Johdanto
Kevytbetoni on monipuolinen rakennusmateriaali, jota käytetään laajalti rakennusteollisuudessa sen keveyden ja hyvien eristysominaisuuksien vuoksi. Sen rakenne koostuu hienoista ilmahuokosista, jotka syntyvät kemiallisissa prosesseissa valmistuksen aikana. Kevytbetonia käytetään usein harkkoina, levyinä tai elementteinä. Lämmöneristävyytensä ansiosta kevytbetoni soveltuu erityisen hyvin energiatehokkaisiin rakennuksiin. Sitä on myös helppo käsitellä, minkä vuoksi se on suosittu materiaali rakennusteollisuudessa.
Aereoidisen betonin lämmönjohtavuuden tunteminen on ratkaisevan tärkeää, jotta sen eristysominaisuuksia voidaan arvioida energiatehokkaiden rakennusten kannalta ja jotta lämmitys- ja jäähdytystoiminta saadaan minimoitua. Näin rakennussuunnittelijat voivat löytää osoitteesta select sopivia materiaaleja energiatehokkuutta koskevien lakisääteisten vaatimusten täyttämiseksi ja asumisviihtyvyyden parantamiseksi.
Laser- tai valosalama-analyysi (LFA) on tunnustettu menetelmä lämpödiffuusiokyvyn määrittämiseksi; tämä puolestaan mahdollistaa yhdessä tiheyden ja ominaislämpökapasiteetin kanssa lämmönjohtavuuden laskemisen. LFA-mittauksessa käytettävät ihanteelliset näytteet koostuvat kiinteistä, huokosettomista materiaaleista. Valitsemalla sopiva analyysimalli (tässä tapauksessa tunkeutumismalli) voidaan luonnehtia myös osittain huokoisia materiaaleja, kuten aereoitua betonia.
LFA:n etuna usein käytettyihin levytyyppisiin laitteisiin (lämpövirtausmittari ja suojattu kuumalevy) verrattuna on small näytekoko. Jopa small määriä, joita käytetään usein tutkimus- ja kehitystyössä, voidaan tutkia vaikeuksitta.
Kokeellinen
LFA-näytettä (ø 12,7 mm; paksuus: 4 mm) testattiin 25 °C:ssa, 50 °C:ssa ja 75 °C:ssa osoitteessa LFA 717 HyperFlash®. TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. Tiheys määritettiin massan ja tilavuuden avulla huoneenlämmössä ja ominaislämpökapasiteetti (Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp) DSC-menetelmällä.
Tulokset ja keskustelu
Kuvassa 1 esitetään ilmastetun betonin termofysikaaliset ominaisuudet 25 °C:n ja 75 °C:n välillä. LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.Lämmönjohtavuus kasvaa hieman lämpötilan myötä. Tämä on tyypillistä huokoisille materiaaleille, koska säteilylämmönsiirto lisääntyy korkeammissa lämpötiloissa.
LFA-signaalit arvioitiin Proteus® -ohjelmistossa käyttäen Penetration-mallia.Tässä mallissa oletetaan, että energia tunkeutuu näytteeseen huokosten läpi. Tämä on erityisen ilmeistä signaalin alussa, ks. kuva 2. Penetraatiomalli sopii paremmin tähän kasvuun kuin standardimalli, jossa oletetaan, että energia absorboituu vain näytteen pinnalla.
Yhteenveto
Mittaukset osoitteessa LFA 717 HyperFlash® osoittavat, että myös huokoisen pinnan omaavien näytteiden termofysikaalisia ominaisuuksia on mahdollista luonnehtia, kun sovelletaan sopivaa mallia. Tämä on hyödyllistä uusien lämmöneristysmateriaalien, kuten aereoidun betonin, kehittämisessä ja auttaa lisäämään lämmöneristeiden tehokkuutta.