Межгосударственный стандарт ГОСТ 30256-94 "Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом" (введен в действие постановлением Минстроя РФ от 6 апреля 1995 г. n 18-31)


Building materials and producls.
Method of thermal conductivity determination by cylindrical probe


Дата введения 1 января 1996 г.

Введен впервые


1. Область применения


Настоящий стандарт распространяется на строительные материалы и изделия теплопроводностью от 0,01 до 2 Вт/(м х К) и устанавливает метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом при нестационарном тепловом режиме в диапазоне температуры 90-573 К, основанный на зависимости температуры внедренного в материал нагреваемого тела (цилиндрического зонда) от теплопроводности окружающего зонд материала.


2. Средства испытаний и вспомогательные устройства


2.1. Для испытаний применяют:

- цилиндрические зонды следующих типоразмеров:

а) диаметром (1 +- 0,1) мм и длиной (200 +- 10) мм - для теплоизоляционных материалов теплопроводностью от 0,01 до 0,2 Вт/(м х К) в диапазоне температуры 90-573 К;

б) диаметром (3 +- 0,1) мм и длиной (300 +- 10) мм - для материалов теплопроводностью от 0,1 до 1 Вт/(м х К) в диапазоне температуры 200-350 К;

в) диаметром (5 +- 0,1) мм и длиной (420 +- 10) мм - для материалов теплопроводностью от 0,2 до 2 Вт/(м х К) в диапазоне температуры 200-350 К;

- микровольтметр для регистрации ЭДС термопары зонда в пределах 10-1000 мкВ с погрешностью не более 1%;

- амперметр для измерения силы тока нагрева зонда в пределах 0,05-1 А с погрешностью не более 0,5%;

- стабилизатор напряжения для нагрева цилиндрического зонда. Стабильность выходного напряжения должна быть не хуже 0,1% от текущего значения;

- секундомер для регистрации моментов времени измерения ЭДС термопары зонда;

- элементы коммутации для подключения зондов. Контакты элементов коммутации тока нагрева должны надежно работать при значениях коммутируемого тока до 1 А, контакты элементов коммутации ЭДС должны обеспечивать надежное переключение при значении тока 1 мкА;

- термокамера для термостатирования образцов. Допустимая погрешность задания температуры термостатирования в термокамере не должна превышать 5 К, допустимая погрешность поддержания заданной температуры не должна быть более 0,5 К, допустимый градиент по термостатируемому объему - не более 0,2 К/см.

В рабочем объеме термокамеры должно размещаться не менее двух образцов. Принудительное перемешивание воздуха для выравнивания температуры в рабочем объеме не допускается.

2.2. Устройство зонда и электрическая схема соединения приборов приведены в Приложении А.


3. Порядок подготовки к проведению испытания


3.1. Зондами диаметрами 1 и 3 мм определяют теплопроводность на образцах и изделиях, зондами диаметром 5 мм - только на изделиях.

3.2. Для определения теплопроводности изготавливают образцы материала в виде бруска размером не менее 50 х 50 х 200 мм или цилиндра диаметром не менее 50,0 мм и длиной не менее 200 мм для зонда диаметром 1 мм, размером не менее 65 х 65 х 250 мм - для зонда диаметром 3 мм.

3.3. Образец рыхлого, сыпучего и листового материала размещают в форме, имеющей размеры в соответствии с 3.2 и изготовленной из неметаллических материалов толщиной не более 2 мм.

Степень уплотнения волокнистых материалов при укладке в формах указывают в нормативных документах на конкретную продукцию.

3.4. Размер зерен сыпучих материалов, заполнителя или пустот в материале не должен превышать пяти диаметров зонда.

3.5. Образцы допускается набирать в виде пакета (для листовых материалов) или изготавливать из двух идентичных половинок, при этом контактирующие поверхности половинок или средних слоев образца должны быть хорошо притерты и в них выбраны канавки для размещения зонда.

3.6. В образец бетона при изготовлении необходимо заформовать по центру образца надетую на жесткий стальной пруток металлическую трубку (гильзу). Толщина стенки гильзы должна быть не более 0,05 мм, зазор между гильзой и введенным в нее зондом должен был не более 0,1 мм, длина гильзы должна быть не менее длины образца бетона.

3.7. В изделии из бетона в зависимости от его размера заформовывают одну или две металлические гильзы длиной не менее длины зонда. Расстояние между двумя гильзами должно быть не менее 1 м.

Для зонда диаметром 5 мм толщина стенки гильзы и зазор между гильзой и зондом должны быть не более 0,1 мм, для зонда диаметром 3 мм - соответствовать требованиям 3.6.

В железобетонных изделиях допускается крепление гильз к арматуре при помощи вязальной проволоки, укрепленной на обоих концах гильзы не далее 10 мм от конца; в местах крепления проволоки к гильзе необходимо осуществить их тепловую развязку за счет намотки слоя хлопчатобумажной или полихлорвиниловой электроизоляции толщиной 5 мм.

Гильза должна быть окружена слоем контролируемого бетона толщиной не менее 5 см и не содержащего металлических включений.

Гильзы следует устанавливать со стороны торцевых поверхностей изделия.

3.8. В образец или изделие из бетона зонд вводят в заформованную гильзу. Перед введением зонда в гильзу ее необходимо прочистить и смазать машинным маслом.

3.9. При определении теплопроводности теплоизоляционных материалов зонд вводят в образец или изделие путем их прокалывания или в предварительно подготовленное отверстие диаметром 1 мм с учетом требований 3.2.

При размещении в изделии двух зондов расстояние между ними должно быть не менее 0,8 мм.

3.10. Для повышения точности измерений рекомендуется зонды, объединенные одним разъемом, вводить в идентичные образцы или изделия.

3.11. Образцы с введенными в них зондами размешают в термокамере, устанавливая каждый образец на две неметаллические опоры. Расстояние между соседними образцами и поверхностями рабочего объема термокамеры должно быть не менее 1 см.

При определении теплопроводности в изделиях их следует размещать в закрытом помещении, не подвергающемся воздействию сквозняков и прямых солнечных лучей.

3.12. Образцы и изделия с зондами должны быть выдержаны при заданной температуре измерений не менее 2 ч для теплоизоляционных материалов и 4 ч - для других материалов.

3.13. Теплопроводность определяют не менее чем на двух образцах или изделиях и на одном изделии в случае размещения в нем двух зондов.


4. Порядок проведения испытаний


4.1. Одновременно с пуском секундомера на зонд А (приложение А) подают ток нагрева. Значение тока нагрева должно выбираться таким образом, чтобы за время измерений (12 мин.) прирост температуры зонда не превышал:

5 К - при определении теплопроводности влажных материалов или при определении теплопроводности при температуре ниже 280 К;

15 К - в остальных случаях.

За время испытаний силу тока измеряют не менее пяти раз с интервалом не менее 5 с.

4.2. Регистрируют значение ЭДС термопары данного зонда в промежутках времени 4-6 и 8-12 мин. с момента начала испытаний.

В указанных промежутках, включая их границы, должно быть проведено не менее пяти измерений ЭДС с равными интервалами времени в каждом промежутке. При этом интервалы между моментами регистрации ЭДС тау_2 в промежутке 8-12 мин должны удовлетворять условию


                              тау  = 2 тау ,                          (1)

                                 2        1


     где

     тау  - интервал  между моментами регистрации  ЭДС    в    промежутке

        1   4-6 мин.


4.3. Определение теплопроводности зондом Б (приложение А) осуществляют не ранее, чем через 2 ч после окончания измерений зондом А для теплоизоляционных материалов и 4 ч - для других материалов.

4.4. Повторное определение теплопроводности зондом А проводят с интервалом, указанным в 4.3.


5. Правила обработки результатов испытаний


5.1. Вычисляют теплопроводность лямбда_л материала в ваттах на метр-кельвин по формуле для линейного источника тепла постоянной мощности


                                     2

                  лямбда  = 0,05516 I R E /Дельта E,                  (2)

                        л                0


     где

     I        - сила тока нагрева зонда, А;

     R        - сопротивление нагревателя зонда, Ом/м;

     E        - чувствительность термопары зонда, мкВ/К;

      0

     Дельта Е - прирост ЭДС термопары зонда, мкВ.


Величину Дельта Е рассчитывают как разность между средними арифметическими значениями ЭДС, измеренными в промежутках времени 8-12 и 4-6 мин.

5.2. С применением средств вычислительной техники определяют уточненное значение теплопроводности лямбда материала в ваттах на метр-кельвин по формулам (3)-(5) для зонда диаметром 1 мм и по формулам (3), (4) - для зондов диаметрами 3 и 5 мм:


                                                        2

            лямбда = a /лямбда + a + a лямбда + a лямбда ;            (3)

                      1       л   2   3      л   4      л


                           2                      2

                   a = b /C + b /C + b + b C + b C ;                  (4)

                    i   1      2      3   4     5


                                        2     3

                       b = d + d T + d T + d T ,                      (5)

                        j   1   2     3     4


     где

     i = 1, 2, 3, 4; j = 1, 2, ..., 5;

     T  - температура, при которой определялась теплопроводность, К;

     С  - ро(с + 42W) - объемная теплоемкость материала, Дж/(м3 х К);

     с  - удельная теплоемкость материала сухом состоянии, Дж/(кг х К);

     ро - плотность материала в сухом состоянии, кг/м3;

     W  - влажность материала, % по массе.


При проведении расчетов значение объемной теплоемкости С уменьшают в 10(3) раз для зонда диаметром 1 мм и в 10(5) раз - для зондов диаметрами 3 и 5 мм.

5.3. Значения коэффициентов d_1-d_4, используемые для расчета коэффициента b при определении теплопроводности зондом диаметром 1 мм, и значения коэффициентов b_1-b_5, используемые для расчета коэффициента а при определении теплопроводности зондами диаметрами 3 и 5 мм, приведены в приложении Г.

Программа расчета теплопроводности на языке Бейсик приведена в приложении Д.

5.4. Значение удельной теплоемкости материала допускается задавать с погрешностью до 30%.

5.5. За результат испытания принимают среднее арифметическое значение результатов четырех параллельных измерений. Полученное значение теплопроводности округляют до второй значащей цифры.

5.6. Данные об образцах материала и результаты определения теплопроводности заносят в журнал регистрации измерений по формуле, приведенной в приложении В.

5.7. Погрешность метода определения теплопроводности при доверительной вероятности

Межгосударственный стандарт ГОСТ 30266-95 "Мыло хозяйственное твердое. Общие технические условия" (утв. постановлением Госстандарта РФ от 5 октября 1995 г. n 517)  »
ГОСТы и правила »
Читайте также