Inleiding
Cellenbeton wordt vaak gebruikt in de bouw, vooral voor dragende en niet-dragende muren, plafonds, dakconstructies en gevels. Door zijn lage DichtheidDe massadichtheid wordt gedefinieerd als de verhouding tussen massa en volume. dichtheid en goede thermische isolatie-eigenschappen is cellenbeton een populair materiaal voor energie-efficiënte gebouwen. Warmtegeleiding is een belangrijke parameter voor kwaliteitscontrole, maar ook voor onderzoek en ontwikkeling van nieuwe materialen. Gangbare methoden om de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid van isolatiematerialen te bepalen zijn de warmtestromingsmeter (HFM) en de Guarded Hot Plate (GHP) methoden.
Laserflitsanalyse
Laser Flash Analysis (LFA) is een andere veelgebruikte methode voor het bepalen van thermische eigenschappen zoals Thermische diffusieThermische diffusie (a met de eenheid mm2/s) is een materiaalspecifieke eigenschap voor het karakteriseren van onstabiele warmtegeleiding. Deze waarde beschrijft hoe snel een materiaal reageert op een verandering in temperatuur.thermische diffusie, Specifieke warmtecapaciteit (cp)Warmtecapaciteit is een materiaalspecifieke fysische grootheid, bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een proefstuk wordt toegevoerd, gedeeld door de resulterende temperatuurstijging. De specifieke warmtecapaciteit is gerelateerd aan een massa-eenheid van het proefstuk.specifieke warmtecapaciteit en Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid. Het is meestal beperkt tot niet-poreuze materialen. LFA kan echter omgaan met poreuze materialen met behulp van het model van McMasters [1] voor evaluatie van het meetsignaal onder de volgende voorwaarden:
- Het materiaal moet relatief small poriën hebben in verhouding tot de dikte van het monster.
- Het materiaal moet worden geprepareerd met een gedefinieerde geometrie.
- Het materiaal moet ondoorzichtig zijn of goed bedekt met grafiet.
Cellenbeton voldoet aan al deze eisen, zodat dit isolatiemateriaal werd onderzocht met behulp van LFA. Om de resultaten van LFA te valideren werden aanvullende metingen uitgevoerd met een warmtestroommeter (HFM) en een bewaakte verwarmingsplaat (GHP).
Experimenteel
Voor de tests werden twee proefstukken gemaakt van grotere blokken met afmetingen van 250 mm x 300 mm x 60 mm die geschikt waren voor HFM- en GHP-metingen. De proefstukken werden afzonderlijk onderzocht in de HFM en samen in een symmetrische opstelling in de GHP. De temperaturen werden ingesteld op 25°C, 50°C en 75°C met een temperatuurverschil van 20 K tussen de platen.
Voor de LFA-metingen werden ook twee onafhankelijke proefstukken met een diameter van 12,7 mm en een dikte van 5 mm bereid uit hetzelfde grote blok. De proefstukken werden gemeten bij dezelfde temperatuurstappen als bij HFM en GHP. Het zogenaamde penetratiemodel gebaseerd op McMasters werd gebruikt voor de evaluatie van de Thermische diffusieThermische diffusie (a met de eenheid mm2/s) is een materiaalspecifieke eigenschap voor het karakteriseren van onstabiele warmtegeleiding. Deze waarde beschrijft hoe snel een materiaal reageert op een verandering in temperatuur.thermische diffusie van de LFA meetsignalen. Dit model houdt rekening met de penetratie van licht in het proefstuk, wat mogelijk is door het poreuze oppervlak van cellenbeton.
De Specifieke warmtecapaciteit (cp)Warmtecapaciteit is een materiaalspecifieke fysische grootheid, bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een proefstuk wordt toegevoerd, gedeeld door de resulterende temperatuurstijging. De specifieke warmtecapaciteit is gerelateerd aan een massa-eenheid van het proefstuk.specifieke warmtecapaciteit, die nodig is om de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid te berekenen, werd bepaald op poedervormige proefstukken met behulp van een Differentiële Scanning Calorimeter (DSC). De DichtheidDe massadichtheid wordt gedefinieerd als de verhouding tussen massa en volume. dichtheid van alle monsters werd bepaald door de massa en het volume te meten.
Resultaten en discussie
Figuur 1 toont de warmtegeleidingsresultaten, verkregen met HFM, GHP en LFA methoden. De Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid neemt toe met toenemende temperatuur zoals verwacht voor poreuze materialen. De invloed van DichtheidDe massadichtheid wordt gedefinieerd als de verhouding tussen massa en volume. dichtheid kan ook worden waargenomen. Hoe lager de DichtheidDe massadichtheid wordt gedefinieerd als de verhouding tussen massa en volume. dichtheid, hoe lager de effectieve warmtegeleiding door de grotere hoeveelheid van het laag-geleidende gasfasevolume. De resultaten laten een goede overeenkomst zien tussen de gevestigde methoden van HFM, GHP en LFA met behulp van het penetratiemodel gebaseerd op McMasters. De maximale afwijking tussen de verschillende proefstukken en methoden bedraagt ongeveer 10%.
Conclusie
De metingen tonen aan dat de LFA-methode ook zeer geschikt is voor de karakterisering van poreuze materialen. Dankzij de monstergrootte small kan dit van groot belang zijn voor R&D van nieuwe cellenbetonmaterialen met een beperkte monstergrootte.