Introduzione
Il calcestruzzo poroso è uno dei materiali isolanti più noti e utilizzati nell'industria edilizia. Una delle proprietà più importanti dei materiali isolanti è la loro conducibilità termica. Per la caratterizzazione termica, esistono due strumenti principali. I metodi a regime Heat Flow Meter (HFM) e Guarded Hot Plate (GHP) sono metodi di prova standardizzati per determinare la Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica dei materiali isolanti.
Parametri di misura
La conducibilità termica effettiva dei materiali porosi dipende fortemente dalla densità. Due campioni di calcestruzzo poroso (300 mm x 250 mm x 60 mm, vedi figura 3) con densità leggermente diverse sono stati esaminati per quanto riguarda la loro conducibilità termica utilizzando l'HFM 446 Lambda Medium (figura 2) e il GHP 456 HT Titan® (figura 1) da 10 °C a 75 °C.
libraL'HFM 446 Lambda Medium applica un metodo relativo con una configurazione asimmetrica che utilizza una serie di sensori di flusso di calore con un materiale di riferimento noto. I campioni vengono analizzati singolarmente. Il GHP 456 HT Titan® applica un metodo assoluto con una configurazione simmetrica che utilizza due campioni simili per la misurazione.
Risultati della misurazione
Nel caso in esame, la densità dei due campioni di calcestruzzo poroso era leggermente diversa. Il provino 1 aveva una densità di circa 516 kg/m³ e il provino 2 di circa 543 kg/m³ (differenza ~5%). La Figura 4 mostra la conducibilità termica di entrambi i campioni di calcestruzzo. I punti arancioni rappresentano i valori di misurazione del provino 1 misurati con l'HFM; i punti blu rappresentano il provino 2. Il provino 1 mostra una conducibilità termica inferiore del 6-7% rispetto al provino 2. I valori medi calcolati utilizzando le singole misurazioni dell'HFM coincidono quasi perfettamente con i valori della misurazione GHP in cui sono stati utilizzati entrambi i provini. La deviazione è inferiore allo 0,8%.
Il metodo allo stato stazionario per la determinazione della conducibilità termica richiede un flusso di calore costante e unidimensionale attraverso i campioni in ogni momento. Questo si ottiene applicando continuamente una sorgente e un dissipatore di calore al provino.
Tecnica di misurazione: Heat Flow Meter (HFM) e Guarded Hot Plate Apparatus (GHP)
Nei metodi transitori, invece, l'energia termica trasferita attraverso il campione non è costante. La portata di calore varia. Ciò può essere causato, ad esempio, da un breve impulso di energia sul provino. Tecniche di misurazione: Analisi laser (Light) Flash (LFA)
Conclusione
La conducibilità termica di due diversi campioni di calcestruzzo poroso è stata studiata con due diversi metodi allo stato stazionario. Le misure HFM sui singoli campioni mostrano le differenze causate dalle diverse densità dei campioni. Inoltre, il dispositivo GHP è in grado di gestire campioni con proprietà leggermente diverse, producendo un valore medio appropriato. Entrambi gli strumenti sono adatti alla caratterizzazione dei materiali isolanti.