Introduktion
Porebeton bruges ofte i byggeriet, især til bærende og ikke-bærende vægge, lofter, tagkonstruktioner og facader. På grund af sin lave massefylde og gode varmeisoleringsegenskaber er porebeton et populært materiale til energieffektive bygninger. Varmeledningsevne er en vigtig parameter for kvalitetskontrol, men også for forskning og udvikling af nye materialer. Almindelige metoder til bestemmelse af varmeledningsevnen på isoleringsmaterialer er Heat Flow Meter (HFM) og Guarded Hot Plate (GHP).
Analyse af laserblitz
Laser Flash Analysis (LFA) er en anden almindelig metode til bestemmelse af termiske egenskaber som f.eks. Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheden mm2/s) er en materialespecifik egenskab til karakterisering af ustabil varmeledning. Denne værdi beskriver, hvor hurtigt et materiale reagerer på en temperaturændring.termisk diffusivitet, Specifik varmekapacitet (cp)Varmekapacitet er en materialespecifik fysisk størrelse, der bestemmes af den mængde varme, der tilføres prøven, divideret med den resulterende temperaturstigning. Den specifikke varmekapacitet er relateret til en masseenhed af prøven.specifik varmekapacitet og Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne. Den er normalt begrænset til ikke-porøse materialer. LFA kan dog håndtere porøse materialer ved hjælp af modellen af McMasters [1] til evaluering af målesignalet under følgende betingelser:
- Materialet skal have forholdsvis small porer i forhold til prøvens tykkelse.
- Materialet skal være forberedt med en defineret geometri.
- Materialet skal være uigennemsigtigt eller korrekt belagt med grafit.
Porebeton opfylder alle disse krav, så dette isoleringsmateriale blev undersøgt ved hjælp af LFA. For at validere LFA-resultaterne blev der udført yderligere målinger med en varmestrømsmåler (HFM) og en beskyttet varmeplade (GHP).
Eksperimentel
Til testene blev der fremstillet to prøver af større blokke med dimensionerne 250 mm x 300 mm x 60 mm for at være egnede til HFM- og GHP-målinger. Prøverne blev undersøgt individuelt i HFM og sammen i en symmetrisk opsætning i GHP. Temperaturerne blev indstillet til 25 °C, 50 °C og 75 °C med en temperaturforskel på 20 K mellem pladerne.
Til LFA-målingerne blev der også fremstillet to uafhængige prøver med en diameter på 12,7 mm og en tykkelse på 5 mm fra den samme store blok. Prøverne blev målt ved de samme temperaturtrin som med HFM og GHP. Den såkaldte penetrationsmodel baseret på McMasters blev brugt til at evaluere den termiske diffusivitet af LFA-målesignalerne. Denne model tager højde for lysets indtrængen i prøven, hvilket tillades af porebetonens porøse overflade.
Den specifikke varmekapacitet, som er nødvendig for at beregne varmeledningsevnen, blev bestemt på pulverformige prøver ved hjælp af et DSC (Differential Scanning Calorimeter). Densiteten af alle prøverne blev bestemt ved måling af masse og volumen.
Resultater og diskussion
Figur 1 viser resultaterne af varmeledningsevnen, opnået med HFM-, GHP- og LFA-metoderne. Varmeledningsevnen stiger med stigende temperatur som forventet for porøse materialer. Densitetens indflydelse kan også observeres. Jo lavere densitet, jo lavere er den effektive Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne på grund af den højere mængde af den lavledende gasfasevolumen. Resultaterne viser god overensstemmelse mellem de veletablerede metoder HFM, GHP og LFA ved hjælp af penetrationsmodellen baseret på McMasters. Den maksimale afvigelse mellem de forskellige prøver og metoder udgør ca. 10 %.
Konklusion
Målingerne viser, at LFA-metoden også er velegnet til karakterisering af porøse materialer. Takket være prøvestørrelsen på small kan dette være af stor interesse for forskning og udvikling af nye porebetonmaterialer med en begrænset prøvemængde.