Woda i jej obecność w strukturze materiałów budowlanych
Water and its presence in the structure of building materials
Dowiedz się wiecej o obecności wody w strukturze materiałów budowlanych, www.freeimages.com
Woda to bezwonna, bezsmakowa, przezroczysta i bezbarwna substancja, w stanie standardowym – tj. umownie przyjętych przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) wartościach ciśnienia (p = 105 Pa) oraz temperatury (T = 25°C) stosowanych do ujednolicenia obliczeń fizykochemicznych i pomiarów [1] – występująca w stanie ciekłym.
Zobacz także
mgr inż. Maciej Rokiel Odprowadzanie wody z połaci balkonów i tarasów. Wybrane zagadnienia
Konieczność szybkiego i skutecznego odprowadzenia wody opadowej z balkonu czy tarasu to podstawa komfortowego użytkowania połaci.
Konieczność szybkiego i skutecznego odprowadzenia wody opadowej z balkonu czy tarasu to podstawa komfortowego użytkowania połaci.
Canada Rubber Polska Zyskaj przewagę nad jesienną aurą z produktem Flex Rubber MS!
Jesień to pora roku, kiedy witają nas chłodne poranki, deszczowe dni, które powoli przygotowują nas na zimę. Często jesienna, kapryśna pogoda przypomina nam o tym, że to ostatni dzwonek przed wpływającymi...
Jesień to pora roku, kiedy witają nas chłodne poranki, deszczowe dni, które powoli przygotowują nas na zimę. Często jesienna, kapryśna pogoda przypomina nam o tym, że to ostatni dzwonek przed wpływającymi na nasz dom niekorzystnymi warunkami pogodowymi.
Sika Poland Nowe Centrum Hydroizolacji Sika na Pomorzu
Z przyjemnością informujemy o otwarciu nowego Centrum Hydroizolacji w firmie Broker – hurtownia materiałów budowlanych w Rokocinie.
Z przyjemnością informujemy o otwarciu nowego Centrum Hydroizolacji w firmie Broker – hurtownia materiałów budowlanych w Rokocinie.
*****
Artykuł porusza kwestię obecności wody w strukturze materiałów budowlanych. Autor wymienia najczęściej występujące źródła zawilgocenia budynku oraz opisuje wielkości związane z wilgotnością materiałów budowlanych.
Water and its presence in the structure of building materials
The article raises the issue of the presence of water in the structure of building materials. The author lists the most common sources of moisture in the buildings and describes the values related to the moisture content in building materials.
*****
Jest to zarazem najpowszechniej występująca na naszej planecie substancja – szacunkowa ilość zgromadzonej na Ziemi wody wynosi ok. 1,6 bln Mt (1,6 ∙ 1021 kg) – pokrywająca 70,6% powierzchni planety (tj. 360 mln km2), z czego 97,2% stanowią morza i oceany, 2,15% lodowce, a wody śródlądowe jedynie 0,63%. Wiele ciał stałych oraz organizmów żywych zawiera znaczne ilości wody w postaci związanej, np. gips (siarczan wapnia) zawiera ok. 21% wody, a ludzkie ciało składa się z wody w 60–70% [2]–[5].
RYS. 1 Budowa cząsteczki wody, promień cząsteczki; rys.: [4], [6] promień cząsteczki: 1,38 ∙ 10-10 m, 1 – wolne pary elektronowe
W nomenklaturze chemicznej woda to monotlenek diwodoru lub DHMO (ang. dihydrogen monoxide), czyli związek dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu (H2O). Cząsteczka wody ma budowę przestrzenną niesymetryczną (RYS. 1) – atom tlenu związany jest z atomami wodoru wiązaniami kowalencyjnymi spolaryzowanymi, obok których występują dwie niezwiązane pary elektronowe („wolne pary elektronowe”) [2]–[5]. Cząsteczka wody ma zatem charakter polarny – zachowuje się jak dipol elektryczny z dodatnim (δ+) oraz ujemnym (δ-) ładunkiem (RYS. 2). Sąsiadujące cząsteczki mogą się zatem wzajemnie przyciągać i odpychać.
Czytaj też: Transport wody w postaci ciekłej w porowatych materiałach budowlanych
Dzięki polarności cząsteczek woda wykazuje zdolność do rozpuszczania soli oraz innych związków o budowie polarnej [3]. Spolaryzowany charakter sprawia również, że woda posiada dwoistą charakterystykę wiązania: obok kowalencyjnych wiązań łączących atomy tlenu i wodoru, między poszczególnymi cząsteczkami tworzą się nietrwałe połączenia nazywane wiązaniami wodorowymi (RYS. 3).
To właśnie wiązania wodorowe odpowiedzialne są za unikalne właściwości wody, takie jak to, że największą gęstość posiada w temperaturze +4°C (porównaj: TABELA 1), a krzepnąc w lód rozszerza się o 1/11 swojej objętości (w temperaturze 0°C gęstość wody wynosi 0,9998 kg/dm3, natomiast lodu 0,9167 kg/dm3) [2].
Istotną właściwością wody jest zjawisko kohezji, którego efektem jest powstawanie napięcia powierzchniowego (zobacz: [7]). Woda posiada największe napięcie powierzchniowe ze wszystkich cieczy niebędących ciekłymi metalami – jest ono tak duże, że drobny element metalowy (szpilka lub spinacz) może być unoszony na powierzchni wody, mimo że jest kilkukrotnie od niej cięższy [5] (FOT.).
Woda występująca w przyrodzie jest zawsze zanieczyszczona [2], [5].
- Woda pochodząca z opadów atmosferycznych (deszczowa oraz śnieg) zawiera tlen, azot, dwutlenek węgla oraz śladowe ilości azotanu amonu, jak również substancje zanieczyszczające atmosferę (kurz, pyły oraz gazy przemysłowe).
- Wody źródlane, rzeczne i gruntowe zawierają od 0,01 do 0,2% substancji rozpuszczonych, takich jak sole wapnia i magnezu. Wody gruntowe, niepochodzące z głębszych warstw, zawierają ponadto składniki gleb, z którymi się kontaktują, np. sole żelaza i glinu, ale również zanieczyszczenia organiczne i bakterie.
- Wody morskie zawierają średnio ok. 35‰ soli, w tym większość (27‰) stanowi chlorek sodu (zasolenie Bałtyku wynosi 11‰, w tym 8‰ NaCl).
TABELA 1 Gęstość czystej (pozbawionej powietrza) wody w [kg/m3] w zakresie temperatury 273÷305 K (w odstępach co 0,1 K) pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym [8]
Woda stanowi nie tylko podstawę życia. Jest też substancją niezbędną do przeprowadzenia praktycznie wszystkich procesów budowlanych – zarówno do produkcji materiałów, jak i ich wbudowania – ale również do prawidłowej eksploatacji budynku [3], [13]. Jest też wszechobecna w samym budynku oraz w jego otoczeniu – we wszystkich swoich stanach skupienia (stałym, ciekłym i gazowym) oraz pod różnorakimi postaciami: opadów deszczu i śniegu, mgły, wilgoci i wody zawartej w gruncie itp. (RYS. 4).
RYS. 4 Najczęściej występujące źródła zawilgocenia budynku. Objaśnienia: 1 – przecieki wód opadowych przez połać dachu, 2 – przecieki wód opadowych przez przewody kominowe, 3 – bezpośrednie zawilgacanie wodą opadową, 4 – zaleganie wód opadowych w studzienkach okiennych, 5 – woda rozbryzgowa, 6 – wody powierzchniowe, 7 – wilgoć i woda zawarta w gruncie, 8 – podtapianie (podnoszenie się wody gruntowej powyżej poziomu posadzki), 9 – podciąganie kapilarne w murach przyziemia, 10 – kondensacja powierzchniowa pary wodnej, 11 – wilgoć higroskopijna: absorpcja, adsorpcja (sorpcja powierzchniowa, adsorpcja kondensacyjna, chemisorpcja), 12 – kondensacja wgłębna, 13 – kondensacja pary wodnej na stolarce otworowej, 14 – kondensacja pary wodnej na instalacjach wodno-kanalizacyjnych, 15 – awarie sieci wodno-kanalizacyjnych (zalania), 16 – zalania nadzwyczajne (powodziowe, woda gaśnicza itp.); rys.: B. Monczyński na podstawie [9]–[12]
Z drugiej jednak strony bywa ona groźna nie tylko dla człowieka, lecz również dla budynków. Uważa się, że to właśnie woda (pod różnymi postaciami) oraz rozpuszczone w niej sole są największym wrogiem materiałów budowlanych i stanowią główny katalizator szkód budowlanych [13], [14]. Woda jest bowiem nie tylko warunkiem zaistnienia wszystkich procesów korozyjnych, ale jej obecność jest czynnikiem, który sam w sobie stanowi zagrożenie dla materiału. Pod wpływem wody zmianie ulega tekstura materiału (skutkiem czego może być pogorszenie właściwości mechanicznych), jej zamarzanie jest przyczyną destrukcji mrozowej, jej obecność jest warunkiem koniecznym w procesie korozji chemicznej (przede wszystkim związanej z zasoleniem), jak również ma priorytetowe znaczenie dla korozji biologicznej (RYS. 5) [15].
Struktura materiałów budowlanych
Zdecydowana większość wyrobów stosowanych w zewnętrznych przegrodach budynków to materiały, które zawierają znaczną ilość wolnych przestrzeni o wymiarach bardzo małych w porównaniu z wymiarami samego materiału oraz charakteryzują się dobrze rozwiniętą powierzchnią wewnętrzną. Przestrzeń materiału zajętą przez ciało stałe nazywa się szkieletem, a wolne przestrzenie porami – przy czym pory mogą być połączone między sobą systemem kanalików (kapilar) lub też częściowo oddzielone ściankami [16], [17].
Pory występujące w materiałach budowlanych mogą mieć różne rozmiary – średnica najmniejszych jest mierzona w nanometrach, zaś największych w milimetrach. Powszechnie stosowany jest podział podany przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC), który w zależności od tzw. promienia efektywnego porów (przyjmując dla uproszczenia ich kulisty kształt) ref, rozróżnia trzy grupy [18]:
- mikropory: ref ≤ 2 nm,
- mezopory: 2 nm < ref ≤ 50 nm,
- makropory: ref > 50 nm.
Mikropory wykazują silne właściwości sorpcyjne, mezopory mają duży udział w kapilarnym transporcie wilgoci, natomiast makropory charakteryzuje duża intensywność transportu masy (może się w nich odbywać konwekcyjny ruch masy) [19], [20]. W materiałach budowlanych występują zazwyczaj pory ze wszystkich wymienionych grup. Jeśli w strukturze materiału występują wolne przestrzenie o mniejszych rozmiarach, tworząc umowne kapilary, łączące ze sobą większe pory, to materiał taki nazywamy kapilarno-porowatym [21].
RYS. 6 Schematyczne przedstawienie różnych typów porów i kapilar. Objaśnienia: 1 – kieszenie, 2 – pory zamknięte, 3 – pory otwarte (ciągłe), 4 – pory otwarte, połączone systemem kapilar; rys.: [22]
Pory mogą przyjmować różne formy – porów zamkniętych (ślepych) i otwartych, porów ciągłych i nieciągłych (tzw. kieszeni) – oraz kształty – cylindryczne, klinowate, szczelinowe, kuliste, beczkowe, butelkowe oraz ich kombinacje. Mogą być też w mniejszym lub większym stopniu wzajemnie połączone – rozróżnia się pory otwarte (ciągłe) z przynajmniej dwoma otworami, kieszenie z przynajmniej jednym otworem oraz pory zamknięte, nieposiadające połączenia z otoczeniem (RYS. 6). Można je również różnicować pod kątem ich ukierunkowania i wyróżnić pory ukierunkowane (anizotropowe) lub nieukierunkowane (izotropowe) [14], [16], [20], [22].
Podstawową cechą charakteryzującą materiały porowate – miarą zdolności materiałów porowatych do wchłaniania wilgoci – jest ich porowatość efektywna, czyli stosunek objętości porów otwartych zawartych w elementarnym (infinitezymalnym) obszarze wypełnionym materiałem porowatym do objętości tego obszaru [16]:
gdzie:
ε – porowatość efektywna [–],
Vp – objętość porów otwartych [m3],
V – objętość materiału [m3].
Właściwości ciał kapilarno-porowatych zależą nie tylko od całkowitej objętości porów, ale również powierzchni właściwej porów oraz struktury porowatości, czyli rozkładu objętości porów w zależności od ich średnicy (RYS. 7). Za transport gazów i cieczy w porowatych materiałach budowlanych odpowiedzialne są przede wszystkim pory ciągłe [22].
RYS. 7 Rozkład wielkości porów w wybranych materiałach budowlanych. Objaśnienia: C – cegła ceramiczna, P – piaskowiec, Z – zaprawa, B – beton; rys.: [11]
Magazynowanie i transport gazów oraz cieczy w porowatych materiałach budowlanych może być zarówno zjawiskiem akceptowanym, jak i niepożądanym.
Aby transport zaistniał, wymagane jest wystąpienie siły napędowej, czyli czynnika fizycznego lub chemicznego reprezentowanego przez potencjał wynikający z różnicy ciśnienia, stężenia lub napięcia elektrycznego [22]. Transport wody w przegrodach budowlanych może następować w wyniku przenikania wody grawitacyjnej, przenikania pary wodnej, przemieszczania wilgoci z powodu przewodności wilgotnościowej (między miejscami o różnym zawilgoceniu), przewodności cieplno-wilgotnościowej, lub też na skutek podciągania włoskowatego [23].
Wilgotność materiałów budowlanych
Cząsteczki wody w strukturze materiałów budowlanych mogą występować pod różnymi postaciami, tj. [3], [13]:
- wody związanej chemicznie (krystalizacyjnej), czyli wbudowanej w strukturę materiałów budowlanych w ściśle określonych stosunkach ilościowych, w postaci wody koordynacyjnej, sieciowej, konstytucyjnej bądź śródwęzłowej, którą można oddzielić jedynie przez wyprażenie w odpowiednio wysokiej temperaturze,
- wody związanej fizykochemicznie (wilgoci sorpcyjnej), związanej z istnieniem tzw. sił van der Waalsa (sił bliskiego zasięgu), występującej w strukturze niektórych materiałów na rozwiniętej powierzchni porów,
- wody związanej fizykomechanicznie, czyli wody kapilarnej zawartej w mikroporach oraz swobodnej, występującej w makroporach, jamach międzyziarnowych oraz na zwilżonych powierzchniach.
Terminem wilgoć w praktyce budowlanej określa się wodę zawartą w powietrzu, w gruncie lub w materiale budowlanym, która nie wywiera na elementy budynku parcia hydrostatycznego. Wodę wywierającą parcie określa się terminem woda naporowa lub po prostu woda. Terminy te mają charakter umowny – odnoszą się one do opisu oddziaływania cząsteczek wody na mikrostrukturę materiału [24].
Z kolei przez stan wilgotnościowy przegród budowlanych należy rozumieć aktualny rozkład wilgoci w elemencie budynku, jak również tendencje oczekiwanych zmian (wysychanie materiałów bądź okresowe lub postępujące zawilgocenie). Pojęcie to obejmuje całokształt procesów związanych z zawilgacaniem oraz wysychaniem zastosowanych do wzniesienia budynku materiałów w wyniku [13]:
- początkowej (związanej z ich wytwarzaniem) wilgotności materiałów budowlanych,
- przyrostu wilgotności związanej ze sposobem przechowywania oraz transportu materiałów, jak również z tzw. mokrymi procesami budowlanymi,
- wysychania przegród do otaczającego powietrza (wewnętrznego i zewnętrznego),
- zawilgocenia w wyniku działania opadów atmosferycznych,
- wzrostu wilgotności w wyniku działania czynników eksploatacyjnych,
- wnikania wilgoci i wody zawartej w gruncie oraz ich dalszego transportu na drodze podciągania kapilarnego.
W literaturze dotyczącej przemian wilgotnościowych w materiałach porowatych spotyka się różnie definiowane wielkości opisujące wilgotność materiału, co w konsekwencji prowadzi do różnych postaci równań opisujących to zjawisko [16]. W niniejszym oraz kolejnych artykułach przyjęto oznaczenia i definicje opisane w normie PN-EN ISO 9346:2009 „Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków i materiałów budowlanych – Wielkości fizyczne dotyczące przenoszenia masy – Słownik” [25], a w celu ich usystematyzowania opisano je poniżej, wraz z zależnościami, jakie między nimi występują.
Zawartość pary wodnej w powietrzu wypełniającym pory materiału można opisać, wykorzystując następujące wielkości [16]:
- wilgotność bezwzględna objętościowa,
- wilgotność bezwzględna masowa,
- ciśnienie cząstkowe pary wodnej,
- wilgotność względna powietrza.
Wilgotność bezwzględna objętościowa – masa pary wodnej zawartej w obszarze wypełnionym wilgotnym powietrzem podzielona przez objętość mieszaniny gazów:
gdzie:
ν – wilgotność objętościowa [kg/m3],
mν – masa pary wodnej [kg],
Vg – objętość mieszaniny gazów [m3].
Wilgotność objętościowa jest tożsama z gęstością cząstkową pary wodnej ρν. W odniesieniu do stanu nasycenia stosuje się oznaczenia νsat oraz ρν,sat.
Wilgotność bezwzględna masowa – masa pary wodnej podzielona przez masę suchego powietrza. W odniesieniu do stanu nasycenia stosuje się symbol χsat.
gdzie:
χ – wilgotność masowa [%],
mν – masa pary wodnej [kg],
ma – masa suchego powietrza [kg],
ν – wilgotność objętościowa [kg/m3],
ρad – gęstość objętościowa suchego powietrza [kg/m3].
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej – ciśnienie cząstkowe (parcjalne) pary wodnej w mieszaninie gazów. W przypadku niewielkich ciśnień cząstkowych pary wodnej obowiązuje równanie stanu gazu doskonałego [2], [26], [27]:
gdzie:
p – ciśnienie gazu [Pa],
V – objętość zajmowana przez gaz [m3],
n – liczba moli gazu [mol],
R – molowa stała gazowa (= 8,31447) [J/(mol·K)],
NA – stała Avogadra (= 6,02214·10-23) [mol-1],
kB – stała Boltzmanna (= 1,38064·10-23) [J/K],
T – temperatura gazu [K].
Dla ciśnienia cząstkowego pary wodnej (ciśnienia pary w mieszaninie gazów, jakie para wywierałaby, gdyby sama zajmowała całą objętość mieszaniny [2]) równanie gazów doskonałych przyjmuje postać:
gdzie:
pν – ciśnienie cząstkowe pary wodnej [Pa],
nν – liczba moli pary wodnej [mol],
V – objętość zajmowana przez parę [m3],
R – molowa stała gazowa [J/(mol·K)],
T – temperatura [K],
ν – wilgotność objętościowa [kg/m3],
Rν – stała gazowa pary wodnej [J/(kg∙K)].
W odniesieniu do stanu nasycenia stosuje się oznaczenie pν,sat.
Wilgotność względna powietrza – rzeczywiste ciśnienie pary podzielone przez ciśnienie pary w stanie nasycenia w tej samej temperaturze:
gdzie:
φ – wilgotność względna [%],
pν – ciśnienie cząstkowe pary wodnej [Pa],
pν,sat – ciśnienie cząstkowe pary wodnej nasyconej [Pa].
Przy założeniu, że para zachowuje się jak gaz doskonały: φ=ν/νsat.
Wielkości określone równaniami (2) do (3) oraz (5) do (6) są od siebie zależne, znając wartość jednej z nich, można w prosty sposób wyznaczyć pozostałe (TABELA 2) [16].
Zawartość wilgoci w materiale porowatym opisują następujące wielkości [16], [28]–[31]:
- masowa zawartość wilgoci na jednostkę objętości,
- objętościowa zawartość wilgoci na jednostkę objętości,
- masowa zawartość wilgoci na jednostkę masy,
- równoważna zawartość wilgoci na jednostkę masy,
- nasiąkliwość wagowa,
- stopień nasycenia,
- stopień nasycenia higroskopijnego.
Masowa zawartość wilgoci na jednostkę objętości (gęstość wilgoci) – masa wody, która może wyparować, podzielona przez objętość suchego materiału:
gdzie:
w – masowa zawartość wilgoci na jednostkę objętości [kg/m3],
mw – masa wody [kg],
V – objętość suchego materiału [m3].
Objętościowa zawartość wilgoci na jednostkę objętości (wilgotność objętościowa) – objętość wody, która może wyparować, podzielona przez objętość suchego materiału:
gdzie:
ψ – wilgotność objętościowa [%],
Vw – objętość wody [m3],
V – objętość suchego materiału [m3],
w – masowa zawartość wilgoci na jednostkę objętości [kg/m3],
ρw – gęstość właściwa wody [kg/m3].
Masowa zawartość wilgoci na jednostkę masy (wilgotność masowa) – masa wody, która może wyparować, podzielona przez masę suchego materiału:
gdzie:
u – wilgotność masowa [%],
mw – masa wody [kg],
ms – masa suchego materiału [kg],
w – masowa zawartość wilgoci na jednostkę objętości [kg/m3],
ρs – gęstość objętościowa szkieletu [kg/m3].
Równoważna zawartość wilgoci na jednostkę masy (wilgotność równowagowa/higroskopijna) – zawartość wilgoci materiału porowatego w równowadze ze środowiskiem i wilgotności względnej otaczającego powietrza, w określonej temperaturze:
gdzie:
uh – wilgotność równowagowa [%],
mh – masa próbki przechowywanej w określonych warunkach klimatycznych [kg],
ms – masa suchego materiału [kg].
Nasiąkliwość wagowa (zawartość wilgoci swobodnej) – stosunek masy wody wchłoniętej przez materiał do masy materiału w stanie suchym:
gdzie:
uf – nasiąkliwość przy ciśnieniu atmosferycznym [%],
mf – masa nasyconego materiału (po zanurzeniu w wodzie i osiągnięciu stałej masy) [kg],
ms – masa suchego materiału [kg].
Nasiąkliwość to parametr określający, jaką ilość wody wchłonie materiał, gdy jest wystawiony na działanie wody bez ciśnienia (przy ciśnieniu atmosferycznym) przez pewien czas. W przypadku materiałów obciążonych wodą pod ciśnieniem lub długotrwale przechowywanych pod wodą dochodzi do całkowitego wypełnienia porów wodą. Materiał, który pochłonął maksymalną ilość wody, osiąga wilgotność w stanie pełnego nasycenia (usat). Wielkość ta stanowi punkt odniesienia na potrzeby określenia stopnia przesiąknięcia wilgocią oraz higroskopijnego stopnia przesiąknięcia wilgocią.
Stopień nasycenia (stopień przesiąknięcia wilgocią) – masa wody zawarta w ciele porowatym podzielona przez masę wody w stanie nasycenia:
gdzie:
S – stopień nasycenia [%],
mw – masa wody [kg],
mw,sat – masa wody w stanie nasycenia [kg],
u – wilgotność masowa [%],
usat – wilgotność masowa w stanie nasycenia [%],
ψ – wilgotność objętościowa [%],
ε – porowatość efektywna [–].
Stopień nasycenia higroskopijnego (higroskopijny stopień przesiąknięcia wilgocią) – wilgotność równowagowa próbki podzielona przez wilgotność w stanie nasycenia:
gdzie:
Sh – stopień nasycenia higroskopijnego [%],
uh – wilgotność równowagowa [%],
usat – wilgotność masowa w stanie nasycenia [%].
Jeśli dodatkowo, jako stosunek masy pary wodnej zawartej w elementarnym (infinitezymalnym) obszarze wypełnionym materiałem porowatym do objętości tego materiału, zdefiniujemy gęstość objętościową pary [16]:
gdzie:
ρν – gęstość objętościowa pary [kg/m3],
mν – masa pary wodnej [kg],
V – objętość suchego materiału [m3].
Można wykazać, że równania (2) oraz (14) połączone są zależnością, którą można zastosować do przeliczenia zawartości pary wodnej w materiale porowatym na wilgotność powietrza wypełniającego jego pory [16]:
gdzie:
ν – wilgotność objętościowa powietrza [kg/m3],
ρν – gęstość objętościowa pary [kg/m3],
ε – porowatość efektywna [–],
ψ – wilgotność objętościowa [%].
W ogólnym przypadku przez wilgotność materiału porowatego rozumie się sumaryczną zawartość pary wodnej oraz wody w postaci ciekłej. Jeśli jednak zawartość pary wodnej jest znacznie mniejsza niż zawartość ciekłej wody (a taka sytuacja zazwyczaj występuje w przypadku materiałów budowlanych), tj. gdy ρν«w, przyjmuje się, że wilgotność materiału jest tożsama z zawartością wody w fazie ciekłej [16].
Podobnie jak w przypadku parametrów charakteryzujących zawartość pary wodnej w powietrzu wypełniającym pory, również wielkości opisane wzorami od (7) do (9) oraz (12) są wzajemnie zależne (TABELA 3).
Choć istnieje wiele kombinacji zmiennych pomocnych przy określaniu stanu wilgotnościowego materiałów porowatych, stosowanych w budownictwie, w praktyce (w literaturze) najczęściej używa się [16]:
- pν lub φ do określenia wilgotności powietrza zawartego w wewnętrznych strukturach materiału,
- u (rzadziej ψ) w celu określenia wilgotności materiału.
W kolejnych artykułach cyklu opisane zostaną sposoby i metody pomiaru wilgotności stosowane w diagnostyce obiektów budowlanych.
Literatura
1. I. Mills, T. Cvitaš, K. Homann, N. Kallay, K. Kozokuchitsu, „Quantities, units and symbols in physical chemistry”, Blackwell Science, Oxford 1993.
2. K.-H. Lautenschläger, Schröter, W. Wanninger, A. „Nowoczesne kompendium chemii”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
3. L. Czarnecki, T. Broniewski, O. Henning, „Chemia w budownictwie”, Arkady, Warszawa 1996.
4. O. Henning, D. Knöfel, „Baustoffchemie”, Verlag Bauwesen, Berlin 2002.
5. M. Fiertak, D. Dębska, T. Strzyszewska, „Chemia dla inżyniera budownictwa”, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2011.
6. A. Gumkowska, „Laboratorium w szufladzie. Chemia”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2015.
7. B. Monczyński, „Transport wody w postaci ciekłej w porowatych materiałach budowlanych”, „IZOLACJE” 2/2020, s. 90–92.
8. K. Jeżowiecka-Kabsch, H. Szewczyk, „Mechanika płynów”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001.
9. R. Wójcik, „Ochrona budynków przed wilgocią i wodą gruntową”, [w:] Klemm, P. (red.), „Budownictwo ogólne. Tom 2. Fizyka budowli”, Arkady, Warszawa 2005, s. 913–981.
10. R. Wójcik, „Co inżynier budownictwa powinien wiedzieć o osuszaniu budynków?”, „Inżynier Budownictwa”, 4/2019, s. 60–66.
11. M. Balak, A. Pech. „Mauerwerkstrockenlegung: Von den Grundlagen zur praktischen Anwendung”, Birkhäuser Verlag GmbH, Basel 2017.
12. Z. Matkowski, M. Rokiel, „Izolacje wodochronne obiektów budowlanych”, [w:] Karyś, J. (red.), „Ochrona przed wilgocią i korozją biologiczną w budownictwie”, Grupa Medium, Warszawa 2014, s. 207–247.
13. M. Trochonowicz, „Analiza skuteczności przepon wykonanych metodami iniekcji chemicznej w murach z opoki wapnistej”, Politechnika Lubelska, Lublin 2011.
14. F. Frössel, Osuszanie murów i renowacja piwnic, Polcen, Warszawa 2007.
15. T. Stryszewska, „Charakterystyka czynników determinujących trwałość murów ceglanych”, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2017.
16. J. Kubik, J. Wyrwał, „Podstawy fizyki materiałów budowlanych”, [w:] Klemm, P. (red.), „Budownictwo ogólne. Tom 2. Fizyka budowli”, Arkady, Warszawa 2005, s. 9–52.
17. J.A. Pogorzelski, „Zagadnienia cieplno-wilgotnościowe przegród budowlanych”, [w:] Klemm, P. (red.), „Budownictwo ogólne. Tom 2. Fizyka budowli”, Arkady, Warszawa 2005.
18. K.S.W. Sing, „Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity (Recommendations 1984)”, „Pure and Applied Chemistry”, 57(4)/1985, s. 603–619.
19. R. Wójcik, „Hydrofobizacja i uszczelnianie przegród murowych metodą iniekcji termicznej”, Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Olsztyn 2006.
20. R. Wójcik, M. Tunkiewicz, „Pory butelkowe – charakterystyka, sposoby wyznaczania na przykładzie zaprawy cementowo-wapiennej”, „Materiały Budowlane” 10/2017, s. 57–59.
21. A. Alsabry, „Transport wilgoci w przegrodach budowlanych z materiałów kapilarno-porowatych”, Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2011.
22. H.-W. Reinhardt, „Ingenieurbaustoffe”, Ernst & Sohn Verlag, Berlin 2010.
23. H. Stankiewicz, „Zabezpieczenie budowli przed wilgocią, wodą gruntową i korozją”, Arkady, Warszawa 1959.
24. B. Francke, „Nowoczesne hydroizolacje budynków – Zeszyt 1. Zabezpieczenia wodochronne części podziemnych budynków”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2021.
25. PN-EN ISO 9346:2009, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków i materiałów budowlanych – Wielkości fizyczne dotyczące przenoszenia masy – Słownik”.
26. R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, „Feynmana wykłady z fizyki, Tom 1, część 2: Optyka · Termodynamika · Fale”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2014.
27. A.W. Adamson, „Chemia fizyczna powierzchni”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1963.
28. PN-EN ISO 12570:2002, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości materiałów i wyrobów budowlanych – Określanie wilgotności przez suszenie w podwyższonej temperaturze”.
29. PN-EN ISO 12571:2013-12, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych – Określanie właściwości sorpcyjnych”.
30. WTA Merkblatt 4-11-16/D, „Messung des Wassergehalts bzw. der Feuchte von mineralischen Baustoffen“, Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V., München 2016.
31. PN-EN 16682:2017-05, „Konserwacja dziedzictwa kulturowego – Metody pomiaru zawartości wilgoci lub wody w materiałach nieruchomego dziedzictwa kulturowego”.