НИИСФ Госстроя СССР

Рекомендации

по определению фазового состава влаги в порах строительных материалов

Москва 1985

Научно-исследовательский институт строительной физики

(НИИСФ) Госстроя СССР

Рекомендации

по определению фазового состава влаги в порах строительных материалов

Москва Стройна дат 1985

многочисленных экспериментальных данных принимается

У~и_г, Х,=и; X_z = l/t; x₃ = u/t.    (4)

Зависимость (3) с учетом (4) можно представить

б удобном для дальнейшего употребления и интерпретации виде

^uz*^bo^+bi^u*' ^л t* при t 6- t_H3.    (5)

Температура начала замерзания t_H3 определяется из выражения    Ъ    +    Ъ    и

¹н.з^жиЬ-Ъ*)-Ъ₀ ’    (⁶)

которое получено из (5) путем предельного перехода t t _Н(3 при и_г *—и,

2.7. Зависимость (5) позволяет не только свернуть полученную информацию о фазовых превращениях в компактном виде, но и получить дополнительную информацию, в частности, при комплексном определении фазового состава непосредственно в строительных конструкциях» Последовательность такого определения следующая.

В испытываемую строительную конструкцию закладывают малогабаритные первичные преобразователи электрического параметра и температуры, проводят измерения и для каждой локальной зоны измерения по зависимости (2) определяют количество незамерзшей воды. Общее количество влаги в локальной зоне датчика определяют из выражения (5) после подстановки найденного количества незамерзшей воды и соответс'г-вующей измеренной температуры. После определения нищего влагосодержания определяют количество твердой фазы (льда).

3. ОЦЕНКА СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ОТКЛОНЕНИЙ И ИХ УСТРАНЕНИЕ

3.1. Для косвенного метода измерений, когда определяемый параметр описывается функциональной зависимостью

y = f(x₁₇...,x_k),

О наличии или отсутствии систематической ошибки можно судить по невязкам между значением и, предсказанным моделью (2), и значением и*, полученным сравнительным (эталонным) измерением:

!и ~и'1 >1Л_и1+1А_а,1,    (9    а)

tu-u'l*lAJ+lA_U'l,    (Ю)

где неравенство (9 а) предполагает наличие, а равенство-неравенство (10) - отсутствие систематической ошибки. При наличии систематической ошибки неравенство (9 а) представляют в виде равенства

(0_и + В^.-1и-1*'НЛ_и1~1Аи'1> (ID

где &,& - соответственно постоянная и переменная составляющие систематической ошибки.

После определения систематической ошибки из выражения (11) последнюю в виде поправки вводят в модель (2), вследствие чего результаты определения и в j -ой локальной зоне будут уже свободны от влияния помех неконтролируемых параметров.

3,4. При определении фазового состава влаги в отдельных образцах строительных материалов в качестве эталонного (сравнительного) метода целесообразно применять метод взвешивания, при этом поправку для каждого J -го образца определяют по невязкам между значением и, предсказанным моделью (2) по величине измеряемого электрического свойства материала и контролируемой температуры в области положительных температур, и значением it', полученным методом взвешивания. Результаты расчета незамерзшей воды и льда при отрицательных температурах с учетом найденной поправки также будут    свободны

от систематических ошибок этого рода.

3.5* Другой причиной появления неучтенной систематической ошибки может быть образование твердой фазы (льда). Для обнаружения такого рода ошибки Ь качестве методов сравнения необходимо применить два электрометрических метода: кондуктометрический иди-элькометрический, поскольку в этой ситуации метод

12

взвешивания не применим, ибо он дает информацию только об общем влагосодержании. Хотя тот и другой сравниваемые электрометрические методы могут'иметь систематические ошибки, вызванные образованием новой фазы, но, однако, в силу своей физической сущности эти ошибки будут разного толка, что делает практически невозможным их взаимное уравновешивание. Таким образом, при выполнении условия (10) можно полагать, что образование новой фазы не вносит дополнительных систематических ошибок. Ранее проведенные такого рода исследования показали отсутствие значимых систематических ошибок в широком диапазоне температур и влагосодержаний, например, для глиняного и силикатного кирпичей [11].

4. ПРОГРАММА ДЛЯ ЭВМ ПО ОБРАБОТКЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

4.1.    Программа BPFRST предназначена для определения зависимостей R(u_ft)yi u₂(u,t) по полученным экспериментальным данным и статистической оценке этих зависимостей. Расчет количества иезамерзшей воды и₂ осуществляется с поправкой на систематические отклонения. В основу разработанной программы положены концепции, изложенные в предыдущих разделах.

4.2.    Программа 3PFRST включает в себя шесть подпрограмм: BPFRS1_tBPFRS2,B?FRS3_}BPFR5<f,0PFRS5 и BPFRS6.

Она последовательно определяет зависимости R(ut) и u_z(u_tt) и одновременно производит их статистическое оценивание. В случае необходимости она может быть использована для определения и статистической оценки только R(u,t) или только u (u,t). Такая необходимость возникает, например, когда нужно получить зависимость R(Ujt) исходя из массива опытных данных содержащего показания электрофизического свойства в объеме первичного преобразователя при различных исходных влагосодержаниях материала и положительных температурах.

Зависимость R(u_ft) необходима не только для дальнейшей работы по программе BPFRST^ но и может быть

13

использована самостоятельно для определения влажностного состояния материала конструкции в локальных зонах измерения с помощью первичных малогабаритных электрометрических преобразователей при натурных и лабораторных исследованиях.

При наличии экспериментального массива, содержащего данные о количестве незамерзшей воды в материале при различных исходных влагосодержаниях и отрицательных температурах (данные,полученные другими методами, например, калориметрическим), программа может быть использована для нахождения зависимости u₂(u_tt). Практическая реализация этих дополнительных возможностей программы осуществляется с помощью метки NUM.

4.3.    Подпрограмма BPFRS1 служит для центрирования значений у,х_1Ух_г}х₅₉ где для зависимости R(u_ft)y~lgR_f Xflgusftsftlgu,а для зависимости «/и/) y^su2>Xi^mu>^xf1/t,x_s*u/t. При этом для нахождения зависимости R(u₃t) из исходного массива отбираются соответствующие данные при положительных, а для нахождения зависимости u_z(u_ft)-при отрицательных температурах.

4.4.    Отдельная подпрограмма 3PFRSZ предназначена для формирования системы нормальных уравнений У -=ХВ+Е, а подпрограмма BPFRS3 - для нахождения обратной матрицы. Это позволяет, используя элементы обратной матрицы, по подпрограмме 0PFR54 вычислять регрессионные коэффициенты В, а по подпрограмме BPFRSS определять дисперсии и ковариации для этих коэффициентов. По подпрограмме BPFRSS осуществляют также оценку систематический отклонений, которые учитывают в подпрограмме BPFRS6 при расчете количества незамерзшей воды.

Программа BPFRST написанная на языке FORTRRNIV, приведена в приложении.

5. ОБОРУДОВАНИЕ, ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА, ОСНАСТКА

5.1. Для определения фазового состава влаги необходимы: термокамера, первичные преобразователи и вторичные приборы для измерения выбранного элект-

14

рического параметра и температуры, а также некоторая дополнительная оснастка.

5.2.    В рабочем объеме термокамеры в широком диапазоне положительных и отрицательных температур должны ступенчато задаваться и поддерживаться постоянными требуемые температуры на интервале времени, необходимом для наступления термодинамического равновесия.

5.3.    Для измерения температур в образцах приме

няют термопары и в качестве измерительных приборов потенциометры (например, ПП-63, Р-305, Р-306) или цифровые микровольтметры (например,    ВК2-20,

Р-2002).

5.4.    Для измерения электрического параметра об

разца применяют выпускаемые серийно уравновешенные мосты переменного тока (например, Р-556,    Р-577

или Р5010), при этом, в случае необходимости, их точность измерений можно значительно увеличить, если использовать метод неполного замещения [12, с.165]. Выбор принципиальных электрических схем приборов и устройств, а также схем измерения и способов помехозащиты производится в соответствии с рекомендациями [13] (с. 26-78, 116-132, 140-216,270-280) и [14] (с. 79-105).

Измерительную уравновешенную мостовую схему можно собрать и из имеющихся в наличии отдельных приборов. В этом случае используют мост сопротивлений (например, МО-62). Питание моста осуществляют от генератора звуковой частоты (например,    ГЗ-

56/1), а в качестве индикатора применяют осцилло-графический индикатор нуля (например, Ф582).

5.5.    В исследованиях на отдельных образцах целе

сообразно применять накладные первичные преобразователи электрического параметра. В качестве электродов можно использовать алюминиевую фольгу, при этом электроды из нее располагают по обеим    сторонам

образца, выполненного в виде пластины. Толщина пластины (расстояние между электродами), а также площади электродов выбирают в результате предварительных опытов, необходимых для отыскания компромиссного решения для двух противоречащих условий. С одной

15

стороны, для повышения надежности показаний датчика расстояние между электродами должно быть достаточно большим, чтобы не сказывалась неоднородность структуры материала. С другой стороны, для расширения диапазона измерения электрического параметра (сопротивления) в область, соответствующую низким влаг ос одержаниям, необходимо иметь малое расстояние между электродами, т.к. удельное сопротивление сухих неорганических капиллярно-пористых материалов имеет порядок 10¹⁰ Ом • см и более, а верхний предел стандартных измерительных приборов, как правило, R= =10^Ь Ом. Например, для строительных материалов, имеющих относительно однородную структуру без значительных по размерам включений, таких как глиняный и силикатный кирпич, цементно-песчаные растворы, пе-но- и газобетоны и т.д. указанным выше условиям удовлетворяют образцы с размерами 15 х 50x50 мм.

5.6.    К оснастке, требующей изготовления, относятся демпфирующие устройства, в которые помещают исследуемые образцы. Основное назначение демпфирующих устройств - погасить в своей толще периодические колебания температуры воздушной среды рабочего объема термокамеры, которые обусловлены инерционностью системы автоматического поддержания температуры. При обеспечении герметичности конструкции демпфера заданная влажность образца сохраняется неизменной во все время опыта.

5.7.    Демпфирующее устройство (рис. 1) состоит из блока, изготовленного из паро- и водонепроницаемого материала, в теле которого выполнен проем под размер образца. К боковым поверхностям блока прикладывают пластины из толстой пластичной резины, которые обжимаются накладными пластинами из того же материала, что и основной блок, с помощью болтовых соединений. Такая конструкция позволяет осуществлять надежный электрический контакт испытуемого образца с электродами первичного электрометрического преобразователя и одновременно герметизацию образца. На внешней боковой плоскости блока демпфера расположены гнезда, соединенные с электродами и термо-16

Рис. 1. Общий вид демпфирующего устройства с присоединенным вводом (верхняя крышка снята для обозрения)

парой. Это позволяет оперативно соединять измерительные устройства, находящиеся вне рабочего объема термокамеры, через специальный ввод с первичными преобразователями, расположенными в отдельных демпфирующих устройствах. На рис. 1 показан общий вид демпфирующего устройства в собранном виде с присо-

Рис. 2. Общий вид термокамеры с размещенными в ее рабочем объеме демпфирующими устройствами

17

3 - 215

единенным вводом, а на рис. 2 - общий вид термокамеры с размещенными в ее рабочем объеме демпфирующими устройствами.

5.8. Выбор оптимальной толщины демпфирующего устройства производится на основе следующих соображений.

Температура воздушной среды рабочего    объема

термокамеры гармонически изменяется во    времени,

Эти изменения температуры в достаточно хорошем приближении можно описать гармоникой

^Tc^(t)~^To + ^Tm^COSU)T>

где Т_с - температура среды, Т₀ - ее среднее значение; Т_т - амплитуда колебания температуры среды; w - циклическая частота колебания температуры и)~2я}, - частота колебаний в единицу времени, tr ~ время. В этом случае T15J при граничных условиях третьего рода для полубесконечного тела

_ -^д™'^г)+ы.[т₀ + т_тсозо>гг- т(о,г)]=о,    (13)

где оС - коэффициент теплообмена между средой и смываемой ею поверхностью

^^^₀е_Хр(-х^)со₅[^-х^р-м].    (14)

В формуле (14) величина _

л _ 2Я ₁/Ж¹, 2ТГ*^г гг

v ос V ар * ос²ар )

представляет собой амплитуду колебания температуры ограничивающей поверхности, а величина

М = arctgf-; *

v 1 + •J' \ ft

смещение по фазе колебания температуры поверхности тела по отношению к колебанию температуры окружающей среды, р - период колебаний (р^ш //V), а <1 и А -коэффициенты температуропроводности и теплопроводности тела соответственно.

Практический интерес представляет наибольшее отклонение от среднего значения температуры, что происходит, когда ,

18

при этом полный размах колебаний температуры равен

² Т(С ^Т° ~^2Ло^ехР ^*Щ)'    (¹⁵)

В том случае, когда М    где

At - разрешающая способность устройства, регистрирующего температуру, периодические колебания среды с периодом колебания практически затухают в теле демпфера на глубине ж при амплитуде колебания температуры ограничивающей поверхности й₀ и коэффициенте температуропроводности материала демпфера а.

Исходя из этих соображений толщина демпфера вычисляется по формуле

6. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА. ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

6*1. При определении фазового состояния влаги в материале на образцах последние изготавливаются путем формования или выпиливания с размерами, соответствующими размерам внутренней полости демпфирующего устройства. После изготовления образцы высушивают до постоянной массы и фиксируют ее. Образцы, изготовленные путем формования с применением вяжущего, перед высушиванием должны быть выдержан ы или пройти технологическую обработку до практического окончания процесса гидратации вяжущего.

6.2. Высушенные образцы затем увлажняют, причем влажность отдельных образцов задают различной, варьируя ее в широком диапазоне вплоть до максимального водонасыщения. Увлажнение образцов производят в эксикаторах: до максимального гигроскопического увлажнения — над насыщенными растворами различных солей, создающими различную равновесную влажность воздуха в объеме эксикатора. Сверхгигроскопическое увлажнение до заданного значения осуществляют над дистиллированной водой, причем на

19

УДК 691:539.217.2

Рекомендованы к изданию решением Научно-технического совета ПИ ИСФ Госстроя СССР.

Рекомендации по определению фазового состава влаги в порах строительных материалов /НИИСФ - М.: Стройиздат, М.: Стройиздат, 1985. - 50 с.

Описаны методика и измерительная аппаратура для определения фазового состава влаги в пористых строительных материалах электрометрическим методом. Изложены физические концепции метода, причины появления и способы компенсации систематических ошибок, способы статистической обработки результатов измерения. Для обработки и интерпретации полученных результатов приведена программа для ЭВМ.

Для инженерно-технических работников, научно-исследовательских и проектных организаций.

Табл. 4, ил. 3.

Инструкт.-нормат., П вып. -35-84

© Стройиздат, 1985

образцы пипеткой закапывается дистиллированная вода в различных количествах. В первом случае образцы выдерживают до наступления равновесного состояния с паровоздушной средой эксикатора, о чем судят по стабилизации во времени их массы в процессе взвешиваний. Во втором случае - образцы выдерживают в эксикаторе до равномерного распределения в их объемах введенной пипеткой влаги.

6.3.    Образцы с различными исходными влагосодер-жаниями помещают во внутрь демпферных устройств, которые в свою очередь устанавливают в рабочем объеме термокамеры. При этом, посредством соединительных проводов и многопозиционных переключателей первичные преобразователи температуры и влажности коммутируют с соответствующими измерительными устройствами.

6.4.    В рабочем объеме термокамеры, начиная с заданной положительной, температуры, последовательно ступенями снижают¹ ее до различных требуемых температур (положительных или отрицательных). Образцы выдерживают на ступенях при каждой требуемой температуре, в течение времени, необходимого для наступления термодинамического равновесия, о чем судят по стабилизации показаний измеряемых электрического параметра R и температуры t. Результаты измерений заносят в журнал наблюдений (табл. 1).

Таблица 1

Значения измеряемых параметров по ступеням температуры j

8

и

R

t

_

R

t

ПРЕДИСЛОВИЕ

В НИИСФ на протяжении последних лет проведен комплекс теоретических и экспериментальных исследований, связанный с физическим обоснованием электрометрического метода определения фазового состава влаги в материале, выявлением систематических ошибок измерений, их оценкой и уравновешиванием. Метод позволяет применять стандартную измерительную аппаратуру в совокупности с несложной дополнительной оснасткой. Для o6dr-

ботки получаемого массива экспериментальных данных разработана программа, позволяющая полученные данные редуцировать в виде математической модели, связывающей количество незамерзшей воды или льда с температурой и общим влагосодержанием локальной зоны исследуемого объекта (образца строительного материала или конструкции).

Рекомендации предназначены: для определения в лабораторных условиях фазового состава влаги в образцах строительных материалов при их различных исходных влагосодержаниях и температурах со сверткой полученной информации в виде математической модели и соответствующих статистических оценок и в натурных условиях для комплексного определения общего влаго-содержания, количества незамерзшей воды и льда непосредственно для локальных зон измерения в строительных конструкциях.

Рекомендации разработаны в лаборатории долговечности ограждающих конструкций НИИСФ канд. техн. наук Ю.Д. Ясиным и содержат конкретные указания по использованию методики и аппаратуры, призванные помочь специалистам освоить рекомендуемый прогрессивный метод.

3

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Фазовые переходы влаги (вода ^ лед), происходящие в порах капиллярно-пористых строительных материалов наружных ограждающих конструкций, оказывают существенное влияние на теплофизические качества и долговечность. Увеличение объема жидкой влаги в порах материала примерно на 9% при ее переходе в лед может вызвать существенное изменение в невыгодную сторону напряженно-деформированного состояния как самого материала, так и наружной ограждающей конструкции в целом. Существенное увеличение коэффициентов теплопроводности (в 4 раза) и температуропроводности (в 9 раз) жидкой влаги при переходе ее в лед оказывает также невыгодное влияние на теплофизические качества ограждений.

В связи с этим для прогнозирования долговременного состояния ограждающих конструкций зданий, находящихся при различных климатических и агрессивных воздействиях окружающей среды, или их оптимального проектирования необходимо располагать данными о фазовом составе влаги при различных локальных влаго-содержаниях, температурах и количествах водорастворимых компонентов в материалах ограждений. Роль последних наряду с водорастворенными составляющими скелета материала играют также различные технологические добавки, способствующие структурообразованию (воздухововлекающие добавки, пено- и газообразовате-ли и т.д.), добавки, препятствующие замерзанию бетонной смеси при зимнем бетонировании, аэрозоли солей, кислот и оснований, которые осаждаясь на поверхности ограждающих конструкций промышленных зданий, например, химических производств, мигрируют и накапливаются в их толще.

1.2.    Фазовые превращения влаги существенно влияют и на степень морозостойкости материала, при этом при стандартном методе ее определения [1], предусматривающем водонасьпцение образцов в течение 48 ч, они происходят как раз наиболее интенсивно. Знание

4

количественного соотношения фаз при различных вла-госодержаниях и температурах, увязанное с напряженно-деформированным состоянием материала и его деструкцией, позволяет в конечном счете определенным образом связать достаточно абстрактную характеристику материала (морозостойкость) с его долговечностью непосредственно в строительной конструкции.

1.3* Строгое описание фазового равновесия в термодинамической системе осуществляется посредством той или иной характеристической функции, аргументами которой являются параметры состояния системы и составляющие компоненты последней [2]. С термодинамической точки зрения влажные капиллярно-пористые строительные материалы относятся к сложным гетерогенным многофазным системам. Водорастворимые компоненты или коллоидная составляющая скелета материала придают поровой влаге свойства ионных или коллоидных растворов, а развитая поверхность как самого пористого материала, так и продукта фазового превращения - льда - существенно влияет на эти свойства в прилегающих слоях раствора. Даже оставляя без рассмотрения другие аспекты проблемы, можно представить себе сложность и многообразие явлений, воздействующих на фазовые превращения. Кроме того, не все параметры, определяющие состояние системы, и составляющие ее компоненты могут быть непосредственно измеряемыми и управляемыми. Все это, как правило, не позволяет провести строгое термодинамическое описание фазового равновесия для влажных строительных материалов конструкций.

1.4. В этой ситуации наиболее оптимальным является кибернетический подход к изучению и интерпретации сложных систем. При этом термодинамическая система - влажный материал заменяется абстрактным объектом - ^черным ящиком*, внутреннее устройство которого неизвестно. Однако воздействуя определенным образом на него через его входы (измеряемые и управляемые параметры, определяющие состояние системы, и составляющие ее компоненты) и наблюдая ответные реакции на выходе, можно получать необходи-

мую информацию. На параметры состояния и компоненты системы, которые непосредственно не измеряемы и не управляемы, накладывается дополнительное условие: их влияние должно быть рандомизировано. При такой системе замещения объекта *черным ящиком^ результаты манипуляции с ним могут быть описаны статистической моделью с детерминированной и случайной составляющими.

1.5.    Физические свойства системы в зависимости от характера их изменения при фазовом переходе можно разбить на две группы. К первой группе относятся физические свойства, претерпевающие скачкообразное изменение при -фазовом переходе, например, объем, теплосодержание, электропроводность и т.д. Ко второй группе - свойства, которые не претерпевают скачкообразного изменения.

Выходом черного ящика может быть любое физическое свойство, относящееся к первой группе. При этом при отсутствии фазовых превращений (жидкая влага лед) должен выполняться принцип непрерывности, который формулируется следующим образом 13к *при непрерывном изменении параметров, определяющих состояние системы, свойства отдельных фаз изменяются непрерьюно, при этом свойства системы, взятой в целом, изменяются тоже непрерывно, но при условии, что не возникают новые фазы и не исчезают наличные*. Поэтому всякое наблюдаемое скачкообразное изменение ее физического свойства будет связано с образованием новой фазы и по нему можно, пользуясь статистической моделью черного ящика, полученной для области, где выполняется принцип непрерывности, количественно оценить эффект фазовых превращений.

1.6.    В настоящее время при экспериментальном исследовании криогенных фазовых превращений жидкой влаги в капиллярно-пористых и дисперсных материалах применяют ряд методов: калориметрический, в основу которого положено изменение теплового эффекта, обусловленного теплотой фазового перехода [4], дилатометрический, основанный на измерении суммарного

6

объема жидкой и твердой фаз поровой влаги при ее фазовых превращениях [51, метод, связанный с изменением тепловых характеристик [6], и т.д. Не рассматривая подробно достоинства и недостатки отдельных таких методов, укажем лишь на их общий существенный недостаток, который заключается в том, что экспериментальные исследования проводят на небольших образцах. Это исключает возможность определения фазовых превращений влаги в локальных объемах больших фрагментов, имитирующих строительные конструкции, или непосредственно в самих строительных конструкциях в натуре. Кроме того, исследование кинетики фазовых превращений вышеуказанными методами сопряжено с преодолением ряда методических трудностей. Электрометрический же метод исследования [7], рекомендуемый ниже, лишен указанных недостатков. Кроме того, в силу своей физической сущности, он обладает очевидными преимуществами.

2. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ

2.1* В основе электрометрического метода лежит принцип измерения активной или реактивной составляющих импеданса первичного преобразователя. В зависимости от измерения той или иной составляющей электрометрический метод разделяется на кондуктометрический и диэлькометрический.

2.2. При диэлькометрическом методе измеряется реактивная, точнее емкостная составляющая импеданса, по которой вычисляется диэлектрическая проницаемость материала, размещенного в объеме первичного преобразователя. При кондуктометрическом методе преимущественно измеряется активная составляющая импеданса, которая определяется электропроводностью материала, размещенного в объеме первичного преобразователя. Оба эти метода не следует рассматривать как полностью обособленные - в определенном спектре частот электромагнитных колебаний результаты обоих

7

методов взаимно перекрываются и дополняют друга.

2.3.    Диэлектрическая проницаемость е и удельная проводимость dt являются физическими свойствами первой группы. Как та, так и другая характеристика резко изменяет свои значения при криогенных фазовых превращениях. Однако удельная проводимость воды при переходе в лед изменяется более резко (на несколько порядков), что в конечном счете делает кондуктометрический метод более предпочтительным.

Однако в зависимости от физических свойств внутренней поверхности материала (гидрофобность - гид-рофильность) предпочтение может получить и даэлько-метрический метод. Так в случае значительной гидро-фобности внутренней поверхности материала (гидрофо-бизированный ячеистый бетон) влага в нем может находиться в виде отдельных включений, что исключает применение кондуктометрического метода, поскольку в этом случае нарушается функциональная зависимость электропроводности от влагосодержания материала. Диэлькометрический же метод в силу своей физической сущности сохраняет в этом случае свое значение, так как функциональная связь диэлектрическая проницаемость - влагосодержание не нарушается.

2.4.    Для удобства статистической оценки и последующей интерпретации результатов математическая модель, описывающая зависимость измеряемого электрического свойства от управляемых (контролируемых) параметров состояния и составляющих компонентов исследуемой системы, представляется в виде

y = W, *...+b_ltx_k + e.    (1)

Модель (1) считается линейной, так как искомые параметры Ь₀,Ь^..,_лЪ_к входят в нее линейно относительно у, в то время как отклик модели ~ у и каждая независимая переменная модели x_i могут быть связаны любой функцией как с измеряемым электрическим свойством, так и с управляемыми (контролируемыми) параметрами состояния и соответствующими компонен-

8

тами исследуемой системы (влажный строительный материал).

Величина ошибки е зависит от меры адекватности: принятой модели, точности измерения управляемых (контролируемых) и помех неконтролируемых параметр-ров состояния и составляющих компонентов. Определение точечных и интервальных значений коэффициентов Ь₀,Ь,,...,6_А,статистическую оценку и проверку адекватности модели (1) осуществляют известными статистическими методами [в] по т>к+1 наблюдаемых значений у,*,л*.

2.5.    При кондуктометрическом методе исследова

ния, когда измеряемым электрическим свойством является электросопротивление, связь между переменными модели    и    значимыми    управляемыми    (конт

ролируемыми) параметрами состояния и составляющими компонентами исследуемой системы легко находится из априорных данных [9]. В этом случае искомая зависимость, следуя принятой модели, имеет вид

У^шЪ₀+^Ь1*1^+Ъг^хг+^Ъз^хз + ^е'    (²)

где у IgA; = X₂~lgu; x₃~t Igu .

Здесь приняты обозначения:    R    -электросопротивление,

t - температура, и - общее влагосодержание.

Зависимость (2) используется для определения в отдельных образцах материалов или в локальных зонах измерений конструкций общего влагосодержания a, a при наличии криогенных фазовых превращений - количества незамерзшей воды и₂. Для диэлькометрическо-го метода последовательность при построении и статистической оценке модели аналогичная.

2.6,    Полученный массив экспериментальных данных по определению количества незамерзшей воды u_z редуцируется (свертывается) в уравнение состояния

u_z**f(u,tl    (3)

Зависимость (3) также находится в виде математической модели (1), в которой на основе анализа

9

2 - 215