Pomiary wilgotności w diagnostyce obiektów budowlanych – metody niszowe
Humidity measurements in building diagnostics – niche methods
Pomiar wilgotności higrometrem mikrofalowym; fot.: B. Monczyński
Obok bezwzględnych metod pomiarów wilgotności materiałów budowlanych [1], względnych metod opornościowej, objętościowej i higrometrycznej [2, 3], jak również termografii w podczerwieni [4], w diagnostyce zawilgoconych budynków (w tym obiektów zabytkowych) stosowanych jest szereg innych metod względnego (pośredniego) pomiaru wilgotności. Większość z nich opisana została w Załączniku C („Inne metody względne”) oraz Załączniku D („Metody ze specjalnymi wymaganiami bezpieczeństwa”) normy PN-EN 16682, „Konserwacja dziedzictwa kulturowego – Metody pomiaru zawartości wilgoci lub wody w materiałach nieruchomego dziedzictwa kulturowego” [5].
Zobacz także
dr inż. Bartłomiej Monczyński Pomiary wilgotności w diagnostyce obiektów budowlanych – termografia w podczerwieni
Termografia w podczerwieni, nazywana również krótko termografią lub termowizją, to metoda badawcza, w której do bezkontaktowego pomiaru temperatury wykorzystuje się właściwości termiczne materiałów, a...
Termografia w podczerwieni, nazywana również krótko termografią lub termowizją, to metoda badawcza, w której do bezkontaktowego pomiaru temperatury wykorzystuje się właściwości termiczne materiałów, a konkretnie właściwości promieniowania elektromagnetycznego. Polega ona na wizualizacji, rejestracji oraz interpretacji rozkładów temperatury w promieniowaniu podczerwonym na powierzchni badanych obiektów [1–3]. Jako podstawową zaletę termografii postrzega się to, że jest bezkontaktowa i nieinwazyjna,...
dr inż. Bartłomiej Monczyński Pomiary wilgotności w diagnostyce obiektów budowlanych – metoda higrometryczna
W diagnostyce zawilgoconych budynków obok najbardziej miarodajnych, bezwzględnych metod oceny zawilgocenia [1] oraz szeroko stosowanych względnych metod elektrycznych [2] stosowany jest szereg mniej rozpowszechnionych...
W diagnostyce zawilgoconych budynków obok najbardziej miarodajnych, bezwzględnych metod oceny zawilgocenia [1] oraz szeroko stosowanych względnych metod elektrycznych [2] stosowany jest szereg mniej rozpowszechnionych urządzeń i sposobów określania ilości wody w materiałach i elementach budowlanych. Jedną z nich jest metoda pomiaru higrometrycznego, nazywana również metodą wilgotności równowagowej.
dr inż. Bartłomiej Monczyński Pomiary wilgotności w diagnostyce obiektów budowlanych – metody bezwzględne
Immanentnym elementem diagnostyki obiektów budowlanych jest ocena zawilgocenia [1]. W „arsenale” osób podejmujących się tej oceny znajduje się szeroki zakres technik pomiaru oraz urządzeń pomiarowych....
Immanentnym elementem diagnostyki obiektów budowlanych jest ocena zawilgocenia [1]. W „arsenale” osób podejmujących się tej oceny znajduje się szeroki zakres technik pomiaru oraz urządzeń pomiarowych. Znajomość zasad, na których techniki te zostały oparte, jest kluczowa przy interpretacji uzyskanych wyników. Szczególnie że większość z nich została opracowana dla materiałów o ustandaryzowanym składzie i w zadowalającym stanie zachowania. Zatem w przypadku ich zastosowania w budynkach w mniejszym lub...
*****
Artykuł kończy cykl o sposobach pomiarów wilgotności w diagnostyce obiektów budowlanych. Tym razem autor robi przegląd metod rzadziej stosowanych. Opisuje m.in. metodę mikrofalową, metodę sondy neutronowej, elektryczną termografię impedancyjną, jądrowy rezonans magnetyczny czy reflektometrię w dziedzinie czasu.
Humidity measurements in building diagnostics – niche methods
The article ends the series on methods of taking humidity measurements in the diagnostics of buildings. This time the author reviews less frequently used methods. It describes, among others: microwave method, neutron probe method, electrical impedance thermography, nuclear magnetic resonance and time-domain reflectometry.
*****
Metoda mikrofalowa jest jedną z nieniszczących metod pomiaru – odmianą metody dielektrycznej o wysokiej częstotliwości. Stosowane tutaj częstotliwości mieszczą się w zakresie od ok. 1 do 30 gigaherców (GHz), czyli w zakresie mikrofal (RYS. 1) [5–7]. Mikrofale odbijają się od powierzchni metalicznych (podobnie jak światło widzialne od lustra). Przez inne materiały, takie jak drewno, szkło, tworzywa sztuczne, beton, ciecze i gazy, mogą natomiast przenikać. W miarę ich przechodzenia przez dany ośrodek energia mikrofal ulega osłabieniu, czego główną przyczyną jest polaryzowalność (przesunięcie dodatnich i ujemnych ładunków elektrycznych spowodowane zewnętrznym polem elektrycznym) cząsteczek substancji. Ta polaryzowalność jest wyrażana przez względną przenikalność elektryczną εr (zobacz: [2]). Energia elektromagnetyczna uzyskana z promieniowania jest przekształcana w energię cieplną.
Poznaj też: Nieinwazyjne metody przywracania równowagi wilgotnościowej budynków zabytkowych
Głowice pomiarowe oferowane i stosowane w mikrofalowych urządzeniach pomiarowych to anteny nadawczo-odbiorcze o zróżnicowanej budowie (FOT. główne), która z kolei określa głębokość penetracji. W zależności od konstrukcji samego urządzenia oraz anteny można osiągnąć głębokość penetracji od 4 do 70 cm. Zasada pomiaru opiera się na określeniu różnicy pomiędzy częstotliwościami wypromieniowanymi i odbitymi. W materiałach zawierających cząsteczki polarne pole elektryczne mikrofal może powodować oscylacje podczas przemieszczania się przez ośrodek. Podczas tego procesu przemieszczająca się wiązka mikrofal, oddziałując z materiałem i cząsteczkami wody, traci energię, zmniejszając intensywność mocy i ulega przesunięciu fazowemu.
Oprócz pochłaniania energii lub zmiany fazy, cząsteczki polarne odbijają część energii z przychodzącej wiązki. Ponieważ oddziaływanie z cząsteczkami wody jest silniejsze niż oddziaływanie z innymi cząsteczkami materiału, promieniowanie wsteczne wzrasta wraz ze wzrostem wilgotności materiału. Dzięki tej metodzie badawczej można ogólnie rozróżnić wodę wolną i związaną. Woda wolna wykazuje maksimum absorpcji przy częstotliwości około 18 GHz, w przypadku wody związanej absorpcja przesuwa się do 1 GHz (RYS. 2).
Literatura
1. B. Monczyński, „Pomiary wilgotności w diagnostyce obiektów budowlanych – metody bezwzględne”, „IZOLACJE” 2/2024, s. 142–148.
2. B. Monczyński, „Pomiary wilgotności w diagnostyce obiektów budowlanych – względne metody elektryczne”, „IZOLACJE” 4/2024, s. 100–105.
3. B. Monczyński, „Pomiary wilgotności w diagnostyce obiektów budowlanych – metoda higrometryczna”, „IZOLACJE” 5/2024, s. 64–67.
4. B. Monczyński, „Pomiary wilgotności w diagnostyce obiektów budowlanych – termografia w podczerwieni”, „IZOLACJE” 6/2024, s. 48–53.
5. PN-EN 16682:2017-05, „Konserwacja dziedzictwa kulturowego – Metody pomiaru zawartości wilgoci lub wody w materiałach nieruchomego dziedzictwa kulturowego”.
6. G. Hankammer, M. Resch, „Bauwerksdiagnostik bei Feuchteschäden“, RM Rudolf Müller, Köln 2023.
7. G. F. Moschig, „Bausanierung. Grundlagen – Planung – Durchführung“, Springer Vieweg, Wiesbaden 2014.
8. B. Monczyński, „Ocena wysychania muru z wilgoci podciąganej kapilarnie metodą nieniszczących pomiarów zespolonych” [w:] A. Szymczak-Graczyk, B. Ksit (red.), „Budownictwo a środowisko: problemy architektoniczno-techniczne obiektów budowlanych”, Wydawnictwo Zarządu Oddziału PZITB w Poznaniu, Poznań 2017, s. 189–202.
9. S. J. Ling, J. Sanny, W. Moebs, „Fizyka dla szkół wyższych”, t. III”, OpenStax Polska, Warszawa 2018.
10. G. Kłosowski, A. Hoła, T. Rymarczyk, M. Mazurek, K. Niderla, M. Rzemieniak, „Using Machine Learning in Electrical Tomography for Building Energy Efficiency through Moisture Detection”, „Energies”, vol. 16, no. 4, 2023.
11. G. Kłosowski, A. Hoła, T. Rymarczyk, M. Mazurek, K. Niderla, M. Rzemieniak, „Use of the double-stage LSTM network in electrical tomography for 3D wall moisture imaging”, Measurement: Journal of the International Measurement Confederation, vol. 213, 2023.
12. J. Hoła, „Metody i techniki diagnozowania konstrukcji budowlanych” [w:] XXXVIII Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji, t. I, Wisła 2024, s. 1–26.
13. W. Skowroński, M. Piotrowska, Z. Matkowski, C. Magott, T. Kania, „Aspekty ochrony budynków przed korozją biologiczną i ogniem”, Polskie Stowarzyszenie Mykologów Budownictwa, Wrocław 2019.
14. C. Riminesi, E. Marie-Victoire, M. Bouichou, R. Olmi, „Moisture and salt monitoring in concrete by evanescent field dielectrometry”, „Measurement Science and Technology”, vol. 28, no. 1, 2017.
