Inledning
Lättbetong används ofta i byggbranschen, särskilt för bärande och icke-bärande väggar, tak, takkonstruktioner och fasader. På grund av sin låga TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet och goda värmeisolerande egenskaper är lättbetong ett populärt material för energieffektiva byggnader. Värmeledningsförmågan är en viktig parameter för kvalitetskontroll, men också för forskning och utveckling av nya material. Vanliga metoder för att bestämma värmeledningsförmågan hos isoleringsmaterial är värmeflödesmätaren (HFM) och GHP-metoden (Guarded Hot Plate).
Analys av laserblixt
Laser Flash Analysis (LFA) är en annan vanlig metod för bestämning av termiska egenskaper som t.ex. Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.termisk diffusivitet, Specifik värmekapacitet (cp)Värmekapacitet är en materialspecifik fysikalisk storhet som bestäms av den värmemängd som tillförs provkroppen, dividerat med den resulterande temperaturökningen. Den specifika värmekapaciteten är relaterad till en massa-enhet av provkroppen.specifik värmekapacitet och Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga. Den är vanligtvis begränsad till icke-porösa material. LFA kan dock hantera porösa material med hjälp av modellen av McMasters [1] för utvärdering av mätsignalen under följande förutsättningar:
- Materialet ska ha jämförelsevis small porer i förhållande till provets tjocklek.
- Materialet ska vara preparerat med en definierad geometri.
- Materialet ska vara ogenomskinligt eller ordentligt belagt med grafit.
Lättbetong uppfyller alla dessa krav och därför undersöktes detta isoleringsmaterial med hjälp av LFA. För att validera LFA-resultaten utfördes ytterligare mätningar med en värmeflödesmätare (HFM) och en bevakad värmeplatta (GHP).
Experimentell
För testerna förbereddes två provkroppar från större block med måtten 250 mm x 300 mm x 60 mm för att vara lämpliga för HFM- och GHP-mätningar. Provkropparna undersöktes individuellt i HFM och tillsammans i en symmetrisk uppställning i GHP. Temperaturerna var inställda på 25°C, 50°C och 75°C med en temperaturskillnad på 20 K mellan plattorna.
För LFA-mätningarna förbereddes också två oberoende provkroppar med en diameter på 12,7 mm och en tjocklek på 5 mm från samma stora block. Provkropparna mättes vid samma temperatursteg som med HFM och GHP. Den så kallade penetrationsmodellen baserad på McMasters användes för utvärderingen av den termiska diffusiviteten hos LFA-mätsignalerna. Denna modell tar hänsyn till ljusets inträngning i provkroppen, vilket möjliggörs av den porösa ytan på lättbetongen.
Den specifika värmekapaciteten, som behövs för att beräkna värmeledningsförmågan, bestämdes på pulverformiga provkroppar med hjälp av en DSC (Differential Scanning Calorimeter). Densiteten för alla provkroppar bestämdes genom mätning av massa och volym.
Resultat och diskussion
Figur 1 visar resultaten för värmeledningsförmågan, som erhållits med HFM-, GHP- och LFA-metoderna. Värmekonduktiviteten ökar med ökande temperatur som förväntat för porösa material. Densitetens inverkan kan också observeras. Ju lägre TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet, desto lägre är den effektiva värmeledningsförmågan på grund av den högre volymen av den lågledande gasfasen. Resultaten visar god överensstämmelse mellan de väletablerade metoderna HFM, GHP och LFA med hjälp av penetrationsmodellen baserad på McMasters. Den maximala avvikelsen mellan de olika provkropparna och metoderna uppgår till ca 10%.
Slutsats
Mätningarna visar att LFA-metoden också är väl lämpad för karakterisering av porösa material. Tack vare provstorleken small kan detta vara av stort intresse för forskning och utveckling av nya lättbetongmaterial med en begränsad provmängd.