Johdanto
Huokosbetoni on yksi tunnetuimmista ja yleisimmin käytetyistä eristysmateriaaleista rakennusalalla. Eristemateriaalien tärkeimpiä ominaisuuksia on niiden 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. Lämpöominaisuuksien karakterisointiin on olemassa kaksi tärkeintä välinettä. Vakiotilamenetelmät Heat Flow Meter (HFM) ja Guarded Hot Plate (GHP) ovat standardoituja testimenetelmiä eristysmateriaalien lämmönjohtavuuden määrittämiseksi.
Mittausparametrit
Huokoisten materiaalien tehokas 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 riippuu suuresti tiheydestä. Kahta huokosbetonikappaletta (300 mm x 250 mm x 60 mm, ks. kuva 3), joiden tiheydet olivat hieman erilaiset, tutkittiin lämmönjohtavuuden osalta käyttämällä HFM 446 Lambda Medium (kuva 2) ja GHP 456 HT Titan® (kuva 1) -laitteita 10 °C:sta 75 °C:seen.
HFM 446 Lambda Medium käyttää suhteellista menetelmää, jossa käytetään epäsymmetristä asetelmaa, jossa lämpövirta-anturit kalibroidaan tunnetun vertailumateriaalin avulla. Näytteet tutkitaan yksitellen. GHP 456 HT Titan® käyttää absoluuttista menetelmää, jossa käytetään symmetristä asetelmaa, jossa mittaukseen käytetään kahta samanlaista näytettä.
Mittaustulokset
Tässä tapauksessa kahden huokosbetonikappaleen TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. tiheys oli hieman erilainen. Koekappaleen 1 TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. tiheys oli noin 516 kg/m³ ja koekappaleen 2 noin 543 kg/m³ (ero ~5 %). Kuvassa 4 on esitetty molempien betonikappaleiden 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. Oranssit pisteet kuvaavat HFM:llä mitattuja koekappaleen 1 mittausarvoja; siniset pisteet kuvaavat koekappaletta 2. Koekappaleen 1 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 on 6-7 % alhaisempi kuin koekappaleen 2. HFM:n yksittäisten mittausten perusteella lasketut keskiarvot vastaavat lähes täysin GHP-mittauksen arvoja, joissa käytettiin molempia koekappaleita. Poikkeama on alle 0,8 %.
Tasaisen tilan menetelmä lämmönjohtavuuden määrittämiseksi edellyttää, että näytteiden läpi kulkee koko ajan vakio ja yksiulotteinen lämpövirta. Tämä toteutetaan asettamalla näytteeseen jatkuvasti lämmönlähde ja -nielu.
Mittaustekniikka: lämpövirtamittari (HFM) ja suojattu kuumalevylaite (GHP).
Sen sijaan transienttimenetelmissä näytteen läpi siirtyvä lämpöenergia ei ole vakio. Lämpövirtausnopeus vaihtelee. Tämä voi johtua esimerkiksi näytteeseen kohdistuvasta lyhyestä energiaimpulssista. Mittaustekniikat: Laser(valo-)välähdysanalyysi (LFA)
Päätelmä
Kahden eri huokoisen betonikappaleen lämmönjohtavuutta tutkittiin kahdella eri tasaista tilaa kuvaavalla menetelmällä. Yksittäisten koekappaleiden HFM-mittaukset osoittavat koekappaleiden erilaisista tiheyksistä johtuvat erot. Myös GHP-laitteella voidaan käsitellä näytteitä, joilla on hieman erilaiset ominaisuudet, jolloin saadaan sopiva keskiarvo. Molemmat laitteet soveltuvat hyvin eristemateriaalien karakterisointiin.