当前位置：沧州泰鼎恒业试验仪器有限公司 > 新闻资讯 > 行业新闻 > 行业新闻
GB/T 17146-2015 建筑材料及其制品水蒸气透过性能试验方法
时间：2020-02-12来源：泰鼎恒业浏览次数：
建筑材料及其制品水蒸气透过性能试验方法
1 范围本标准规定了建筑材料及其制品水蒸气透过性能试验方法的术语和定义、符号和量的单位、原理、仪器设备和材料、试件、试验程序、结果的计算和表达、测量方法的精确性和测试报告。
本标准适用于吸湿的和不吸湿的建筑材料及其制品,包括有天然表皮或饰面的材料及制品。本标准针对不同材料及其制品规定了不同的试验方法。
本标准不适用于测定水蒸气当量空气层厚度小于0.1m的建筑材料及其制品。
注:当建筑材料及制品的水蒸气当量空气层厚度大于1500m,可认为是不透湿的。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本:
GB/T1677—2008 防水涂料试验方法
GB/T20312—2006 建筑材料及制品的湿热性能:吸湿性能的测定（GB/T20312—20C
[SO 12571:2000,IDT)
GB/T20313 建筑材料及制品的湿热性能:含湿率的测定 烘干法（GB/T20313—2006,
ISO12570:2000,IDT)
JG/T309—2011 外墙涂料水蒸气透过率的测定及分级
ISO 9346 绝热一传质一物理量和定义
3 术语和定义、符号和量的单位
3.1术语和定义
ISO 9346中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1混流密度 density of water vapour flow rate
单位时间内流经试件单位面积的水蒸气的质量
3.1.2匀质材料 homogeneous material
水蒸气透过性能与材料内部位置无关的材料。
3.1.3透湿率 water vapour permeance
湿流密度除以试件两侧的水蒸气压力差。
3.1.4透湿阻 water vapour resistance
透湿率的倒数。
3.1.5透温系数 water vapour permeability
透湿率与试件(匀质材料)厚度的乘积。
注:只有均质材料才能计算透湿系数。
3.1.6湿阻因子 water vapour resistance factor
空气的透湿系数除以材料的透湿系数。
注:湿阻因子表示了在相同的温度条件下,材料的透湿阻与具有相同厚度的静止空气层的透湿阻的比值。
3.1.7水蒸气当量空气层厚度 water vapour diffusion-equivalent air layer thickness
与试样具有相等透湿阻的静止空气层的厚度。
3.2 符号和量的单位
符号和量的单位见表1。
表1 符号和量的单位
| 符号 | 物理量 | 量的单位 |
| A | 试件面积 | ㎡ |
| G | 湿流量 | Kg/s |
| Rv | 水蒸气气体常数,其值为452 | N·m/（kg·K) |
| T | 热力学温度 | K |
| S | 试件水力学直径 | m |
| Wp | 水蒸气分压力有关的透湿率 | Kg/(m²·s·Pa) |
| Zp | 与水蒸气分压力有关的透湿阻 | m²·s·Pa/kg |
| d | 试件的厚度 | m |
| g | 湿流密度 | g/(m2·s） |
| l | 圆形试件的直径或方形试件的边长 | m |
| m | 测试组件的质 | Kg |
| p | 大气压 | KPa |
| P0 | 标准大气压,其值为101.325 | KPa |
| ps | 试验温度下的饱和蒸气压 | Pa |
| RH1 | 以分数值表示的高水蒸气压侧的相对湿度 | - |
| RH2 | 以分数值表示的低水蒸气压侧的相对湿度 | - |
| Sd | 水蒸气当量空气层厚 | m |
| t | 时间 | s |
| Δpv | 试件两侧水蒸气压力差 | Pa |
| δp | 与水蒸气分压力有关的透湿系 | kg/(m·s·Pa) |
| δa | 与水蒸气分压力有关的空气的透湿系数 | kg/(m·s·Pa) |
| μ | 湿阻因子 | - |
| 备注:水蒸气透过性能试验过程中其他常用单位的换算参见附录1. | ||
将试件密封在装有干燥剂(干法)或饱和溶液(湿法）的试验杯开口上,组成测试组件,然后置于温度和湿度受控的试验工作室中。由于试验杯中和试验工作室中的水蒸气分压不同,水蒸气湿流会流经试 件。定期称量测试组件的质量就可测定稳定状态下的水蒸气湿流量。
5仪器设备和材料
5.1试验杯
试验杯常为玻璃或金属材料制成,应耐干燥剂或饱和盐溶液的腐蚀。
试验杯的设计应适合附录A～附录E所规定的各种不同材料的测试。
注:圆形的试验杯较容易密封,透明的试验杯有助于更好地观察饱和溶液的状态。
5.2遮模
金属材质制成的方框或圆环,其形状、尺寸应与使用的试验杯和密封方法相适应。当使用遮模时,合适的密封材料能形成清晰的,可重现的试验面积。遮模应保证试件的试验面积至少为试件面积的90%。
5.3厚度测试仪
试件厚度的测试仪器应满足以下要求:分度值0.1 mm,或者精确度达到试件厚度的0.5取两者中精确度高者。
5.4 分析天平
测定测试组件质量的天平应满足以下要求:精度为0.001 g。对质量较重的测试组件,天平的精度可为0.01g,
注:附录 H论述了影响测试精度的因素,其中包括了相关天平精度的内容。
5.5 试验工作室
试验工作室应为温度和湿度受控的房间或箱体。其相对湿度保持在设定值士3%的范围内,温度保持在设定值士0.5 ℃的范围内。为了确保工作室内环境的均匀一致,空气应持续在工作室内循环,试件上方的空气流速应控制在0.02 m/s～0.3 m/s 之间。当测试高透湿性的材料时,应测量流经试件上表面的空气流速。
宜使用适合的传感器和记录系统连续测定和记录工作室的温度和相对湿度,如有必要还需测定和记录工作室内的气压。应定期对传感器进行校准。
5.6 密封材身
密封材料应不透湿。在测试过程中,不能发生物理或化学变化,亦不能导致试件发生物理或化学变化。密封材料应具备良好的操作性,能保持一定的韧性,试验期间不会开裂,且与试件有良好的结合性。
由于熔融的密封材料易渗入多孔材料引起试件有效面积的误差,因此在试验前应用绝缘胶带或者环氧树脂对多孔试件的边缘进行密封。
注:合适的密封材料有:
a） 90%晶蜡和10%塑剂（如低分子量的聚异丁烯)混合
b）60%晶蜡和40%蜡混合物。
5.7 干燥剂
在23℃温度下保持一定相对湿度的干燥剂:
——粒径小于3 mm的无水氯化钙,相对湿度0%;
——高氯酸镁,相对湿度0%
5.8饱和溶液
在23℃温度下保持一定相对湿度的饱和溶液:
———硝酸镁饱和溶液,相对湿度 53%;
——氯化钾饱和溶液,相对湿度 85%;
——磷酸二氢铵饱和溶液,相对湿度93%;
——硝酸钾饱和溶液,相对湿度94%
其他饱和溶液形成的相对湿度见GB/T20312中附录 A。
在进行试验时,应定期检查溶液,确保其为饱和溶液。
6 试件
6.1 试件的制备
测试试件应能够代表产品。如果产品有天然的表皮或饰面,应包括在试件中。但如果要测试芯材的透湿性,则应去除表皮或饰面。如果试件两面的表皮或饰面不同,则应按使用时的湿流流经方向进行测试。如果湿流流经方向未知,试件的数量应加倍,对每个湿流流经方向分别进行测试。当产品为各向异性材料时,试件在进行制备时应使测试时湿流流经方向与使用时的湿流流经方向一致。
试件制备时应防止试件表面受损而影响测试流经试件的湿流量。
6.2 试件尺寸
6.2.1 形状
试件应切割成与所选择的测试组件相适合的形状,不同类型材料的试件形状详见附录A～附录E。
6.2.2 外露面积
圆形试件的直径或方形试件的边长应至少为试件厚度的2倍。外露面积(上、下曝露面积的算术平均值）至少为0.005m3。当试件为均质材料时,其上下曝露面积相差不宜超过3%，试件为非匀质材料时,其上下曝露面积相差不宜超过
6.2.3 试件厚度
一般情况下,试件的厚度应为产品的使用厚度。当产品为均质材料且厚度超过100mm 时,试件可以进行切割使其厚度小于100mm。当产品为非均质材料时,如有集料的混凝土材料,则试件的厚度至少是其最大集料粒径的3倍(5倍更为合适）。
对于有孔洞的产品,则应对其实心部分进行测试。整个材料的透湿阻应按在一维方向上实心部分及孔洞的比例计算。
如果需要测试的产品过厚而使试件的试验面积无法满足6.2.2的规定,那么只有将产品制成薄片 试件进行测试。所有制成的薄片试件都需进行测试并且报告试验结果。
注:这个试验方法可能引起较大的误差,尤其是用湿法测试易吸湿的材料。
6.3 试件数量
试件数量至少为5个。当试件的外露面积大于0.02m2时,则试件数量可减少为3个。
6.4 试件状态调节
试验前,试件应放置在温度为(23土5）℃,相对湿度为（50士5)%环境中直至试件达到恒重,即每隔 24 h 进行测量,连续3次测量试件质量变化在5%内。对于塑料薄膜试件,可不需要进行状态调节。当试件受潮时,在进行上述状态调节前,应按 GB/T20313中的规定进行干燥处理。
注:对于绝热材料,状态调节需要几个小时,面对于易吸温的材料,状态调节需要(3～4)周。
7 试验程序
7.1试验条件
从表2中选择需要进行的试验条件。当应用场合有特殊需求时,可以在供需双方商定的温度和梢对湿度条件下进行试验。
不同试验方法和条件下获得的水蒸气透过性能试验结果会不一致,为此应尽可能选择接近使用的条件进行试验。
表2 试验条件
| 试验条件 | 温度℃ | 相对湿度 % | ||
| 水蒸气分压低侧 | 水蒸气分压高侧 | |||
| A | 23士0.5 | 0 | 50士3 | |
| B | 23士0.5 | 0 | 85士3 | |
| C | 23士0.5 | 50士3 | 93士3 | |
| D | 23士0.5 | 0 | 93士3 | |
| 注:干法试验（试验条件A）给出材料在较低相对湿度下通过水蒸气扩散进行水分传输的性能。湿法试验（试验条件 C)给出了材料在较高相对湿度条件下水蒸气扩散进行水分传输的性能,在较高相对湿度下,材料的毛细孔开始吸收水分,这就增加了液态水的传输而减少了水蒸气的传输。在这种条件下进行试验,就会在材料中存在液态水的传输。 | ||||
对于硬质或半硬质材料,沿着试件周长等分4个位置测量试件的厚度,计算4个厚度值的平均值作为每个试件的厚度,精确至0.1 mm,或者精确至厚度值的0.5取两者中更精确者。
对于可压缩和松散试件以及不规则试件,可于试验结束时测量试件的实际厚度。
7.3 试件封装
将干燥剂或饱和溶液放人试验杯,其深度至少为15mm。用5.6规定的合适的密封材料将试件密封在试验杯上,制备成测试组件。试件下曝露面与干燥剂或饱和溶液间的空气层间距应为15mm士5 mm。不同类型材料的试件可根据附录A～附录E中的规定选择合适的试验杯和封装方式。
7.4试验步骤
7.4.1 将测试组件放人试验工作室中。按一定的时间间隔依次称量每个测试组件的质量。可以根据试件的特性和天平的精度选择称量的时间间隔。测试组件的称重应在与试验温度相差士2℃的环境中进行,宜在试验工作室中进行。图1给出了小型试验工作室的示意图。试验工作室内的大气压应在试验过程中每天记录或者从附近的气象观测站得到。
图1 小型试验工作室示意图
说明:
1——分析天平; 2——温度和湿度受控的手套式试验工作室;3——悬挂称量盘;4——进行称重的测试组件。
7.4.2 连续称量测试组件的质量,直至连续5 次称量间隔中,测试组件每次称量间隔的质量变化率小于其5次称量间隔质量变化率平均值的5对于湿阻因子a>75000的低透湿性材料,测试组件每次称量间隔的质量变化率小于其5次称量间隔质量变化率平均值的10%。
7.4.3 根据测试组件的质量变化和时间进行曲线回归来确定湿流量。
7.4.4 试验过程中出现以下情况时,应中止试验:
a)对于干法试验,干燥剂的质量增加超过1.5g/25mL时;
b）对于湿法试验,饱和溶液的质量损失为初始质量的一半时。
8 结果的计算和表达
8.1 质量变化率
对于每个连续质量变化的试件,按式(1）计算其质量变化率。
Δm12=（m2-m1）/（t2-t1）
式中：
Δm12——单位时间内试件质量变化率,单位为千克每秒（kg/s）);
m1——试件在t1时间的质量,单位为千克（kg);
m2——试件在t2时间的质量,单位为千克（kg)。
当试件的质量变化率满足7.4.2的规定后,根据质量和时间计算回归直线,回归直线的斜率G即为试件的湿流量,单位为千克每秒(kg/s）。
注:如果需要,应按标准统计方法给出回归直线斜率的标准差（如湿流量的标准差）。
8.2 湿流密度
试件的湿流密度按式(2)进行计算:
g=G/A
式中:
g——湿流密度,单位为千克每秒平方米[kg/(s·m2)];
G——湿流量,单位为千克每秒（kg/s);
A——试件外露面积,单位为平方米(m2）。
如果试验杯和封装方法存在"封装边缘"现象(（见附录A),则试件的湿流密度应按附录F中的规定进行修正
8.3透湿率
8.3.1 试件的透湿率按式(3)进行计算
W=G/(A×Δpv）=G/[A×ps×（RH1-RH2）]
式中:
W——透湿率,单位为千克每秒平方米帕斯卡[kg/(s·m2·Pa)];
G——湿流量,单位为千克每秒（kg/s）;
Δpv——试件两侧水蒸气压力差,单位为帕斯卡（Pa
ps——试验温度下的饱和蒸气压,由附录J中表J.1 查得,单位为帕斯卡（Pa）;
RH1———以分数值表示的高水蒸气压侧的相对湿度(干法为试验工作室内一侧,湿法为试验杯内一侧);
RH2——以分数值表示的低水蒸气压侧的相对湿度。
8.3.2 水蒸气当量空气层厚度Sd<0.2m 的高透湿性试件或者薄膜试件进行测试时,试验杯中试件曝露面与干燥剂或饱和溶液间的空气层阻力应按附录G的规定进行修正。
8.4 透湿阻
试件的透湿阻按式（4)进行计算;
Z=1/W
式中:
Z——透湿阻,单位为平方米秒帕斯卡每千克[m'·s·Pa/kgl;
W——透湿率,单位为千克每秒平方米帕斯卡[kg/(s·m2·Pa）]。
8.5透湿系数
试件的透湿系数按式（5)进行计算:
δ=W×d
式中:
δ——透湿系数,单位为千克每秒米帕斯卡[kg/(s ·m·Pa)];
W———透湿率,单位为千克每秒平方米帕斯卡[kg/(s·m2·Pa）];
d——试件的厚度,单位为米(m）)。
8.6湿阻因子
8.6.1 湿阻因子a按式（6)进行计算:
μ=δa/δ
式中:
μ——湿阻因子;
δa——试件的透湿系数,单位为千克每秒米帕斯卡[kg/（s·m·Pa)];
δ——空气的透湿系数,单位为千克每秒米帕斯卡[kg/(s·m·Pa)]。
8.6.2 空气的透湿系数按式（7)进行计算:
δa= （0.083×p0）/（Rv×T×p）×（T/273）1.81
式中:
δa——空气的透湿系数,单位为千克每秒米帕斯卡[kg/(s·m· Pa）)];
p0——标准条件下的大气压,单位为千帕（kPa）,其值为101.325 kPa;
p ——整个试验中的平均大气压,单位为千帕（kPa);
Rv——水蒸气气体常数,单位为牛顿米每千克开尔文[N·m/（kg·K)],其值为462N·m
K);
T——试验工作室的温度,单位为开尔文(K）。
当温度为23 ℃时,空气的透湿系数δa,的数值如图2所示。
图2 23 ℃时空气的透湿系数和大气压的函数关系图
8.6.3空气的透湿系数和材料的透湿系数假定只与大气压力有关,那么湿阻因子p可认为与大气压力无关。可按式（8)计算试件的湿流密度:
g=（Δpv×δa）/（μ×d）
式中:
g ———湿流密度,单位为千克每秒平方米[kg/（s·m2)];
Δpv——试件两侧水蒸气压力差,单位为帕斯卡（Pa);
δa——空气的透湿系数,单位为千克每秒米帕斯卡[kg/(s·m·Pa)],其值应根据试验所在地区的大气压值进行计算;
μ———湿阻因子;
d——试件的厚度,单位为米（m)。
8.7 水蒸气当量空气层厚度
水蒸气当量空气层厚度可以按式（9)或式(10)计算:
Sd=μ×d
Sd=δa×Z
式中:
Sd——水蒸气当量空气层厚度,单位为米(m);
μ——湿阻因子;
d——试件的厚度,单位为米(m)
δa——空气的透湿系数,单位为千克每秒米帕斯卡[kg/(s·m· Pa)];
Z ——透湿阻,单位为平方米秒帕斯卡每千克[m2·s·Pa/kg]。
9 测量方法的精确性
9.1 试件面积
对于6.2.2中提到试件外露面积,其误差应控制在最小尺寸(0.005m2）的土0.5%考虑到测量时可能存在的误差,圆形试验杯的直径或者正方形试验杯的边长的测量精度应达到士0.5mm。对于外露面积较大的试件,这种误差影响测试结果的可能性较小。
如果试验杯和封装方法存在"封装边缘"现象,应根据附录F中规定对试验杯和试件进行边缘修正。
9.2 试件厚度
如果测试整个产品的透湿率或透湿阻,那么测试结果的精确性不受试件厚度的影响。如果需要测试材料的透湿系数,那么试件厚度测量时的精度直接影响测试结果的精确性。硬质试件厚度的测量宜采用千分尺进行测量,则测试结果的精确性可以优于0.5%
注:对于松软填充材料或者类似材料,可以降低其厚度测量的精确性。
19.3 密封效果
如果根据 5.6中的密封材料对试件进行密封,那么因密封效果不佳引起渗漏的可能性要远低于根据其他来源使用的密封材料。如果在一组测试组件中有一个测试组件因密封效果不佳使得透湿率的结果偏离较大,则应剔除该数据。
9.4 称量精度
试件的尺寸和连续称量的间隔时间会影响测试结果的精确性。天平精度宜满足附录H中规定的试件尺 寸和称量间隔的要求。
9.5 环境条件的控制
试验杯和试验工作室环境之间的水蒸气压力差对于整个试验起决定性因素。这个压力差决定着随后测试结果的精确性。
试验杯内的水蒸气压力取决于干燥剂或饱和溶液。合适的干燥剂的水蒸气压力可以认为是0 Pa。按GB/T20312一2006中附录B的规定配置正确浓度的饱和溶液并且控制试验工作室的温度可使饱和溶液上方空气的相对湿度精确至土0.5%
按表2的试验条件进行试验,对试件两侧水蒸气压力差的影响不超过士10%
试验工作室的环境条件应由经校准的精确的仪器设备来控制,这样能够提高整个试验过程中得到的水蒸气压力平均值的精确度
注:为了得到准确的透湿系数数据,试验时需要对试验工作室的环境条件进行精确的控制。
9.6 试验过程中大气压力的差异
对于薄膜这样具有较低透湿率的产品,如果试验过程中大气压力存在较大差异时,可能会影响最终的试验结果。同时考虑到浮力的影响,可以在试验过程中同时制备一个空白样(空白样为不放置饱和溶液或干燥剂的测试组件)并测试空白样的质量变化,或者增加试验周期并选择试验时大气压相近的测试数据进行结果计算。以上两种方法可以降低试验过程中因大气压力的差异对结果精确性的影响。
10 测试报售
测试报告应包括以下内容:
a) 引用本标准。
b)产品信息:
——产品名称,生产企业,制造商和供应商;
——产品类型;
——产品批号或者类似信息;
——样品到达实验室时的状态,必要时应描述样品是否具有天然表皮或饰面;
——试件预处理措施,包括试件切割,必要时应包括试件的养护过程;
——其他产品信息,例如产品标称厚度或标称密度。
c）试验过程:
——平均大气压,平均温度和试件两侧的平均相对湿度,以及与平均值的偏差;
——试件形状和数量;
——试验条件;
——任何影响试验结果的偏离和事件;
——试验日期;
——与操作有关的信息以及使用的设备。
d)结果:
——水蒸气透过性能（湿流密度、透湿率、透湿系数或者湿阻因子）。若试件两表面不同,还应注明水蒸气的湿流流向；
——试件边缘影响的修正和空气层阻力的修正;
——单个试件的试验结果;
——试验结果的算术平均值。
