CC BY
40
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНОВ SEVEN LITE 1050 И SEVEN CAST 52 В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Цыгвинцев И.В.1, Постиникова П.И.1, Сенцов И.В.1 ®
Студент, кафедра строительство уникальных зданий и сооружений, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Аннотация
В настоящей работе рассматривается эффективная теплопроводность и термическое сопротивление жаростойкого бетона, предназначенного для энергетических котлов. Для достижения поставленной цели нужно учитывать: состав бетона, его термическую обработку и другие факторы, характеризующие данный вид изделия. Технологический процесс испытания производится согласно ГОСТ 7076-99 [2]
Ключевые слова: жаростойкий бетон, термическое сопротивление, эффективная теплопроводность, стандартный образец, теплоизоляция.
Keywords: refractory concrete; thermal resistance, effective thermal conductivity, reference material, thermal insulation.
Жаростойкий бетон - строительный материал, основой которого является вяжущее вещество портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, быстротвердеющий портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, высокоглиноземистый цемент, жидкое стеклосиликат натрия растворимый, ортофосфорная кислота [1,5]. Существует большое количество исследований жаростойкого бетона, определяющих теплотехнические или иные характеристики в зависимости от рецептур, метода обработки.
Испытания проводятся на основе ГОСТ 7076-99 [2]. Сущность метода заключается в создании стационарного теплового потока, проходящего через плоский образец определенной толщины и направленного перпендикулярно к лицевым (наибольшим) граням образца, измерении плотности этого теплового потока, температуры противоположных лицевых граней и толщины образца. Температура и относительная влажность воздуха помещения для испытаний соответственно (295 ± 5) К и (50 ± 10) %.
Методика испытания
Изготавливают образец в виде стандартного образца (прямоугольного параллелепипеда), наибольшие грани представляют собой по форме квадрат со стороной, равной плите прибора, через который проходит тепловой поток.
Температура противоположных лицевых граней была выведена экспериментально, как оптимальный диапазон. Температура нижнего предела 16 градусов, температура верхнего предела - 35 градусов.
Первый этап
Образец сушат в печке при определённой температуре, которая указана в нормативном документе на материал или изделие, до постоянной массы (массу считают постоянной, если она в течение 0,5 часа не изменяется более чем на 0,1%) [2,16]. Толщину образца измеряют штангенциркулем с точностью 0,1 мм в четырех углах на расстоянии (50,0 ± 5,0) мм от вершины угла и посередине каждой стороны. Далее высчитывается среднеарифметическое значение. В табл. 1 представлены средние результаты.
Второй этап
® Цыгвинцев И.В., Постиникова П.И., Сенцов И.В., 2017 г.
Образцы закладываем в тепломер в горизонтальном положении. Направление теплового потока сверху вниз. Устанавливают заданные значения температур лицевых граней прибора и последовательно через каждые 5 минут проводят измерения: сигналов тепломера и датчиков температур лицевых граней образца, при этом плотность теплового потока через испытываемый образец измеряют при помощи тепломера.
Таблица 1
Толщина образцов
Классификация бетонов Толщина образца, мм
Seven Cast 52 без термической обработки 44,99
44,1
43,98
Seven Lite 1050 без термической обработки 44,2
43,8
43,8
Seven Cast 52 после термической обработки 45,54
44,96
45,65
Seven Lite 1050 после термической обработки 44,64
45
43,6
Определение эффективной теплопроводности и термического сопротивления
Одним из важнейших показателей строительных материалов и конструкций при проектировании теплозащиты зданий и сооружений является расчетный коэффициент эффективной теплопроводности А^, Вт/(м-К) [3,14], который определяется через отношение
толщины испытываемого образца материала d к его термическому сопротивлению &
Согласно российским нормам, эффективная теплопроводность жаростойких материалов представляет собой следующую зависимость:
где d - толщина образца до испытания, м
2
R - термическое сопротивление, м -К/Вт
d
Aeff = r (1)
Коэффициент эффективной теплопроводности и термическое сопротивление определяются при средней температуре образца от - 40° до + 200 °С. Эффективная теплопроводность материала и «коэффициент теплопроводности одно значение.
Термическое сопротивление образца - это отношение разности температур лицевых граней образца к плотности
Согласно методу стационарного теплового потока [2]. Результаты сведены в табл. 2. Испытания проводились при температуре и относительной влажности воздуха помещения (295 ± 5) К и (50 ± 10) %.
Таблица 2
Эффективная теплопроводность и термическое сопротивление И бетонных
образцов
Эффективная теплопроводность A.eff и термическое сопротивление R бетонных образцов Seven Lite 1050 после термической обработки
Эффективная теплопроводность A.eff, Вт/(мК) Термическое сопротивление R, м2-К/Вт
0,220 0,204
0,234 0,192
0,218 0,200
Эффективная теплопроводность A.eff и термическое сопротивление R бетонных образцов Seven Lite 1050 без термической обработки
Эффективная теплопроводность A.eff, Вт/(мК) Термическое сопротивление R, м2-К/Вт
0,257 0,170
0,263 0,166
0,260 0,168
Эффективная теплопроводность A.eff и термическое сопротивление R бетонных образцов Seven Cast 52 после термической обработки
Эффективная теплопроводность A.eff, Вт/(мК) Термическое сопротивление R, м2-К/Вт
0,384 0,117
0,494 0,091
0,532 0,086
Эффективная теплопроводность A.eff и термическое сопротивление R бетонных образцов Seven Cast 52 без термической обработки
Эффективная теплопроводность A.eff, Вт/(мК) Термическое сопротивление R, м2-К/Вт
0,662 0,067
0,628 0,070
0,624 0,068
Выводы
В ходе анализа результатов испытания были сделаны следующие выводы:
1) Оптимальная температура нижнего предела 16 градусов цельсия, температура верхнего предела 35 градусов цельсия. Толщина образцов имеет интервал от 43,6 до 45, 65 мм, среднее значение 44,52 мм.
2) А) Зависимость теплопроводности образцов бетона Seven Cast 52
- без термической обработки среднее значение эффективная теплопроводность Aeff =0,638 Вт/м*К и термическое сопротивление R=0,068 м -К/Вт
- после термической обработки среднее значение эффективная теплопроводность Aeff =0,470 Вт/м*К и термическое сопротивление R=0,098 м -К/Вт
Б) Зависимость теплопроводности образцов бетона Seven Lite 1050
- без термической обработки среднее значение эффективная теплопроводность Aeff =0,606 Вт/м*К и термическое сопротивление R=0,168 м -К/Вт
- после термической обработки среднее значение эффективная теплопроводность Aeff =0,224 Вт/м*К и термическое сопротивление R=0,198 м -К/Вт
При расчете теплотехнических характеристик, выявлено, что при применении термической обработки эффективная теплопроводность А^ возрастает, а термическое сопротивление R снижается, что приводит к уменьшению общего сопротивления теплопередачи.
Литература
1. Конопляник А. Ю., Романовский Р. И. Подбор составов легких жаростойких бетонов для конструкций и тепловых устройств индивидуальных жилых домов // Вестник. 2013. № 8. С. 52 -59.
2. ГОСТ 7076-99. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме.
