Устройство пвх мембраны: Монтаж ПВХ мембраны | Строительный портал

Монтаж ПВХ мембраны | Строительный портал

Современная промышленность предлагает для покрытия кровли ПВХ мембрану, которая имеет высокие технические показатели, а также легко эксплуатируется и применяется в строительных работах. В данной статье мы рассмотрим об особенностях монтажа этого материала разными технологиями.

Оглавление:

1. Характеристики и компоненты ПВХ мембраны
2. Особенности использования мембраны
3. Преимущества и недостатки ПВХ мембраны
4. Параметры устройства мембранной кровли
5. Дополнительные материалы для укладки мембраны
6. Способы монтажа мембранного покрытия

Характеристики и компоненты ПВХ мембраны

Впервые мембрана на рынке появилась примерно 40 лет назад, и до сих пор удерживает свои позиции среди иных строительных материалов. Многие потребители выбирают именно ПВХ мембрану, которая владеет высокими изоляционными и тепло сберегающими свойствами. Существуют разные варианты и технологии крепления этого материала, которые будут описаны в статье.

ПВХ мембрана представляет собой кровельный материал, который владеет отличными гидроизоляционными свойствами. Он изготавливается на основании поливинилхлорида. Мембрана состоит из нескольких компонентов, которые определяют ее качество:

1. Поверхность материала довольно устойчива к разным перепадам температуры, а также к воздействию ультрафиолетовых лучей. Верхний слой имеет разную цветовую гамму, поэтому выбрать кровлю, которая бы соответствовала общей архитектуре зданий несложно.

2. Далее, идет слой полиэфирной сетки, которая является армированной. Такой компонент имеется не в каждом материале.

3. Нижняя часть кровельной ПВХ мембраны имеет темные оттенки, что очень важно для подобного типа изделия. Это необходимо, чтобы при разрыве верхнего слоя мембраны было легко найти место повреждения и отремонтировать его.

Главной особенностью ПВХ мембраны являются специальные стабилизаторы, которые присутствуют в верхней области материала. Они позволяют защитить кровлю от внешнего воздействия и иных повреждений. Стоит отметить, что ультрафиолетовые лучи опасные для ПВХ мембраной кровли. Поэтому в строительном материале есть абсорберы, которые образуют барьер, что препятствует разрушению от воздействия ультрафиолета.

Современные производители предоставляют покупателям гарантию на 8-12 лет, однако, срок годности такого покрытия может иметь 50 лет. Особенность изготовления материала заключается в соединении листов технологией внахлест, применяя горячие потоки воздуха. Данный метод позволяет создать мембрану с целостной поверхностью, а также с надежными швами. Осуществить монтаж материала можно в любое время года без лишних усилий.

Особенности использования мембраны

Укладку мембраны ПВХ можно делать для зданий, которые эксплуатируются или не используются. Как правило, данный материал советуется для плоской кровли, и применяется в строительстве многоэтажных домов, промышленных зданий, торговых центров и так далее. Установка мембраной кровли редко применяется в строительстве обычных жилых домов. Это обуславливается высокими ценами на подобные изделия, а также особенностью архитектуры крыш, которые делаются двухскатными и так далее.

Мембрану советуется использовать для строительства зданий с плоской кровлей. Характеристики подобной кровли и правильное проектирование позволит обустроить крышу, которую не нужно ремонтировать. В таком случае, потребуется постоянно очищать дренажную систему, а также проверять кровлю на наличие повреждений.

Характеристики производства ПВХ мембраны и технологии современной промышленности позволяют создать материал небольшого веса. Такая кровля не имеет высокой нагрузки на опорные элементы зданий и фундамента. Толщина мембраны может составлять от 0,8 до 2 миллиметров, средний вес которой имеет 1,5 кг на один квадратный метр. Подобный материал предлагается в магазинах в рулонах разной ширины и длины, потому выбрать необходимое количество кровли без остатков довольно легко.   

Преимущества и недостатки ПВХ мембраны

Специалисты выделяют ряд достоинств мембраны как кровельного материала, которыми являются:

1. Быстрый процесс установки и монтажа всех элементов изделия.

2. Мембрана имеет долгий срок эксплуатации.

3. Поверхность материала имеет большой уровень устойчивости к внешней среде, при этом изделие выдерживает очень низкие температуры до -60 градусов.

4. ПВХ мембрана имеет прочную структуру, которая выделяется эластичными свойствами.

5. Материал есть паропроницаемым, что избавляет от появления влаги и конденсата на поверхности изделия.

6. Изделие легко монтировать на разную кровлю, даже с неровной поверхностью.

7. Мембрана считается негорючим материалом, что соответствует всем правилам пожарной безопасности.

По выше перечисленным преимуществам, данный материал имеет некоторые недостатки, которые важно учитывать при выборе изделия. В первую очередь, мембрана считается дорогостоящим материалом, потому позволить такое покрытие для кровли может не каждый человек. Такой недостаток вполне компенсируется долговечностью эксплуатации изделия. Например, битумную черепицу нужно ремонтировать через три года, а мембранное покрытие прослужит минимум как 40 лет.      

Параметры устройства мембранной кровли

Кровельное покрытие должно не только защищать поверхность от внешнего воздействия, но и экономить тепло в помещении, выводить излишнюю влагу и тому подобное. Все свойства должны определять долговечность ПВХ

мембраны. ТехноНИКОЛЬ является компанией, которая предлагает мембранное покрытие по всему миру.

Специалисты используют специальное понятие «кровельный пирог» для подобного вида изделия. Это обуславливается тем, что мембрана имеет три основных слоя, а именно пароизоляционный, утеплительный и гидроизоляционный. Разумеется, в некоторых изделиях могут быть и дополнительные слои, которые зависят от предназначения используемого материала.

Стандартная схема кровли из ПВХ мембраны имеет такие составляющие части:

1.  Первый слой является основательным и состоит из профлиста.

2. Далее, укладывается пароизоляция, что являет собой пленку, которая предотвращает появление влаги и образования конденсата.

3. Нижней областью считается теплоизоляция. Самым популярным утеплительным материалом есть минеральная вата. Отличным заменителем может стать пенополистирол или стекловата.

4. Для такой кровли необходимо создать еще один слой теплоизоляции. Второй ряд предназначается для распределения нагрузки на крышу. В качестве утеплительных материалов может применяться минеральная вата, но с высшим процентом плотности.

5. Далее, устанавливаются крепежи телескопические.

6. Поверх всех слоев осуществляется монтаж мембраны ПВХ.

Дополнительные материалы для укладки мембраны

Современный рынок предлагает широкий выбор дополнительных материалов, которые необходимы для установки мембранного покрытия. Они позволяют образовать плотный слой кровли, которая будет владеть высокими гидроизоляционными и теплоизоляционными свойствами. Производители предлагают несколько видов кровельных мембран, которые отличаются по определенным параметрам.

1. Мембраны ПВХ производят и поливинилхлорида, который укреплен армирующей сеткой из полиэфира. Чтобы данное изделие было более пластичным, рекомендуется добавлять пластификаторы. ПВХ мембраны являются довольно прочными и надежными, что обуславливается специальными технологиями спаивания компонентов. Поэтому все стыки изделия достаточно крепки и имеют целостную структуру. Единственным недостатком являются летучие соединения, а также невысокий уровень устойчивости к воздействию разных масел, растворителей и битума.

2. Производят также ЭПДМ мембраны, основным компонентом которых есть синтетический каучук. Это изделие дополнительно армируется с применением полиэфирных нитей. Такой материал имеет невысокую стоимость, а среди основных свойств можно выделит долгий срок эксплуатации и высокую эластичность. Главным минусом считается использования клея для монтажа подобных изделий, что исключает иные способы крепления. Наиболее проблемной областью становятся стыки между листами, которые необходимо периодически проверять и ремонтировать.

3. Мембраны ТПО изготавливаются на основании олефинов термопластичных. Существуют разные вариации изделия, которые отличаются по наличию армирующей сетки или ее отсутствию. Технология соединения элементов материала обуславливается методом горячего сваривания компонентов, что образует прочные и надежные швы. Одним из недостатков можно назвать меньшую эластичность изделия.

Способы монтажа мембранного покрытия

Особенности монтажа кровли определяется расходом мембраны ПВХ, а также технологией крепления деталей. Далее, мы опишем все способы установки подобного вида кровли для зданий с рекомендациями специалистов.

Балластная технология монтажа:

При креплении мембранной кровли таким способом необходимо придерживаться следующей инструкции:

1. При небольшом наклоне кровли рекомендуется использовать балластную технологию крепления кровельного материала. В первую очередь, изделие укладывается на крышу, после чего мембрана разравнивается и крепится к поверхности. Листы материала необходимо фиксировать с содействием клея или специальной технологии сварки по всему периметру крыши.

2. Поверх мембранного слоя нужно класть балласт. Оптимальным материалом для этого является речная галька, которая имеет фракции от 25 до 40 миллиметров. Специалисты советуют использовать гравий и щебень. Приблизительная масса балласта определяется 50 кг на один квадратный метр.

3. Если для покрытия были куплены не окатанные материалы, то для того, чтобы избежать повреждения поверхности необходимо использовать маты или специальное полотно. Плотность материала должна составлять 50 грамм на 1 кв. метр.

Механическое крепление мембранной кровли:

Дополнительными деталями для монтажа мембраны является держатель, рейка и телескопический крепеж. Вначале, необходимо рассчитать нагрузку всех деталей кровли, которые важны для фиксации мембранного покрытия. Механическое крепление кровли важно в том случае, когда гидроизоляцию для ПВХ мембраны невозможно зафиксировать клеем.

В качестве основания для фиксации элементов может применяться дерево, профнастил, железобетон и тому подобное. Для надежного крепления деталей необходимо подобрать краевые рейки, что монтируются по всему периметру крыши. Главным приспособлением в работе является телескопический крепеж, который представляет собой зонты, сделанные из пластика. Они должны иметь широкую шляпку и анкера из металла, что вполне возможно заменить дисковыми держателями. Последнюю деталь советуется использовать, если угол ската кровли имеет показатель 100.  

Особенности механического крепления заключаются в размещении мембран способом нахлеста. Приблизительный шаг фиксации крепежных деталей должен составлять 20 см. При скате крыши больше 2-40 необходимо оборудовать дополнительную полосу крепления.

Важно знать! При механической установке мембранной кровли, особенно к плоскости крыши, необходимо прикреплять еще один слой геотекстильного материала. Это позволит избежать нарушения целостности поверхности изделия.

Способ монтажа с использованием клея для мембраны ПВХ:

Технология наклеивания мембранного изделия используется очень редко, так как подобный способ является неэкономичным. Такой вариант крепления кровли является ненадежным и не имеет достаточного уровня прочности фиксации изделия на поверхности. Чаще всего клей применяется только в тех вариантах, где другие способы фиксации мембраны невозможны.

В качестве клея может использоваться смесь, прочность которой не должна превышать прочность соединение слоев мембранного покрытия. Специалисты не советуют наносить клей по всей площади крыши. Лучше всего выбрать нанесения смеси по периметру, а также в точках фиксации листов и в областях примыкания мембраны к вентиляции или дымоходу.

Технология сварки ПВХ мембраны:

Большинство мембранных покрытий крепятся к поверхности методом теплового сваривания. Для этого, необходимо использовать специальный аппарат, что создает поток воздуха температурой в 450-600 градусов. Приблизительная ширина сварочных швов должна составлять от 2 до 10 см.

Технология скрепления швов подобны образом позволит создать герметичность кровельного покрытия. При этом, все места стыков скрепленные свариванием не поддаются воздействию ультрафиолетовых лучей, которые отличаются от варианта склеивания. В современном мире, способы сваривания позволяют образовать надежное и прочное покрытие, однако, сделать такие работы самостоятельно практически невозможно.

Все технологии и варианты скрепления мембранного покрытия, представленные в данной статье, можно применить, как и для огромных зданий, так и для обычных домов. Если правильно подойти к выбору кровельного материала и использовать надежную технологию фиксации изделия, то можно сделать прочное покрытие, которое будет иметь долгий срок эксплуатации.

Устройство кровли зданий из пвх мембраны

В современных методах строительства возведение кровли принято осуществлять с использованием мембраны из ПВХ. Строительные технологии сегодня позволяют при использовании такого материала получать практически монолитное покрытие кровли, отличительными особенностями которого являются высокая надежность и высокие гидроизоляционные показатели. На сегодняшнем рынке кровельных строительных материалов разнообразные мембраны представлены широким ассортиментом.

Все мембраны из ПВХ обладают следующим набором отличительных характеристик:

• 
  автоматизированный способ монтажа, при котором не требуется открытый огонь,
• 
  небольшой вес,
• 
  пожаробезопасность,
• 
  длительный срок эксплуатации (до 50 лет),
• 
  большой погонаж рулонов.

Монтаж ПВХ-мембраны производится с использованием горячего воздуха на автоматическом современном высокоточном оборудовании. Конструктивно мембраны из ПВХ представляют собой два слоя пластифицированного поливинилхлорида, которые армированы полиэстеровой сеткой для придания стабильной геометрии строительному материалу и повышения его прочностных характеристик.

Преимущества использования ПВХ-мембран для возведения кровель

Устройство кровли из ПВХ-мембраны предусматривает укладку одного покрывающего слоя, толщина которого может варьироваться (1,2, 1,5, 1,8, 2,0 мм). Слой мембраны крепится к основанию линейным методом или же точечно. Для сварки швов мембраны из ПВХ используется специальное оборудование, поток горячего воздуха от которого имеет температуру около 600 ⁰С. Применение автоматизации в процессе сваривания кровельного полотна позволило значительно ускорить монтаж ПВХ-мембраны, а также полностью исключить влияние человеческого фактора на данный процесс. Все это позволяет добиться абсолютной герметичности и надежности получаемой кровли.

Наша компания предлагает вам осуществить устройство кровли из ПВХ-мембраны – мы гарантируем высокое качество монтажных работ и долговечность мембранных кровельных покрытий. Использование ПВХ-мембран всегда экономически обоснованно и оправданно, особенно на крышах, имеющих большую площадь, таких как в складских цехах, гипермаркетах, заводских цехах и пр.

Монтаж мембранных кровель

Укладка мембраны из ПВХ не требует снятия старой гидроизоляции при монтаже на старую кровлю и возможна на любые основания. Мембранные полотна можно соединять несколькими методами. Чаще всего при возведении кровли из мембранных материалов используется сварка горячим воздухом, что позволяет добиться наиболее качественного покрытия.

В трудоемких участках укладки мембранные материалы соединяют ручной сваркой. В нашей компании используется современное оборудование для сварки мембраны из ПВХ, обеспечивая стабильно высокое качество оснащения кровли.

Укладка мембраны из ПВХ может быть осуществлена, при необходимости, более простым и быстрым способом с использованием двухсторонних склеивающих лент. Данный подход применим для мембраны из ПВХ, выполненной с использованием синтетического каучука. Конечно же, прочность полученных таким образом соединений намного ниже, нежели самого мембранного полотна. На швы, полученные путем склеивания, приходится большинство повреждений мембранной кровли.

Варианты соединения мембраны с основанием – стяжкой крыши – может осуществляться также комплексным методом, при котором механическое и клеевое соединение применяются одновременно.

Для плоских крыш экономически эффективным является использование балластного способа соединения мембраны из ПВХ и стяжки крыши. Применение данного способа укладки мембранного полотна подразумевает свободное его прилегание к основанию кровли и крепление лишь по периметру и в местах присоединения к вертикальным поверхностям. Для того чтобы мембранное полотно, уложенное подобным образом, могло противостоять ветрам, оно оснащается балластом.

Вес балласта, удерживающего мембранное полотно, выбирается, начиная от 50 кг на один квадратный метр. Применение балластного способа монтажа мембранного полотна предполагает определенную прочность конструкции крыши для того, чтобы она могла выдерживать массу балласта. Для балласта используется щебень, тротуарная плитка, крупная галька и прочие подобные материалы.

ПРОДУКЦИЯ ПАРТНЕРОВ

Монтаж мембранной кровли пвх в Москве и области

Монтаж и устройство мембранной кровли осуществляется с использованием пвх мембраны, тпо мембраны и эпдм мембраны. Каждый из данных видов мембраны имеет свои отличительные особености. Мы применяем все виды мембран.

Порядок монтажа мембранной кровли из пвх

Работа по устройству мембранной кровли из пвх либо тпо мембраны начинается с проверки и подготовки основания плоской кровли. Основанием для гидроизоляции кровли из пвх мембраны может выступать бетонное переекрытие (монолитное либо из плит перекрытия), несущий профнастил, osb плиты и прочее. Мембранная кровля, как кровельное решение, в основном применяется на крышах с малым градусом уклона. Однако, сегодня есть варианты применения пвх мембраны и на нестандартных кровлях, где угол уклона превышает 30 градусов.

После подготовки основания при монтаже мембранной кровли производятся работы по устройтсву пароизоляционного слоя. В основном для его устройства применяется пароизоляционная пленка плотностью 200 мкр. Так же для пароизоляционного слоя может применяться наплавляемый материал, лио специальный материал компании Технониколь – Паробарьер. Мембранная кровля работа специалистов.

Далее производятся работы по укладке теплоизоляционного слоя. В качестве теплоизоляции выступают плиты минеральной ваты, экструзионный пенополистирол, pir-плита, полистиролбетон, пеностекло и прочее. В зависимости от кровельного решения теплоизоляционный слой либо крепиться к основанию кровлю либо укладывается свободно. При этом плиты утеплителя должны плотно прилегать друг к другу дабы не образовывать мостика холода.

Затем может быть предусмотрено устройство стяжки на кровле. Стяжка при устройстве мембранной кровли из пвх мембраны не является обязательной. В применении стяжки при гидроизоляции кровли пвх мембраной есть как плюсы так и минусы, но об этом на других страницах нашего сайта. Итак стяжка при монтаже мембранной кровли может быть либо монолитной из жидкого раствора, полусухой, либо сборной. Сборная стяжка выполняется из листового материала: цементно-стружечных плит (цсп), асбесто-цементных листов (ацл), osb плит.

Ну и затем производится монтаж и устройство пвх мембраны, тпо либо эпдм. Гидроизоляция пвх мембраной на кровле может выполняться без крепления к основанию (при наличии в последующем балласта на кровле),  либо крепиться механически саморезами. Крепление пвх мембраны производится либо в стяжку (при ее наличии), либо в кровельное основание. Полотна пвх мембраны свариваются между собой при помощи специальное оборудования под действием горячего воздуха. Наша компания применяет при монтаже пвх мембраны оборудование фирмы Leister (Швейцария).

При помощи пвх, тпо, эпдм мембраны мы осуществляем монтаж:

классической кровли из пвх мембраны

• монтаж пвх мембраны по теплоизоляционному слою, уложенному по профлисту либо бетонному основанию

• пвх мембрана монтаж осуществляется механически при помощи саморезов и дюбелей

холодной мембранной кровли

• монтаж пвх мембраны к несущему основанию кровли без применения утеплителей

• зачастую требует применения строительных материалов для выравнивания основания (ацл, цсп).

Надежность мембранной кровли зависит от качества работ по укладке мембраны пвх. Гидроизоляция кровли пвх и тпо мембраной — это современный способ устройства качественной кровли.

Закажите монтаж пвх мембраны у нас и Вы получите:

• детальный сметный расчет за 24 часа 

• предложения по оптимизации и удешевлению проекта

• поставку материала от производителей без накруток

• возможность заказать только работы

• взвешенные цены с учетом характеристик объекта и объема работ

• план производства работ

• монтаж пвх мембраны в сжатые сроки

• бережное отношение к материалу

• гарантию до 10 лет

• рекомендации по эксплуатации и обслуживанию

• возможность обслуживания Вашей мембранной кровли

ПВХ-мембраны для кровли — устройство, характеристики, плюсы и минусы, монтаж, производители

Современный рынок строительных материалов предлагает огромный ассортимент полимерных мембран. Они относятся к материалам нового поколения и их достоинства уже оценили отечественные закройщики. Итак, что же представляет собой ПВХ-мембрана?

Пластифицированный поливинилхлорид (ПВХ) – это материал, который применяется в строительстве крыш для создания эффекта термо- и гидроизоляции.

ПВХ производится в рулонах по 50–55 м² (но бывают и другие размеры). Может иметь самую разную цветовую окраску (и прозрачную в том числе).
ПВХ-мембраны имеют высокую огнестойкость, эластичность, прочность и морозостойкость. Этот материал используют как для строительства новых зданий различного типа, так и для реконструкции.

Самым эффективным и надежным способом монтирования ПВХ-мембраны является использование технологии горячего воздуха, который поступает из специального сварочного аппарата (бывает ручной и автоматический). Процесс сваривания происходит под действием высокой температуры — 600°С. При этом швы очень крепкие, поэтому можно не волноваться, что они каким-то образом разорвутся.

Стоит отметить, что характерной особенностью этих мембран является их большая ширина, что в свою очередь дает возможность подобрать наиболее оптимальные размеры для крыши любой площади. Это сводит количество швов к минимуму.

Плюсы и минусы использования

Достоинства

Мы уже вспоминали о некоторых достоинствах этого кровельного материала, но это далеко не все плюсы.

• Экономичность. Вполне естественно, что стройка – весьма затратное дело, но использование ПВХ-мембран снижает стоимость обустройства кровли. Один рулон мембраны заменяет около 8 рулонов привычного битумного материала. Также ПВХ легче традиционной многослойной кровельной системы. Важно, что при необходимости ремонта покрытия можно использовать заплаты из мембран. Занимает это всего несколько минут, а проводить такие работы можно вне зависимости от времени года.
• Противопожарность. Уже отмечались противопожарные свойства мембраны. Связано это, прежде всего, с тем, что материал имеет в своем составе такие элементы, которые не дают пламени распространяться по поверхности.
• Экологичность. Принцип экологичности – это заметный плюс мембраны, потому что материал нетоксичен и его легко используют во вторичной переработке.
• Эстетичность. Еще одно достоинство – эстетичность мембраны. ПВХ подходит для любого вида кровли, в процессе монтажа швы получаются ровными и аккуратными.
• Большой срок эксплуатации. И, конечно, к плюсам стоит отнести срок эксплуатации материала – это более 30 лет. Прекрасный показатель.

Недостатки

• К минусам можно отнести то, что использовать такие материалы могут только рабочие с высокой квалификацией.
• Также ощутимый недостаток – это невозможности совмещать ПВХ с материалами, которые содержат масла, деготь, жиры, битум, растворители.
• И последний минус: мембраны светлого цвета легко пачкаются. А это нарушает эстетику кровли.

Технические характеристики материала

Кровли ПВХ хорошо реагируют на термо- и гидронагрузки. Их прочность при этом не изменяется, а герметичность остается на том же уровне.

По своим свойствам, способу монтажа, требованиям пожарной безопасности и весу ПВХ-мембраны лучше всего подходят для строительства кровель.

Предлагаемые в таблице характеристики могут различаться в зависимости от производителя, мы подаем такой вариант (Таб. 1).

Таблица 1

Практическое использование

Первоначально материал был разработан для обустройства ровных кровель, но сегодня мембрану можно использовать и для строительства сложных кровельных поверхностей. Это стало возможным за счет высокой пластичности ПВХ.
Мембрана идеально подходит для ремонтных работ, так как нет необходимости в демонтаже старого покрытия, что намного упрощает подготовку.

Стоит также отметить, что ПВХ-мембрана имеет широкий спектр применения. Материал используется для гидроизоляции кровель, фундаментов, террас, мостов, туннелей, озелененных кровель, также для полов в душевых и бассейнах.

Технология монтажа

Монтаж кровли из ПВХ-мембран должен осуществляться исключительно в сухую погоду, само основание должно быть также сухим.

В том случае, когда ПВХ-мембрана используется на плоской кровле, ее полотно следует закреплять к основанию механическим способом. Затем места стыков разогреваются, при помощи специально предназначенного для таких целей оборудования, горячим потоком воздуха, за счет чего происходит сваривание. Полосы материала укладываются внахлест. В итоге материал надежно закрепляется на основании, обеспечивая необходимые для кровли гидроизоляционные свойства. Поскольку прилегает он не слишком плотно, тем самым достигается вентиляция кровли, причем безо всякого последующего образования конденсата. В таких местах, где покрытие будет укладываться на подиумы и парапеты, а также в местах угловых швов и при обработке труднодоступных мест используется специальный тепловой пистолет.

Следует понимать, что монтаж кровли из ПВХ-мембран, необходимо осуществлять с учетом всех требований технологии. Нарушение этих условий может привести к весьма серьезным последствиям или закончиться полной разгерметизацией кровли.

Когда в качестве основания выступает профлист, что нередко встречается в промышленных и производственных зданиях, еще до укладки ПВХ-мембран поверх профнастила, выполняется слой мастики или же битумно-каучуковой эмульсии. За счет таких действий кровля приобретает дополнительную гидроизоляцию.

Сам процесс монтажа можно условно разделить на несколько составляющих его этапов:

• Подготовительные работы. Уборка лишних конструкций (антенн, вывесок и т. п.), мусора и очистка кровли;
• Частичный демонтаж (по мере необходимости). Удаление старого кровельного покрытия, устранение влаги и выравнивание поверхности кровли, латание отдельно взятых участков;
• Обустройство дренирующего слоя, состоящего из геотекстиля;
• Утепление крыши экструдированным пенополистиролом либо базальтовым утеплителем с плотностью свыше 180 г/кв.м;
• Монтаж самой ПВХ-мембраны.
• Механическое закрепление материала к основанию крыши при помощи специальных «роксов»;

Возможные способы крепления ПВХ-мембраны и варианты монтажа

• Фиксирование мембраны с помощью клеевых растворов;

• Балластный метод, осуществляемый засыпкой мембраны слоем щебня, гравия и других подходящих материалов.

Самые популярные производители ПВХ-мембран

Иностранные бренды:

• Alkor Draka, покрытие Алькорплан;
• Protan AG – Протан;
• Sarnafil International AG – Сарнафил;
• Sica Trocal – Зикаплан.

Бренды отечественные:

• Технониколь – Лонджикруф;
• Огнеизолкровля – Огнеизол;
• Стройпластполимер – Кровлелон.

В заключениие предлагаем вашему вниманию видеоролики о монтаже мембраны ПВХ

Видео 1. Монтаж мембраны ПВХ на кровле

Видео 2. Монтаж ПВХ мембраны

методы монтажа и типы мембранной кровли

Мембранная кровля – удобный материал для работы и в частной стройке, и в типовом строительстве. Однако его главное преимущество, плотное соединение швов, легко испортить неправильной техникой укладки.

Среди распространённых материалов для крыши последних лет одно из лидирующих мест занимает мембранная кровля. На данный момент типы мембранной кровли различаются вариантами укладки и свойствами. Но ведущим преимуществом остаётся бесшовное покрытие, сохраняющее гидроизоляционные качества. Рассмотрим подробнее технологию её монтажа на разные плоскости.

Типы мембранной кровли

Устройство крыши дома, во многом, зависит от того, какой материал использовался в мембранном покрытии. Различают три вида:

1) Из поливинилхлорида. Гибкость такого покрытия зависит от армирующей сетки из полиэфиров, эластичность – от летучего пластификатора. Полвинилхлорид часто становится основой для изоляции, потому что его свойства позволяют использовать мембраны на сложных кровельных структурах.  С помощью теплосварки она укладывается без швов, что улучшает её защиту от протечек. Ещё один неоспоримый плюс – много вариантов цветов для мембраны, как тёмных, так и светлых, отражающих солнечные лучи и сохраняющих крышу прохладной даже в сильную жару. Мембраны ПВХ на основе поливинилхлорида отличаются приемлемой ценой и потому пользуются популярностью в типовых конструкциях.     

2) Из искусственного каучука с армированием. У неё самая высокая гидроизоляция, всё благодаря качественной адгезии к битумным поверхностям. Армирование делается полимерной сеткой, нередко усиливая эфирные добавки для повышенной прочности. Мембрана ЭПДМ монтируется просто: клеевым методом.     Главная её проблема – высокая цена, но многие застройщики закрывают на неё глаза из-за большого срока службы – не меньше 50 лет.     

3) Из разных типов каучука со стабилизирующими добавками. Не так давно на отечественном рынке появилась мембрана ТПО. Благодаря добавкам и теплосварке она имеет высокую прочность – в отличие от других типов, материал не содержит резину, используя разные формы поливинилхлорида. Кроме того, его отличает огнеупорность, и эластичность.

Область применения

Как правило, это пологие или плоские кровли. Это удобно потому, что материал легко класть на устаревшее покрытие, не демонтируя его, но сокращая время, затраты на улучшение и ремонт крыши.
Монтаж пвх мембраны на плоскую кровлю позволит освободить больше помещения для эксплуатации. Особой популярностью мембраны пользуются в производстве многоэтажных домов и промышленных зданий, а в сфере частных домов лишь начинают развитие.

Способы укладки мембранной кровли

Различают два метода монтажа:

Клеевой метод монтажа ПВХ мембран	Монтажа ПВХ мембраны теплосваркой
Так крепится мембрана ЭПДМ. Во время монтажа используются специализированные клеевые ленты, соединяющие с двух сторон стыки полотен. Способ прост в применении на частной стройке, потому что особая техника не требуется, а полотна быстро склеиваются. Минус – отсутствие прочного герметичного покрытия, так как из года в год лента всё больше отходит и меньше защищает от попадания влаги.	Стыки ТПО и ПВХ проходят нагретым до шестисот градусов воздухом, используя технику для сварки. Для работ используют строительный фен. Полотна укладывают внахлёст, и нагретые края плотно соединяются. Охлаждённый материал становится полотном с наглухо заваренными швами. Они же сохраняют эластичность даже в условиях полной герметичности.

Недорогая и высокопроизводительная тонкопленочная композитная мембрана прямого осмоса на основе подложки SPSU / PVC

Свойства инверсии фазы

Были проведены эксперименты по пропусканию света, чтобы проиллюстрировать влияние соотношений компонентов SPSU и PVC на механизм инверсии фазы подложек. Процесс инверсии фазы приведет к оптической неоднородности литейного раствора и уменьшению светопропускания. Следовательно, уменьшающуюся скорость пропускания света можно использовать для представления скорости процесса инверсии фазы ³² .На рисунке 1 показаны результаты экспериментов по пропусканию света. Скорость инверсии фазы снизилась после того, как SPSU был введен в литейный раствор. Это явление может возникать из-за наличия в SPSU групп сульфоновой кислоты, которые могут образовывать водородные связи с молекулами воды. Водородная связь может повысить водостойкость литейных растворов, вводимых SPSU, и замедлить обмен растворителя (NMP) и нерастворитель (вода) ³³ . Очевидно, что внедрение SPSU повлияло на процесс инверсии фазы, что окажет важное влияние на морфологию и характеристики подготовленных подложек.

Рис. 1

Испытание литейного раствора на светопропускание.

Характеристики и рабочие характеристики подложек

Морфология подложек

На рисунке 2 показаны изображения FESEM поперечных сечений, верхних и нижних поверхностей подложек. Согласно изображениям поперечных сечений, все подложки имели типичную асимметричную морфологию. Однако увеличение соотношения смесей SPSU / PVC привело к заметной разнице в морфологии субстратов.Для аккуратной подложки из ПВХ многочисленные «тонкие» поры, похожие на пальцы, были разделены губчатой ​​средой между ними. После введения SPSU в подложки пальцеобразные поры значительно увеличились и стали более неравномерными. В конце концов, поры стали соединяться между собой около нижней части подложек при соотношении смеси SPSU / PVC 10%. Это означает, что SPSU полезен для улучшения пористости подложек, что подтверждается результатами испытаний на пористость. Это изменение морфологии должно происходить из-за более низкой скорости инверсии фазы.Согласно теории Бланко ³⁴ , чем медленнее скорость инверсии фаз, тем более развиты обедненная полимером фаза и коалесценция, в результате чего образуются более крупные пальцеобразные поры, и аналогичное явление было обнаружено в исследовании Рена ³³ . Считается, что более рыхлые и более пористые субстраты могут способствовать снижению ICP в процессе FO ¹⁹ . Кроме того, на изображениях поперечных сечений видно, что толщина подложек увеличилась после введения SPSU, и увеличение толщины должно быть связано с увеличением термодинамической нестабильности, вызванной SPSU ³⁵ .Подобные явления были обнаружены в работах Оу ³⁶ и Ванга ¹² .

Рисунок 2

FESEM-изображения подложек с различным соотношением смеси SPSU / PVC.

Согласно рис. 2, изображения верхней поверхности мало отличаются для всех подложек. Все верхние поверхности имели плотную морфологию поверхности с несколькими небольшими порами. Однако по сравнению с верхними поверхностями нижние поверхности всех подложек имели более открытую и пористую морфологию с более крупными порами.Наряду с увеличением соотношения смесей СПС / ПВХ нижние поверхности стали значительно более пористыми. Морфология более открытого дна может ускорить диффузию соли из раствора для вытяжки в субстрат (в режиме FO), чтобы уменьшить разбавляющую ICP, или из субстрата в питательный раствор (в режиме PRO), чтобы уменьшить концентрирующую ICP ⁹ .

Свойства подложек

В таблице 2 обобщены свойства подложек, приготовленных с использованием различных соотношений смеси SPSU / PVC.Гидрофильность субстратов была проиллюстрирована тестами на ангел контакта. Значение угла смачивания снизилось с 84,9 ° для S0 до 75,5 ° для S10. Этот результат указывает на то, что введение SPSU значительно повысило гидрофильность субстратов из-за присутствия групп сульфоновой кислоты на SPSU. Более того, общая пористость ( ε ) и средний размер пор ( r _м ) увеличивались с увеличением отношения SPSU / PVC. Основная причина этого явления может быть отнесена к большему размеру пальцевидных пор, вызванному более низкой скоростью инверсии фазы ^33,34 .Наблюдалось очевидное улучшение пористости S0,5 (86,0%) по сравнению с пористостью S0 (81,1%). Более того, пористость S10 немного улучшилась до 90,2%. Считается, что более высокое значение пористости является основным фактором, влияющим на меньший параметр структуры (значение S ) подложки, что приводит к меньшему ICP во время процесса FO ¹⁹ . Кроме того, PWP, очевидно, улучшился после того, как был введен SPSU. Согласно модели потока пор Хагена-Пуазейля, увеличение среднего размера пор и пористости следует отнести к решающим факторам в улучшении PWP ³⁷ .Гидрофильность SPSU может улучшить водопроницаемость за счет втягивания молекул воды в субстрат и облегчения их транспортировки по субстрату ³⁶ .

Таблица 2 Сводка характеристик подложек SPSU / PVC.

Характеристики и рабочие характеристики мембран TFC

Морфология и свойства активного слоя мембраны TFC

Активный слой полиамида был синтезирован на подложках посредством реакции межфазной полимеризации между TMC и MPD на границе раздела нефть-вода.Изображения FESEM (рис. 3) были использованы для иллюстрации морфологических изменений в активных слоях мембран TFC. Согласно изображениям верхней поверхности, все активные слои мембран TFC имели типичную морфологию гребешков и впадин. Тем не менее, существуют очевидные различия между TFC мембранами на основе чистого ПВХ и TFC на основе SPSU / PVC. Верхняя поверхность TFC0 имела более гладкую узловатую структуру. Верхняя поверхность мембран TFC на основе SPSU / PVC имела более грубые, похожие на траву структуры, и наблюдались более открытые структуры верхней поверхности, когда соотношение смеси SPSU увеличивалось.Разница в размерах пор может быть основным фактором, возникающим в результате этого явления. Во время межфазной полимеризации молекулы MPD мигрировали к границе раздела масло-вода посредством диффузии и простой конвекции на подложках с меньшим размером пор. Напротив, в этой миграции преобладает более сильная конвекция Марангони, а не диффузия и простая конвекция. Конвекция Марангони приводит к турбулентному потоку, увеличению площади реакционного контакта и даже может толкать, вращать, скручивать и изгибать ранее сформированные полиамидные домены ^8,38 .Следовательно, активный слой полиамида, сформированный на подложках с более крупными порами, будет иметь более грубую и более открытую структуру. Между тем, судя по изображениям поперечных сечений, толщина увеличивалась с коэффициентом SPSU. Это явление, вероятно, связано с тем, что субстраты из смеси SPSU с более высокой пористостью могут удерживать больше раствора MPD для реакции с молекулами TMC. Следовательно, мембраны TFC на основе подложек с более высоким отношением SPSU демонстрируют более толстые полиамидные активные слои ²⁶ .Кроме того, поскольку субстраты с более высоким соотношением SPSU могут удерживать больше раствора MPD, молекулы воды могут конкурировать с MPD за реакцию с молекулами TMC, что приводит к менее сшитой структуре полиамида. Эта теория была подтверждена следующими тестами XPS.

Рисунок 3

FESEM-изображения активных слоев различных мембран TFC.

Химический состав активного слоя полиамида был проанализирован с помощью тестов XPS низкого разрешения, и результаты представлены на рис.4 и 3. Согласно таблице 3, состав атомов кислорода увеличивался с увеличением отношения SPSU, а состав атомов азота демонстрировал противоположную тенденцию, что приводило к очевидному увеличению отношения O / N. Повышенное отношение O / N показывает, что степень сшивки активного слоя снижалась с увеличением отношения SPSU ³⁹ . Кроме того, были проведены тесты XPS с высоким разрешением для определения изменений функциональных групп на поверхностях активного слоя, особенно карбоксильных групп; результаты показаны на рис.5 и таблица 4. Кривая спектра O 1 s может быть разделена на два пика при энергиях связи 531,1 и 532,5 эВ, которые представляют два существующих состояния кислорода. Как показано на рис. 5, один — HN-C = O * и O-C = O * (OI, 531,1 эВ), а другой — * O-C = O (OII, 532,5 эВ). Отношения интенсивностей IOI / IOII можно использовать для оценки степени восстановления карбоксильных групп ³⁹ . Согласно Таблице 4, соотношение I _OI / I _OII уменьшалось с увеличением SPSU, что показывает, что больше карбоксильных групп было образовано из ацилхлоридных групп на активном слое.

Рисунок 4

XPS-спектры низкого разрешения активных слоев в различных мембранах TFC.

Таблица 3 Элементный состав поверхности активных слоев в различных мембранах ТПЧ. Рис. 5

Спектры XPS O 1 с высокого разрешения активных слоев в различных мембранах TFC.

Таблица 4 Химический состав поверхности активных слоев в различных мембранах TFC по данным спектрального анализа XPS O 1 s.

Внутренние свойства мембраны TFC

В таблице 5 сравниваются внутренние транспортные свойства мембран TFC.Проницаемость для чистой воды ( A ) продемонстрировала очевидное увеличение после введения SPSU. По сравнению с низким значением A 0,67 л / бар для TFC0, значение A для TFC2,5 показало улучшение на 231,34%. Следовательно, что касается значения A , SPSU сыграл значительную роль в улучшении характеристик мембраны TFC. Это улучшение можно объяснить тем фактом, что активный слой стал более рыхлым и менее сшитым после того, как SPSU был смешан с подложками.По той же причине степень отклонения NaCl ( R ) уменьшалась с увеличением отношения смеси SPSU. Однако, согласно результатам, значение R немного снизилось с 96,01% для TFC0 до 95,12% для TFC2,5, а затем, очевидно, снизилось до 89,85%. Кроме того, солевая проницаемость ( B ) показала более значительное увеличение, чем значение A . Согласно формуле. (5), солевая проницаемость ( B ) имеет положительную корреляцию со значением A и отрицательную корреляцию со значением R .Следовательно, значение B должно увеличиться более значительно, в то время как значение A увеличивается, а значение R уменьшается одновременно.

Таблица 5 Внутренние свойства мембран TFC.

Параметр структуры ( S ) может быть выражен как расстояние диффузии растворенных веществ, чтобы пересечь слой подложки, и используется в качестве метрики для оценки ICP в процессе FO ³⁰ . Как правило, меньшее значение S указывает на более низкий уровень ICP ^9,40 .Как показано в таблице 3, значение S для TFC0 показало чрезвычайно высокое значение 2668 мкм, что указывает на то, что чистый субстрат из ПВХ не подходит для изготовления высокоэффективной мембраны TFC FO. Однако значения S резко снизились после того, как SPSU был введен в подложки. Значения S уменьшились до 337 мкм для TFC2.5 и, наконец, до 286 мкм для TFC10.

Производительность мембран TFC FO

Производительность мембран TFC FO, приготовленных с использованием различных субстратов, оценивалась как в режиме FO, так и в режиме PRO с использованием 1 M NaCl в качестве вытяжного раствора и деионизированной воды в качестве исходного раствора.Поток воды, обратный поток соли и удельный поток соли показаны на рис. 6.

Рисунок 6

Характеристики FO мембран TFC FO на основе различных подложек: ( a ) поток воды, ( b ) обратный солевой флюс и ( c ) удельный солевой флюс.

На рисунке 6 (а) показан поток воды мембран TFC, приготовленных из различных субстратов. В соответствии с большинством предыдущих работ ^33,37,41 , более высокие потоки воды наблюдались в режиме PRO, чем в режиме FO для всех мембран TFC.Это явление может быть объяснено тем фактом, что более жесткая ICP с разбавлением снизит осмотическую движущую силу через мембрану FO и уменьшит поток воды в режиме FO, тогда как в режиме PRO ⁴¹ происходит слегка концентрирующая ICP. После введения SPSU в подложки потоки воды значительно улучшились. Как видно из рис. 6 (a), поток воды был значительно улучшен с 4,02 лм / ч для TFC0 до 25,53 л / с для TFC2,5 в режиме FO и с 6,50 л / с для TFC0 до 48.37 LMH для TFC0 в режиме PRO. Это явление можно объяснить более тонким и рыхлым активным слоем и более низким значением S , что приводит к более высокой водопроницаемости и более низкому ICP ⁴⁰ . Однако улучшение потока воды было ограничено, когда соотношение смеси SPSU было выше 2,5%.

Результаты обратного солевого потока при различных режимах показаны на рис. 6 (б). Тенденция обратного солевого потока согласуется с данными R в тестах внутренних свойств мембраны.Обратные потоки солей немного улучшились с 2,25 гМГ для TFC0 до 2,57 гМГ для TFC2.5 в режиме FO и с 3,99 гМГ для TFC0 до 4,50 гМГ для TFC2.5 в режиме PRO. Затем обратные потоки соли, очевидно, улучшились до 5,71 гМГ для TFC10 в режиме FO и до 9,59 гМГ для TFC10 в режиме PRO. Это явление можно объяснить тем, что менее сшитый полиамидный активный слой снизил бы эффективность отвода соли и увеличил бы обратный солевой поток ¹⁹ .

Удельный поток соли (обратное соотношение потока соли / потока воды) считается явным показателем производительности, который можно использовать для оценки эффективности осмотического процесса и сравнения характеристик мембран различных мембран.Для высокоэффективной оптоволоконной мембраны требуется высокий поток воды и низкий обратный поток соли; таким образом, предпочтительна мембрана с низким удельным солевым потоком ³⁰ . Как видно на рис. 6 (c), удельный солевой поток значительно снизился после того, как SPSU был введен в субстраты, и достиг минимума 0,10 / 0,09 г / л (режим FO / PRO). Более того, из-за увеличения обратного солевого потока удельный солевой поток немного увеличивался, когда соотношение смеси SPSU было выше 2,5%.

На рисунке 7 показаны результаты потоков воды для TFC0 и TFC2.5 в обоих режимах FO и PRO в зависимости от концентрации раствора для вытяжки. Общий поток воды увеличивался с увеличением концентрации вытяжного раствора. Однако потоки воды у TFC2.5 увеличились более значительно, чем у TFC0. Согласно данным, поток воды TFC2.5 увеличился на 67,01% / 73,12% с 0,5 M до 2,0 M раствора NaCl в режиме FO / PRO, в то время как поток воды TFC0 увеличился только на 19,84% / 21,07%. Это существенное различие между аккуратными мембранами TFC на основе ПВХ и TFC на основе SPSU / PVC может иллюстрировать, что введение SPSU, очевидно, могло бы снизить ICP во время процесса FO ^27,37 .

Рисунок 7

Водный поток TFC0 и TFC2.5 для различных концентраций вытяжного раствора с использованием деионизированной воды в качестве исходного раствора.

Сравнение характеристик с мембранами TFC на основе других сульфированных материалов

Считается, что смешивание сульфированного полимера с полимером основной цепи для изготовления подложки является осуществимой стратегией улучшения характеристик мембраны TFC FO ^{9,25,26,27 , 28,33} . В таблице 6 и на рис. 8 сравниваются характеристики FO различных мембран TFC FO на основе сульфированных полимеров в этой работе и тех, которые опубликованы в литературе.Все мембраны TFC FO были протестированы в режиме FO с использованием 1 М NaCl и деионизированной воды в качестве вытяжного раствора и исходного раствора. По сравнению с другими мембранами TFC на основе сульфированного полимера, TFC2.5 с самым низким соотношением сульфированных смесей продемонстрировал отличные характеристики, в то время как другие мембраны TFC, описанные в литературе, требовали смесей более 12,5% сульфированных полимеров (даже 50%) для получения того же уровень потока воды. Как правило, на рынках материалов сульфированные полимеры более дороги, чем полимеры с основной цепью.Более низкое соотношение сульфированной смеси может снизить производственные затраты на изготовление мембран TFC. На рисунке 6 показаны как удельный солевой поток, так и поток воды для этих мембран TFC. Превосходные характеристики как для удельного солевого потока, так и для водяного потока представлены в правом верхнем углу. Согласно фиг. 8, характеристики FO были значительно улучшены после того, как SPSU был введен в субстраты и был оптимизирован при соотношении сульфированных смесей 2,5%. Более того, TFC2.5 продемонстрировал лучшие характеристики, чем другие мембраны TFC на основе сульфированных полимеров в опубликованной литературе.

Таблица 6 Сравнение характеристик мембран TFC в этой работе и тех, которые описаны в литературе. Рисунок 8

Сравнение характеристик FO в этой работе с характеристиками других мембран TFC FO на основе сульфированных материалов, о которых сообщалось в литературе. Серийные номера мембран TFC, указанные в литературе, соответствуют NO. в таблице 4.

Оптимизация ПВХ-мембраны для эталонных полевых транзисторов

Датчики (Базель).2009; 9 (3): 2076–2087.

Chao-Sung Lai

¹ Кафедра электронной инженерии в университете Chang Gung. / 259 Wen-Hwa 1 ^st Road, Kwei-Shan, Tao-Yuan, R.O.C., Тайвань, 333

Cheng-En Lue

¹ Кафедра электронной инженерии в университете Chang Gung. / 259 Wen-Hwa 1 ^st Road, Kwei-Shan, Tao-Yuan, R.O.C., Тайвань, 333

Chia-Ming Yang

² Отдел устройств, Департамент WAT и устройств, Inotera Memories Inc./ 667, Fuhsing 3 ^rd Road, Hwa-Ya Technology Park, Kwei-Shan, Tao-Yuan, Тайвань

Marek Dawgul

³ Институт биокибернетики и биомедицинской инженерии Польской академии наук / ul. Тройдена 4, 02-109 Варшава, Польша.

Дорота Г. Пияновска

³ Институт биокибернетики и биомедицинской инженерии Польской академии наук / ул. Тройдена 4, 02-109 Варшава, Польша.

¹ Кафедра электронной инженерии в университете Чанг Гунг./ 259 Wen-Hwa 1 ^st Road, Kwei-Shan, Tao-Yuan, ROC, Taiwan, 333

² Секция устройств, Департамент WAT и устройств, Inotera Memories Inc. / 667, Fuhsing 3 ^rd Road, Hwa-Ya Technology Park, Kwei-Shan, Tao-Yuan, Тайвань

³ Институт биокибернетики и биомедицинской инженерии Польской академии наук / ul. Тройдена 4, 02-109 Варшава, Польша.

^* Автор, которому следует адресовать корреспонденцию; Электронная почта: вес.ude.ugc.liam@ialsc; Тел .: + 886-3-2118800 доб.5786; Факс: + 886-3-2118507

Получено 20 февраля 2009 г .; Пересмотрено 9 марта 2009 г .; Принято к печати 12 марта 2009 г.

Авторские права © 2009; лицензиат MDPI, Базель, Швейцария Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Для миниатюризации сенсорных систем ISFET предлагается концепция REFET с низкой ионной чувствительностью для замены обычных электродов сравнения за счет расположения квазиэлектрода сравнения и схемы дифференциального считывания.В этом исследовании в качестве верхнего слоя REFET использовалась ионно-разблокирующая мембрана. Для оптимизации характеристик REFET было исследовано влияние процесса силилирования, различных пластификаторов и состава коктейлей из ПВХ. Низкая чувствительность (10,4 ± 2,2 мВ / pH) и высокая линейность (99,7 ± 0,3%) в диапазоне от pH 2,2 до pH 11,6 были получены для REFET с мембраной 60 мас.% DNP / (DNP + PVC). Для оценки долговременной стабильности был оценен коэффициент дрейфа, и для лучшего REFET он составил -0.74 мВ / ч. Были использованы два критерия для оценки срока службы REFET, а именно: повышение чувствительности pH до значения выше 15 мВ / pH и ухудшение линейности ниже 99%. Для наилучшего REFET это было примерно 15 дней.

Ключевые слова: ПВХ мембраны, ионно-разблокирующие мембраны, REFET, силилирование, пластификаторы

1. Введение

Ионно-чувствительный полевой транзистор (ISFET) был впервые предложен П. Бергвельдом в 1970 году [1]. Поскольку структура устройства и процесс изготовления аналогичны металлооксидным полевым транзисторам (MOSFET) и ISFET, оба устройства могут быть легко изготовлены по технологии CMOS и уменьшены до микрометров [2].Кроме того, высокая биосовместимость и быстрые реакции побудили многих исследователей исследовать ISFET в качестве платформы для определения клинически важных видов, таких как пенициллин, мочевина, глюкоза, креатинин и т. Д. [3–7]. Основываясь на этих преимуществах, был сделан вывод, что ISFET демонстрируют высокий потенциал для применения в системах «домашнего ухода» и непрерывного мониторинга in vivo [8].

Однако, с целью миниатюризации сенсорных систем ISFET, необходимо сначала решить критическую проблему для микроэлектрода сравнения (RE) [9,10].Чтобы обеспечить стабильный опорный потенциал, используются обычные RE, такие как Ag / AgCl или каломельные электроды, заполненные внутренним электролитом. Судя по результатам современного анализа, короткий срок службы миниатюрных УЭ с малым внутренним объемом электролита все же должен быть улучшен [11,12].

Для решения этой проблемы концепция дифференциальной системы с парой ISFET / REFET (эталонный полевой транзистор) была впервые введена Мацуо в 1978 году [13]. В REFET поверхность сенсорной мембраны для ISFET была по существу химически инактивирована, чтобы снизить чувствительность к pH.Чтобы заменить обычный RE, можно использовать пару ISFET / REFET квазиэлектродом сравнения (qRE) из благородного металла, такого как Pt или Au. Выходной сигнал системы, V _out , полученный в дифференциальной системе, где V _GS ISFET (V _ISFET ) и REFET (V _REFET ) измеряются по сравнению с общим qRE, следующее:

V _out = V _ISFET — V _REFET

(1)

В этом случае нестабильный потенциал интерфейса Pt / раствора не влияет на влияют на выходной сигнал, так как он компенсируется схемой дифференциального считывания.Концепция дифференциальной пары ISFET / REFET применима не только к приложениям измерения pH, но и к мониторингу концентраций других ионов, таких как Na ⁺ и K ⁺ [14], а также других видов, таких как креатинин и мочевина с использованием химически и ферментативно модифицированных полевых транзисторов (ChemFET, EnFET, соответственно) [15,16].

Исследования REFET основаны на нескольких подходах, включая химическую модификацию поверхности, дополнительный слой, блокирующий ионы, и осаждение слоя, разблокирующего ионы.В первом подходе, который основан на химической модификации, поверхность сенсорной мембраны ISFET инактивируется за счет блокирования сайтов связывания. В случае нанесения слоя, блокирующего ионы, на поверхность ISFET наносится дополнительный полимерный слой. Однако первые два метода вызывают некоторые химические и электрические проблемы, как описано Bergveld et al . [9]. Их комментарии подразумевают, что дополнительный блокирующий ионы слой с низкой проводимостью и селективностью по катионам будет лучшим решением.Мембрана из поливинилхлорида (ПВХ) была использована для формирования ионно-разблокирующего слоя на Si ₃ N ₄ -ISFET [17]. PH-чувствительность REFET снизилась до 1,8 мВ / pH в диапазоне от pH 2 до pH 9. Это указывает на то, что слой, разблокирующий ионы, сделанный из смеси ПВХ, может быть хорошим выбором для приложений REFET, поскольку пониженная чувствительность к водороду были получены ионы для REFET и аналогичное значение крутизны для ISFET и REFET. Однако PVC-REFET все еще имеет некоторые недостатки, такие как небольшой рабочий диапазон, короткий срок службы и большой дрейф, которые необходимо улучшить.Некоторые методы уже были протестированы [17–19], такие как модификация мембранного состава путем включения дополнительных липофильных катионов и использование буферного слоя поли (2-гидроксиэтилметакрилата) (polyHEMA) на границе раздела между ISFET и ПВХ мембрана. Слой polyHEMA часто используется в ChemFET для снижения чувствительности к pH [20].

Для оптимизации PVC-REFET в этой работе была исследована предварительная обработка силилированием, различные пластификаторы и различные соотношения составов смеси PVC на стандартных Si ₃ N ₄ -ISFET.Чтобы оценить чувствительные свойства REFET, были изучены чувствительность к ионам водорода, совместимость по крутизне, коэффициент дрейфа и срок службы.

2. Эксперимент

2.1. Химические вещества

Для процесса силилирования использовали гексаметилдисилазан (HMDS, Roth, Германия) и толуол (POCh Gliwice, Польша). Для образования ПВХ-мембраны у Sigma был закуплен высокомолекулярный поливинилхлорид (ПВХ); растворитель тетрагидрофуран (THF) и три вида пластификаторов: 2-нитрофенилоктиловый эфир ( o -NPOE), бис (2-этилгексил) себацинат (DOS) и динонилфталат (DNP) были получены от Fluka.Соли для этого эксперимента были приобретены в POCh Gliwice (Польша). Фосфатные буферные растворы натрия и калия готовили в деионизированной воде. Значение pH буферных растворов регулировали добавлением 0,1 M растворов NaOH и 0,1 M HCl с помощью автобюреток (Mettler-Toledo) и контролировали с помощью комбинированного стеклянного электрода pH.

2.2. Изготовление ISFET

Чтобы поддерживать электрическую изоляцию между датчиками, работающими в матрице датчиков, ISFET были спроектированы как n-канальные устройства, встроенные в p-лунки.Эти ISFET были изготовлены в Институте электронных технологий (IET) в Польше. После очистки RCA был нанесен термически выращенный слой SiO ₂ . После этого слой Si ₃ N ₄ , чувствительная мембрана, был нанесен методом химического осаждения из паровой фазы при низком давлении (LPCVD). Ширина затвора и длина канала транзистора составляют 600 мкм и 16 мкм соответственно. Чтобы помочь в герметизации вручную, были разработаны расширенные области истока и стока с контактными площадками, расположенными вдали от области затвора.Наконец, все ISFET были собраны на печатных платах (PCB) с серебряной пастой (TED PELLA, Inc.), а затем инкапсулированы адгезивом на основе эпоксидной смолы JU-100 (KOKI Company Ltd.) с открытыми окнами 3 × 3 мм ² .

2.3. Оптимизация ПВХ-коктейля для REFET

Чтобы снизить чувствительность к pH ISFET для REFET приложений, ПВХ-мембраны были нанесены на открытые окна затвора ISFET. Технологический процесс изготовления ПВХ-мембраны показан на рис.Сначала необходимо очистить поверхность изолятора затвора деионизированной водой и метанолом. Затем с целью химической прививки и повышения адгезии между ПВХ-мембраной и слоем Si ₃ N ₄ применяется процесс силилирования на основе гексаметилдисилазана (ГМДС), нанесенного в различных условиях. Затем смесь из ПВХ наливают на поверхность Si ₃ N ₄ ISFET с помощью микропипетки. Растворитель из ПВХ-мембраны выпаривают при комнатной температуре в течение ночи.

Процесс изготовления REFET на основе Si ₃ N ₄ -ISFET.

Процедура подготовки REFET была оптимизирована путем настройки процесса силилирования и состава ПВХ мембраны. Стабильность и адгезия ПВХ-мембраны в основном зависит от процесса силилирования; поэтому были исследованы четыре процесса силилирования для слоя Si ₃ N ₄ с различными обработками HMDS. Первые образцы были изготовлены с нанесенным непосредственно исходным HMDS и затем высушены при комнатной температуре в течение 15 минут, а вторая партия образцов была запечена при 120 ° C в течение 5 минут.Для третьего метода стандартный процесс испарения HMDS, который используется в фотолитографии, был выполнен при 140 ° C в печи с первичным парообразованием в течение 2 минут. В четвертом методе ГМДС, разбавленный толуолом (соотношение = 1: 3), наносили на поверхность слоя Si ₃ N ₄ и затем сушили при комнатной температуре в течение 15 мин.

Для приготовления коктейлей из ПВХ использовались три вида пластификаторов с фиксированной массовой долей 70%: o -NPOE, DOS и DNP. Кроме того, содержание пластификатора DNP в коктейле ПВХ варьировалось от 50% до 80% по весу vs. (ПВХ + ДНП). Для каждой партии коктейля из ПВХ было приготовлено шесть образцов REFET. Общую массу ПВХ + ДНФ поддерживали на уровне 200 мг, и затем все соединения растворяли в 3 мл ТГФ.

2.4. Система измерения

Для исследования выходного сигнала ISFET и REFET была принята схема постоянного напряжения стока-постоянного тока стока (CVCC) для измерения чувствительности pH и долговременной стабильности [21,22]. Постоянный ток сток-исток (I _DS ) был установлен на уровне 250 мкА, а напряжение сток-исток (V _DS ) было установлено на 2.5 В. Для оценки коэффициента дрейфа все образцы измеряли в растворе фосфатного буфера (5 мМ NaH ₂ PO ₄ , 0,1 М NaCl) с pH 5,7 в течение 12 часов. Чтобы оценить срок службы REFET, чувствительность к pH и линейность отклика датчика проверяли ежедневно в течение 1 месяца. Для получения подробных характеристик вольт-амперных кривых и крутизны (g _m ) ISFET и REFET, зависимости тока сток-исток от напряжения сток-исток (I _DS -V _DS ) и тока сток-исток Характеристики в зависимости от напряжения затвор-исток (I _DS -V _GS ) измерялись с помощью анализатора параметров полупроводников HP 4156C.Для обеспечения стабильного потенциала сравнения и получения характеристик pH во всех измерениях использовался обычный электрод сравнения Ag / AgCl в качестве обычного заземленного электрода.

3. Результаты и обсуждение

Для оптимизации чувствительных свойств REFET, процесс силилирования является важным этапом и поэтому был протестирован в первую очередь. Этот этап используется для преобразования поверхности Si ₃ N ₄ из гидрофильной в гидрофобную и улучшения адгезии между ПВХ-мембраной и материалом затвора ISFET [17].В этой работе Si ₃ N ₄ поверхности ISFET были HMDS-силилированы в различных условиях перед отливкой коктейлей из ПВХ. Все подробности, касающиеся процесса и результатов, перечислены в. Первые три процесса силилирования, основанные на исходном HMDS, нанесенном в различных условиях, не прошли испытания на адгезию. В последнем эксперименте HMDS растворяли в толуоле для улучшения смачиваемости слоя Si ₃ N ₄ силилирующим раствором; Затем образцы сушили и растворитель упаривали при комнатной температуре в течение 15 мин.Наилучший выход и самая высокая линейность реакции pH были получены для процесса силилирования при соотношении HMDS: толуол = 1: 3.

Таблица 1.

Процесс силилирования Si ₃ N ₄ -ISFET (RT = комнатная температура).

Во второй части эксперимента рассматривался выбор подходящего пластификатора для ионно-разблокирующей мембраны. Использовались различные пластификаторы, включая ДНП, ДОС и o -НПОЭ. В этом эксперименте весовой процент пластификаторов в коктейле из ПВХ поддерживали на уровне 70 вес.% для начального теста. Мембраны были нанесены на ISFET, обработанные процессом силилирования, который дал наилучшие характеристики, как описано ранее, , т.е. HMDS, растворенный в толуоле. В, показаны ответы ISFET и REFET с различными ПВХ-мембранами. Самая низкая чувствительность (8,9 мВ / pH) с линейностью 97,7% была получена для REFET с мембраной на основе DNP. Эта ПВХ-мембрана снизила чувствительность к pH с 47,1 мВ / pH для ISFET до 8,9 мВ для REFET, как показано на и, в то время как ПВХ-мембраны с DOS и пластификаторами o -NPOE все еще были чувствительны к ионам водорода, как показано на и, что исключает их из приложений REFET.

pH-чувствительность (a) Si ₃ N ₄ ISFET без ПВХ-мембраны и REFET с мембранами, содержащими различные пластификаторы в составе 70 мас.%: (B) DNP, (c) DOS и (d ) o -НПОЭ.

На следующем этапе этого исследования был оптимизирован состав мембраны; в частности, было исследовано количество пластификатора DNP в мембране. Весовой процент DNP по отношению к общему весу DNP и PVC (т.е. DNP / (DNP + PVC) был доведен до 50%, 60%, 70% и 80%.Чувствительные свойства REFET с мембранами, содержащими различные массовые проценты DNP, перечислены в. Пластификаторы, используемые в экспериментах, имеют разную полярность, так что различное содержание пластификаторов в мембране приводит к полярности всей мембраны и может также влиять на стабильность мембраны. Чтобы учесть высокую точность для практического применения REFET, помимо низкой ионной чувствительности, следует также принять во внимание высокую линейность калибровочной кривой.Самая низкая чувствительность к pH, 10,4 ± 2,2 мВ / pH, с самой высокой линейностью была получена для REFET с 60 мас. % DNP по сравнению с PVC DNP. Для проверки предыдущих данных было приготовлено и измерено 14 образцов. Реакция pH REFET в диапазоне pH от 2,2 до 11,6 показана на рис.

pH-реакция REFET с оптимизированным составом раствора DNP для ПВХ-мембраны.

Таблица 2.

Характеристики рефлектометров с ПВХ мембранами с различным содержанием DNP.

9045%

Также были исследованы долговременная стабильность и срок службы, которые являются важными параметрами для сенсорных приложений.Чтобы измерить эффект дрейфа REFET, образцы измеряли в буферном растворе с pH 5,7 в течение 12 часов непрерывно. Коэффициент сноса REFET при 60 мас. % DNP мембраны был низким: -0,74 мВ / ч. Однако после нескольких дней тестирования уменьшенная чувствительность REFET к pH увеличилась, а линейность ухудшилась, как показано на рис. Для оценки срока службы REFET в качестве критериев были установлены чувствительность выше 15 мВ / pH и линейность ниже 99%. Основываясь на этих критериях, срок службы лучших REFET оценивается примерно в 15 дней.

Зависящее от времени распределение чувствительности и линейности REFET с мембранами из ПВХ, изготовленными с массой 60 мас. Коктейль% DNP.

На заключительном этапе этого исследования были протестированы электрические параметры оптимизированных рефлектометров DNP / PVC. Характеристики устройств ISFET и REFET I _DS -V _DS и I _DS -V _GS были измерены с помощью анализатора параметров полупроводников HP 4156C. В этом эксперименте ПВХ-мембрана REFET была изготовлена ​​из смеси с оптимизированным составом, 60 мас.% DNP по сравнению с DNP + PVC, нанесенной поверх слоя HMDS, полученного с помощью раствора HMDS / толуол (1: 3).I _DS -V _DS кривые одинаковы для обоих устройств (). Упрощенное уравнение полевого транзистора I _DS в режиме насыщения выглядит следующим образом [21]:

IDS = WμnCins2L (VGS − VT) 2

(2)

Кривые I _DS -V _DS ISFET и REFET с напряжением затвора, изменяемым от 0 В до 3 В.

В уравнении ( 2), W и L — ширина и длина канала соответственно, μ — подвижность электронов.V _GS — это напряжение смещения между электродами затвора и истока, а V _T — пороговое напряжение. C _ins — это емкость слоя Si ₃ N ₄ / SiO ₂ ISFET или слоя PVC / HMDS / Si ₃ N ₄ / SiO ₂ REFET. Поскольку ПВХ-мембрана представляет собой слой, разблокирующий ионы, проницаемый только для катионов [18], дополнительной последовательной емкостью ПВХ-мембраны можно пренебречь. Таким образом, C _ins ISFET и REFET должны быть одинаковыми.Кроме того, W, L и μ одинаковы как для ISFET, так и для REFET, основанных на одном и том же процессе и конструкции. Следовательно, более высокие токи стока REFET зависят только от более низкого порогового напряжения (V _T ) или более высокого V _GS — V _T .

Для сравнения порогового напряжения (V _T ), тока включения (I _на ), тока выключения (I _off ) и крутизны (g _m ) ISFET и REFET, I _DS -V _GS были измерены при pH 6.7 буферный раствор (результаты показаны на). I _на и I _на для ISFET и REFET почти одинаковы, а соотношение I _на / I _от составляет около 1,7 × 10 ^-6 , что находится в нормальном рабочем диапазоне для полевых транзисторов. устройств. Пороговое напряжение для REFET было меньше, чем для ISFET. Общее выражение для порогового напряжения для ISFET и REFET выглядит следующим образом [21]:

VT = Eref − Ψ + χsol − ΦSiq − QOX + QSS + QBCOX + 2ϕf

(3)

Кривые I _DS -V _GS и крутизна (g _м ) ISFET и REFET измерены при V _DS = 0.5В.

В этом случае E _ref — это потенциал электрода сравнения, — зависящий от pH поверхностный потенциал, а χ ^sol — поверхностный дипольный потенциал раствора. Остальные члены — это вклад изолятора и полупроводниковой части. Все члены в этом выражении постоянны, за исключением pH-зависимого поверхностного потенциала (). В случае REFET реакция pH (показанная как pH-зависимый термин -) подавлялась дополнительной ПВХ-мембраной, что приводило к более низкой чувствительности к pH.Следовательно, меньшее значение и другие факторы, включая падение напряжения на ПВХ-мембране и изменение электрических параметров ISFET, привели к меньшему V _T REFET (, т.е. , измеренное в буферном растворе с pH 6,7). .

В системе ISFET / REFET реакцию pH можно получить с помощью настройки дифференциального измерения. Следовательно, учитывая коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR) в дифференциальной системе, крутизна (g _m = dI _DS / dV _GS ) ISFET и REFET должна быть одинаковой.Как показано на фиг., Аналогичные значения крутизны были измерены при V _DS , равные 0,5 В, и доказывают, что слой ПВХ обладает некоторой электропроводностью и ведет себя как мембрана, разблокирующая ионы.

Чтобы найти подходящий режим работы для системы ISFET / REFET, V _DS был установлен на 2,5 В и 0,5 В для насыщенного и ненасыщенного режима работы полевого транзистора, соответственно. Чувствительность к pH рассчитывалась по соответствующим напряжениям затвор-исток для различных буферных растворов pH при фиксированном токе стока, установленном на 250 мкА.Чувствительность к pH и линейность калибровочных кривых для ISFET и REFET приведены в. PH-чувствительность ISFET практически одинакова для обоих значений V _DS . Это явление также обсуждалось В. Х. Ко в 1982 г. [23]. Влияние изменения электрического поля в результате изменений V _DS вокруг области стока на параметры ISFET можно не учитывать. Однако чувствительность к pH и линейность REFET зависела от V _DS . Самая низкая чувствительность (12.3 мВ / pH), а самая высокая линейность (99,7%) была получена при V _DS = 2,5 В. Кривые I _DS -V _GS и чувствительность REFET к pH также показаны на рис. Следовательно, pH-чувствительность REFET может быть уменьшена, а линейность может быть оптимизирована с помощью различных V _DS .

I _DS -V _GS и чувствительность REFET с (a) V _DS = 0,5 В и (b) V _DS = 2,5 В. На вставках показаны калибровочные кривые, соответствующие I _DS — V _GS кривые.

Таблица 3.

Чувствительность к pH и линейность ISFET и REFET, измеренная с помощью HP 4156C с V _DS при 0,5 В и 2,5 В.

, сенсорные характеристики REFET были оптимизированы за счет настройки процесса силилирования, выбора пластификаторов и состава мембраны. Для оптимизации HMDS: толуол = 1: 3 была лучшей силилирующей смесью для REFET, что привело к улучшенной адгезии ПВХ-мембраны к поверхности Si ₃ N ₄ .REFET с DNP в качестве пластификатора имел более низкую чувствительность к pH, чем REFET с мембранами, содержащими другие пластификаторы. Самая низкая чувствительность (10,4 ± 2,2 мВ / pH) с высокой линейностью (99,7 ± 0,3%) была обнаружена для REFET с 60 мас.% Мембраны DNP. Это указывает на то, что ПВХ-мембрана может использоваться для снижения чувствительности к pH Si ₃ N ₄ -ISFET. Коэффициент дрейфа для REFET с оптимизированными ПВХ-мембранами составлял -0,74 мВ / ч, а срок службы составлял приблизительно 15 дней.

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным научным советом по контракту NSC 96-2221-E-182-048.

Ссылки и примечания

1. Бергвельд П. Разработка ионно-чувствительного твердотельного устройства для нейрофизиологических измерений. IEEE Trans. Биомед. Англ. 1970; БМЭ-17: 70–71. [PubMed] [Google Scholar] 2. Хаммонд П.А., Али Д., Камминг Д.Р.С. Конструкция однокристального датчика pH с использованием стандартной 0,6-мм КМОП-технологии. IEEE Sens. J. 2004; 4: 706–712. [Google Scholar] 3. Карас С., Джаната Дж. Полевой транзистор, чувствительный к пенициллину. Анальный. Chem. 1980; 52: 1935–1937. [Google Scholar] 4. Карас С., Джаната Дж. Ферментные потенциометрические сенсоры на основе pH. Анальный. Chem. 1985; 57: 1917–1925. [PubMed] [Google Scholar] 5. Ван дер Шут Б.Х., Бергвельд П. энзимные сенсоры на основе ISFET. Биосенсоры. 1987/1988; 3: 161–186. [PubMed] [Google Scholar] 6. Пияновска Д.Г., Торбич В. Биосенсор мочевины на основе pH-ISFET. Sens. Actuat. B: Chem. 1997. 44: 370–376. [Google Scholar] 7. Ван К., Човелон Дж. М., Яффрезик-Рено Н., Солдаткин А. П. Чувствительное обнаружение пестицидов с использованием ENFET с ферментами, иммобилизованными методом поперечного сшивания и улавливания.Sens. Actuat. B: Chem. 1999. 58: 399–408. [Google Scholar] 8. Ольсснер В., Зозель Дж., Гут У., Пехштейн Т., Бабель В., Коннери Дж., Демут К., Гэнси М.Г., Вербург Дж. Б. Инкапсуляция сенсорных чипов ISFET. Sens. Actuat. B: Chem. 2005. 105: 104–117. [Google Scholar] 9. Бергвельд П., ван ден Берг А., ван дер Валь П.Д. Как электрические и химические требования к REFET могут совпадать. Sens. Приводы. 1989. 18: 309–327. [Google Scholar] 10. Ито С., Хачия Х., Баба К., Асано Ю., Вада Х. Совершенствование электрода сравнения серебро / хлорид серебра и его применение для измерения pH.Таланта. 1995; 42: 1685–1690. [PubMed] [Google Scholar] 11. Хуанг И.Ю., Хуанг Р.С., Ло Л.Х. Улучшение интегрированных тонкопленочных электродов Ag / AgCl путем покрытия KCl-гелем для применения ISFET. Sens. Actuat. B: Chem. 2003. 94: 53–64. [Google Scholar] 12. Смит Р.Л., Скотт Д.К. Твердотельный миниатюрный электрод сравнения, Труды симпозиума IEEE / VSF по биосенсорам; Лос-Анджелес, Калифорния, США. 15-17 сентября 1984 г .; № 61-62. [Google Scholar] 13. Мацуо Т., Эсаши М. На 153-м заседании ^-го -го. Электрохим.Soc. Ext. Abstr. 1978: 202–203. [Google Scholar] 14. Баккар З.М., Яффрезич-Рено Н., Мартелет К., Яффрезич Х., Марест Г., Плантье А. Натриевые микродатчики на основе ISFET / REFET, полученные с помощью процесса ионной имплантации, полностью совместимы со стандартной кремниевой технологией. Sens. Actuat. B: Chem. 1996. 32: 101–105. [Google Scholar] 15. Сант В., Пурсил М.Л., Лаунай Дж., Конто Т.Д., Мартинес А., Темпл-Бойер П. Разработка транзисторов с химическим полевым эффектом для обнаружения мочевины. Sens. Actuat. B: Chem.2004. 95: 309–314. [Google Scholar] 16. Сант В., Пурсиль М.Л., Лаунай Дж., Конто Т.Д., Мартинес А., Темпл-Бойер П. Разработка транзисторов с химическим полевым эффектом для медицинского анализа, 16-я Европейская конференция по твердотельным преобразователям; Прага, Чешская Республика. 2002; С. 1059–1062. [Google Scholar] 17. Эррашид А., Бауселлс Дж., Яффрезик-Рено Н. Простое REFET для определения pH в дифференциальном режиме. Sens. Actuat. B: Chem. 1999; 60: 43–48. [Google Scholar] 18. Чуды М., Врублевски В., Бжужка З.Навстречу REFET. Sens. Actuat. B: Chem. 1999; 57: 47–50. [Google Scholar] 19. Ли Ю.К., Сон Б.К. Разработка электрода сравнения типа полевого транзистора для определения pH. J. Kor. Phys. Soc. 2002; 40: 601–604. [Google Scholar] 20. Давгул М., Пияновска Д.Г., Кшисков А., Крук Дж., Торбич В. Влияние слоя затвора polyHEMA на свойства полевых транзисторов ChemFET. Датчики. 2003. 3: 146–159. [Google Scholar] 21. Бергвельд П., Сиббальд А. Аналитические и биомедицинские применения ионно-селективных полевых транзисторов. Vol. 22. Эльзевир; Амстердам, Нидерланды: 1988.С. 101–112. [Google Scholar] 22. Chung W.Y., Yang C.H., Pijanowska D.G., Grabiec P.B., Torbicz W. Повышение производительности ISFET за счет использования усовершенствованных схем. Sens. Actuat. B: Chem. 2006. 113: 555–562. [Google Scholar] 23. Ко В.Х., Ли Дж.М., Фунг К.Д., Чанг П.В. Экспериментальное исследование влияния краевого поля VDS на датчики pH ISFET. Sens. Actuat. 1982/1983; 3: 91–98. [Google Scholar] Эффекты антикоагулянта и мембраны

на гуморальный и клеточный …: ASAIO Journal

Что вы по профессии? Academic MedicineAcute Уход NursingAddiction MedicineAdministrationAdvanced Практика NursingAllergy и ImmunologyAllied здоровьеАльтернативная и комплементарной MedicineAnesthesiologyAnesthesiology NursingAudiology & Ear и HearingBasic ScienceCardiologyCardiothoracic SurgeryCardiovascular NursingCardiovascular SurgeryChild NeurologyChild PsychiatryChiropracticsClinical SciencesColorectal SurgeryCommunity HealthCritical CareCritical Уход NursingDentistryDermatologyEmergency MedicineEmergency NursingEndocrinologyEndoncrinologyForensic MedicineGastroenterologyGeneral SurgeryGeneticsGeriatricsGynecologic OncologyHand SurgeryHead & Neck SurgeryHematology / OncologyHospice & Паллиативная CareHospital MedicineInfectious DiseaseInfusion Сестринское делоВнутренняя / Общая медицинаВнутренняя / Лечебная ординатураБиблиотечное обслуживание Материнское обслуживание ребенкаМедицинская онкологияМедицинские исследованияНеонатальный / перинатальный неонатальный / перинатальный уходНефрологияНеврологияНейрохирургияМедицинско-административное сестринское дело ecialtiesNursing-educationNutrition & DieteticsObstetrics & GynecologyObstetrics & Gynecology NursingOccupational & Environmental MedicineOncology NursingOncology SurgeryOphthalmology / OptometryOral и челюстно SurgeryOrthopedic NursingOrthopedics / Позвоночник / Спорт Медицина SurgeryOtolaryngologyPain MedicinePathologyPediatric SurgeryPediatricsPharmacologyPharmacyPhysical Медицина и RehabilitationPhysical Терапия и женщин Здоровье Физическое TherapyPlastic SurgeryPodiatary-generalPodiatry-generalPrimary Уход / Семейная медицина / Общие PracticePsychiatric Сестринское делоПсихиатрияПсихологияОбщественное здравоохранениеПульмонологияРадиационная онкология / ТерапияРадиологияРевматологияНавыки и процедурыСонотерапияСпорт и упражнения / Тренировки / ФитнесСпортивная медицинаХирургический уходПереходный уходТрансплантационная хирургияТерапия травмТравматическая хирургияУрологияЖенское здоровьеУход за ранамиДругое

Что ваша специальность? Addiction MedicineAllergy & Clinical ImmunologyAnesthesiologyAudiology & Speech-Language PathologyCardiologyCardiothoracic SurgeryCritical Уход MedicineDentistry, Oral Surgery & MedicineDermatologyDermatologic SurgeryEmergency MedicineEndocrinology & MetabolismFamily или General PracticeGastroenterology & HepatologyGenetic MedicineGeriatrics & GerontologyHematologyHospitalistImmunologyInfectious DiseasesInternal MedicineLegal / Forensic MedicineNephrologyNeurologyNeurosurgeryNursingNutrition & DieteticsObstetrics & GynecologyOncologyOphthalmologyOrthopedicsOtorhinolaryngologyPain ManagementPathologyPediatricsPlastic / Восстановительная SugeryPharmacology & PharmacyPhysiologyPsychiatryPsychologyPublic, Окружающая среда и гигиена трудаРадиология, ядерная медицина и медицинская визуализацияФизическая медицина и реабилитация Респираторная / легочная медицинаРевматологияСпортивная медицина / наукаХирургия (общая) Хирургия травмТоксикологияТрансплантационная хирургияУрологияСосудистая хирургияВироло у меня нет медицинской специальности

Каковы ваши условия работы? Больница на 250 коекБольница на более 250 коекУправление престарелыми или хосписы Психиатрическое или реабилитационное учреждениеЧастная практикаГрупповая практикаКорпорация (фармацевтика, биотехнология, инженерия и т. Д.) Докторантура Университета или медицинского факультета Магистратура или 4-летнего академического университета Общественный колледж Правительство Другое

Заказные и коммерчески доступные контейнеры для развертывания для …

Контекст 1

… Чтобы данные PRC были полезны, следует выбирать химические вещества, которые теряют от 20 до 80 процентов от SPMD, поскольку измерения должны быть значительными отличается от аналитической вариабельности метода (Huckins and others, 2002a).Скорость потери PRC увеличивается по мере уменьшения log K ow химического вещества. …

Контекст 2

… для защиты пассивных пробоотборников в полевых условиях обычно используются различные специальные и коммерчески доступные емкости для развертывания (рис. 2, таблица 1). Канистры отправляются на поле с предварительно загруженными пассивными пробоотборниками, за исключением имеющихся в продаже контейнеров (рис. 2A и 2B). Эти канистры требуют, чтобы SPMD или POCIS (предварительно загруженные на стеллажи) были вставлены в канистру в полевых условиях.Канистры, показанные на рисунках 2A, 2B и 2D, коммерчески доступны в EST Labs (Сент-Джозеф, штат Миссури). Канистра Prest-style (рис. 2C) была разработана доктором Гарри Перстом, Санта-Крус, Калифорния, и представляет собой …

Context 3

… за исключением имеющихся в продаже канистр ( рис. 2A и 2B). Эти канистры требуют, чтобы SPMD или POCIS (предварительно загруженные на стеллажи) были вставлены в канистру в полевых условиях. Канистры, показанные на рисунках 2A, 2B и 2D, коммерчески доступны в EST Labs (St.Джозеф, штат Миссури). Канистра Prest-style (рис. 2C) была разработана доктором Гарри Перстом, Санта-Крус, Калифорния, и представляет собой индивидуальную конструкцию, используемую Геологической службой США. Два специальных контейнера для развертывания POCIS, изготовленные из компонентов ПВХ (рис. 2E и 2F), также были разработаны и использованы USGS …

Context 4

… могут быть подключены к фиксированной точке на суше (дерево , валун, столб забора, грунтовый якорь) или помещенный в воду (рис. 2, 3). В зависимости от состояния дна ручья канистры могут быть размещены непосредственно на дне или подвешены к бетонному блоку (рис.6). Можно использовать бетонные блоки и анкеры, чтобы предотвратить перемещение канистр с потоком. Канистра, прикрепленная к берегу ручья, уязвима для того, чтобы ее подтянуть вверх и на берег во время высокого потока …

Контекст 5

… может быть закреплен и подвешен в среднем канале водяного столба с помощью крепление к столбу забора или арматуре, вставленной в русло реки (рис. 2). Размещение в среднем канале предпочтительнее в ручьях, которые имеют тенденцию иметь переменный поток (кричащий) после дождя.Канистра, установленная в среднем канале, с меньшей вероятностью будет унесена на берег во время паводка. Кроме того, они с большей вероятностью будут оставаться под водой в засушливые периоды, поскольку средний канал, вероятно, будет самой глубокой частью …

Испытания на целостность кровельных и гидроизоляционных мембран | WBDG

Введение

Проверка целостности — это «святой Грааль» строительных работ. Обеспечить уверенность в том, что части здания, которые могут намокнуть из-за погодных условий, находятся в состоянии, предотвращающем проникновение воды внутрь, является целью каждого подрядчика, а также каждого владельца.В результате была создана целая индустрия испытательных лабораторий. Поиск методов тестирования, обеспечивающих эту уверенность, развивался на протяжении десятилетий, и каждое новое достижение в тестировании предоставляло либо более точные результаты, либо результаты за меньшее время, либо и то, и другое. Этот документ предоставит информацию как об исторических, так и о современных методах тестирования. В этой статье не обсуждаются полевые испытания оконных проемов, жалюзи или дверей.

Исторически существовало пять широко используемых методов тестирования горизонтальных мембран: испытание распылением, испытание наводнением, испытание емкости (импеданса), ядерные измерения и инфракрасное (ИК) тепловидение.За последние два десятилетия два новых метода тестирования произвели революцию в области обнаружения утечек и тестирования целостности. Эти методы используют электричество и простую электрическую схему для обнаружения и определения проблемных условий в кровельных и гидроизоляционных системах. Обычно они называются «Испытание электрической проводимости низкого напряжения» и «Испытание искровым разрядом высокого напряжения». Для объяснения или рассмотрения всех принципов и тонкостей того, как следует применять каждый метод тестирования для получения точных результатов, потребуется больше времени и места, чем разрешено.В этом документе основное внимание уделяется методологиям тестирования, научным принципам, а также их преимуществам и ограничениям. Особое внимание будет уделено ограничениям. Это в значительной степени связано с тем, что внимание автора было обращено на то, что возможности методов высокого и низкого напряжения часто переоцениваются, что приводит к не оправданным ожиданиям со стороны владельцев и подрядчиков, что приводит к скептицизму и возможно, плохая репутация новой технологии.

Как и в случае с большинством исследовательских инструментов, выбранный метод тестирования настолько хорош, насколько хорош опыт человека, использованного для проведения теста.Знание всех вариантов методов тестирования — это только первый шаг. Знание преимуществ и, что более важно, ограничений каждой системы поможет знающему человеку быстро и с минимальными затратами найти и устранить все нарушения в мембране.

Описание

На этой странице ресурсов обсуждаются следующие методы проверки целостности и обнаружения влаги:

Проверка целостности :

1. Испытания низкого напряжения
2. Испытания высокого напряжения
3. Тестирование наводнения
4. Тестирование распылением

Обнаружение влажности :

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

Испытания низкого напряжения

Низковольтное тестирование — это окончательный тест, так как после исключения ложных срабатываний тестирование позволяет определить точные места пробоин в тестируемой мембране.Оборудование показывает, где ток следует за водой через мембрану к нижнему субстрату.

Низкое напряжение — это жизнеспособный вариант тестирования, когда непроводящая мембрана установлена ​​над сборкой токопроводящей палубы. 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. Электрическая цепь низкого напряжения

Электрическая цепь создается с помощью токопроводящего настила, такого как бетон или сталь, к которому присоединяется заземляющий провод от испытательного оборудования.Затем оголенный металлический провод помещается в круг / петлю на мембране и присоединяется к положительной стороне испытательного оборудования. Затем вся площадь крыши смачивается водой, что создает электрическую пластину на всей верхней стороне мембраны при зарядке испытательной установкой. В этой электрической цепи мембрана действует как изолятор между положительно заряженной электрической пластиной на поверхности мембраны и проводящей площадкой, которая считается землей. Если есть разрыв в мембране, цепь замыкается, и ток будет течь к разрыву и, в конечном итоге, к земле / палубе.Чувствительный измеритель, подключенный к двум зондам, может определять направление тока, направляя тестирующего оператора к точному месту нарушения. (см. Фото 1 и 2) Как только нарушение обнаружено, оно должно быть электрически изолировано от испытательной зоны, поместив вокруг него круговую петлю со скрученным проводом, подключенным к петле, которая эффективно удаляет эту область из области, которая проходит тестирование.

Фото 1 и 2. Низковольтное испытательное оборудование

Доступное новое низковольтное испытательное оборудование не требует отдельного контура и испытательного щупа.Конфигурация тестирования, аналогичная описанной выше, только в миниатюре создается платформой сканирования размером приблизительно 18 x 24 дюйма. (см. Диаграмму 2 и фото 3) Эта платформа содержит петлю по периметру, состоящую из металлических цепей, свисающих с краев платформы сканирования, и дополнительную линию цепей в центре, которые оба подключены к источнику питания. Измерители прикреплены к двум цепям, и когда нарушение находится в пределах платформы, существует разность потенциалов между двумя цепями, которая создает ток, который активирует звуковой сигнал, чтобы предупредить специалиста по тестированию.

Диаграмма 2. Низковольтная испытательная платформа
Фотография любезно предоставлена ​​компанией Detec Systems, LLC

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

Как и у всех методов тестирования, есть ограничения. Самая важная часть этого и любого протокола тестирования — специалист по тестированию. Количество лет опыта не гарантирует наличия квалифицированного специалиста, и, к сожалению, для этого типа тестирования нет курсов или сертификатов.Испытательное оборудование «немое», предоставляя технику звуковые сигналы и числовые или измерительные показания. Задача техника — расшифровать эти показания и действовать соответствующим образом. Если технический специалист не понимает принципов процедуры испытания, он не сможет понять показания в случае уникальных полевых условий или в маловероятном случае неисправности оборудования.

Другие ограничения включают:

• Электропроводящие мембраны, такие как черный EPDM и модифицированные битумные мембраны с фольгированным покрытием, не могут быть испытаны.

• Если пролом находится ниже большого количества покрывающей породы / почвы, сигнал, считываемый измерителем, будет слабым, и его легко пропустить.

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

• Если вода не попала из бреши на палубу, например, если брешь новая и / или не подвергалась воздействию погодных условий, цепь не будет замкнута и брешь не будет идентифицирована.

• Если под мембраной присутствует замедлитель парообразования, и через него не проникают механические крепления, настил электрически изолирован, и никаких разрывов в открытой кровельной мембране обнаружено не будет.

• Если несколько проникновений существуют в непосредственной близости друг от друга, может стать физически невозможным изолировать известные нарушения и повторно протестировать области, непосредственно прилегающие к нарушениям.

• Некоторый скопившийся мусор, особенно на крышах с гравийным покрытием, эффективно отталкивает воду и не создает непрерывную электрически заряженную пластину поверх мембраны. Любая не влажная поверхность не может проводить ток и поэтому не проверяется.

• Вертикальные обшивки чрезвычайно трудно поддерживать во влажном состоянии, и поэтому их трудно проверять.

Испытания высокого напряжения

Концепция тестирования высокого напряжения аналогична концепции тестирования низкого напряжения и изображена на Схеме 3.При испытании высоким напряжением для создания разности электрических потенциалов используется заряженная металлическая метла над мембраной, а не электрическая пластина из воды. (см. Фото 4 и 5) Источник питания снова заземлен на токопроводящую платформу и создает высокую разность потенциалов с очень малым током. Когда металлическая головка метлы проходит через брешь на поверхности электроизолирующей мембраны, цепь замыкается, позволяя течь току. Этот поток тока обнаруживается испытательной установкой, которая отключает питание щетки и издает звуковой сигнал, предупреждающий оператора об испытании.Затем область, где находилась головка метлы, когда был слышен тон, затем снова осторожно прокручивается под углом девяноста градусов к первоначальному направлению движения, чтобы определить точное местоположение бреши. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будут испытаны все участки мембраны, включая вертикальные отложения основания и отводы с проникновением.

Схема 3. Электрическая цепь высокого напряжения

Фото 4 и 5. Испытательное оборудование высокого напряжения

Отсутствие воды, а также относительная скорость и простота испытания высокого напряжения делают его предпочтительнее, чем низкое напряжение в большинстве условий.Когда температура очень высока, поддерживать мембрану во влажном состоянии 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 местоположение разрывов в мембране и, поскольку вода не используется, позволяют немедленно устранить их и повторно проверить.

Уникальное преимущество этой процедуры испытания состоит в том, что для мембран, наносимых жидкостью, она может обнаруживать места, где толщина мембраны не соответствует минимальным требованиям.Если известны электроизоляционные свойства мембраны (то есть диэлектрическая постоянная), оборудование может быть настроено на правильное напряжение, при котором ток будет проходить через мембрану и активировать звуковой сигнал, если не присутствует заранее определенная минимальная толщина материала. Эта точность обычно не требуется для проектов ограждающих конструкций; однако это оборудование обычно используется на трубопроводах, где проверяются внутренние покрытия и их толщина.

Опять же, метод тестирования имеет ограничения.Поскольку это относительно новая технология, необходимо соблюдать те же меры предосторожности в отношении квалифицированных специалистов по тестированию. Другие ограничения включают:

• Мембрана должна быть сухой, возможно, проверка отложится на несколько часов, если накануне вечером выпала роса.
• Мембрана должна быть открыта (нельзя проводить испытания через перекрывающую нагрузку).
• Из-за более высокого напряжения больше «ложных срабатываний». возможны, поэтому важны навыки тестировщиков.
• Можно сжечь очень тонкую мембрану, нанесенную жидкостью, если испытательное напряжение установлено слишком высоким.
• Электропроводящие мембраны, такие как черный EPDM и модифицированные битумные мембраны, покрытые фольгой, не могут быть испытаны.

Тестирование наводнения

Фото 6. Идет тестирование наводнения

Flood-тестирование — это самый простой и самый простой из доступных методов тестирования. Он также может быть одним из самых эффективных. Глубокие знания и понимание структурных систем и их безопасной несущей способности являются обязательными перед рассмотрением или применением этого метода.Дренажная система временно закрыта или заблокирована, а рассматриваемая область покрыта водой, как правило, на период времени от 12 до 48 часов. Одновременно в этот период проверяется нижняя часть испытательной площадки на наличие каких-либо признаков проникновения воды. Глубина воды может варьироваться, однако обычно не менее 2 дюймов, чтобы обеспечить достаточный гидравлический напор, чтобы заставить воду проникать в любые небольшие бреши, которые могут произойти во время испытания. (см. Фото 6)

Трудности с тестированием наводнения — это время, необходимое для заполнения, тестирования и последующего слива иногда десятков тысяч галлонов воды, необходимых для правильного тестирования области.Когда тестируемая область имеет уклон более 1/4 дюйма на фут, глубина воды, необходимая для проверки этой области, резко увеличивается. Иногда требуемая глубина воды может превышать допустимую допустимую нагрузку конструкции. каркас или палуба и может потребовать, чтобы область была разбита на несколько меньших секций путем строительства водозаборных дамб. После завершения испытания воду необходимо безопасно удалить из мембраны. Если глубина воды достаточна и стоки просто полностью открыть, чтобы осушить территорию, катастрофические результаты, такие как выдувание колен в дренажном трубопроводе, могут привести к тому, что вся тестовая вода попадет внутрь здания, что приведет к значительному ущербу.Еще одно серьезное ограничение этого типа тестирования заключается в том, что при возникновении утечки с помощью тестирования ее необходимо обнаружить в верхней части либо путем визуального осмотра, либо с помощью одного из других методов, описанных в этой статье.

Испытания на распыление

Испытания на разбрызгивание — это использование контролируемого потока воды, осаждаемого на элементы здания способом, имитирующим нормальные и суровые погодные условия. Методы испытаний ASTM E1105 и AAMA 501.2 являются хорошими общими методами, обычно используемыми для испытания наружных стен, наклонного остекления и неглубоких скатных крыш для выявления источников утечки.В этой процедуре тестирования ASTM используется откалиброванная 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, имитирующий ветер, и внутренняя часть проверяется на наличие утечек. Тестирование AAMA включает калиброванное распылительное сопло, которое подает воду с известной скоростью и давлением в очень ограниченные и определенные области.

Менее формальное испытание шланга может проводиться на горизонтальных и вертикальных участках с аналогичными результатами при условии, что распыление воды контролируется таким образом, чтобы смачивать только участки, предназначенные для испытаний.Испытание на распыление начинается с самой низкой отметки ниже зоны предполагаемой утечки. Путь отвода тестовой воды на нижних участках крыши или стен необходимо проверить, чтобы убедиться, что они не содержат места утечки. Если проверяется более высокая возвышенность, а более низкие промывочные участки не проверяются, чтобы убедиться, что они водонепроницаемы, невозможно определить, куда поступала вода. После тестирования самых нижних частей, распыление направляется на все более высокие компоненты здания, при этом промывочная вода течет по компонентам на более низкой высоте, которые уже были протестированы.С помощью этой методики можно точно определить место входа в воду. После нахождения места утечки рекомендуется несколько раз начать и остановить утечку, изолировав и опрыскивая только предполагаемое нарушение, при этом по стене или крыше мало или совсем не стекает промывочная вода. Это снижает вероятность того, что нижние компоненты здания содержат брешь, которая позволяет проникнуть воде, и если задержка в обнаружении утечки может ошибочно указывать на то, что компонент, находящийся выше на высоте, который проверяется несколькими минутами позже в процессе испытания, позволяет воде течь. входить.

Этот тип тестирования может быть особенно эффективным, когда тестирование любым из других методов затруднено из-за ограничений доступа или состава сборки. Это может быть, когда залив воды для испытания на наводнение нецелесообразен или наличие нескольких металлических проникновений затрудняет электрические испытания. (См. Фото 7 и 8) Кроме того, испытание распылением идеально подходит для получения быстрых и простых результатов, так как материалы и методы довольно просты и могут быть освоены довольно быстро.

Фото 7 и 8. Зоны, подходящие для испытаний на распыление

Наиболее важным ограничением испытаний на распыление является то, что утечка может за несколько часов смочить весь путь, прежде чем она будет обнаружена внутри. Кроме того, активация утечки может привести к большему повреждению внутренних компонентов / отделки, что может быть неприемлемо для владельца здания. Другие ограничения испытаний на опрыскивание заключаются в том, что в период холодной погоды использование воды может быть непрактичным, а испытания на опрыскивание могут не воспроизводить все условия, т.е.е. направление, перепад давления и т. д., необходимые для повторного создания утечки.

Тестирование емкости

При испытании емкости используется электрическое поле для определения относительной влажности мембранного узла. Создается электрическое поле, и датчик затем считывает напряженность электрического поля, когда измеритель помещается над мембраной. Напряженность поля и чувствительность датчика могут быть изменены в зависимости от тестируемой подложки, чтобы получить показания, обеспечивающие наибольшие отклонения, оставаясь в пределах аналогового считывания или цифрового дисплея.Этот тип калибровки расходомера на каждой строительной площадке обеспечивает наиболее точное обследование, которое может позволить оборудование.

Фото 9 и 10. Измерители емкости Tramex

Показания обычно снимаются в виде сетки с помощью портативного устройства и записываются, хотя можно снимать непрерывные показания с помощью некоторых измерителей, установленных на колесах. (см. Фото 9 и 10)

Этот метод тестирования является интерпретирующим, а не окончательным в том смысле, что он не определяет конкретно место разрыва мембраны, а скорее определяет области с повышенным содержанием влаги, что в большинстве случаев может указывать на наличие разрыва.Однако это нарушение уже могло быть исправлено или отремонтировано, или это могло быть попадание воды в систему во время строительства. Оборудование не указывает на наличие утечки и не определяет ее местонахождение. Это просто указывает на то, что вода находится под мембраной. После завершения измерения исследуемой зоны испытания образцы должны быть взяты в местах с высокими и низкими показаниями, а их влажность точно установлена ​​путем лабораторных измерений после контролируемой сушки. Этот метод обеспечит корреляцию между показаниями счетчика и абсолютным содержанием влаги в сборке.Удаление дополнительных образцов в местах промежуточных показаний счетчика обеспечит более точную корреляцию между показаниями счетчика и фактическим содержанием влаги.

Подготовка и калибровка, необходимые для описанного выше испытания, могут показаться длительными и обременительными, поскольку результаты обследования не доступны до тех пор, пока не будут предоставлены результаты лабораторного определения влажности. Однако квалифицированный техник может быстро откалибровать электрическое поле и датчик, чтобы получить относительные показания, которые предоставляют информацию, позволяющую нанести на карту участки с повышенным содержанием влаги, прежде чем покинуть место проведения испытания.Знание участков с повышенным содержанием влаги позволяет определить участки, которые следует обследовать с целью обнаружения бреши в мембране.

Могут быть случаи, когда испытание емкости даст завышенные показания, которые не связаны с утечкой. Конденсация в системе изоляции крыши является типичным примером, в котором показания измерителя емкости будут повышены без связанной утечки через крышу как причины завышенных показаний.

Этот метод испытаний требует, чтобы испытательная мембрана была сухой, сборка была однородной по материалам и толщине, а в системе присутствовала вода для обеспечения дифференциальных показаний в относительно сухих и влажных областях.

Инфракрасная термография (IR)

Инфракрасная термография — это метод интерпретирующего тестирования, основанный на том принципе, что влажные и сухие компоненты здания имеют разную степень теплоотдачи и удержания тепла. Влажные материалы имеют значительно большую массу и меньшую скорость теплопередачи, что означает, что они набирают и теряют тепло медленнее, чем сухой образец того же материала. Эта физическая характеристика используется таким же образом, как и при испытании емкости, описанном ранее, для количественной оценки местоположения влажных компонентов здания.Используемое испытательное оборудование, как правило, представляет собой ручную ИК-камеру с возможностью подключения записывающих устройств или содержащихся в устройстве, чтобы информация могла быть сохранена и представлена ​​в более позднее время в отчете. (см. Фото 11 и 12)

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

Чаще всего инфракрасное изображение используется в вечерние часы после солнечного дня, когда внешняя часть здания, подвергающегося воздействию солнца, становится теплее, чем температура окружающего воздуха из-за солнечного излучения.Величина этой разницы температур имеет прямое отношение к цвету и отражательной способности поверхности: чем темнее и меньше отражающая поверхность, тем больше разница температур; или чем светлее цвет и выше отражательная способность поверхности, тем меньше будет разница температур. Как описано выше, коэффициент теплового увеличения при первоначальном воздействии солнца и коэффициент тепловых потерь при заходе солнца будет варьироваться между двумя участками одного и того же материала, которые имеют разное содержание влаги.Если инфракрасное изображение делается после захода солнца, открытые участки крыши и стен с повышенным содержанием влаги сохранят значительно больше тепла, чем окружающие сухие участки. Эту разницу температур можно легко обнаружить с помощью ИК-сканирования. Предполагается, что участки с повышенной температурой внутри однородной конструкции кровли и стен связаны с присутствием влаги. Лабораторная сушка пробных срезов, снятых с участков с низкой, средней и высокой температурой, позволит калибровать ИК-изображение по абсолютной влажности строительных материалов.

Как и в случае емкостного сканирования, опытный исследователь может использовать области повышенной температуры, обнаруженные инфракрасным оборудованием, предположить, что это связано с повышенным содержанием влаги, и, таким образом, сконцентрировать подробные визуальные осмотры в этих областях, чтобы изолировать источник утечки.

Как и в случае с измерителем емкости, ИК-сканирование выявит участки влажной изоляции, которые могут быть вызваны конденсацией или другими проблемами, кроме прорыва кровельной мембраны.

Препятствия к использованию ИК-излучения при обнаружении утечек заключаются в том, что сканирование обычно проводится в сумерках или ранним вечером и должно выполняться при благоприятных погодных условиях.После выявления участков с подозрением на повышенную влажность необходимо провести визуальный осмотр на предмет повреждения мембраны на следующий день в светлое время суток. Кроме того, должны быть сделаны допущения в отношении таких элементов, как однородность материалов, толщина и внутренняя температура здания в сканируемых областях. Как и при испытании емкости, ИК-оборудование не указывает на наличие утечки и не определяет ее местонахождение. Он просто предполагает, что разница температур вызвана наличием воды под мембраной.

Ядерный счетчик

Ядерные измерительные приборы — это также метод интерпретирующего тестирования, в котором используются относительные показания, которые интерпретируются для обнаружения участков идентичных материалов подложки с различным содержанием влаги.

Ядерный счетчик испускает поток высокоскоростных нейтронов, которые сталкиваются с атомами водорода и отдают некоторую энергию, а затем отскакивают к измерительному устройству с меньшей скоростью. Следует помнить, что каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.Затем измеритель регистрирует эти более медленные нейтроны и выдает цифровые показания по предварительно установленной калиброванной шкале. Считывание обычно занимает от семи до шестидесяти секунд каждое и выполняется в виде сетки, которая варьируется от трех футов до десяти футов в центре. (см. Фото 13 и 14)

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

Как и в случае с другими интерпретирующими методами испытаний, испытательное оборудование должно быть откалибровано на каждой отдельной рабочей площадке, а также для различных сборок крыши и толщины в пределах одного объекта для получения точных результатов.Относительные показания снова могут быть использованы опытным исследователем для определения участков предполагаемых влажных материалов, чтобы ограничить границы подробного визуального осмотра для определения источника утечки.

В отличие от метода инфракрасного сканирования, ядерные испытания могут проводиться в дневное время, чтобы обеспечить немедленную проверку, идентификацию и ремонт предполагаемого источника (источников) утечки.

Трудности с этой методикой испытаний заключаются в том, что транспортировка радиоактивных материалов, содержащихся в счетчике, стала намного более сложной и интенсивной с 11 сентября 2001 года, а использование измерительного устройства, содержащего радиоактивный материал, может быть проблематичным из-за предполагаемой опасности на часть населения и жителей здания.Как и в случае ИК и емкостных испытаний, 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 утечки и не определяет ее местонахождение. Он просто выделяет места неоднородностей в количестве атомов водорода в определенных местах, которые предполагаются или интерпретируются как вода.

Приложение

Методы испытаний, описанные выше, лучше всего подходят для проверки целостности или испытаний, проводимых сразу после установки кровельных или гидроизоляционных мембран.Эти методы испытаний также можно использовать для поиска утечек. Однако в случае гидроизоляции, покрытой перекрывающим слоем, процесс становится менее точным и более сложным, а следовательно, более дорогостоящим.

, описанный выше. Они включают, но не ограничиваются:

Дополнительные ресурсы

Публикации

мембран | Бесплатный полнотекстовый | Электроды, модифицированные пластифицированной ПВХ-мембраной: вольтамперометрия высокогидрофобных соединений

Вольтамперометрические измерения высоколипофильных молекул

В вольтамперометрическом анализе модификация поверхности рабочего электрода может быть мотивирована различными причинами, например.g., для повышения селективности, чувствительности и предела обнаружения метода [33,34]. Покрывая поверхность рабочего электрода органической пленкой, например пластифицированной ПВХ-мембраной, молекулы анализируемого вещества спонтанно разделяются на мембрану. Для высоколипофильных аналитов это означает, что концентрация аналита в мембране может быть на порядки больше, чем в водном образце. Поскольку аналитически значимый сигнал сенсора с мембранным покрытием пропорционален концентрации анализируемого вещества в мембране, ожидается, что достижимый предел обнаружения сенсора с мембранным покрытием будет намного ниже по сравнению с измерениями с немодифицированным рабочим электродом.Расширение предела обнаружения в сторону более низких концентраций можно оценить по коэффициенту тока (или соотношению крутизны / чувствительности), который ожидается при данной концентрации с покрытием поверхности рабочего электрода или без него. Корреляция между измеренным током и концентрацией при линейной вольтамперометрии (LSV) с использованием макроэлектрода описывается уравнением (1) (уравнение Рэндлса – Севчика), а для микродисковых электродов в установившемся состоянии — уравнением (2). Соответствующие коэффициенты тока обеспечиваются уравнениями (3) и (4) соответственно.

ip, w = (2,69 × 105) n3 / 2ADw1 / 2cwv1 / 2

(1)

ip, mip, w = Dm1 / 2cmDw1 / 2cw

(3)

где ip, w, ip, m и iL, w, iL, m — пиковые или предельные токи в амперах, соответственно, n — число электронов, участвующих в электрохимической реакции, F (Кл / моль) — число Фарадея, A ( см2) — площадь поверхности электрода, r (см) — радиус микродискового электрода, D (см2 / с) — коэффициент диффузии, c (моль / см3) — концентрация и v (В / с) скорость сканирования.Индексы w или m указывают токи, концентрации и коэффициенты диффузии в воде или в фазе мембраны. Концентрацию аналита в мембране можно оценить с помощью коэффициента распределения октанол / вода (Po / w):
где co и cw — концентрации аналита в н-октаноле и воде. Вследствие разницы в соотношении тока и концентрации для макро- и микроэлектродов (уравнения (1) и (2)) комбинация уравнения (5) с уравнениями (3) и (4) показывает значительную разницу в ожидаемых величинах. усиление сигнала с помощью покрытого мембраной макро (уравнение (6)) или микро (уравнение (7)) электрода.В связи с уравнениями (6) и (7) необходимо подчеркнуть, что для более реалистичных оценок усиления сигнала Po / w следует заменить на Pm / w, коэффициент разделения мембрана-вода.

ip, mip, w = Dm1 / 2cmDw1 / 2cw = Po / wDmDw

(6)

iL, miL, w = DmcmDwcw = Po / wDmDw

(7)

В качестве примера, уравнения (6) и (7) были применены для расчета ожидаемого усиления сигнала для липофильного и гидрофильного лекарственного средства. Высоко липофильный анестетик пропофол (logPo / w (пропофол) ≈3.8) и п-ацетаминофенол (APAP) (logPAPAP ≈ 0,31), потенциально мешающее при измерении пропофола соединение, были выбраны в качестве характерных примеров. В качестве коэффициента диффузии в водном растворе использовали Dw≈7 · 10−6 см2 / с [35]. Для коэффициентов диффузии в мембране использовались Dm = 2 × 10–8 см2 / с и Dm = 2 × 10–7 см2 / с [36,37]. Эти значения были представлены как коэффициенты диффузии ионофора в ионоселективных мембранах [36] или рассчитаны из зависимости от скорости сканирования пикового тока (уравнение (1)) [37] в мембранах из пластифицированного ПВХ с соотношением ПВХ к пластификатору 1-2.Результаты этих расчетов сведены в Таблицу 1. Как показано в Таблице 1, значительное усиление сигнала может быть достигнуто (ip, m / ip, wÀ1) с высоко липофильными лекарствами (аналит с большим Po / w), в то время как сигнал для гидрофильных препаратов снижен по сравнению с электродом без покрытия. Усиление сигнала аналита увеличивает отношения сигнал / шум и сигнал / фоновый ток. Таким образом, можно предположить, что усиление сигнала обратно пропорционально пределу обнаружения.Следовательно, пределы обнаружения при более низких наномолярных концентрациях могут быть достигнуты с помощью вольтамперометрических методов с использованием рабочих электродов с органическим мембранным покрытием. Однако есть существенные различия в ожидаемом усилении сигнала с макро- и микроэлектродами. Хотя микроэлектроды обладают уникальными преимуществами для вольтамперометрических измерений в высокоомных средах, таких как пластифицированные полимерные мембраны (небольшое падение потенциала ИК-излучения), ожидается, что предел обнаружения при использовании LSV будет лучше с макроэлектродом с мембранным покрытием.Разница связана с влиянием коэффициента диффузии на сигнал тока, то есть Dm для макроэлектродов, но Dm для микроэлектродов. С другой стороны, ожидается, что дискриминация гидрофильных помех будет такой же для макро- и микроэлектродов с мембранным покрытием. . Это зависит только от коэффициентов распределения лекарств. Используя коэффициент распределения октанол / вода пропофола и APAP, мы получаем:

дискриминация = Po / wpropofolPo / wAPAP = 63092,04 = 3090

Дискриминация также может быть определена экспериментально из ip, m / ip, w или отношений крутизны калибровки для аналита и мешающего соединения.Использование данных в столбцах 2 и 4 таблицы 1 дает одинаковые результаты как для макро, так и для микроэлектрода:

дискриминация = (ip, mip, w) пропофол (ip, mip, w) APAP = (337.260.109) макроэлектр. = (18.030.0058) микроэлектр. = 3090

На рисунке 2 показаны вольтамперограммы с линейной разверткой, записанные с помощью неизолированного электрода и электрода с мембранным покрытием в растворах аскорбиновой кислоты (AA) и п-ацетаминофенола (APAP), чтобы продемонстрировать эффективность органического мембранного покрытия для минимизации влияния электрохимически активных веществ. , гидрофильные соединения на вольтамперометрическом сигнале.Как видно на вставках, 49,8 мкмоль / л АК не приводили к какому-либо измеряемому сигналу тока с электродом, покрытым ПВХ-мембраной, в то время как в растворе 117,6 мкмоль / л растворов APAP сигнал тока был примерно в 20 раз ниже, чем с электродом, покрытым ПВХ-мембраной. неизолированный электрод. Разница между AA и APAP связана с различием их коэффициентов разделения [38]: logP _AA = -1,84 и logP _APAP = 0,31. На рисунке 3 процессы во время вольтамперометрических измерений пропофола с ПВХ-мембраной: доработанный электрод.Пластифицированная ПВХ-мембрана, используемая для покрытия поверхности электрода ГХ, была аналогична мембранам, используемым в ионно-селективных электродах на основе ионофора и для измерения заряженных молекул ITIES [19,21,23]. Однако, когда эти мембраны используются в вольтамперометрических измерениях, они также должны содержать липофильный фоновый электролит, например тетрадодециламмоний тетракис (пентафторфенил) борат (TDDATPFPhB). Эти мембраны обозначены как «жидкие мембраны» из-за очень высокого содержания пластификатора (до 86%) [39], в котором коэффициенты диффузии аналогичны вязким растворам.Высоколипофильные соединения, такие как пропофол, предпочтительно распределяются в пластификаторе мембраны, в котором проводится вольтамперометрическое измерение. Обогащение аналита в мембране из пластифицированного ПВХ регулируется коэффициентом распределения аналита. Логарифм коэффициента распределения октанол / вода (logPo / w) пропофола находится между 3,83 и 4,15, то есть концентрация пропофола примерно в 10 000 раз выше в мембране, где происходит электрохимическая реакция, чем в водном растворе образца.В то же время гидрофильные помехи, такие как аскорбиновая кислота (logP _AA = -1,84) [38] и п-ацетаминофенол (logP _APAP = 0,31) [38], минимально извлекаются в фазу мембраны, т.е. их концентрация в мембране обычно незначительна, что объясняет LSV на рисунке 2. На рисунке 4 показан отклик датчика пропофола с мембранным покрытием во время калибровки с помощью хроноамперометрии и линейной вольтамперометрии. Достижимый предел обнаружения датчика пропофола с мембранным покрытием был рассчитан из стандартного отклонения шума (SDbkg) в фоновом электролите во время линейных вольтамперометрических и хроноамперометрических измерений и наклонов соответствующих калибровочных кривых (S) по формуле: In Кроме того, мы оценили разрешение измерения пропофола, используя среднее остаточное стандартное отклонение (RMSD) точек данных вокруг линии, подогнанной к точкам данных калибровочной кривой, вместо стандартного отклонения фонового шума.Разрешение определяется как минимальная разница концентраций между двумя растворами, необходимая для их количественного определения.
Расчетные значения в присутствии различных фоновых электролитов и с использованием точек калибровочных данных, записанных в более узких или более широких диапазонах концентраций, сведены в Таблицу 2 [31,40,41]. Как показано в Таблице 2, путем покрытия поверхности рабочего электрода ГХ слоем пластифицированная пленка ПВХ, предел обнаружения при измерениях пропофола может быть расширен ниже нижнего предела терапевтического диапазона концентраций (1 и 60 мкмоль / дм ³ ).Вмешательство, вызванное электрохимически окисляемыми частицами, незначительно (AA) или незначительно (APAP), даже если они находятся на максимуме их терапевтических концентраций. Из данных следует, что путем оптимизации состава мембраны, т. Е. Выбора мембранного пластификатора, липофильного фонового электролита и ионообменника и их концентрации в мембране, можно улучшить как селективность, так и предел обнаружения датчика. . Наконец, важно отметить, что в отличие от водных растворов электролитов, при хроноамперометрическом определении пропофола с помощью сенсора с ПВХ-мембраной загрязнения электродов не наблюдается [31].Основываясь на уравнениях (6) и (7), усиление сигнала вольтамперометрического датчика из органической пленки (покрытого ПВХ-мембраной) прямо пропорционально коэффициенту распределения целевого аналита между мембраной и водной фазой, т. Е. Минимальным пределом обнаружения. ожидаются при вольтамперометрическом определении наиболее липофильных соединений. С другой стороны, селективность модифицированного мембраной электрода регулируется соотношением коэффициента распределения аналита и мешающего соединения.Следовательно, вольтамперометрические определения с помощью электродов, модифицированных мембраной, наиболее желательны для задач, требующих измерения субмикромолярных концентраций липофильных аналитов в присутствии большого избытка гидрофильных мешающих факторов. Список электрохимически активных целевых аналитов (антидепрессантов и иммунодепрессантов) представлен в таблице 3. Все эти препараты обладают высокой липофильностью с терапевтическими диапазонами концентраций в крови ниже 1,0 мкмоль / л, которые можно измерить в присутствии до 1 мкмоль / л.3 ммоль / л APAP и 0,06 ммоль / л AA. LSV, зарегистрированные с помощью покрытых мембраной стеклоуглеродных (GC) электродов в растворах сертралина, амитриптилина, арипипразола, сиролимуса, эверолимуса и циталопрама различных концентраций, показаны на рисунке 5. Пиковые токи LSV были использованы для построения калибровочных кривых для отдельных препаратов. . Калибровочные кривые также записывали с использованием протокола хроноамперометрических измерений путем приложения значений потенциала, зависящих от лекарства, на покрытый ПВХ-мембраной электрод.Хроноамперометрические переходные процессы, зарегистрированные во время калибровки электрода с ПВХ-мембраной в растворах сертралина, и соответствующая калибровочная кривая показаны на рисунке 6 в качестве примера. На основании калибровочных кривых, записанных с помощью линейной вольтамперометрии и хроноамперометрии, мы рассчитали LOD и разрешающую способность определений для всех препаратов. Результаты расчетов приведены в таблице 4. Как показано в таблице 4, оба типа методов измерения приводят к субмикромолярным пределам обнаружения, а в случае амитриптилина даже в цельной крови.В соответствии с ожиданиями, значения LOD и разрешения лучше в хроноамперометрических экспериментах. Предел обнаружения и разрешающая способность хроноамперометрического метода могут быть дополнительно улучшены путем выполнения измерений в проточном коллекторе (не показан). Воспроизводимость хроноамперометрических измерений в режиме измерения с непрерывным потоком показана на рисунке 7. Использование стеклоуглеродного (GC) электрода с пластифицированным ПВХ-мембраной для измерения липофильных лекарств также предотвратило загрязнение электрода, которое обычно наблюдается с непокрытым электрод (рисунок 8).

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
  Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
  Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.