УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к приборам неразрушающего контроля бетонных и железобетонных изделий и конструкций, применяемых при производстве строительных материалов, на строительных площадках, при обследовании зданий и сооружений, в частности используется для исследования на водонепроницаемость пористых материалов, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности или в водной среде.
Существует методика ускоренного определения водонепроницаемости пористых материалов, например, бетона, по их воздухопроницаемости согласно ГОСТ 12730.5-84 «Методы определения водонепроницаемости», при которой по вычисленным параметрам воздухопроницаемости материала и сопротивления материала проникновению воздуха определяют марку бетона (пористых материалов) по водонепроницаемости.
Известны следующие конструктивные исполнения приборов для оперативного контроля воздухопроницаемости материала.
Прибор АГАМА-2РМ для ускоренного определения водонепроницаемости бетона по его воздухопроницаемости, производимый ООО «ВНИР» г. Москва, содержащий замкнутую рабочую камеру, образующуюся при ее примыкании к поверхности исследуемого материала, поршень с механизмом его перемещения, датчик давления, электронный блок обработки и индикации, расположенные в цилиндрическом кожухе, на верхней панели которого размещена кнопка управления прибором и дисплей. Камера снабжена отверстием с колпачком для сброса давления (см. Прибор АГАМА-2РМ. Паспорт и инструкция по эксплуатации. М. 2004).
Прибор для ускоренного определения воздухопроницаемости пористых материалов, например, бетона, (RU 102804, МПК G01N 15/00, опубл. 10.03.2011 г.), принятый в качестве ближайшего аналога, содержащий рабочую камеру в виде замкнутой герметичной полости, образованной боковыми стенками, дном и крышкой, встроенный вакуумный насос с электрическим приводом, электронный измерительный блок для обработки данных и индикации результатов, связанный с датчиком давления, расположенным в рабочей камере. Углубление в наружной части дна рабочей камеры образует дополнительную камеру при установке прибора на поверхность исследуемого материала. Дополнительная и рабочая камеры связаны клапаном.
Недостатком известных приборов является то, что в процессе измерения воздухопроницаемости материала, воздух фильтруется в рабочую камеру как из области исследования материала, ограниченной периметром дополнительной камеры, так и из соседних примыкающих областей, что естественно снижает точность измерения. Кроме того, данные устройства не позволяют определить глубину, на которую происходит образование вакуума.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении точности измерения параметров воздухопроницаемости материала и обеспечении возможности определения глубины проникновения вакуума.
Решение поставленной задачи в устройстве для определения воздухопроницаемости пористых материалов, содержащем корпус с рабочей камерой, средством создания разряжения в рабочей камере, электронным измерительным блоком, связанным с датчиком давления, размещенным в рабочей камере, с углублением в наружной части дна корпуса, образующим при примыкании устройства к поверхности исследуемого материала дополнительную рабочую камеру, достигается тем, что в дне корпуса образовано углубление в виде кольца, охватывающего дополнительную рабочую камеру, образующее при примыкании устройства к поверхности исследуемого материала охранную камеру.
Кроме того, в корпусе установлено средство создания разряжения в охранной камере.
В охранной камере размещен датчик давления воздуха.
Рабочая камера выполнена герметичной и замкнутой.
Средства создания разряжений в рабочей и охранной камерах представляют собой электрические вакуумные насосы.
Рабочая и дополнительная рабочая камеры связаны между собой клапаном.
На корпусе размещена кнопка управления клапаном.
Объем рабочей камеры значительно превышает объем дополнительной рабочей камеры.
Корпус снабжен, по крайней мере, одной ручкой.
Электронный измерительный блок содержит клавиатуру и дисплей.
На корпусе размещена кнопка сброса вакуума в рабочей камере.
Благодаря наличию в предложенном устройстве охранной камеры, выполняющей роль «охранного периметра»: фильтрующей в процессе измерения воздух из внешних прилегающих к исследуемой поверхности материала областей и не позволяющей ему поступать в рабочую камеру, обеспечивается повышение точности измерения проницаемости материала на исследуемом участке.
Выполнение же охранной камеры в виде кольца, охватывающего дополнительную рабочую камеру, обеспечивает равномерную фильтрацию воздуха вдоль периметра исследуемой поверхности материала, что естественно сказывается на повышении точности измерения величин воздухопроницаемости и сопротивления материала проникновению воздуха.
Кроме того, наличие охранной камеры, обеспечивает возможность определения глубины образования вакуума в исследуемом материале. Во время проведения испытания электронный измерительный блок поддерживает давление в охранной камере равным давлению в рабочей камере, создавая равные условия для поступающих в камеры потоков воздуха. Такая схема проведения испытания позволяет определять глубину образования вакуума - дополнительный параметр, характеризующий проницаемость конструкции.
Наличие второго насоса, поддерживающего необходимое давление в охранной камере, повышает также надежность работы устройства.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид устройства, на фиг. 2 - вид сбоку устройства с продольным разрезом, на фиг. 3 - вид сбоку с местными разрезами.
Устройство для определения воздухопроницаемости пористых материалов, в частности, бетона, содержит корпус 1, в нижней центральной части которого образована рабочая камера 2 в виде замкнутой герметичной полости, в которой перед началом измерений, создается вакуум. Рабочая камера 2 сообщается с электрическим вакуумным насосом 3, установленным в корпусе 1, создающим разряжение воздуха в камере 2.
В рабочей камере 2 размещен датчик давления воздуха (на чертеже не показан).
В наружной центральной части дна корпуса 1 выполнено углубление 4, преимущественно цилиндрической формы с фланцем. В углублении 4 имеется отверстие, закрытое клапаном 5, открытие и закрытие которого осуществляется посредством нажатия кнопки 6, выведенной на лицевую панель корпуса 1.
При открытом клапане 5 рабочая камера 2 сообщается с атмосферой, при этом обеспечивается измерение датчиком камеры 2 атмосферного давления.
При установке устройства на поверхность исследуемого материала посредством герметизирующей мастики, нанесенной на фланец, углубление 4 образует дополнительную замкнутую герметичную рабочую камеру 4.
При работе устройства рабочая 2 и дополнительная рабочая 4 камеры взаимодействуют между собой посредством клапана 5.
Объем рабочей камеры 2 значительно больше объема дополнительной рабочей камеры 4, что обеспечивает поддержание необходимого уровня вакуума при открытии клапана 5.
Вдоль наружного периметра дна корпуса 1 выполнено углубление 7 с фланцем в виде кольца, охватывающего дополнительную рабочую камеру 4 (углубление в центральной наружной части дна корпуса 1).
При установке устройства на поверхность исследуемого материала с использованием герметизирующей мастики, нанесенной на фланец кольцевого углубления 7, это углубление 7 образует наружную кольцевую герметичную охранную камеру 7.
В частном случае углубление 7 может быть выполнено с горизонтальной перегородкой 8, разделяющей его на верхнюю и нижнюю части. Закрытая верхняя часть углубления 7 связана со вторым электрическим вакуумным насосом (на чертеже не показан), установленным в корпусе 1, обеспечивающим создание разряжения в охранной камере 7 при работе устройства. В горизонтальной перегородке 8 выполнены отверстия 9, закрытые фильтром. Фильтр не позволяет частицам пыли и мелкого сора проникать в верхнюю часть охранной камеры 7 и, соответственно, в насос.
В охранной камере 7 размещен датчик давления воздуха (на чертеже не показан).
В процессе измерения создаваемое в охранной камере 7 давление воздуха должно соответствовать давлению воздуха, создаваемому в рабочей камере 2.
Электрическое питание устройства осуществляется от встроенного аккумулятора 10.
Корпус 1 снабжен, по крайней мере, одной ручкой 11 для переноски и установки устройства на поверхность исследуемого материала.
Устройство снабжено кнопкой сброса вакуума 12 в рабочей камере 2, выведенной на лицевую панель корпуса 1.
В корпусе 1 размещен электронный измерительный блок для обработки данных и индикации результатов, связанный с датчиком давления рабочей камеры 2 и охранной камеры 7. Электронный измерительный блок включает микропроцессор, дисплей 13, клавиатуру 14 и разъем для связи с компьютером. Дисплей 13 и клавиатура 14 электронного измерительного блока размещены на верхней лицевой панели корпуса 1. Дисплей 13 снабжен отключаемой подсветкой.
Электронный блок предназначен для измерения времени падения давления в рабочей камере 2 до заданного уровня, его пересчета в сопротивление проникновению воздуха и в марку бетона по водонепроницаемости.
Электронный блок снабжен датчиком измерения температуры воздуха (на чертеже не показан).
При измерении параметров воздухопроницаемости исследуемого материала, по которым определяют марку водонепроницаемости материала, в устройстве используется только рабочая 2 и дополнительная рабочая 4 камеры. При необходимости определения глубины проникновения вакуума в исследуемом материале используется также и охранная камера 7.
При проведении испытания устройство устанавливают на поверхность исследуемого материала через герметизирующую мастику, нанесенную на фланец одной 4 или обеих 4 и 7 камер, в зависимости от режима работы устройства.
Устройство для определения воздухопроницаемости пористых материалов работает следующим образом.
Принцип действия устройства основан на измерении в течение заданного промежутка времени уровня падения вакуумметрического давления, предварительно созданного в рабочей камере 2 и связанной с ней дополнительной рабочей камере 4, имеющей герметичный контакт через мастику с поверхностью исследуемого материала. Падение давления в камерах 2 и 4 обусловлено фильтрацией в них окружающего воздуха сквозь поры и дефекты материала, подвергаемого вакуумированию. Скорость изменения давления зависит от проницаемости материала.
При использовании охранной камеры 7 в процессе измерения в нее поступает воздух через поры исследуемого материала из внешних прилегающих к области исследования поверхностей.
Перед началом измерения необходимо подготовить поверхность исследуемого материала в месте установки устройства: удалить видимые следы влаги, смазочных и гидроизоляционных материалов, пленки цементного раствора и неровности, превышающие по высоте 3 мм.
Перед началом измерения также необходимо измерить и сохранить в памяти устройства величину текущего атмосферного давления, необходимую для корректного вычисления параметров проницаемости. Измерение атмосферного давления осуществляется электронным измерительным блоком автоматически при открытом клапане 5 с использованием датчика давления рабочей камеры 2.
После измерения атмосферного давления необходимо закрыть клапан 5, чтобы обеспечить герметичность рабочей камеры 2.
Уложить жгут герметизирующей мастики на фланец дополнительной рабочей камеры 4 по среднему диаметру.
При проведении испытания с использованием охранной камеры 7 необходимо жгут из мастики уложить и на ее фланец.
Устройство прижать к подготовленной поверхности исследуемого материала с усилием порядка 35÷40 кг.
Далее посредством нажатия кнопки электронного измерительного блока приводится в работу электрический вакуумный насос 3 и создается требуемое вакуумирование рабочей камеры 2.
После создания в рабочей камере 2 разряжения воздуха заданной величины (Рвак≥70 кПа) открывают клапан 5. После открытия клапана 5 внутренний объем рабочей камеры 2 и объем дополнительной рабочей камеры 4 объединятся, что приведет к резкому падению вакуумметрического давления. Это послужит устройству сигналом начала основного процесса измерения давления, изменение которого будет обусловлено фильтрацией окружающего воздуха внутрь рабочей камеры 2.
В процессе измерения второй насос поддерживает в охранной камере 7 давление, соответствующее давлению воздуха в рабочей камере 2, благодаря чему воздух фильтруется в рабочую камеру 2 только из области исследования материала, ограниченной периметром дополнительной камеры 4.
Длительность процесса измерения зависит от параметров проницаемости материала и составляет от 2 до 15 минут.
Во время измерения встроенный электронный измерительный блок автоматически отслеживает и регистрирует во времени изменение вакуумметрического давления.
По окончании процесса измерения, в зависимости от выбранного режима работы, электронный блок автоматически вычислит сопротивление материла проникновению воздуха, параметр воздухопроницаемости и марку по водонепроницаемости, и дополнительно определит глубину проникновения вакуума. Эта информация отразится на дисплее 13 и сохранится в памяти устройства.
После завершения измерения необходимо нажать кнопку сброса вакуума 12 (на лицевой панели корпуса 1) в рабочей камере 2. После того, как давление в камере 2 сравняется с атмосферным давлением, потянуть устройство за ручки 11, снять его с поверхности исследуемого материала.
При эксплуатации устройства для определения надежности работы и точности его показаний проводят проверку на герметичность. Для этого определяют падение вакуумметрического давления в рабочей камере 2 в течение 1 часа при герметичной установке устройства на поверхность непроницаемого материала (оргстекло, зеркало и т.п.) или при закрытом клапане 5. Уменьшение вакуумметрического давления не должно превышать 2 кПа.