ГОСТ 30256-94

Группа Ж19

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ СТРОИТЕЛЬНЫЕ

     
Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом

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

ОКС 91.100*
ОКСТУ 5709
_______________
     * По данным официального сайта Росстандарт

ОКС 91.100.01, здесь и далее по тексту. -

Примечание изготовителя базы данных.

Дата введения  1996-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским и проектным институтом (НИПИТеплопроект) и научно-исследовательским институтом строительной физики (НИИСФ) Российской Федерации

ВНЕСЕН Минстроем России

2 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации и техническому нормированию в строительстве (МНТКС) 17 ноября 1994 г.

За принятие проголосовали:

3 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 января 1996 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации Постановлением Минстроя России от 6 апреля 1995 г. N 18-31

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на строительные материалы и изделия теплопроводностью от 0,01 до 2 Вт/(м·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·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·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·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 50х50х200 мм или цилиндра диаметром не менее 50,0 мм и длиной не менее 200 мм для зонда диаметром 1 мм, размером не менее 65х65х250 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 быть 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 размещают 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 в промежутке 8-12 мин должны удовлетворять условию

                                                                        (1)

где - интервал между моментами регистрации ЭДС в промежутке 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 материала в ваттах на метр-кельвин по формуле для линейного источника тепла постоянной мощности

где - сила тока нагрева зонда, А;

- сопротивление нагревателя зонда, Ом/м;

- чувствительность термопары зонда, мкВ/К;

- прирост ЭДС термопары зонда, мкВ.

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

5.2 С применением средств вычислительной техники определяют уточненное значение теплопроводности 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: