Vurdering av Utvendige Bygningsmaterialers Bestandighet ved Akselerert Klimaaldring Bjørn Petter Jelle ab a SINTEF Byggforsk b Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) Norsk bygningsfysikkdag, Thon Hotel Vika Atrium, Oslo, 25.11.2008 1
Nedbrytning av bygningsmaterialer - Eksponert mot en rekke klimafaktorer Solstråling (UV-VIS-NIR) Infrarød (IR) varmestråling Temperatureforandringer/sykler Vann (f.eks. luftfuktighet, slagregn, etc.) Vind Erosjon Forurensninger Mikroorganismer Oksygen Tid 2
Nedbrytning av bygnings- materialer komponenter strukturer Forventet / nødvendig levetid? Naturlig klimaeksponering kan ta noe tid Har vi tid til å vente flere år? Til tiden fryser? Vanligvis ikke Så hva bør vi gjøre? Svaret er: Akselerert Klimaaldring 3
Når bør vi utføre Akselerert Klimaaldring? Har du et prosjekt? Noen materialer/komponenter du ikke er sikker på vil motstå klimateeksponeringen lenge nok? Gjør det så tidlig som mulig Før bygging! Hvis ikke - hva kan skje? 4
Et eksempel Aldring av pakninger Glassbrekkasje! Anvend utprøvde akselererte klimatestede pakninger! Hvor mange tusen pakninger må byttes? Store utgifter 5
Akselerasjonsfaktorer Et eksempel 90 Aks. fakt. UV Temp. Accelerated Temperature Ageing Factor Andre ~ 12 120 ~ 1 mnd 1 år ~ 1 mnd 10 år 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Comparison temperature = 20 C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Temperature ( C) Forenklet modell: Total Akselerasjons Aldrings Faktor = Total AAF = UV AAF x Temperatur AAF 6
Akselerert Klimaaldring i Laboratoriet versus Naturlig Klimaaldring Ulike akselererte klimaaldringsapparaturer i laboratoriet, f.eks.: Vertikal klimasimulator - Nordtest Method NT Build 495 (UV + IR + vann + frysing/tining) QUV apparatur (UV + varme + vann) Varmeovn (kun varme) Atlas SC600 MHG Solar Simulator og mer vs. naturlig aldring 7
Akselerert Klimaaldring i Laboratoriet versus Naturlig Klimaaldring Fra M.Sc. thesis av Maria Bjørn Olsen (2007) 8
Naturlig Klimaaldring Tar tid Varierende klimaforhold, mao. vi kontrollerer ikke været (!) 9
Vertikal Klimasimulator Water UV+IR -20ºC ~ 1 mnd 12 mnd = 1 år Laboratory Climate 10
Vurdering av prøvematerialer under aldring Visuell vurdering F.eks. iht. NS-EN ISO 4628-1 Fargemålinger L, a, b, E, Gulning E313, Glans 60, etc. Ulike mekaniske tester Strekkstyrke Skjærstyrke Forlengelse Motstand mot støt Etc. Heftfasthet Heftfasthet av overflatebelegg til underlag Heftfasthet av strø Etc. Vanntetthet Vanndampmotstand Bretting i kulde Materialkarakterisering ved FTIR analyse Etc. 11
Karakterisering ved ATR-FTIR under Akselerert Klimaaldring Transmittance (%) 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 4500 PP QUV Hvordan få noe fornuft ut av dette? 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Fresh Aged QUV 1 week Aged QUV 2 weeks Aged QUV 4 weeks Aged QUV 7 weeks Aged QUV 12 weeks Aged QUV 31 weeks Aged QUV 38 weeks 0 Wave Number (cm -1 ) 12
FTIR Analyse Fingeravtrykket på nåla i høystakken? Transmittance (%) 110 100 90 80 70 PP 60 50 QUV 40 30 20 10 0 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Fresh Aged QUV 1 week Aged QUV 2 weeks Aged QUV 4 weeks Aged QUV 7 weeks Aged QUV 12 weeks Aged QUV 31 weeks Aged QUV 38 weeks 0 Wave Number (cm -1 ) 13
Karakterisering ved ATR-FTIR under Akselerert Klimaaldring An example: 0.35 polymer + oxygen -C-C-C-C-C- + O 2 Absorbance ( log10(1/t) ) 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 PP QUV Fresh Aged QUV 1 week Aged QUV 2 weeks Aged QUV 4 weeks Aged QUV 7 weeks Aged QUV 12 weeks Aged QUV 31 weeks Aged QUV 38 weeks 0.00 2000 1950 1900 1850 1800 1750 1700 1650 1600 1550 1500 Wave Number (cm -1 ) oxidized polymer O -C-C-C-C-C H Transmittance (%) 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 4500 PP QUV 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Wave Number (cm -1 ) 500 Fresh Aged QUV 1 week Aged QUV 2 weeks Aged QUV 4 weeks Aged QUV 7 weeks Aged QUV 12 weeks Aged QUV 31 weeks Aged QUV 38 weeks 0 14
Attenuated Total Reflectance (ATR) Fourier Transform Infrared (FTIR) Radiation Technique Studere Nedbrytning av bygningsmaterialer ved klimaaldring Materialdegradering i forskjellige akselererte og naturlig klimaaldrete bygningsmaterialer. Mulig å studere materialer som er ikke-transparente for IR stråling - i en uberørt tilstand. Kvantitativ bestemmelse av materialdegradering ved ATR-FTIR analyse. 15
Konklusjon Utfør Akselerert Klimaaldring Det lønner seg! Det sparer: Penger Tid Anseelse 16