Introducere
Betonul aerat este utilizat frecvent în construcții, în special pentru pereți portanți și neportanți, tavane, structuri de acoperiș și fațade. Datorită densității reduse și proprietăților sale bune de izolare termică, betonul celular este un material popular pentru clădirile eficiente din punct de vedere energetic. Conductivitatea termică este un parametru important pentru controlul calității, dar și pentru cercetarea și dezvoltarea de noi materiale. Metodele obișnuite de determinare a conductivității termice a materialelor izolante sunt metodele HFM (Heat Flow Meter) și GHP (Guarded Hot Plate).
Analiza blițului laser
Analiza laser flash (LFA) este o altă metodă comună de determinare a proprietăților termice, cum ar fi difuzivitatea termică, capacitatea termică specifică și conductivitatea termică. Aceasta se limitează, de obicei, la materialele neporoase. Cu toate acestea, LFA poate trata materiale poroase utilizând modelul McMasters [1] pentru evaluarea semnalului de măsurare în următoarele condiții:
- Materialul trebuie să aibă pori comparativ small în raport cu grosimea probei.
- Materialul trebuie să fie pregătit cu o geometrie definită.
- Materialul trebuie să fie opac sau acoperit corespunzător cu grafit.
Betonul aerat îndeplinește toate aceste cerințe, astfel încât acest material izolant a fost studiat cu ajutorul LFA. Pentru a valida rezultatele LFA, s-au efectuat măsurători suplimentare cu ajutorul unui debitmetru de căldură (HFM) și al unei plăci fierbinți protejate (GHP).
Experimental
Pentru teste, au fost pregătite două eșantioane din blocuri mai mari cu dimensiuni de 250 mm x 300 mm x 60 mm pentru a fi adecvate pentru măsurătorile HFM și GHP. Eșantioanele au fost investigate individual în HFM și împreună într-o configurație simetrică în GHP. Temperaturile au fost stabilite la 25°C, 50°C și 75°C, cu o diferență de temperatură de 20 K între plăci.
Pentru măsurătorile LFA, au fost pregătite, de asemenea, două eșantioane independente cu un diametru de 12,7 mm și o grosime de 5 mm din același bloc mare. Eșantioanele au fost măsurate la aceleași trepte de temperatură ca în cazul HFM și GHP. Așa-numitul model de penetrare bazat pe McMasters a fost utilizat pentru evaluarea difuzivității termice a semnalelor de măsurare LFA. Acest model ia în considerare pătrunderea luminii în epruvetă, care este permisă de suprafața poroasă a betonului aerat.
Capacitatea termică specifică, care este necesară pentru calcularea conductivității termice, a fost determinată pe epruvete pulverulente cu ajutorul unui calorimetru cu scanare diferențială (DSC). Densitatea tuturor specimenelor a fost determinată prin măsurarea masei și a volumului.
Rezultate și discuții
Figura 1 prezintă rezultatele conductivității termice, obținute cu metodele HFM, GHP și LFA. Conductivitatea termică crește odată cu creșterea temperaturii, așa cum era de așteptat pentru materialele poroase. Se poate observa, de asemenea, influența densității. Cu cât densitatea este mai mică, cu atât conductivitatea termică efectivă este mai mică din cauza cantității mai mari de volum al fazei gazoase cu conductivitate redusă. Rezultatele arată o bună concordanță între metodele bine stabilite de HFM, GHP și LFA folosind modelul de penetrare bazat pe McMasters. Abaterea maximă între diferitele specimene și metode se ridică la aproximativ 10%.
Concluzie
Măsurătorile arată că metoda LFA este potrivită și pentru caracterizarea materialelor poroase. Datorită dimensiunii specimenului small, acest lucru poate fi de mare interes pentru cercetarea și dezvoltarea de noi materiale din beton celular cu o cantitate limitată de probe.