WoodBuild delprojekt C Fukt i trä utomhus ovan mark

Transkript

1 WoodBuild delprojekt C Fukt i trä utomhus ovan mark Lars-Olof Nilsson Avd Byggnadsmaterial, LTH

2 Delprojekt C Fukt i trä utomhus ovan mark Medverkande Simon Dahlquist, SP-Trätek, Ske Maria Fredriksson, doktorand, LTH-Byggnadsmaterial Tord Isaksson, LTH-Konstruktionsteknik Anna Pousette, SP-Trätek, Ske Karin Sandberg, SP-Trätek, Ske Lars Wadsö, LTH-Byggnadsmaterial Lars-Olof Nilsson, koordinator, LTH-Byggnadsmaterial

3 Beständighet och livslängd hos trä utomhus ovan mark Problemställning: (MC=Moisture Content = Fuktkvot) 1. Hur fuktigt blir det i virket? MC(T,t) 2. Hur fuktigt får det vara, utan att röta uppkommer? MC krit (T,t) 3. Se till att MC(T,t) < MC krit (T,t)! Delprojekt C arbetar med punkt 1 (D2 med pkt 2; A m pkt 3) Mål: Verktyg för att förutsäga MC(T,t) för framtida träkonstruktioner!

4 Fukt i trä utomhus ovan mark MC(T,t) Angreppssätt Modeller för kedjan: Uteklimat Mikroklimat Ytfukt Fukt i trä Verifiering med Laboratoriemätningar Fältmätningar

5 Delprojekt C.3 Modeller, beräkningar o prognoser - från uteklimat till mikroklimat samt fuktbalans i virkesdelar Typfall för mikroklimat på träytor har identifierats Fri yta exponerad för regn/luftfukt, orienterad vertikalt, horisontellt och med olika lutning Horisontella och vertikala skarvar av olika utformning Överlapp av olika typer. Maria F har utvecklat generella typfall, som är delmängder av varje tänkbar framtida träkonstruktion!(?)

6 Tre generella typfall A. ändträ - ändträ B. ändträ - flatsida C. flatsida - flatsida

7 Typfall exempel A B C α = 0 α = 90

8 Angreppssätt Ett begränsat antal typfall, som är delmängder av alla tänkbara träkonstruktioner! Fuktfällor ger våttider på träytor, dvs fukthistorien. Bild: Maria Fredriksson Fukthistorien på träytor är randvillkor för virkesdelar. Fuktbalansen i virkesdelar ges av randvillkoren och materialegenskaperna

9 Modell för uppfuktning/uttorkning av ändträ Traditionellt: Fuktflöde av fuktkvotsgradient; fuktberoende diffusivitet w g D w x w t x D w(u) w x

10 w kg/m3] Uppfuktning av ändträ Uttorkning av ändträ traditionellt ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 Djup [m]

11 Uppmätt uttorkning av ändträ, Sandberg (2009)

12 Modell för uppfuktning av ändträ Djup

13 Modell för uttorkning av ändträ Djup

14 Modell för uttorkning av ändträ R R P w 2 R

15 Modell för uppfuktning/uttorkning av ändträ Istället: Fuktflöde av porvattentrycksgradient (ev RF-gradient); fuktberoende permeabilitet. Sorptions- (suction-) kurva, med stor hysteres och scanning. P g k w P x w t x k P (u) P w x w(p w,t)

16 MC (%) RH(%) Suction & scanningkurvor spruce The scanning curves are almost horisontal when drying starts! The pore water pressure may drop a lot with little MC-change. Penner (1965)

17 Delprojekt C.4 Laboratoriemätningar Maria Fredriksson! Kontrollerat klimat: regn med känd varaktighet + styrt torkklimat Nya, resistiva metoder för fuktkvot (också över FSP) och våttider på ytor och i spalter/fuktfällor Typfallen!

18 Mäter: fuktkvot ytfukt förekomst av vatten i spalten

19 Mätpunkter

20 Mätning av fuktkvot

21 Mätning av fuktkvot Kalibrering vid låga RF: burkmetoden : 65%, 75%, 82%, 85% samt 95% RF Kalibrering vig höga RF: pressure plate metoden: 99.94%, 99.97%, 93,3% RF

22 Ytfuktsmätning

23 Förekomst av vatten i spalten

24 ANSLUTNINGSFÖRSÖK: TYPFALL A - splintved Vindeln Maria Fredriksson, BML, LTH

25 Tre generella typfall A. ändträ - ändträ B. ändträ - flatsida C. flatsida - flatsida

26 Provkropp Typfall A Mäter: fuktkvot förekomst av vatten i spalten ytfukt

27 Försöksuppställning Material: kärnved av gran från Vindeln

28 Typfall A splintved Vindeln d = 0 mm d = 2 mm d = 5 mm

29 Typfall A splintved resp. kärnved Vindeln splintved d = 0 mm kärnved d = 0 mm

30 ANSLUTNINGSFÖRSÖK: TYPFALL B - splintved Vindeln Maria Fredriksson, BML, LTH

31 Tre generella typfall A. ändträ - ändträ B. ändträ - flatsida C. flatsida - flatsida

32 Anslutningsförsök: Typfall B Provkropp

33 Anslutningsförsök: Typfall B Försöksuppställning

34 Typfall B Exempel på resultat

35 Typfall B Exempel på resultat d= 0 mm d= 2 mm d= 5 mm

36 CT-FÖRSÖK I SKELLEFTEÅ Maria Fredriksson, BML, LTH & Karin Sandberg, SP-Trä-Ske

37 CT- försök Material: kärnved Vindeln 3 st splintved Vindeln 3 st kärnved Halland 3 st splintved Halland 3 st Mättillfällen konditionerade till 65% RF 3.5 h uppfuktning 6.5 h uppfuktning 16.5 h omfördelning (100% RF) 24 h omfördelning (100% RF) 40.5 h omfördelning (100% RF) efter torkning i 103 C

38 Resultat CT-försök Exempel Kärnved (Vindeln) Splintved (Vindeln)

39 Resultat CT-försök Exempel Kärnved (Vindeln) Splintved (Vindeln)

40 Delprojekt C.5 Fältstudier - Exponering av trä utomhus ovan mark Klimatet dokumenteras med väderstationer. Mätmetod för våttid på yta. Trådlösa sensorer för fuktkvot på olika djup. Balkar och stolpar i Bygdsiljum. Särskilda temperaturgivare på olika djup. Exempel Höghus i Älvsbackastrand. & Kv. Ekorren i Skellefteå Kompletterande balkar och stolpar i Borås. Panelsystem på LTH-tak i Lund Utvärdering pågår. Exempel.

41 Fältstation, Bygdsiljum Balkar, stolpar Lokalt klimat ( allt ) Vid varje mätpunkt: RF & T, luft Ytfukt,våttider Fuktkvot, olika djup T, olika djup

42

43

44

45

46

47

48

49

50 LTH-tak Tord Isaksson

51 Exempel: Balkar, Bygdsiljum, våttider

52 Exempel: Balkar, Bygdsiljum, våttider

53 Exempel: Balkar, Bygdsiljum, våttider

54 Exempel: Balkar, Bygdsiljum, fuktkvoter

55 Exempel: Balkar, Bygdsiljum, fuktkvoter

56 Exempel: Balkar, Bygdsiljum, fuktkvoter

57 Samtliga fuktkvoter, Älvsbacka, mars jan 2010

58 Kommunikationsplan 1. Paper/presentation på 12DBMC om trådlösa mättekniken, Sandberg et al (2011) 2. Paper/presentation på 12DBMC om balkar i Bygdsilum, Sandberg et al (2011) 3. Paper/presentation vid IRG42 om modell för uppfuktning/uttorkning av ändträ, Nilsson & Sandberg (2011) 4. Papers till tidskrifter, Fredriksson ( ) a) Små sensorer för fuktkvotsmätning. b) Desorptions- och absorptionsegenskaper hos gran vid höga fuktnivåer. c) En metod för våttidsmätning på träytor och i fuktfällor. d) Inverkan av spaltstorlek mellan ändträytor. e) Ytterligare paper(s) om mätmetoder, resultat och modeller. 5. Rapport över fältmätningsresultat, Nilsson et al (2011, 2012) 6. Kalibrering över fibermättnadspunkten. Sandberg et al (2011) 7. Inverkan av sprickor; Sandberg ( ) 8. Modeller för våttider. Modeller för T(t) & MC(t) Nilsson et al (2012)