Moisture measurements in building materials with microwaves

Rakennusten ja rakenteiden kuntoisuuden määrityksissä ja arvioinneissa on olennaista määrittää rakennuksen lattian ja muiden rakenneosien kosteus. NDT-menetelmiä on yhä enemmän käytetty tällaiseen kosteusmittaukseen, koska ne eivät vaurioita tutkittavaa rakennusta. Mikroaaltosiirtomenetelmä on eräs NDT-menetelmistä, ja sitä on käytetty useita vuosia. Tässä raportissa tutkitaan mikroaaltomenetelmän soveltuvuutta eri rakennusmateriaalien kosteuden mittauksiin. Menetelmää on menestyksekkäästi käytetty BAMissa toistetuissa tiili- ja hiekkakivimateriaalien kosteuden mittauksissa. Tässä projektissa tutkittiin myös muita materiaaleja, kuten betonia, hiekkaa, sepeliä, lämmöneristeitä ja puuta. Samalla kerättiin tietoa rakennusmateriaalien kosteuden määrittämisestä työmaalla mikroaaltomenetelmällä. Tutkimuksessa käytetty laitteisto on kehitetty BAMissa muutaman viime vuoden aikana. Menetelmä edellyttää koekappaleeseen kaksi yhdensuuntaista reikää, joissa kaksi antennia voi liikkua. Materiaalin kosteussisältö voidaan laskea kahden porareiän välillä siirtyvän mikroaallon intensiteetistä. Kosteusprofiilit porareiän pituussuunnassa voidaan saada liikuttamalla antenneita askelittain porareikää pitkin ja suorittamalla mittaukset joka askeleen kohdalla. Antennia varten tarvittavien reikien poraamisessa pitää olla erityisen huolellinen, koska poraaminen ei saa vaikuttaa koekappaleen kosteustilaan ja porareiät pitää tehdä niin yhdensuuntaisiksi kuin vain on mahdollista. Mikroaallon taajuudet olivat suoritetuissa laboratoriokokeissa 8 - 16,5 GHz askeleen olleessa 0,5 GHz. Antennien halkaisijat olivat 7 ja 9 mm:n välillä, porareikien halkaisijat olivat 8 ja 12 mm:n välillä. Betonikoekappaleita lukuun ottamatta kaikki koekappaleet mitattiin käyttämällä muoviputkia porarei'issä. Mikroaaltotekniikalla mitatut kosteussisällöt verrattiin punnitsemalla määritettyihin kosteussisältöihin. Molemmat mittaukset tehtiin samanaikaisesti. Mikroaaltomenetelmällä mitatut tulokset piirrettiin yhteen punnitsemalla määritettyjen kosteuksien kanssa. Raportti sisältää myös joitakin kosteusmittauksia, jotka tehtiin yhdessä BAMissa käynnissä olevien kahteen historialliseen Berliinissä olevaan rakennukseen kohdistuvien tutkimusten kanssa. Näitä mittauksia verrattiin samasta kohteesta aikaisemmin suoritettuihin mittauksiin. Mikroaaltomenetelmä antoi 0 - 2 tilavuuusprosentin epävarmuuden kaikille tässä tutkimuksessa tutkituille materiaaleille. Joissakin mittauksissa ja materiaaleissa erot olivat niin pieniä, että ne voitiin jättää huomioimatta. Joissakin mittauksissa häiröt johtivat suurempiin virheisiin. Tulosten tarkkuutta voidaan parantaa poistamalla jotkut epätarkkuustekijät. Kosteuden laskennassa esitettiin joitakin parametrejä materiaalilaaduille ja kiviaineskoolle. Kun nämä tekijät määritetään jokaiselle materiaalille, on mahdollista saada vertailukelpoinen tulos mikroaaltomenetelmän ja punnitusmenelmän välille. Tämä raportti sisältää myös perusteoriaa rakennusmateriaalien mikroaaltotransmissiomenetelmän mukaisesta mittauksesta, ku-vauksen mittausperiaatteesta ja laitteistosta sekä laitteiston valokuvan.