Строительная отрасль потребляет множество материалов с самыми разными физическими и химическими свойствами. В их состав входит большая группа, объединенная общим названием – сыпучие. К ним относятся песок, дисперсные глинистые грунты, гравий, щебень, керамзит и другие несвязные материалы. При определении их пригодности для строительства, проводятся комплексные полевые и камеральные исследования технических параметров, в том числе, измерение теплопроводности. Этот показатель принимается во внимание в теплотехнических расчетах при проектировании строительных объектов, для исследования эксплуатационных характеристик конструктивных элементов зданий и сооружений при изменениях температуры окружающей среды, для разработки мероприятий по экономии тепловой энергии. Условия измерения теплопроводности предполагают необходимость привлечения квалифицированного персонала, использование специального лабораторного оборудования и поверенных в установленном порядке средств измерений. Право выполнения таких работ на законодательном уровне предоставлено специализированным организациям, имеющим соответствующий допуск от Федеральной службы «Росаккредитация». В Санкт-Петербурге и Ленинградской области исследования теплофизических свойств сыпучих строительных материалов производит компания «СтройЭкспертиза».
Характеристика теплопроводности
Теплопроводность материала – физическая величина, характеризующая его способность проводить через свою массу тепло. В расчетах и на практике этот параметр представляется соответствующим коэффициентом, единица измерения Вт/(м-К). Теплопроводность каждого вида сыпучего строительного материала различна и зависит от нескольких факторов. Определяющее влияние на этот показатель оказывают происхождение породы, минеральный и гранулометрический состав, дисперсность, структура зерен, пористость, плотность, влажность, температура (мерзлота). На коэффициент теплопроводности влияет и засоренность материала.
Методы измерения теплопроводности сыпучих строительных материалов
Экспериментальное определение теплопроводности сыпучих строительных материалов предусматривается на стадии проектирования объектов с их использованием, при исследовании фактических параметров заготавливаемой продукции. Изучение теплофизических характеристик может быть назначено при проведении экспертизы конструктивных элементов находящихся в эксплуатации зданий и сооружений, например, их оснований или теплоизолирующей засыпки. Для этой цели действующее законодательство предусматривает использование следующих методик:
- метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом (ГОСТ 30256-94);
- метод определения теплопроводности при стационарном тепловом режиме (ГОСТ 7076-99).
Существуют и другие способы измерения теплопроводности, но вышеперечисленные относятся к основным и позволяют достаточно достоверно установить искомый показатель для всех видов сыпучих строительных материалов.
1.Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом. Данный способ наиболее часто применяется на практике, как в стационарных, так и в полевых условиях с использованием передвижных лабораторий. Он позволяет измерить теплопроводность сыпучих строительных материалов в диапазоне от 0,01 до 2 Вт/(м-К) в температурном диапазоне от –183 до +200°С с погрешностью около 7%. Метод основан на исследовании изменения температуры внедренного в материал и нагреваемого электрическим током зонда за определенный интервал времени. Данные, полученные в результате измерений, характеризуют способность материала отводить от нагревателя тепло и используются для определения коэффициента его теплопроводности по формуле стандарта. Преимущества способа – простота, невысокие трудовые и материальные затраты, к недостаткам относится необходимость создания хорошего контакта между образцом материала и зондом.
2. Метод определения теплопроводности при стационарном тепловом режиме. Данная методика распространяется на сыпучие строительные материалы с теплопроводностью, не более 1,5 Вт/(м-К) при температуре образца от – 40 до + 200°С. При испытаниях используется специальное устройство, оснащенное тепломером и комплект поверенных лабораторных средств измерений. Сущность метода заключается в создании стационарного теплового потока, направленного перпендикулярно поверхности образца и последовательное измерение его величины на противоположной стороне. Условия испытаний предусматривают взвешивание материала, высушивание до постоянной массы, выравнивание поверхностей. Данный метод является чисто лабораторным, требует высокой квалификации исполнителей, его погрешность составляет не более 3%.
Заключение
Теплопроводность сыпучих строительных материалов имеет большое значение при их выборе для практического применения. Учет этого параметра позволяет создать наиболее благоприятные условия эксплуатации строящимся зданиям и сооружениям, защитить строительные конструкции от промерзания, способствовать решению проблем энергосбережения. Это актуально для регионов с любыми климатическими и гидрогеологическими условиями, в том числе, для СПб и Ленинградской области.
