Введение

Испытание на целостность — это «святой Грааль» строительства ограждающих конструкций. Уверенность в том, что участки здания, которые, как ожидается, намокнут из-за погоды, находятся в состоянии предотвратить попадание воды внутрь, является целью каждого подрядчика, а также каждого владельца. В результате была создана целая индустрия испытательных лабораторий. Поиск методов испытаний, обеспечивающих эту уверенность, развивался на протяжении десятилетий, и каждое новое достижение в тестировании давало либо более точные результаты, либо результаты за меньшее время, либо и то и другое.Этот документ предоставит информацию об исторических, а также о современных доступных методах тестирования. В этой статье не рассматриваются полевые испытания фенестрации, жалюзи или дверей.

Исторически существовало пять широко используемых методов испытаний для испытания горизонтальных мембран: испытания с разбрызгиванием, испытания с разливом, измерения емкости (импеданса), ядерные измерения и инфракрасная (ИК) тепловая визуализация. За последние два десятилетия два новых метода испытаний произвели революцию в индустрии обнаружения утечек и проверки целостности.Эти методы используют электричество и простую электрическую цепь для обнаружения и идентификации проблемных условий в кровельных и гидроизоляционных системах. Обычно они называются «Испытание электрической проводимости низкого напряжения» и «Испытание искрой высокого напряжения». Чтобы объяснить или рассмотреть все принципы и тонкости того, как следует применять каждый метод тестирования для получения точных результатов, потребуется больше времени и места, чем это разрешено. В этом документе основное внимание будет уделено методологии тестирования, научным принципам, а также их преимуществам и недостаткам.Особое внимание будет уделено ограничениям. Во многом это связано с тем, что автору стало известно, что возможности техники высокого и низкого напряжения часто преувеличиваются, что приводит к несоблюдению ожиданий со стороны владельцев и подрядчиков, что приводит к скептицизму и возможно плохая репутация появляющейся технологии.

Как и в случае с большинством следственных инструментов, выбранный метод тестирования является таким же хорошим, как и опыт человека, использовавшегося для проведения теста.Знание всех вариантов метода испытаний — это только первый шаг. Знание преимуществ и, что более важно, ограничений каждой системы поможет хорошо осведомленному человеку быстро и экономически эффективно обнаружить и устранить все нарушения в мембране.

Описание

На этой странице ресурсов обсуждаются следующие методы проверки целостности и определения влажности:

Проверка целостности :

1. Тестирование низкого напряжения
2. Испытание высоким напряжением
3. Тестирование паводков
4. Испытание распылением

Обнаружение влаги :

1. Тестирование емкости
2. Инфракрасная термография
3. Ядерный метр

Тестирование низкого напряжения

Низковольтное тестирование является окончательным тестом в том смысле, что после исключения ложных срабатываний тестирование обеспечивает точные места нарушений в тестируемой мембране.Оборудование показывает, где ток проходит через воду через мембрану к основанию ниже.

Низкое напряжение является приемлемым вариантом тестирования, когда непроводящая мембрана установлена ​​над сборкой токопроводящей деки. Эта конфигурация дает простую электрическую цепь, в которой мембрана является электрическим изолятором, и любое нарушение в мембране закрывает путь цепи и позволяет току течь. (см. Диаграмму 1)

Схема 1. Низковольтная электрическая цепь

Электрическая цепь развивается через проводящую площадку, например, бетон или сталь, к которой прикреплен провод заземления от испытательного оборудования.Открытая металлическая проволока затем помещается в круг / петлю на мембране и прикрепляется к положительной стороне испытательного оборудования. Вся площадь крыши затем смачивается водой, которая создает электрическую пластину на всей верхней стороне мембраны при зарядке испытательным устройством. В этой электрической цепи мембрана действует как изолятор между положительно заряженной электрической пластиной на поверхности мембраны и проводящей платой, которая считается землей. Если в мембране имеется разрыв, цепь замыкается и ток протекает к разрыву и, в конечном счете, к земле / деке.Чувствительный измеритель, подключенный к двум зондам, может определять направление потока тока, направляя оператора тестирования к точному месту нарушения. (см. Фотографии 1 и 2) После обнаружения нарушения его необходимо электрически изолировать от испытательной зоны, поместив вокруг него круговую петлю с витой проволокой, соединенной с петлей, которая эффективно удаляет эту область из области, которая проверяется

Фото 1 и 2. Низковольтное испытательное оборудование

Более новое доступное низковольтное испытательное оборудование не требует отдельной петли и испытательного зонда.Тестовая конфигурация, аналогичная описанной выше только в миниатюре, создается платформой сканирования размером примерно 18 «x 24». (см. Диаграмму 2 и фото 3) Эта платформа содержит петлю по периметру, выполненную из металлических цепей, свисающих с краев сканирующей платформы, и дополнительную линию цепей в центре, которые оба подключены к источнику питания. Измерители прикреплены к двум цепям, и когда разрыв находится в пределах платформы, существует разность потенциалов между двумя цепями, которая создает поток тока, который активирует звуковой сигнал, чтобы предупредить техника по испытанию.

Диаграмма 2. Испытательная платформа низкого напряжения
Фото любезно предоставлено компанией Detec Systems, LLC

Фото 3. Низковольтная платформа в действии
Фото предоставлено Detec Systems, LLC

Как и во всех методах тестирования, существуют ограничения. Самая важная часть этого и любого протокола тестирования — техник по тестированию. Многолетний опыт работы не гарантирует квалифицированного специалиста, и, к сожалению, нет курсов или сертификатов для этого типа тестирования.Испытательное оборудование является «тупым», предоставляя специалисту звуковые сигналы и числовые показания или показания измерительного прибора. Технический специалист должен расшифровать эти показания и действовать соответственно. Если техник не понимает принципов процедуры испытания, он не сможет понять показания в случае уникального состояния поля или в случае маловероятной неисправности оборудования.

Другие ограничения включают в себя:

• Проводящие мембраны, такие как черный EPDM и модифицированные битумные мембраны с фольгой, не могут быть проверены.

• Если разрыв находится ниже большого количества вскрыши / почвы, сигнал, считываемый измерителем, будет слабым и его будет легко пропустить.

• Если в случае мембраны, покрытой покрывающим слоем, между мембраной и слоем покрывающего слоя имеются электроизоляционные материалы (например, пенная изоляция, пластиковые дренажные маты, полимерные листы для физической защиты или корневые барьеры и т. Д.), Точность испытания будет ограничиваться половиной наименьшего размера барьера, вокруг которого должен проходить ток.

• Если вода не попала от пролома к палубе, например, если пролом новый и / или не был подвержен погодным условиям, контур не будет завершен, и пролом не будет идентифицирован.

• Если замедлитель пара находится под мембраной и не пронизан механическими крепежами, настил электрически изолирован, и никаких повреждений в открытой мембране кровли обнаружено не будет.

• Если несколько проникновений существуют в непосредственной близости друг от друга, физически становится невозможным изолировать известные нарушения и повторно тестировать области, непосредственно примыкающие к нарушениям.

• Некоторое количество скопившегося мусора, особенно на крышах с гравийной поверхностью, эффективно отталкивает воду и не создает сплошную электрически заряженную пластину в верхней части мембраны. Любая область, которая не является влажной, не может нести ток и поэтому не проверяется.

• Вертикальные отблески чрезвычайно трудно поддерживать в мокром состоянии и, следовательно, их сложно проверить.

Тестирование высокого напряжения

Концепция тестирования высокого напряжения аналогична концепции низкого напряжения и изображена на диаграмме 3.В испытаниях высокого напряжения используется заряженная металлическая щетка над мембраной, а не электрическая пластина с водой для создания разности электрических потенциалов. (см. Фото 4 и 5) Источник питания снова заземлен на токопроводящую деку и создает большую разность потенциалов при чрезвычайно малом токе. Когда металлическая головка метлы проходит через пробоину на поверхности электроизоляционной мембраны, цепь замыкается, и ток течет. Этот поток тока обнаруживается тестовым блоком, который отключает питание от метлы и издает звуковой сигнал, предупреждающий тестового оператора.Область, где находилась головка метлы, когда слышен тональный сигнал, затем осторожно перемещается снова на девяносто градусов в направлении первоначального поворота, чтобы точно определить точное место разрыва. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будут проверены все участки мембраны, включая вертикальные отливы и проникновения.

Схема 3. Высоковольтная электрическая цепь

Фото 4 и 5. Высоковольтное испытательное оборудование

Отсутствие воды, а также относительная скорость и простота тестирования высокого напряжения делают его предпочтительным для низкого напряжения в большинстве условий.Когда температура очень высокая, держать мембрану влажной для испытаний при низком напряжении часто невозможно. Когда температура очень низкая, работа с водой может быть опасной, а иногда и невозможной. Испытания под высоким напряжением позволят определить точное место пробоин в мембране и, поскольку вода не используется, позволяют их немедленный ремонт и повторное тестирование.

Уникальным преимуществом этой процедуры испытаний является то, что для мембран, на которые наносится жидкость, он может определять места, где толщина мембраны не соответствует минимальным требованиям.Если электроизоляционные свойства мембраны (то есть диэлектрическая проницаемость) известны, оборудование может быть установлено на надлежащее напряжение, при котором ток будет проходить через мембрану и активировать звуковой сигнал тревоги, если не присутствует заранее установленная минимальная толщина материала. Эта точность обычно не требуется для создания конвертовых проектов; однако это оборудование обычно используется в трубопроводах, где проверяются внутренние покрытия и их толщина.

Опять же, метод испытаний имеет ограничения.Будучи относительно новой технологией, применяется то же предостережение в отношении квалифицированных специалистов по тестированию. Другие ограничения включают в себя:

• Мембрана должна быть сухой, что может задержать испытание на несколько часов, если роса произошла накануне ночью.
• Мембрана должна быть обнажена (не может проходить испытание на вскрыше).
• Из-за более высокого напряжения больше «ложных срабатываний» возможно, что делает навыки техников-тестировщиков важными.
• Возможно сжечь очень тонкую мембрану, нанесенную жидкостью, если испытательное напряжение установлено слишком высоким.
• Электропроводящие мембраны, такие как черный EPDM и модифицированные битумные мембраны с фольгой, не могут быть испытаны.

Тестирование на наводнение

Фото 6. Идет тестирование во время наводнения

Флуд-тестирование является самым простым и основным из доступных методов тестирования. Это также может быть одним из самых эффективных. Глубокое знание и понимание структурных систем и их безопасной несущей способности является обязательным, прежде чем рассматривать или использовать этот метод.Дренажная система временно закрыта или заблокирована, и рассматриваемая область покрыта водой, как правило, на период от 12 до 48 часов. Одновременно в течение этого периода нижняя сторона испытательной площадки проверяется на наличие признаков проникновения воды. Глубина воды может варьироваться, однако обычно требуется минимум 2 дюйма, чтобы обеспечить достаточный гидравлический напор для нагнетания воды в любые небольшие нарушения, которые могут произойти в течение периода испытания. (см. Фото 6)

Трудности с тестированием на наводнение — это время, необходимое для наполнения, испытания, а затем слива, иногда десятки тысяч галлонов воды, необходимых для надлежащего тестирования области.Когда тестируемая область имеет уклон, превышающий 1/4 дюйма на фут, глубина воды, необходимая для испытания этой области, резко возрастает. Иногда требуемая глубина воды может превышать безопасную несущую способность конструкции. рама или палуба и может потребовать, чтобы область была разбита на несколько меньших секций путем строительства водоудерживающих дамб. После завершения испытания вода должна быть безопасно удалена из мембраны. Если глубина воды достаточна и стоки просто открыв полностью, чтобы осушить область, катастрофические результаты, такие как выдувание колен в дренажных трубах, могут привести к тому, что вся испытательная вода попадет внутрь здания, что приведет к значительным повреждениям.Другое серьезное ограничение этого типа тестирования заключается в том, что если при тестировании возникает утечка, ее необходимо обнаружить на верхней стороне либо визуальным осмотром, либо одним из других методов, описанных в этой статье.

Испытание распылением

Опрыскивание опрыскиванием — это использование контролируемого потока воды, осажденной на строительные элементы, таким образом, который имитирует нормальные или суровые погодные условия. Методы испытаний ASTM E1105 и AAMA 501.2 являются хорошими общими методами, обычно используемыми для проверки наружных стен, наклонного остекления и мелких скатных крыш, чтобы помочь идентифицировать источники утечек.В этой процедуре испытаний ASTM используется калиброванная распылительная стойка с определенным давлением воды, форсунками и расстояниями для смачивания стены водой из расчета пять галлонов на квадратный фут в час. Между внутренней и внешней частью здания создается перепад давления, который имитирует ветер, и внутренняя часть проверяется на наличие утечек. Тестирование AAMA включает в себя калиброванную форсунку, которая подает воду с известной скоростью и давлением в очень ограниченные и специфические области.

Менее формальные испытания шлангов могут проводиться на горизонтальных и вертикальных участках с аналогичными результатами при условии, что разбрызгивание воды контролируется для увлажнения только участков, предназначенных для испытаний.Испытание распылением начинается в точке наименьшего уровня ниже зоны предполагаемой утечки. Дренажный канал испытательной воды на нижних участках крыши или стен должен быть проверен, чтобы убедиться, что они не содержат места утечки. Если тестируется более высокая площадь возвышения, а более низкие площади промывки не тестируются для обеспечения их водонепроницаемости, невозможно определить, куда поступала вода. После тестирования самых низких площадей спрей направляется на все более высокие строительные элементы, а промывная вода течет по компонентам на более низком уровне, который уже был испытан.С помощью этой методологии можно точно определить местоположение входа воды. После того, как место будет найдено, хорошей практикой будет запускать и останавливать утечку несколько раз, изолируя и распыляя только предполагаемое нарушение, с небольшим количеством или без промывочной воды, стекающей по стене или крыше. Это снижает вероятность того, что нижние компоненты здания будут иметь разрыв, который допускает попадание воды, и если задержка в обнаружении утечки может ошибочно показывать, что компонент с более высоким уровнем возвышения, который тестируется несколько минут спустя в процессе испытаний, позволяет воде войти.

Этот тип тестирования может быть особенно эффективным, когда тестирование любым другим методом затруднено из-за ограничений доступа или состава сборки. Это может быть связано с тем, что прудовая вода для испытания в условиях паводка нецелесообразна, или из-за наличия большого количества металлических пробок электрические испытания затрудняются. (см. Фотографии 7 и 8) Кроме того, аэрозольное тестирование идеально подходит для быстрых и простых результатов, поскольку материалы и методы довольно просты и могут быть изучены довольно быстро.

Фото 7 и 8. Области, пригодные для опрыскивания

Наиболее критическим ограничением испытаний при опрыскивании является то, что утечке может потребоваться несколько часов, чтобы смачивать весь путь, прежде чем ее можно будет наблюдать внутри. Кроме того, активация утечки может привести к большему повреждению внутренних компонентов / отделки, что может быть неприемлемым для владельца здания. Другие ограничения испытаний спреем заключаются в том, что в периоды холодной погоды использование воды может быть нецелесообразным, а испытания опрыскиванием могут не повторять все условия, т.е.е. направление, перепад давления и т. д., необходимые для восстановления утечки.

Тестирование емкости

Тестирование емкости использует электрическое поле для определения относительной влажности мембранного узла. Создается электрическое поле, и затем датчик считывает напряженность электрического поля, когда измеритель помещается над мембраной. Сила поля и чувствительность датчика могут быть изменены на основе тестируемой подложки, чтобы получить показания, которые обеспечивают наибольшее отклонение при нахождении в пределах аналогового считывания или цифрового дисплея.Этот тип калибровки измерителя на каждой рабочей площадке обеспечивает наиболее точное обследование, которое позволит оборудование.

Фото 9 и 10. Емкостные счетчики Tramex

Показания, как правило, снимаются в виде сетки с помощью ручного устройства и записываются, хотя можно делать непрерывные показания с помощью нескольких счетчиков, которые установлены на колесах. (см. Фотографии 9 и 10)

Этот метод тестирования является интерпретирующим и не окончательным в том смысле, что он конкретно не определяет местоположение нарушения мембраны, скорее он определяет области повышенной влажности, которые в большинстве случаев можно предположить, чтобы указать на наличие нарушения.Однако это нарушение уже может быть исправлено или исправлено, или это может быть вода, включенная в систему во время строительства. Оборудование не указывает на наличие и не обнаруживает утечку. Это просто указывает на то, что вода находится ниже мембраны. После того, как замер испытательной зоны будет завершен, пробоотборные керны должны быть взяты в местах с высокими и низкими показаниями, а их содержание влаги точно установлено лабораторными измерениями после контролируемой сушки. Этот метод обеспечит корреляцию между показаниями счетчика и абсолютной влажностью сборки.Удаление дополнительных образцов в местах промежуточных показаний счетчика обеспечит более точные корреляции между показаниями счетчика и фактическим содержанием влаги.

Подготовка и калибровка, требуемые для испытаний, описанных выше, могут показаться длительными и обременительными, поскольку результаты обследования не будут доступны до тех пор, пока не будут получены результаты лабораторного содержания влаги. Тем не менее, квалифицированный специалист может быстро откалибровать электрическое поле и датчик, чтобы получить относительные показания, которые предоставляют информацию, позволяющую наметить области с повышенным содержанием влаги перед тем, как покинуть место испытания.Знание областей повышенного содержания влаги дает области, которые должны быть проверены с целью обнаружения нарушения в мембране.

Могут быть случаи, когда тестирование емкости даст повышенные показания, которые не связаны с утечкой. Конденсация в системе утепления крыши является типичным примером, в котором показания измерителя емкости будут повышены без какой-либо связанной с этим утечки в кровле как причины повышенных показаний.

Эта методика испытаний требует, чтобы испытательная мембрана была сухой, сборка была однородной по своим материалам и их толщине, а также чтобы в системе находилась вода для обеспечения дифференциальных показаний в относительных сухих и влажных областях.

Инфракрасная термография (ИК)

Инфракрасная термография — это метод интерпретирующего тестирования, основанный на том принципе, что влажные и сухие строительные компоненты имеют разные скорости прироста и удержания тепла. Влажные материалы имеют значительно большую массу и более медленные скорости теплопередачи, что означает, что они получают и теряют тепло медленнее, чем сухой образец того же материала. Эта физическая характеристика используется таким же образом, как и в испытаниях на емкость, описанных ранее, для количественного определения местоположения влажных компонентов здания.Используемое испытательное оборудование, как правило, представляет собой портативную ИК-камеру с возможностью подключения записывающих устройств или их размещения внутри устройства, что позволяет сохранять информацию и представлять ее в отчете позднее. (см. Фото 11 и 12)

Фото 11 и 12. FLIR ThermaCAM ES ИК камера и ИК фото

Наиболее распространенное использование ИК-визуализации происходит в вечерние часы после солнечного дня, когда внешняя сторона здания, которая подвергается воздействию солнца, становится теплее, чем температура окружающего воздуха из-за солнечной радиации.Величина этой разности температур имеет прямое отношение к цвету и отражающей способности поверхности с более темной и менее отражающей поверхностью, чем больше разница температур; или чем светлее цвет и выше отражающая способность поверхности, тем меньше будет разница температур. Как описано выше, скорость теплового усиления при первоначальном воздействии солнца и скорость тепловых потерь при заходе солнца будет варьироваться между двумя участками одного и того же материала, которые имеют различное содержание влаги.Если ИК-съемка выполняется после захода солнца, открытые участки крыши и стены с повышенным содержанием влаги будут сохранять значительно больше тепла, чем окружающие сухие участки. Эта разница температур может быть легко обнаружена при ИК-сканировании. Предполагается, что зоны повышенной температуры внутри однородного кровельного и стенового агрегата обусловлены наличием влаги. Лабораторная сушка тестовых срезов, удаленных из областей с низкими, средними и высокими температурами, позволит откалибровать ИК-изображение по абсолютной влажности строительных материалов.

Как и при сканировании емкости, квалифицированный исследователь может использовать области повышенной температуры, обнаруженные ИК-оборудованием, предположить, что это происходит из-за повышенного содержания влаги, и, таким образом, сконцентрировать подробные визуальные проверки в этих областях, чтобы изолировать источник утечки.

Как и в случае с емкостным измерителем, при сканировании в ИК-диапазоне будут выделены участки с влажной изоляцией, которые могут быть вызваны конденсацией или другими проблемами, кроме повреждения мембраны крыши.

Препятствия для использования ИК при обнаружении утечек заключаются в том, что сканирование обычно проводится в сумерках или ранним вечером и должно выполняться при благоприятных погодных условиях.Как только области предполагаемой повышенной влажности были идентифицированы, визуальный осмотр на предмет нарушения мембраны должен быть выполнен на следующий день в светлое время суток. Кроме того, должны быть сделаны предположения относительно таких элементов, как однородность материалов, толщина и внутренняя температура здания сканируемых областей. Как и при тестировании емкости, инфракрасное оборудование не указывает на наличие утечек и не обнаруживает их. Это просто предполагает наличие разницы температур, вызванной водой под мембраной.

Испытание ядерных счетчиков — это также интерпретирующий метод испытаний, который использует относительные показания, которые интерпретируются для определения областей идентичных материалов подложки с различным содержанием влаги.

Ядерный измеритель испускает поток высокоскоростных нейтронов, которые сталкиваются с атомами водорода и отдают некоторую энергию, а затем возвращаются в дозирующее устройство с более медленной скоростью. Следует помнить, что каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.Затем измеритель регистрирует эти нейтроны с более низкой скоростью и обеспечивает цифровое считывание по заранее установленной калиброванной шкале. Чтение обычно занимает от семи до шестидесяти секунд каждое и выполняется в виде сетки, которая варьируется от трех до десяти футов в центре. (см. Фото 13 и 14)

Фото 13 и 14. Ядерный метр (желтый) и сетка на крыше

Как и в случае других интерпретирующих методов испытаний, испытательное оборудование должно быть откалибровано на каждой отдельной рабочей площадке, а также для различных крышных сборок и толщин на одной площадке для получения точных результатов.Относительные показания могут снова использоваться квалифицированным исследователем для определения областей подозрительных влажных материалов, чтобы ограничить границы детального визуального осмотра для определения источника утечки.

В отличие от метода ИК-сканирования, ядерные испытания могут проводиться в дневное время, чтобы обеспечить немедленную проверку, идентификацию и ремонт предполагаемых источников утечек.

Трудности, связанные с этой методикой испытаний, заключаются в том, что транспортировка радиоактивных материалов, содержащихся в счетчике, стала намного более сложной и интенсивной с 11 сентября 2001 г. часть населения и строителей.Как и при испытаниях на ИК и емкостное сопротивление, источник или источники утечки должны быть визуально обнаружены в пределах области, в которой определены повышенные показания после завершения ядерных испытаний.

Опять же, оборудование не указывает на наличие и не обнаруживает утечку. Он просто выделяет места нарушений в количестве атомов водорода в разных местах, которые предполагаются или интерпретируются как вода.

Приложение

Методы испытаний, описанные выше, лучше всего подходят для тестирования целостности или тестирования, которое должно выполняться сразу после установки кровельных или гидроизоляционных мембран.Эти методы испытаний также могут быть использованы для обнаружения утечек. Однако в случае гидроизоляции, покрытой покрывающим слоем, процесс становится менее точным, более сложным и, следовательно, более дорогим.

описано выше. Они включают, но не ограничиваются:

Дополнительные ресурсы

WBDG

Руководства и характеристики

Руководство по проектированию ограждающих конструкций здания

Публикации