Caractérisation thermique du béton cellulaire à l'aide du LFA

Introduction

Le béton cellulaire est fréquemment utilisé dans la construction, en particulier pour les murs porteurs et non porteurs, les plafonds, les structures de toit et les façades. En raison de sa faible densité et de ses bonnes propriétés d'isolation thermique, le béton cellulaire est un matériau très prisé pour les bâtiments à haut rendement énergétique. La Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique est un paramètre important pour le contrôle de la qualité, mais aussi pour la recherche et le développement de nouveaux matériaux. Les méthodes courantes pour déterminer la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique des matériaux isolants sont la méthode du débitmètre thermique (HFM) et la méthode de la plaque chauffante gardée (GHP).

Analyse de l'éclair laser

L'analyse par flash laser (LFA) est une autre méthode courante pour la détermination des propriétés thermiques telles que la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique, la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique et la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique. Elle est généralement limitée aux matériaux non poreux. Cependant, l'AFL peut traiter les matériaux poreux en utilisant le modèle de McMasters [1] pour l'évaluation du signal de mesure dans les conditions suivantes :

• Le matériau doit avoir des pores relativement small par rapport à l'épaisseur de l'échantillon.
• Le matériau doit être préparé avec une géométrie définie.
• Le matériau doit être opaque ou correctement recouvert de graphite.

Le béton cellulaire remplit toutes ces conditions, de sorte que ce matériau isolant a été étudié au moyen de la méthode LFA. Pour valider les résultats de la LFA, des mesures supplémentaires ont été effectuées à l'aide d'un fluxmètre thermique (HFM) et d'une plaque chauffante protégée (GHP).

Expérimental

Pour les essais, deux spécimens ont été préparés à partir de blocs plus grands avec des dimensions de 250 mm x 300 mm x 60 mm pour convenir aux mesures HFM et GHP. Les spécimens ont été étudiés individuellement dans le HFM et ensemble dans une configuration symétrique dans le GHP. Les températures ont été fixées à 25°C, 50°C et 75°C avec une différence de température de 20 K entre les plaques.

Pour les mesures de l'ACL, deux échantillons indépendants d'un diamètre de 12,7 mm et d'une épaisseur de 5 mm ont également été préparés à partir du même grand bloc. Les échantillons ont été mesurés aux mêmes étapes de température que pour la HFM et la GHP. Le modèle dit de pénétration basé sur McMasters a été utilisé pour l'évaluation de la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique des signaux de mesure LFA. Ce modèle prend en compte la pénétration de la lumière dans l'échantillon, permise par la surface poreuse du béton cellulaire.

La Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique, nécessaire pour calculer la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique, a été déterminée sur des échantillons pulvérulents à l'aide d'un calorimètre différentiel à balayage (DSC). La densité de tous les échantillons a été déterminée en mesurant la masse et le volume.

Résultats et discussion

La figure 1 illustre les résultats de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique obtenus avec les méthodes HFM, GHP et LFA. La Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique augmente avec la température, comme prévu pour les matériaux poreux. L'influence de la densité peut également être observée. Plus la densité est faible, plus la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique effective est faible en raison de la plus grande quantité de volume de la phase gazeuse faiblement conductrice. Les résultats montrent une bonne concordance entre les méthodes bien établies de HFM, GHP et LFA en utilisant le modèle de pénétration basé sur McMasters. L'écart maximal entre les différents spécimens et méthodes s'élève à environ 10 %.

Conclusion

Les mesures montrent que la méthode LFA est également bien adaptée à la caractérisation des matériaux poreux. Grâce à la taille de l'échantillon ( small ), cette méthode peut s'avérer très intéressante pour la recherche et le développement de nouveaux matériaux en béton cellulaire avec une quantité limitée d'échantillons.