим)
Страница 1: AL - антистатик
Страница 2: аренда - водопровод
Страница 3: водослив - желоб
Страница 4: жилье - короткобазовый
Страница 5: коррубит - наирит
Страница 6: наклейка - пергамин
Страница 7: перевозка - радиатор
Страница 8: разгрузка - средство
Страница 9: СРО - услуги
Страница 10: установка - ящик

Строительные материалы в Интернете:



Архив объявлений с предложениями строительных материалов описаных в статьях:
Объявления строительных фирм Объявления строительных фирм (1)
Объявления строительных фирм (2) Объявления строительных фирм (3)
Объявления строительных фирм (07.06.08) Объявления строительных фирм (22.07.08)
Объявления строительных фирм (12.09.08)  
Цены на строительные материалы описанные в статьях (прайс-листы):
Строительство и ремонт
Кирпич и стеновые материалы
Окна и оконные конструкции
Двери, ворота, входные группы
Ограждающие конструкции, офисные перегородки
Пиломатериалы, изделия из дерева
Отделочные материалы
Керамическая плитка, керамический гранит
Лаки, эмали и краски
Стекло, поликарбонат, зеркала
Стройматериалы 1 Стройматериалы 2 Стройматериалы 3
Кровля, кровельные материалы
Гидро-, звуко, теплоизоляционные материалы
Сантехника, канализация
Отопление и вентиляция
Электрооборудование
Металл, кованные изделия
Машины, оборудование и инструмент
Дизайн и интерьер
Услуги в области строительства
Различные стройматериалы
Стройматериалы 4

Интернет-сайты предлагающие стройматериалы: