Układy pomiaru wilgotności

Dlaczego mierzy się wilgotność?

W branży budowlanej pomiar wilgotności odgrywa bardzo ważną rolę, ponieważ zawartość wody w materiałach i konstrukcjach bezpośrednio wpływa na ich jakość, trwałość oraz bezpieczeństwo.

Zbyt wysoka wilgotność betonu, zaprawy czy drewna może prowadzić do obniżenia ich wytrzymałości, odkształceń i pękania. Nadmierna ilość wody w ścianach czy fundamentach sprzyja także korozji stali zbrojeniowej oraz niszczeniu tynków i izolacji. Dodatkowo, wilgoć stwarza warunki do rozwoju pleśni i grzybów, co nie tylko osłabia konstrukcję, ale także zagraża zdrowiu użytkowników budynku.

Pomiary wilgotności są niezbędne również ze względów technologicznych – wiele prac, takich jak malowanie, tynkowanie czy układanie posadzek, wymaga odpowiednio suchego podłoża. Dlatego kontrola wilgotności pozwala zapewnić trwałość i estetykę obiektu, a także uniknąć kosztownych napraw w przyszłości.

Metody pomiaru wilgotności w budownictwie

W budownictwie stosuje się różne metody pomiaru wilgotności, ponieważ od jej poziomu zależy trwałość i jakość wykonanych prac. Dobór odpowiedniej techniki badawczej pozwala uzyskać wiarygodne wyniki i dostosować je do rodzaju materiału oraz etapu budowy. Dzięki temu możliwe jest skuteczne kontrolowanie procesów technologicznych i zapobieganie problemom konstrukcyjnym.

Popularne metody to:

Metoda suszarkowo-wagowa (grawimetryczna)

Metoda suszarkowo-wagowa to jedna z najdokładniejszych i najczęściej stosowanych laboratoryjnych metod pomiaru wilgotności materiałów budowlanych. Polega ona na pobraniu próbki badanego materiału (np. betonu, tynku, jastrychu czy drewna), a następnie jej dokładnym zważeniu w stanie naturalnym. Kolejnym krokiem jest umieszczenie próbki w suszarce laboratoryjnej i poddanie jej działaniu podwyższonej temperatury – zwykle ok. 105 ± 5 °C – aż do momentu, gdy masa przestanie się zmieniać. Oznacza to, że cała wilgoć zawarta w materiale została odparowana.

Po wysuszeniu próbkę ponownie się waży, a różnica pomiędzy masą przed suszeniem i po suszeniu odpowiada ilości wody, jaka znajdowała się w materiale. Na tej podstawie oblicza się procentową zawartość wilgotności.

Metoda suszarkowo-wagowa jest bardzo dokładna i stanowi punkt odniesienia do innych technik pomiarowych, ale jej wadą jest czasochłonność oraz konieczność zniszczenia fragmentu badanego materiału.

Metoda karbidowa (CM test)

Metoda ta jedną z najczęściej stosowanych w budownictwie metod pomiaru wilgotności, szczególnie przy badaniu jastrychów przed układaniem podłóg. Jej zaletą jest stosunkowo duża dokładność i możliwość uzyskania wyniku bezpośrednio na placu budowy.

Badanie polega na pobraniu próbki materiału, którą następnie umieszcza się w stalowym naczyniu ciśnieniowym razem z ampułką węglika wapnia (CaC₂). Pod wpływem reakcji chemicznej wilgoć zawarta w próbce reaguje z karbidem, w wyniku czego wydziela się acetylen (C₂H₂). Gaz ten zwiększa ciśnienie wewnątrz cylindra, a manometr podłączony do urządzenia wskazuje jego wartość. Ciśnienie to jest proporcjonalne do ilości wody w próbce, co pozwala określić jej wilgotność.

Zaletą metody karbidowej jest możliwość wykonania badania bezpośrednio na budowie oraz uzyskiwanie precyzyjnych wyników w szybkim czasie.

Jako minus można wskazać konieczność pobrania próbki (to zatem metoda niszcząca) a także zachowania szczególnej ostrożności ze względu na użycie substancji chemicznej i gazu.

Metoda karbidowa jest uważana za standard przy odbiorze podkładów podłogowych, ponieważ pozwala jednoznacznie stwierdzić czy można już bezpiecznie przystąpić do montażu posadzki.

Metody bezinwazyjne

Nowoczesne metody bezinwazyjne pomiaru wilgotności w budownictwie to rozwiązania, które pozwalają ocenić zawartość wody w materiale bez konieczności pobierania próbek czy niszczenia badanej powierzchni. Wykorzystują one zjawiska fizyczne związane z oddziaływaniem fal elektromagnetycznych lub akustycznych na strukturę materiału. Dzięki temu możliwy jest szybki i nieniszczący pomiar nawet w trudno dostępnych miejscach.

Najczęściej stosowane metody bezinwazyjne:

• pomiar mikrofalowy - polega na przenikaniu fal mikrofalowych przez materiał, woda zmienia prędkość i tłumienie fali, co pozwala ocenić jej zawartość. Wykorzystywany np. do badania wilgotności betonu czy murów
• metoda dielektryczna (pojemnościowa) opiera się na różnicach stałej dielektrycznej materiału suchego i wilgotnego, czujnik przykładany do powierzchni mierzy zmiany pola elektrycznego. metoda często stosowana w ręcznych wilgotnościomierzach budowlanych
• metoda NIR (bliskiej podczerwieni) analizuje odbicie lub absorpcję promieniowania w podczerwieni. Umożliwia szybkie określenie zawartości wody w powierzchniowych warstwach materiałów
• metody ultradźwiękowe polegają na analizie prędkości i tłumienia fal akustycznych przechodzących przez materiał. Zawilgocenie zmienia parametry propagacji fal, co pozwala określić wilgotność.

Układy pomiaru wilgotności

W badaniach pomiaru wilgotności stosuje się różne rozwiązania – od prostych, ręcznych przyrządów, po złożone układy pomiarowe zintegrowane z systemami monitoringu.

Główne rodzaje układów pomiaru wilgotności w budownictwie:

Wilgotnościomierze elektryczne (opornościowe i pojemnościowe)

Wilgotnościomierze elektryczne to jedne z najczęściej używanych narzędzi do szybkiego pomiaru wilgotności w budownictwie. Ich działanie opiera się na właściwościach elektrycznych materiałów, które zmieniają się w zależności od zawartości wody.

Dzięki temu można łatwo ocenić stan wilgotności betonu, tynków, jastrychów czy drewna – zarówno podczas budowy, jak i w trakcie eksploatacji budynku. Stosowane są do sprawdzania stopnia wysuszenia tynków i gładzi przed malowaniem, diagnostyki izolacji przeciwwilgociowych, kontroli zawilgoceń ścian i fundamentów czy szybkiej weryfikacji jakości materiałów dostarczanych na budowę (np. drewna konstrukcyjnego).

Wykorzystywane są elektryczne wilgotnościomierze:

• opornościowe (igłowe) - wbijane elektrody mierzą opór elektryczny materiału, im większa wilgotność, tym mniejszy opór, wymagają naruszenia powierzchni, stosowane do drewna, betonu, tynków, jastrychów
• pojemnościowe (dielektryczne, bezinwazyjne) - działają na zasadzie pomiaru zmian pola elektrycznego między elektrodami czujnika a materiałem, wystarczy przyłożyć urządzenie do powierzchni – bez uszkadzania konstrukcji, często używane do badania tynków, posadzek i murów.

Czujniki higrometryczne

Czujniki higrometryczne to nowoczesne urządzenia służące do pomiaru wilgotności względnej powietrza oraz – pośrednio – wilgotności materiałów budowlanych. Działają one na zasadzie rejestrowania zmian właściwości fizycznych specjalnych elementów pomiarowych (np. materiałów higroskopijnych, półprzewodników czy polimerów), które wchłaniają parę wodną z otoczenia. Dzięki temu można kontrolować mikroklimat w budynkach, monitorować procesy technologiczne oraz zapobiegać zawilgoceniu konstrukcji.

Rodzaje czujników higrometrycznych:

• pojemnościowe (dielektryczne) - zbudowane z kondensatora, którego dielektryk zmienia swoją stałą dielektryczną w zależności od ilości wody wchłoniętej z powietrza, charakteryzują się dużą trwałością, szerokim zakresem pomiarowym i dobrą stabilnością

• oporowe (rezystancyjne) - wykorzystują higroskopijną warstwę przewodzącą, jej rezystancja spada wraz ze wzrostem wilgotności, często używane w prostszych urządzeniach pomiarowych i systemach monitorujących
• psychrometryczne - składają się z dwóch termometrów (suchego i wilgotnego), które porównują temperatury i na tej podstawie wyznaczają wilgotność względną powietrza, obecnie rzadziej stosowane, głównie w pomiarach kontrolnych.

Układy wagowe

Układy wagowe w badaniu wilgotności w budownictwie to systemy pomiarowe, które wykorzystują dokładne wagi laboratoryjne lub przemysłowe do określenia ilości wody w materiale na podstawie zmiany jego masy.

Takie układy stanowią podstawę najbardziej klasycznej i jednocześnie referencyjnej metody oznaczania wilgotności, czyli metody suszarkowo-wagowej, ale mogą być także zautomatyzowane i stosowane w nowoczesnych laboratoriach oraz liniach technologicznych.

Nowoczesne układy wagowe to:

• automatyczne wagi suszarkowe – urządzenia, które łączą funkcję wagi precyzyjnej z komorą grzewczą, proces suszenia i ważenia odbywa się w jednym urządzeniu, a wynik wilgotności jest wyliczany automatycznie
• układy wagowe w liniach technologicznych – stosowane np. w produkcji prefabrykatów betonowych, gdzie kontrola wilgotności kruszyw i mieszanek odbywa się w sposób ciągły
• systemy z rejestracją komputerową – umożliwiają archiwizację wyników i analizę przebiegu zmian masy w czasie.

W praktyce budowlanej stosuje się często kombinację różnych układów – szybkie pomiary przyrządami elektronicznymi na budowie, a następnie dokładne testy laboratoryjne, gdy wymagana jest precyzja (np. przy odbiorach technicznych).

Poznaj firmy oferujące układy pomiaru wilgotności.

Fot. Freepik