Εισαγωγή
Το πορώδες σκυρόδεμα είναι ένα από τα πιο γνωστά και πιο συχνά χρησιμοποιούμενα μονωτικά υλικά στην οικοδομική βιομηχανία. Μία από τις σημαντικότερες ιδιότητες των μονωτικών υλικών είναι η θερμική τους αγωγιμότητα. Για τον θερμικό χαρακτηρισμό υπάρχουν δύο βασικά όργανα. Οι μέθοδοι σταθερής κατάστασης Heat Flow Meter (HFM) και Guarded Hot Plate (GHP) είναι τυποποιημένες μέθοδοι δοκιμής για τον προσδιορισμό της θερμικής αγωγιμότητας των μονωτικών υλικών.
Παράμετροι μέτρησης
Η αποτελεσματική θερμική αγωγιμότητα των πορωδών υλικών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την πυκνότητα. Δύο δοκίμια πορώδους σκυροδέματος (300 mm x 250 mm x 60 mm, βλέπε σχήμα 3) με ελαφρώς διαφορετικές πυκνότητες εξετάστηκαν όσον αφορά τη θερμική τους αγωγιμότητα με τη χρήση του HFM 446 LambdaMedium (σχήμα 2) και του GHP 456 HT Titan® (σχήμα 1) από 10°C έως 75°C.
Το HFM 446 LambdaMedium εφαρμόζει μια σχετική μέθοδο με ασύμμετρη διάταξη χρησιμοποιώντας μια καlibraτότητα αισθητήρων θερμικής ροής με ένα γνωστό υλικό αναφοράς. Τα δοκίμια ερευνώνται μεμονωμένα. Το GHP 456 HT Titan® εφαρμόζει μια απόλυτη μέθοδο με συμμετρική διάταξη που χρησιμοποιεί δύο παρόμοια δοκίμια για τη μέτρηση.
Αποτελέσματα μέτρησης
Στην παρούσα περίπτωση, η πυκνότητα των δύο δοκιμίων πορώδους σκυροδέματος ήταν ελαφρώς διαφορετική. Το δοκίμιο 1 είχε πυκνότητα περίπου 516 kg/m³ και το δοκίμιο 2 περίπου 543 kg/m³ (διαφορά ~5%). Στο Σχήμα 4 απεικονίζεται η θερμική αγωγιμότητα των δύο δοκιμίων σκυροδέματος. Τα πορτοκαλί σημεία αντιπροσωπεύουν τις τιμές μέτρησης για το δοκίμιο 1 που μετρήθηκαν με το HFM- τα μπλε σημεία αντιπροσωπεύουν το δοκίμιο 2. Το δοκίμιο 1 παρουσιάζει 6-7% χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα από το δοκίμιο 2. Οι μέσες τιμές που υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας τις μεμονωμένες μετρήσεις από το HFM συμπίπτουν σχεδόν απόλυτα με τις τιμές από τη μέτρηση GHP όπου χρησιμοποιήθηκαν και τα δύο δοκίμια. Η απόκλιση είναι μικρότερη από 0,8%.
Η μέθοδος σταθερής κατάστασης για τον προσδιορισμό της θερμικής αγωγιμότητας απαιτεί σταθερή και μονοδιάστατη ροή θερμότητας μέσω των δοκιμίων ανά πάσα στιγμή. Αυτό επιτυγχάνεται με τη συνεχή εφαρμογή μιας πηγής θερμότητας και μιας απορροφητήρα στο δοκίμιο.
Τεχνική μέτρησης: Μετρητής ροής θερμότητας (HFM) και συσκευή προστατευόμενης θερμής πλάκας (GHP)
Αντίθετα, στις μεταβατικές μεθόδους, η θερμική ενέργεια που μεταφέρεται μέσω του δοκιμίου δεν είναι σταθερή. Ο ρυθμός ροής θερμότητας μεταβάλλεται. Αυτό μπορεί να προκληθεί, για παράδειγμα, από μια σύντομη ενεργειακή ώθηση στο δοκίμιο. Τεχνικές μέτρησης: Ανάλυση φλας με λέιζερ (LFA)
Συμπέρασμα
Η θερμική αγωγιμότητα δύο διαφορετικών δοκιμίων πορώδους σκυροδέματος διερευνήθηκε με δύο διαφορετικές μεθόδους σταθερής κατάστασης. Οι μετρήσεις HFM στα μεμονωμένα δοκίμια δείχνουν τις διαφορές που προκαλούνται από τις διαφορετικές πυκνότητες των δοκιμίων. Επίσης, η συσκευή GHP μπορεί να χειριστεί δείγματα με ελαφρώς διαφορετικές ιδιότητες αποδίδοντας μια κατάλληλη μέση τιμή. Και τα δύο όργανα είναι κατάλληλα για τον χαρακτηρισμό μονωτικών υλικών.