¿Cuáles son las aplicaciones del método de adsorción dinámica de vapor en el campo de la investigación de materiales de construcción?

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¿Cuáles son las aplicaciones del método de adsorción dinámica de vapor en el campo de la investigación de materiales de construcción? Hay muchos tipos de materiales de construcción disponibles en la actualidad, desde los omnipresentes cemento y hormigón hasta nuevos tipos de compuestos basados ​​en materiales naturales. Los métodos avanzados de adsorción de vapor de agua (resolución DVS) pueden mejorar la comprensión del comportamiento de adsorción de estos materiales, ayudando así a predecir su rendimiento práctico. 1. La adsorción dinámica de agua del cemento (DVS) proporciona información básica sobre la reacción del cemento y el hormigón cuando cambia la humedad relativa y también puede proporcionar el impacto de los cambios en el rendimiento, como la durabilidad, la vida útil y la respuesta a los aditivos. La información proporcionada por DVS puede ayudar a mejorar el desempeño de estos y otros aspectos del cemento y el concreto. 2. Prehidratación: La llamada prehidratación es el proceso en el que el cemento absorbe agua al exponerse a la humedad. La prehidratación del cemento es un fenómeno que preocupa mucho a los fabricantes y usuarios. Puede tener consecuencias adversas como un mayor tiempo de curado, una menor resistencia a la compresión, una alteración de las propiedades reológicas y una menor respuesta a los aditivos plastificantes de alta eficiencia. La prehidratación implica interacciones interfaciales con moléculas de agua gaseosas y condensación capilar entre partículas. 3. Almacenamiento En lo que respecta al tiempo de almacenamiento o la vida útil del cemento, se debe considerar cuidadosamente la cantidad de absorción de agua. La cantidad de agua absorbida se ve afectada por parámetros como la temperatura, el tiempo de colocación, la humedad relativa y las propiedades especiales del material. El cemento que ya está prehidratado cuando se envía a los clientes también puede afectar su rendimiento. La prehidratación está asociada con el proceso de fabricación y almacenamiento del cemento y puede cambiar significativamente las propiedades del cemento. Con la ayuda de DVS, se pueden simular condiciones reales a diferentes humedades y temperaturas y se puede calcular la vida útil del cemento. 4. Tamaño del orificio El tamaño del orificio está directamente relacionado con la vida y durabilidad del concreto. El tamaño de las partículas afecta la cantidad de agua absorbida por el hormigón y también afecta la superficie específica de los poros disponibles para la condensación capilar. En el cemento poroso, el transporte de moléculas de vapor de agua se ve afectado por la condensación y la vaporización, que son procesos de intercambio de moléculas de agua que ocurren entre la superficie del poro y el aire dentro de ella. 5. Difusión La difusión del vapor de agua depende de la porosidad, la geometría de los poros del hormigón y el contenido de agua líquida en los poros. Para un uso a largo plazo, el concreto debe poder resistir el daño causado por muchos factores, incluidos los ciclos de congelación y descongelación, la erosión y el ataque de sulfatos. El mecanismo de acción de estos factores está más o menos controlado por la resistencia del hormigón a la intrusión de vapor de agua. DVS se puede utilizar para obtener la constante de difusión del vapor de agua en materiales de cemento y hormigón. 6. Isotermas de adsorción/desorción Se puede obtener información importante sobre el cemento y el hormigón a partir de las isotermas de adsorción y desorción. Las isotermas de adsorción de vapor de agua se utilizan a menudo para calcular la distribución del tamaño de los poros y el área superficial específica. Además, también se puede obtener información útil del efecto de histéresis en las isotermas. Por ejemplo, la histéresis puede explicarse por la presencia de pequeños poros interconectados que limitan la capacidad de los poros internos grandes para acceder a las moléculas de vapor de agua externas. Con los instrumentos DVS, las pruebas son un proceso preciso y totalmente automatizado, y las isotermas de adsorción y desorción se pueden obtener en tan solo unos días, en lugar de semanas o meses de trabajo laborioso y propenso a errores. 7. Cuando los materiales compuestos se someten a impactos ambientales, como fluctuaciones en la humedad relativa, las moléculas de agua se difundirán hacia la matriz del compuesto. Esto afectará negativamente a la conexión base-refuerzo. Generalmente, para los materiales compuestos, la exposición prolongada a ambientes húmedos causará daños irreversibles debido a la hidrólisis de la matriz polimérica o la formación de microfisuras, y las altas temperaturas pueden exacerbar este proceso. Al mismo tiempo, la difusión de vapor de agua dentro de la matriz reducirá la temperatura de transición vítrea y ablandará la matriz, lo que dará como resultado una disminución de la resistencia. Por tanto, el contenido de agua y sus efectos sobre los materiales compuestos son de gran importancia para los diseñadores estructurales. Los equipos DVS se pueden utilizar para obtener datos de adsorción de agua en compuestos a diferentes temperaturas. Esto facilita la caracterización de dichos materiales y predice su comportamiento en uso. En los compuestos de madera y plástico, la adsorción de vapor de agua afecta directamente las dimensiones y durabilidad del compuesto debido a la expansión de la madera presente en su interior. También aumenta la posibilidad de ataque por hongos u otros microorganismos. La cantidad de agua absorbida depende de la madera, la cantidad de polímero y el tratamiento de la madera antes de la fabricación del composite. 8. Madera La madera es un material absorbente de agua porque su pared celular contiene una gran cantidad de sitios absorbentes de agua, que están compuestos principalmente por grupos hidroxilo polares. La mayoría de las propiedades de la madera cuando se utiliza como material de construcción, como la inestabilidad dimensional, la durabilidad y el ataque de hongos, están estrechamente relacionadas con el comportamiento de adsorción de agua de la madera. El comportamiento de adsorción de agua se complica debido a la influencia de los principales componentes de la madera. Las células y la celulosa del interior forman una intrincada conformación de la pared celular interna. La absorción de agua provoca cambios continuos en la estructura, lo que resulta en cambios en el tamaño de la pared celular. 9. Materiales de reparación Entre los materiales de reparación, la compatibilidad entre materiales nuevos y antiguos es el centro de atención. Por tanto, es importante investigar las propiedades de intrusión de vapor de agua de los materiales de construcción utilizados en estructuras más antiguas. La infiltración de vapor de agua en la estructura exterior de un edificio puede tener un impacto significativo en el comportamiento térmico de los materiales, la calidad del aire interior y las cargas de aire acondicionado. Cuando se aumenta/disminuye la humedad relativa, cuando los materiales compatibles tienen propiedades hidratantes y antihumedad similares, y tasas de expansión térmica similares, el compuesto de materiales tendrá buenas propiedades antihidratación y antihumedad. Se pueden utilizar instrumentos DVS para probar estas propiedades de adsorción de vapor de agua. 10. Combinación con otros instrumentos El equipo DVS se puede utilizar con otros instrumentos como Raman, XRD, etc. para probar los cambios de rendimiento de las muestras cuando cambia la humedad relativa.