Теплопроводность штукатурки гипсовой: Теплопроводность штукатурки и коэффициент: гипсовой, декоративной, цементной

Теплопроводность штукатурки и коэффициент: гипсовой, декоративной, цементной

Отделочный материал, применяемый при наружных и внутренних работах, при капитальном строительстве и в косметическом ремонте – это штукатурка. Ее особенности зависят от вида, а их достаточно много, так как в смесь добавляются различные элементы, которые могут повышать ее основные качества либо добавлять эстетики покрытию. Посмотрим на некоторые виды, а также определимся, что такое теплопроводность штукатурки и какой показатель у различных типов материала.

Декоративная штукатурка

Определение

Теплопроводностью материала называют перенос внутренней энергии от более нагретых частей к менее нагретым. Механизм переноса тепла отличается в зависимости от агрегатного состояния вещества, а также распределения температур по поверхности материала. Иными словами, способность тела проводить тепло — и есть теплопроводность. Определяется она количеством теплоты, которое способно проходить через определенную толщину материала, на определенном участке за обозначенное время (естественно, для удобства расчетов все показатели равны единице). Но штукатурки отличаются слоем нанесения — значит и показатель будет другим

Виды и теплопроводность

Естественно, теплопроводность цементно-песчаной штукатурки для внешних работ будет отличной, чем теплопроводность декоративной штукатурки. Поэтому более подробно посмотрим на общие особенности некоторых видов.

Цементно-песчаная

В зависимости от прочности покрытия, выбирается пропорции песка к цементу – 1:4 или 1:3. Это также зависит от марки цемента и фракции песка. Данный раствор практически не эластичный, поэтому его используют для минеральных поверхностей в качестве основного покрытия, а не заделывании щелей и трещин. При плотности слоя 1800 кг/м³ коэффициент теплопроводности штукатурки будет равен 1,2.

Гипсовая

Это материал для отделки внутренних поверхностей помещения. Его применение подходит, если температура окружающей среды колеблется от +5 до +25 градусов. Теплопроводность гипсовой штукатурки также зависит от плотности ее нанесения и возможных добавок. Обычно коэффициент теплопроводности гипсовой штукатурки при плотности материала 800кг/м³ – 0.3.

Декоративная

Это исключительно отделочный материал для финишных работ. В его состав могут входить полимерные и синтетические смолы, различные примеси, дающие ей необходимые эстетические свойства. Декоративная штукатурка может применяться для отделки фасадов и внутренних частей здания. Фасадный состав с полимерными добавками при плотности в 1800 кг/м³ имеет коэффициент теплопроводности 1.

Утепляющая

Это состав, в который входят различные добавки, предающие такие особенности, как:

• морозостойкость;
• прочность вне зависимости от количества осадков и окружающего климатического воздействия;
• звукопоглощение;
• высокая степень адгезии;
• хорошая эластичность.

В зависимости от добавок, коэффициент эластичности утепляющей штукатурки при плотности 500 кг/м³ составляет 0,2.

Перлитовая

Это одна из разновидностей декоративных штукатурок, которая состоит из вулканических пород. В состав штукатурки входят особые кислые стекла, которые придают покрытию эстетичный внешний вид и добавляют различные практичные качества. Уникальная способность, которой обладает материал, – вспенивание и увеличение в размерах при нагревании. Надо сказать, что перлитовая штукатурка способна увеличиться в объеме в 10 раз. Благодаря этому получается внешне плотный, но достаточно легкий слой для основной поверхности. Плотность слоя может колебаться в пределах 350…800 кг/м³, за счет чего колеблется и теплопроводность штукатурки – 0,13…0,9.

Сухая

Есть такое понятие «сухая штукатурка». Для незнающих в строительной терминологии это означает обыкновенный гипсокартон. По сути, листы состоят из тех же элементов, что и обычная гипсовая штукатурка (жидкая), за исключением того, что они высушены, спрессованы, сформованы и укреплены на картонных листах. Теплопроводность сухой штукатурки также будет зависеть от плотности материала. Средний коэффициент теплопроводности равен 0. 21.

Известковая

Наиболее распространенный вид штукатурки для внутренних работ. Одним из главных ее качеств можно назвать чистую белизну, что отлично подходит под дальнейшие финишные работы, в особенности окрашивание или нанесение декоративных жидких обоев. Состоит смесь из гашеной извести, речного песка. Пропорции могут быть разными. Теплопроводность при плотности 1500 кг/м³ будет равна 0.7.

Для каждой из смесей предусмотрены свои показатели, которые обозначаются на упаковке. Надо сказать, что бумажный мешок сухой смеси – инструкция не только по эксплуатации, но и составу. Там можно найти основные свойства каждого из составов.

сравнили 6 наполнителей и нашли лучший!

Какое значение имеет теплопроводность штукатурки.

Теплопроводность – способность стройматериала передавать через свою массу тепло из более разогретых областей в более охлажденные. Чем она выше, тем быстрее остывает помещение.

Применительно к штукатурке — это свойство не столь принципиально, как убеждают производители. Дело в толщине – теплоизоляционная штукатурка занимает небольшой объем, основная нагрузка по теплосбережению возлагается на материал несущей конструкции и утеплителя.

Однако свою толику вносит и штукатурка, поэтому иногда ее используют для дополнительного утепления стен и потолков.

Теплоизоляционная штукатурка не является самостоятельным утеплением, а может служить только как дополнительная мера энергосбережения.

Теплопроводность зависит от плотности вещества.

От чего зависит теплопроводность штукатурки.

Штукатурный раствор приготовляется из вяжущего (клейкого вещества, способного твердеть при высыхании) и наполнителя. Тепловые характеристики смеси зависят от плотности примененных в ней компонентов.

Вяжущее наружных отделок – цемент. Остальные растворы применяются в фасадных работах значительно реже из-за малой водостойкости. Для внутренних поверхностей наоборот, чаще применяют растворы с незначительной теплоемкостью (способностью накапливать тепло). К таким относят глину, известь, гипс.

В качестве армирующих и утепляющих наполнителей применяется песок, мраморная и стеклянная крошка, шлак, опилки, керамзит, всевозможные экструзии, перлит, вермикулит, вспененное стекло. Их возможности по теплопередаче ниже, что и делает обычную смесь теплоизолирующей.

Коэффициент теплопроводности штукатурки.

• Цементно-песчаная смесь. Обладает высочайшей способностью пропускать через себя тепло. Теплопроводность цементно-песчаной штукатурки – 0.93 Вт/(м•°С).
• Известково-цементно-песчаный — 87 Вт.
• Известково-песчаный — 81.
• Обмазка глиняно-песчаная — 69.
• Гипсовая штукатурка считается самой «теплой». Но это не совсем так: теплопроводность гипсовой штукатурки — 35.
• Цементно-перлитовая смесь — 3.
• Обмазка глиняно-опилочная — 29.
• Гипсо-перлитовая — 23.

Так, гипсо-перлитовая теплоизоляционная штукатурка толщ. 2.5 см будет защищать стену с той же эффективностью, что и цементно-песчаная толщиной 10 см.

Однако в массе это не значительно. Например, теплоизоляционная штукатурка стены «в кирпич» (толщ. 51см и теплопроводн. 0.9). Ее вклад в экономию тепла составит всего 3.3%.

Перед тем, как купить смесь, стоит обратить внимание на коэффициент теплопроводности материала. Но и рассчитывать на «сверхутепление» штукатурками не стоит – их объем в общей массе конструкции не значителен.

Теплоемкость строительных материалов.

Важная характеристика для теплоизоляционной штукатурки стен. Штукатурка может быть не очень «теплой», обладая высокой энергоемкостью. Такие стены долго нагреваются, поглощая тепловую энергию. Но когда воздух комнаты остывает, накопленная теплота возвращается в помещение.

Коэффициент теплоусвоения.

Количество тепла, необходимое на обогрев материала. Чем выше коэффициент усвоения тепловой энергии, тем больше ее нужно. И наоборот, материалы с низким теплоусвоением быстро становятся теплыми, хотя и не аккумулируют энергию (например, пенопласт).

Теплоизоляционная штукатурка для наружных работ.

Внешнее утепление стены более эффективно, чем внутреннее. По первой схеме тепло сохраняется и накапливается внутри стенного массива. Во втором стена не защищена, тепловая энергия выветривается.

Штукатурка теплоизоляционная внешняя, фасадная должна обладать не только низкой теплопроводностью, но и достаточной влагостойкостью. Т дело не только в сохранности и долговечности слоя. Намокающий утеплитель лучше проводит тепло. Когда же вода в толще слоя превращается в лед, утеплитель сам становится источником холода.

Мокрый утеплитель, включая внешние штукатурные отделки, гораздо хуже защищает дом. Замерзая, он сам охлаждает стены, затрудняет движение пара и быстро разрушается.

Неводостойкие штукатурные покрытия, применяемые для наружной теплоизоляционной штукатурки, должны защищаться навесными фасадами. Наиболее рациональны вентилируемые навесные конструкции.

Теплоизоляционная штукатурка для внутренних работ.

Внутреннее утепление малоэффективно, поскольку штукатурка не способна защитить дом от холода. А стены без дополнительного утепления быстро остывают.

Чтобы включить их в конструкт термосопротивления, утепляющий слой рациональнее вынести наружу.

Однако теплосберегающая штукатурка для внутренних работ не будет лишней. Здесь целесообразно рассматривать ее в качестве «отталкивателя» тепла. Так, чтобы тепловая энергия не поглощалась внутренней отделкой.

Для подобных слоев используются смеси в минимальным показателем теплоусвоения. Чтобы, прислоняясь к стене, жильцы не ощущали неприятного холода. Так бывает, например, при оштукатуривании цементными составами.

Но величина усвоения теряет значимость при последующей отделке стен виниловыми обоями, вагонкой или пластиком. Нет смысла во внутреннем утеплении стены, отделанной кафелем (кроме случаев их прогрева электрическими ИК пленками).

Наполнители для теплоизоляционной штукатурки.

Стандартные смеси состоят из вяжущего и наполнителя. В качестве последнего обыкновенно применяется песок. Его армировочных способностей достаточно для получения прочных штукатурок на любом связующем.

Но для «мокрого» утепления стен применяются наполнители с низким коэффициентом теплопроводности.

Солома.

Используется только при формировании глинобитных стен, для утепляющей штукатурной отдели глино- и землебитных, оштукатуриваемых деревянных и саманных строений.

Основные преимущества – низкая цена и значительные армирующие характеристики (в глиняных растворах).

К недостаткам можно отнести крайнее неудобство в работе, требующее большой физической силы. Соломенно-глиняная стена без дополнительной отделки не приемлема из эстетических соображений и в силу недостаточной водостойкости смеси.

Используется очень редко в условиях крайнего материального стеснения.

Опилки.

Современными строителями брезгливо отвергнуты как неэффективный утеплитель. Причиной тому низкий уровень профессионального образования. На деле теплопроводность опилок 0.093 Вт/(м•°С), как и у плотного вспененного перлита.

К другому достоинству можно отнести низкую стоимость. Опилки можно «достать» и бесплатно.

Недостаток – низкая влагостойкость. Опилочные растворы применяются только внутри, отделывать ими внешние стены не целесообразно. Впрочем, практика показывает, что для их защиты достаточно нанести верхний слой отделки с высоким уровнем водостойкости.

Керамзит.

Искусственно получаемые гранулы, производимые путем обжига глиноземов. Обладают высокой пористостью.

В качестве наполнителя используют фракции минимального диаметра – керамзитовый песок. Плотность от 200 до 800кг на куб. Проводимость тепла от 0.12 до 0.23 соответственно.

Перлит.

Вулканическое стекло. Вспененный перлит получают при соединении обсидиана с водой в условиях высоких температур. Впоследствии вода испаряется, а перлит получает тонкую пористую структуру.

К недостаткам материала можно отнести его огромную влагоемкость. Он способен впитать количество воды в 4 раза превышающее его массу. Нуждается в защите. Для внешней отделки не пригоден.

Неудобство в работе связано и с невероятной легкостью камня, который разносится порывом ветра, сквозняком.

Теплопроводность перлита зависит от его плотности: плотный (600 кг/м куб.) имеет показатель в 0.12Вт, средний (400 кг/м куб.) 0.9Вт, наиболее пористый (200 кг на куб.) – 0.8Вт/(м•°С).

Вермикулит.

Получают путем обжига слюдосодержащих пород. Свойствами вермикулит схож с перлитом. Также «боится» воды, поскольку много ее впитывает.

Плотные сорта (200кг/м.куб) обладают тепловодн. 0.11, более легкие (100кг/куб) – 0.08.

Экструзии полистирола.

Гранулы, из которых производится пенопласт, полистирол.

Не водостойки, нуждаются в доп. защите. Главный недостаток – низкие экологические характеристики. В интернете даже распространено заблуждение, что полистирол радиоактивен.

Но достоверно лишь то, что при сгорании он способен выделять ядовитый дым, что резко ограничивает возможности по его применению в строительстве.

При сгорании полистирола выделяется едких, опасный дым. Это важно, поскольку при пожарах большинство пострадавших находятся на грани гибели не ввиду высокой температуры или огня, а по причине удушливости газа.

Вспененное стекло.

Вспененное стекло представляет собой стеклянные гранулы с множеством замкнутых пор. Материал не впитывает воду, поры ею тоже не заполняются вследствие своей недоступности.

Стекло отличный наполнитель для фасадных теплоизоляционных штукатурок, не боится воды и достаточно эффективен как утеплитель. При плотн. 140кг/м.куб. 0.85Вт, при 100кг – 0.67.

Теплоизоляционная полимерная штукатурка.

Синтетические вяжущие необратимы. То есть, теряя воду при высыхании, они переходят в иное химическое состояние, при которым их взаимодействие с водой ограничено. Поэтому, хотя они и разбавляются водой, после высыхания становятся водостойкими.

Другой значимый фактор – паропроницаемость. Акриловые штукатурки «дышат», то есть не являются парозащитой, пропускают пары, не задерживая их под собой. Это позволяет предотвратить накопление влаги в предыдущем слое.

В качестве теплоизоляторов применяются распространенные наполнители.

Полимерные растворы наиболее влагостойки и водостойки. Поэтому их применяют для фасадной теплоизоляционной штукатурки, создания покрытий в ванных, предбанниках, тамбурах, лоджиях, коридорах, кухнях и санузлах.

Экономичная штукатурная теплоизоляция.

Полимерные штукатурки можно только купить, их не изготовить самостоятельно. Но растворы на минеральных вяжущих экономичнее смешивать своими руками.

Заказать работу наемным рабочим дорого. Но, если смесь изготовить самостоятельно, общая цена несколько упадет. Многие застройщики экономят таким образом: нанимают штукатуров, а сами выполняют для них «черную» работу. С учетом того, что помощь подсобника оплачивается не за м2, а по дням, экономия может быть не значительной. Приблизительно 800-1200 руб/день.

Еще дешевле самостоятельная подготовка стены, выставление маяков и грубое оштукатуривание. «Спецам» останется только выровнять покрытие и нанести декоративный раствор.

 Теплоизоляционная дешевая штукатурка для наружных работ.

Изолирующие смеси дороже обычных, поскольку сложнее. Своими руками, к тому же, можно сделать далеко не все.

Однако изготовление раствора на основе цемента под силам любому начинающему строителю и способно ощутимо снизить расход средств. В качестве наполнителя можно использовать как влагостойкие насыпные материалы (вспененное стекло, керамзитовые пески), так и не влагостойкое (опилки, перлит, вермикулит). Последние лишь защищают слоем плотного бетона.

Для внешней теплоизоляционной штукатурки возможно применение полистирольных наполнителей. Самый экономичный наполнитель – измельченный пенополистирол. Его стоимость нулевая, он бесплатен. Если использовать для измельчения пенопластовую упаковку.

Такой бетон широко применяется в России и за ее пределами. Он не плотен и не применим в конструкциях, требующих высокой прочности. Но для внешних утепляющих штукатурок вполне подходит.

Теплоизоляционная штукатурка своими руками для внутренних работ.

За квадратный метр отделки без наполнителя застройщики отдают меньше, чем за смесь с наполнителем. Поэтому некоторые, особенно «предприимчивые» строители, пытаются добавлять утепляющие подсыпки в готовые смеси. Это запрещено: такие манипуляции сильно ослабляют раствор, снижают его прочность и долговечность.

Чтобы снизить стоимость за кв. м. проще сделать замес самому, используя недорогие наполнители и вяжущее. Так глиняно-опилочный раствор практически бесплатен, хотя и не уступает по прочности гипсовому.

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

• Биомедицинские и биологические науки.
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение.
• Информатика. и общ.
• Науки о Земле и окружающей среде.
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике  

• Биомедицина и науки о жизни
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение
• Информатика и связь
• Науки о Земле и окружающей среде
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

• Новое предложение для черных дыр()

  Джон Р. Клаудер

  Журнал физики высоких энергий, гравитации и космологии Том 9 №1, 10 января 2023 г.

  DOI: 10.4236/jhepgc.2023.91006
  16 загрузок  90 просмотров

• Квантование кинетической энергии детерминированного хаоса()

  Виктор Александрович Мирошников

  Американский журнал вычислительной математики Том 13 № 1, 10 января 2023 г.

  DOI: 10.4236/ajcm.2023.131001
  6 загрузок  36 просмотров

• Анализ профилей выбросов двигателей для гидроразрыва пласта()

  Уильям Ньювенбург, Эндрю С. Никс, Дэн Фу, Тони Йенг, Уоррен Землак, Ник Уэллс

  Энергетика и энергетика Том 15 №1, 10 января 2023 г.

  DOI: 10.4236/epe.2023.151001
  6 загрузок  49 просмотров

• Включение 8-го выпуска ^{-го издания} AJCC/TNM для определения стадии карциномы аппендикса в шкалу тяжести заболевания перитонеальной поверхности Esquivel (E-PSDSS) у 229 пациентов с муцинозными аппендикулярными новообразованиями ()

  Габриэлла Эскивель, Цзин Цю, Джеймс Спеллман, Хесус Эскивель

  Открытый журнал гастроэнтерологии Том 13 № 1, 10 января 2023 г.

  DOI: 10.4236/ojgas.2023.131001
  11 загрузок  66 просмотров

• Желтопятнистый рисунок саламандры ( Salamandra infraimmaculata ) в различных местообитаниях на южной границе ее распространения в Израиле()

  Гад Дегани, Гад Иш Ам, Амит Биран Иш Ам, Нерия Ятом, Амир Маршанский, Сиван Маргалит, Эйтан Ниссим, Хава Гольдштейн, Нива Шакед

  Открытый журнал зоотехники Том 13 № 1, 10 января 2023 г.

  DOI: 10.4236/ojas.2023.131008
  2 загрузки  25 просмотров

• Знания, отношение и практика использования противомикробных препаратов и резистентности среди сельских ветеринарных работников и продавцов ветеринарных препаратов в Камбодже()

  Бунна Чеа, Соком Конг, Соха Тим, Найхик Бан, Рити Чран, Вутей Венн, Черри Фернандес-Колорадо, Кроесна Канг

  Открытый журнал зоотехники Том 13 № 1, 10 января 2023 г.

  DOI: 10.4236/ojas.2023.131007
  8 загрузок  74 просмотров

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Бесплатные информационные бюллетени SCIRP

Copyright © 2006-2023 Scientific Research Publishing Inc. Все права защищены.

Верхняя

Термическая характеристика тунисского гипсового гипса как строительного материала Текст научной работы на тему «Материаловедение»

Доступно на сайте www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Energy Procedia 42 (2013) 680 — 688

Mediterranean Green Energy Forum (MGEF-13)

Термическая характеристика тунисского гипса

Мохаммед Бен Мансур1,а; Шериф Амель Сукаина 2,а; Brahim Benhamou3 и

Sadok Ben Jabrallah2,a*

a LETTM, Факультет наук Туниса, Тунисский университет Эль-Манар, Тунис 1 Факультет наук Бизерты, Зарзуна, 7021 Бизерта, Карфагенский университет, Тунис 2 Ecole Natinale d’Architecture et d’Urbanisme, 2026, Сиди-Бу-Саид, Тунис 3 LMFE, Ассоциированное исследовательское подразделение CNRST, Факультет естественных наук Семалия, Университет Кади Айяд, Марракч, Марокко

Abstract

Одной из задач по снижению энергопотребления в строительном секторе во всем мире является разработка соответствующих строительных материалов. Благодаря своим тепловым свойствам гипсовая штукатурка является одним из таких материалов. Тунис занимает второе место в мире по производству гипса. Он используется почти исключительно в декоративных целях, хотя обладает интересными тепловыми свойствами. Это исследование посвящено термическим характеристикам тунисской гипсовой штукатурки из региона Мекнасси. Особое внимание уделено влиянию температуры и содержания воды на теплопроводность. Зависимость теплопроводности гипса от температуры демонстрирует интересное поведение для стен зданий. Для объяснения такого поведения был проведен термический анализ с помощью ДСК.

© 2013 Авторы. ОпубликованоElsevierLtd.

Отбор и рецензирование под ответственность KES International

ключевые слова: гипсовая штукатурка, теплопроводность, DSC

1. Введение

Строительный сектор является крупным потребителем энергии во всем мире. Одной из задач по сокращению этого потребления является разработка соответствующих строительных материалов. Благодаря своим тепловым свойствам гипсовая штукатурка является одним из таких материалов. Тунис занимает второе место в мире по производству гипса,

* Автор, ответственный за переписку. Тел.: +00216 725

; факс: +00216 72590566 Адрес электронной почты: [email protected]

1876-6102 © 2013 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd. Отбор и рецензирование под ответственность KES International doi: 10.1016/j .egypro .2013. 11.070

, хотя его внутренний рынок потребляет только около 2% продукции и используется почти исключительно в декоративных целях. Многие исследования были посвящены экспериментальному определению теплофизических свойств строительных материалов. В литературе разработано несколько методик [1-13]. Различные строительные материалы, изученные этими методами, показывают, что их теплофизические свойства связаны с условиями эксплуатации, включая температуру и содержание воды. Гипс представляет собой материал, обладающий хорошей термической, акустической и огнестойкостью в основном благодаря своим термическим свойствам как гигроскопичного материала [14,15]. При повышении средней температуры гипс поглощает значительное количество тепла за счет своих внутренних химических изменений [16]. Несмотря на эти качества, гипс в строительстве используется недостаточно. Это исследование направлено на изучение влияния температуры и содержания воды на тепловые свойства тунисской гипсовой штукатурки из Мекнасси. 9тепловой поток [Вт]

Индексы

H нагреваемая сторона C холодная сторона

p штукатурка w вода

1 внутренний цилиндр 2 внешний цилиндр

i, j положения термопар в одинаковом осевом положении

2. Экспериментальное исследование

2.1 Экспериментальная установка

Изготовлена ​​экспериментальная установка для измерения теплопроводности в стационарном режиме методом радиального потока (рис. 1). Он состоит из двух коаксиальных цилиндров с радиусами ri = 3,5 мм, r2 = 50 мм и длиной L = 450 мм. Внутренний цилиндр несет электрический нагреватель сопротивления. Внешний цилиндр охлаждается циркулирующей водой через медный змеевик, обернутый вокруг его внешней поверхности, чтобы поддерживать постоянную и равномерную температуру. Образец помещается между двумя цилиндрами. Для минимизации осевых тепловых потерь основания устройства уплотнены двумя тефлоновыми дисками. Эти диски фиксируются двумя

алюминиевые диски. Согласно рекомендациям [17, 18], наша экспериментальная установка является бесконечно длинной, так как отношение ее длины к внешнему диаметру больше 4. Таким образом, осевой теплопроводностью можно пренебречь.

Рис. 1: Экспериментальное устройство Рис. 2: Расположение термопар

2.2 Методика и условия эксперимента

Если предположить, что вся мощность, подаваемая электрическим генератором, полностью преобразуется в тепло за счет эффекта Джоуля в резистивном нагревателе, тепловой поток равен ,

® = U.I (1)

Экспериментальная установка оснащена термопарами типа К, подключенными к системе сбора данных. На интерфейсы образец-цилиндры наклеены шесть термопар (по 3 с каждой стороны в разных осевых положениях). Двенадцать термопар размещены в различных радиальных и осевых положениях образца (рис. 2). Эти термопары используются для проверки симметрии теплового потока.

Термопары были хорошо откалиброваны, и прибор прошел множество предварительных испытаний, таких как: однородность межфазной температуры, установление стационарного режима, симметрия теплового потока и достоверность измерений проводимость, полученная устройством. Это последнее было проведено с помощью эталонных образцов. В стационарном режиме результаты теплопроводности получают из закона Фурье,

2 .n.L(Tt-Tj)

где r и rj — радиальное положение, при котором температуры T; и Tj измеряются. Измеренная теплопроводность гипсового порошка и затвердевшего гипса составляет соответственно k = (0,10 ± 0,04) Вт/м K и k = (0,22 ± 0,03) Вт/м K. Эти результаты полностью согласуются с данными литературы [19]. , 20].

3. Результаты и обсуждение

3.1 Порошковая штукатурка

3.1.1 Влияние температуры на теплопроводность порошковой штукатурки

На рис. 3 показано изменение теплопроводности гипсового порошка в зависимости от температуры нагревательного цилиндра. Мы можем выделить две зоны. Для первого, где Т находится в пределах от 50°С до 110°С, теплопроводность незначительно снижается с 0,103 до 0,094 Вт/м·К. Это снижение связано с испарением содержания воды в гипсе. Во второй зоне, соответствующей Т > 110 °С, теплопроводность гипсового порошка несколько увеличивается, а затем остается постоянной.

0.1150.11£ 0.1056

* 0.0950.090.085-

008l-1-1-1-1-1-1-1-1-1-

«0 50 0 5 0 5 0 5 0 0 150 200 030 250

T(°C)

Рисунок 3: Изменение теплопроводности порошковой штукатурки в зависимости от температуры

3.1.2 Термический анализ с помощью дифференциального сканирующего калориметра (ДСК) результаты, найденные выше.Термическое поведение мощности гипса показано на рисунке 4. На этом рисунке видны три пика.Первые, около T=77°C и 175°C, соответствуют испарению свободной воды.Наиболее важные пик по тепловому потоку соответствует ангидриту III. Третий пик, возникающий около T = 350°C, соответствует слабо экзотермической химической реакции, при которой молекулярная структура ангидрита III перестраивается в нерастворимое состояние ангидрита II. h3O теряет оставшуюся воду и превращается в сульфат кальция CaSO4, так называемый ангидрит III.

11_i_i_i_i_

0 50 100 150 200 250

T(°C)

Литература представлена ​​на рис. 6. Обнаружено приемлемое совпадение, так как теплопроводность гипсовой штукатурки различается в зависимости от ее происхождения. Следует отметить, что результаты Султана [22] являются численными. Сравнивая наши результаты с результатами, полученными Harmanthy et al. [23], мы наблюдаем постоянство в диапазоне температур 40-70°С. В этой области теплопроводность увеличивается с 0,22 до 0,26 Вт/м·К в нашем случае и с 0,23 до 0,24 Вт/м·К в работе Харманти и др. В интервале температур 100-220°С наблюдается снижение значения теплопроводности. Это уменьшение, как сообщалось выше, связано с обезвоживанием гипса.

1 1 1 1 1 1 • 1 ■ Andersson et al [21]

—•— Harmanthy [23]

▲ Sultan [22]

▼ Настоящая работа

i A_A* A A* T 9000 •

■ ▼

■ • ___-M'»‘

— ~ ~- —

U. Ui-.-1-.-1-.-1-.-1-.-1-.-1 -,-1-.-1-.-

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 T(°C)

.2 Термический анализ методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) 9h3O. Второй пик возникает при 180°C и соответствует дегидратации полугидратов с образованием растворимого ангидрита CaSO4

50 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 T(°C)

, скорость нагрева 5°С/мин 3.2.3. Тепловое сопротивление затвердевшей штукатурки

Для количественной оценки теплоизоляционных свойств исследуемого образца толщиной е = 2,9 см изменение его теплового сопротивления в зависимости от температуры представлено на рис. 8. Видно, что затвердевшая штукатурка обладает теплоизоляционными свойствами как его температура повышается выше T = 100°C. Это свойство интересно для зданий, так как оштукатуренные стены могут выступать в качестве противопожарной перегородки.

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

T(°C)

изменение теплопроводности затвердевшей штукатурки в зависимости от ее состава. Соотношение смешивания Е = 0 соответствует гипсовому порошку. По мере увеличения коэффициента смешивания гипса его теплопроводность увеличивается. Таким образом, для стен зданий рекомендуется минимальное соотношение смешивания. На рис. 10 показаны изменения термического сопротивления затвердевшей штукатурки в зависимости от соотношения ее компонентов. Увеличение

соотношение смешивания приводит к снижению термического сопротивления с 3,64 К/Вт при Е = 0 до 0,0957 К/Вт при Е = 0,8. Это снижение свидетельствует об отрицательном влиянии присутствия воды на теплоизоляционную способность гипса. Следовательно, использование низкого коэффициента смешивания позволяет улучшить теплоизоляцию.

0,2 ​​0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Рисунок 9: Изменение теплопроводности затвердевшей штукатурки в зависимости от соотношения компонентов.

0,4 0,5 Е

0,7 0,8

Рисунок 10: Изменение термического сопротивления затвердевшей штукатурки в зависимости от ее соотношения (e = 2,9 см)

4. Заключение

Это исследование направлено на определение термических характеристик гипсовой штукатурки, которая широко распространена в Тунисе. Изготовлено экспериментальное устройство, основанное на методе радиального потока, которое использовалось для измерения теплопроводности гипсового порошка и затвердевшего гипса. Мы сосредоточимся на влиянии температуры и содержания воды. Поведение теплопроводности исследуемой гипсовой штукатурки в зависимости от температуры представляет интересные характеристики для стен зданий. Это поведение было подтверждено анализом ДСК. Эти результаты объясняют использование гипсовой штукатурки в качестве противопожарных стен в зданиях. Также изучалось влияние соотношения компонентов смеси (т.е. содержания воды) на теплопроводность гипсовой штукатурки. Результаты показывают, что содержание воды существенно изменяет тепловые свойства затвердевшей штукатурки. Теплопроводность гипса сильно зависит от соотношения смешивания.

Ссылки

[1] Паркер. У.Дж., Р.Дж. Дженкинс, К.П. Батлер, Г.Л. Эбботт., Мгновенный метод определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности, Журнал прикладной физики, том 32, № 9, стр. 1679-1684, 1961.

[2] Degiovanni. A., diffusivité et méthode Flash, Revue Générale de Thermique, Volume 185, pp. 420-441, 1977.

[3] Degiovanni. А, М. Лоран., Новая методика идентификации термальной диффузии для метода вспышки, Журнал прикладной физики, том 21, № 3, стр. 229.-237, 1986.

[4] Фабио. С М, Рената. Н Т., Применение инфракрасной термографии для количественного определения пространственных и теплофизических параметров скрытых включенных объектов, Прикладная теплотехника, том 27, стр. 2378-2384, 2007.

[5] Фриз. Д.А., Пек. A.J., О цилиндрическом зондовом методе измерения теплопроводности со специальной ссылкой на почвы, Aust.J.Phys, Volume 11, pp. 225-271, 1958.

[6] Coquard. Д, Бейлис. Д и Кенар. D., Экспериментальное и теоретическое исследование метода горячей проволоки применительно к теплоизоляторам низкой плотности, Международный журнал тепло- и массообмена, том 49. , стр. 4511-4524, 2006.

[7] Чжан. X, Деджованни. A., Mesure de l’effusivité thermique de matériaux solides et homogènes par une méthode de sonde plane, Journal de Physique III, Volume 6, pp.1243-1265, 1993.

[8] Jannot. Ю, Зубир. A., Полная квадруполярная модель горячего диска, Measurement Science and Technology, Volume18, pp 1229-1234, 2007.

[9] Gustafsson S.E., Методы переходного плоского источника для измерения теплопроводности и температуропроводности твердых материалов, Rev. , Sci.Instrum., Том 62, стр. 797-804, 1991.

[10] Gustafsson S.E., Karawacki. Э., Хан М.Н., Нестационарные методы горячей полосы для одновременного измерения теплопроводности и температуропроводности твердых тел и жидкостей, J. Phys. Д: заявл. Phys., Volume 12, pp. 1411-1421, 1979.

[11] Jannot. Ю., Меукам Т.П., Упрощенный метод оценки для определения коэффициента теплоотдачи и теплопроводности с использованием дешевой горячекатаной полосы, Наука и техника измерений, том 15, стр. 1932-1938, 2004.

[12] Лосось. D., Теплопроводность изоляции с использованием защищенных нагревательных пластин, включая последние разработки и источник справочных материалов, Измерительная наука и техника, том 12, стр. 89-98, 2001.

[13] Xaman. Дж, Лира. Л, Арс. J., Анализ распределения температуры в защищенном нагревательном аппарате для измерения теплопроводности, Прикладная теплотехника, том 29, стр. 617-623, 2009.

[14] Kontogeorgos. Д.А., Фонти. MA, Кинетика реакции гипсокартона при повышенных температурах, Thermochimica Acta, Volume 529, стр. 6-13, 2012.

[15] Манцелло. С.Л., Ганн. Р.Г., Кукук.С.Р., Дэвид. Б.Л., Влияние типа гипсокартона (X или C) на реальные противопожарные характеристики перегородок, Fire and Materials, Volume 31, pp. 425-442, 2007.

Влагоперенос на удельную теплоемкость гипсокартонных листов при высоких температурах // Строительство и строительные материалы. Том 23. С. 675-686. А.Д., Измерение теплопроводности полупроводников при высоких температурах, British Journal of Applied Physics, Volume 12, pp. 675-678, 1961.

[18] Глен А.С., Глассбереннер С., Теплопроводность германия от 3 К до 1020 К, Физический обзор, Том 120, стр. 782, 1960.

[19] ВандерХейден. ГХА, Хуйнинк. H.P., Kopinga.K., Перенос влаги и обезвоживание в нагретом гипсе, исследование ЯМР, Chemical Engineering Science, Volume 66, pp. 4241-4250, 2011.

строительные пожары, Университет Кентербери, Новая Зеландия, 2001 г.

[21] Андерссон. Л, Янссон. Б., Аналитический расчет огня с гипсом — теоретическое и экспериментальное исследование. Институт проектирования пожарной безопасности, Лунд, Швеция.

[22] Султан. М.А., Модель для прогнозирования теплопередачи через неизолированные ненагруженные стеновые конструкции из гипсокартона со стальными стойками, подверженные воздействию огня. Национальная пожарная лаборатория, Институт исследований в области строительства, Национальный исследовательский совет Канады, Оттава, Онтарио, Канада, 1996.

[23] Harmathy TZ., The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering.