Методы и приборы второй группы для определения теплопроводности и теплоусвоения бетона

Методы (приборы) нестационарного теплового потока основаны на использовании импульсного, регулярного или квазистационарного режима.

Прибор Е.Е. Вишневского работает по принципу теплового импульса. Образец 7x7x7 см распиливают на две пластины, поверхности которых тщательно пришлифовывают. Между этими поверхностями помещают линейный электронагреватель. По одну сторону от нагревателя на расстоянии 10 мм устанавливают термопару, после чего бетонные пластины плотно прижимают друг к другу. Образец термостатируют для обеспечения постоянной температуры по всему объему, после чего начинают испытание.

Через нагреватель в течение т0=30 с пропускают электрический ток с силой 1А. После чего фиксируют максимальную температуру tмакс и время до ее достижения т. Испытание длится 2 мин и повторяется три раза. Расчет λ, Вт/(м*К) ведут по формуле

где Аlмакс = tмакс—t0; ф — коэффициент, зависящий от т0/т и определяемый по специальному графику.

Исследования этого метода в Одесском инженерностроительном институте показали, что при расчете по формуле (V.5), где ф=ln т/т-т0, необходимо к полученному значению ф вводить поправку, вызванную тем, что прямая линия, описываемая уравнением (V.5), на графике в координатах «Аtмакс—ф» не проходит через начало координат. Поправка равна участку, отсекаемому прямой на оси Аtмакс.

Прибор РФМ-1, разработанный В.И. Рыбаковым, Ю.А. Матвеевым, А.Д. Филимоновым, используют тот же принцип, что и прибор Вишневского, но здесь не требуется распиловки образца и шлифовки его поверхностей. Прибор выполнен с точечным электронагревателем (d=40 мм), плотное прилегание которого и термопары обеспечиваются пластиной из пористой резины. Определение λ проводится по заранее составленному тарировочному графику.

Прибор А.Ф. Бегунковой работает в регулярном режиме. В герметически закрываемом металлическом полом цилиндре находится электронагреватель, по обе стороны от которого устанавливают испытываемые образцы в виде дисков с d=155 мм и h=15 мм. Последние должны плотно прилегать к нагревателю и крышкам прибора. Рядом с нагревателем в сердечнике установлена термопара.

После разогрева электронагревателем его отключают и прибор помещают в ванну с холодной водой (с тающим льдом), при этом второй спай термопары помещают в воду на расстоянии меньше 100 мм от прибора. Наступление регулярного режима охлаждения, характеризуется постоянством величины n:

где At1 и At2 — разности температур в сердечнике и в воде в моменты времени т1 и т2.

При расчете λ необходимо знать удельную теплоемкость материала с, которую обычно принимают по справочным данным, что снижает точность определения λ:

где Eh — сумма толщин образцов; m — масса сердечника; S — площадь поверхности сердечника; Б — коэффициент, определяемый по графику в зависимости от отношения теплоемкости сердечника cm к теплоемкости материала образцов.

К.Ф. Фокин на основании сопоставительных испытаний ячеистых бетонов на ряде приборов пришел к выводу, что наиболее надежные результаты получаются при применении приборов ВТИ и КФ.

Теплопроводность цилиндрическим зондом по ГОСТ 22024—64 можно определять непосредственно в изделиях. При изготовлении изделия в нем на расстоянии не менее 50 см устанавливают одну трубку для рабочего зонда и одну для зонда-термостата. Зонды помещают в трубки через 2 или более суток после изготовления изделий и выдерживают до начала испытаний не менее 6 ч. Затем зонды подключают к установке и проводят испытание. Данные о конструкции зондов, установке и схеме соединения приборов приведены в ГОСТ 22024—64. Время единичного измерения до 15 мин. Точность таких испытаний ниже, чем при испытании образцов по ГОСТ 7076—78.