Введение
Газобетон часто используется в строительстве, в частности, для возведения несущих и ненесущих стен, потолков, кровельных конструкций и фасадов. Благодаря низкой плотности и хорошим теплоизоляционным свойствам газобетон является популярным материалом для энергоэффективных зданий. Теплопроводность является важным параметром для контроля качества, а также для исследованияarch и разработки новых материалов. Общепринятыми методами определения теплопроводности теплоизоляционных материалов являются методы измерителя теплового потока (HFM) и горячей плиты с защитой (GHP).
Анализ лазерной вспышки
Анализ лазерной вспышки (LFA) - еще один распространенный метод определения тепловых свойств, таких как теплопроводность, удельная теплоемкость и теплопроводность. Обычно он ограничивается непористыми материалами. Однако ЛФА может работать с пористыми материалами, используя модель Макмастерса [1] для оценки измерительного сигнала при следующих условиях:
- Материал должен иметь сравнительно small пор по отношению к толщине образца.
- Материал должен быть подготовлен с определенной геометрией.
- Материал должен быть непрозрачным или иметь соответствующее графитовое покрытие.
Газобетон отвечает всем этим требованиям, поэтому этот изоляционный материал был исследован методом LFA. Для подтверждения результатов LFA были проведены дополнительные измерения с помощью измерителя теплового потока (HFM) и защитной горячей плиты (GHP).
Экспериментальный
Для испытаний были подготовлены два образца из больших блоков с размерами 250 мм x 300 мм x 60 мм, чтобы они подходили для измерений в ВЧМ и ВГП. Образцы исследовались по отдельности в HFM и вместе в симметричной установке в GHP. Температуры были установлены на 25°C, 50°C и 75°C с разницей температур между пластинами в 20 K.
Для измерений LFA из одного и того же большого блока были подготовлены два независимых образца диаметром 12,7 мм и толщиной 5 мм. Измерения образцов проводились при тех же температурных ступенях, что и в случае HFM и GHP. Для оценки тепловой диффузии измерительных сигналов LFA была использована так называемая модель проникновения, основанная на модели МакМастерса. Эта модель учитывает проникновение света в образец, которое обеспечивается пористой поверхностью газобетона.
Удельная теплоемкость, необходимая для расчета теплопроводности, определялась на порошкообразных образцах с помощью дифференциального сканирующего калориметра (ДСК). Плотность всех образцов определялась путем измерения массы и объема.
Результаты и обсуждение
На рис. 1 показаны результаты теплопроводности, полученные методами HFM, GHP и LFA. Теплопроводность увеличивается с ростом температуры, как и ожидалось для пористых материалов. Также можно заметить влияние плотности. Чем ниже плотность, тем ниже эффективная теплопроводность из-за большего объема низкопроводящей газовой фазы. Результаты показывают хорошее согласие между хорошо зарекомендовавшими себя методами HFM, GHP и LFA с использованием модели проникновения на основе Макмастерса. Максимальное отклонение между различными образцами и методами составляет около 10 %.
Заключение
Измерения показывают, что метод LFA также хорошо подходит для определения характеристик пористых материалов. Благодаря размеру образцов small это может представлять большой интерес для исследований и разработок новых газобетонных материалов при ограниченном количестве образцов.