Приложение Е. Методика определения расчетных значений теплопроводности строительных материалов при условиях эксплуатации А и Б (обязательное)

Приложение Е

(обязательное)

Методика определения расчетных значений теплопроводности строительных материалов при условиях эксплуатации А и Б

Методика предназначена для испытательных лабораторий и устанавливает процедуру определения на основании лабораторных испытаний расчетных значений теплопроводности конкретных марок и типов строительных материалов и изделий.

Е.1 Общие положения

Теплопроводность сухих и влажных материалов измеряют по ГОСТ 7076 при средней температуре образца °С .

Расчетные значения теплопроводности определяют на пяти образцах для условий эксплуатации А и пяти образцах для условий эксплуатации Б, причем образцы должны быть отобраны от пяти партий конкретной марки материала или изделия по одному образцу от партии для каждого условия эксплуатации. Допускается последовательное определение теплопроводности пяти образцов для условий эксплуатации А, затем их доувлажнение и определение теплопроводности для условий эксплуатации Б.

Значения влажности исследуемого материала или изделия для условий эксплуатации А и Б следует принимать по приложению Д в случае, если данный вид материала указан в его перечне, или по фактическим значениям влажности аналогичного теплоизоляционного материала в конструкции после 3-5 лет эксплуатации. Допускается за величину влажности для условий эксплуатации А принимать значение сорбционной влажности материала при относительной влажности воздуха 80%, а для условий эксплуатации Б - значение сорбционной влажности при относительной влажности воздуха 97%.

Сорбционную влажность материала или изделия определяют по ГОСТ 24816. Статистическую обработку результатов измерения выполняют по ГОСТ 8.207 при доверительной вероятности 0,95 для нормального распределения результатов измерений. Неисключенную систематическую погрешность средств измерений следует принимать равной не менее 3% текущего значения теплопроводности.

Е.2 Обозначения

При определении расчетных значений теплопроводности используют следующие обозначения:

- теплопроводность образца в сухом состоянии;

- среднее арифметическое значение теплопроводности из пяти образцов материала или изделия в сухом состоянии;

- значение теплопроводности образца материала при влажности ;

- расчетные значения теплопроводности для условий эксплуатации А и Б;

- коэффициент учета влияния качества строительно-монтажных работ на теплопроводность строительных материалов и изделий, а также старения материала в реальных условиях эксплуатации; для жестких теплоизоляционных материалов и изделий (предел прочности на сжатие не менее 0,035 МПа) принимают равным 1,1, для мягких теплоизоляционных материалов и изделий (предел прочности на сжатие менее 0,035 МПа) - 1,2, для остальных материалов и изделий - 1;

- коэффициент учета разницы теплопроводности материала при средней рабочей температуре материала в конструкции (в отопительный период) и при средней температуре испытаний, принимают равным 0,95 при температуре в конструкции 10°С;

- влажность, % по массе, соответствующая значению расчетного массового отношения влаги в исследуемом материале или изделии при условиях эксплуатации А и Б;

- масса образца в сухом состоянии;

- расчетная масса образца с влажностью, соответствующей условиям эксплуатации А или Б;

- масса увлажненного образца материала, определенная непосредственно перед загрузкой образца в аппаратуру для измерения теплопроводности;

- масса увлажненного образца материала, определенная непосредственно после выемки образца из аппаратуры для измерения теплопроводности;

- влажность образца материала, % по массе, определенная непосредственно перед загрузкой образца в аппаратуру для измерения теплопроводности;

- влажность образца материала, % по массе, определенная непосредственно после выемки образца из аппаратуры для измерения теплопроводности.

Е.3 Подготовка образцов для испытаний

Если позволяет однородность материала (поры, раковины или инородные включения не должны быть более 0,1 толщины образца), образцы изготавливают толщиной 20 - 30 мм. Для трудно увлажняемых материалов (материалы с закрытой мелкопористой структурой, например экструзионный пенополистирол) допускается проводить испытания на образцах толщиной до 5 мм, соблюдая при этом те же требования к однородности структуры материала. Толщину образца следует измерять по ГОСТ 17177.

Отобранные образцы высушивают до постоянной массы при температуре, указанной в нормативных документах на данный материал, либо в соответствии ГОСТ 17177. Образец считается высушенным до постоянной массы, если расхождения между результатами двух последовательных взвешиваний не будут превышать 0,5%; при этом время сушки должно быть не менее 0,5 ч. По окончании сушки определяют массу и теплопроводность каждого образца.

Е.4 Увлажнение образцов материала

При наличии аналога по приложению Д принимают значение влажности для условий эксплуатации А и Б испытываемого материала. При отсутствии аналога в соответствии с ГОСТ 24816 определяют значение сорбционной влажности испытываемого материала или изделия при 80 и 97%-ной относительной влажности воздуха.

Рассчитывают для каждого образца материала массу, до которой его следует увлажнить, чтобы получить значения влажности, соответствующие условиям эксплуатации А или Б:

. (Е.1)

Увлажнение производят на установках, обеспечивающих принудительное насыщение образца водяным паром или капельно-воздушой смесью. Не допускается производить увлажнение капельно-воздушной смесью теплоизоляционных материалов на основе минерального волокна и стекловолокна.

Увлажнение образца паром производят, не допуская его нагрева до температуры, выше которой происходит деструкция образца. Пар или капельно-воздушная смесь должны пронизывать (не омывать) образец.

Одним из вариантов увлажнения образцов может быть его увлажнение на описанной ниже установке. Образец плотно устанавливают в прямоугольный короб на сетку. На короб устанавливают крышку с подсоединенным к ней отсасывающим шлангом пылесоса. С противоположного конца короба в него несколько минут (от 2 до 10) подают при работающем пылесосе пар или капельно-воздушную смесь. Затем образец охлаждают при комнатной температуре и взвешивают. Процедуру насыщения повторяют до тех пор, поворачивая каждый раз образец другой поверхностью, пока не будет достигнута весовая влажность в интервале между и . После достижения заданной влажности образец помещают в герметичный пакет и укладывают его горизонтально на плоскую поверхность. Ежечасно в течение 4 ч образец переворачивают, затем устанавливают вертикально (на ребро) и выдерживают до проведения испытаний на теплопроводность:

- не менее 2 сут - материалы на основе стекловолокна и минерального волокна;

- не менее 14 сут - материалы на основе пенопластов и пенокаучуков.

Е.5 Определение теплопроводности

Определение теплопроводности сухих и влажных материалов следует производить только при горизонтальном положении образца в приборах, работающих по симметричной схеме. Разность температуры лицевых граней образца должна измеряться не менее чем четырьмя противоположно соединенными термопарами (по два измерительных спая на каждой стороне образца). ЭДС термопары следует измерять вольтметром, обладающим чувствительностью не менее 1 мкВ и погрешностью измерения не более 2% при ЭДС 100 мкВ. Отклонение от температуры термостатирования образца материала - не более 0,1°С.

Теплопроводность влажных образцов материала определяют при градиенте температуры в образце не более 1 град/см, за исключением образцов толщиной менее 20 мм, для которых допускается градиент температуры до 2 град/см. До проведения измерений используемый для определения теплопроводности прибор должен быть выведен на заданный режим испытаний при загруженном в него образце материала, аналогичного исследуемому. Влажный образец взвешивают перед помещением в прибор и сразу же после проведения измерения. Фактическую влажность образца, % по массе, до испытания определяют по формуле

(Е.2)

и после испытаний - по формуле

. (Е.3)

Значение влажности, при которой была определена теплопроводность образца, вычисляют как среднее арифметическое значение до и после проведения измерений:

. (E.4)

Для снижения потери влаги в процессе измерения теплопроводности образец должен устанавливаться в аппаратуру заключенным в обечайку из материала с низкой теплопроводностью (текстолит, полиэтилен, полипропилен, оргстекло или другие аналогичные материалы). Измерения считаются удовлетворительными, если снижение влажности образца за время измерений не превысило 10%.

При определении теплопроводности образцов толщиной менее 20 мм на противоположных сторонах образца по центру (на пересечении диагоналей) следует укрепить термопары для измерения перепада температуры на термостатируемых поверхностях образца. Термопары должны быть выполнены из эмалированных проводов диаметром не более 0,2 мм. Образец испытываемого материала с укрепленными на нем термопарами размещают между двумя листами эластичной резины толщиной 1 мм и дополняют с двух сторон до требуемой для конкретного прибора толщины образца слоями поролона.

Е.6 Обработка результатов измерений

Рассчитывают среднее арифметическое значение теплопроводности образцов материала в сухом состоянии:

или . (Е.5)

Для каждого образца вычисляют теплопроводность при значении влажности, соответствующей условиям эксплуатации А и Б:

. (Е.6)

Рассчитывают среднее арифметическое значение теплопроводности для пяти измерений для условий эксплуатации А и Б:

. (E.7)

Определяют среднее квадратичное отклонение результатов пяти измерений теплопроводности для условий эксплуатации А и Б:

. (Е.8)

Расчетное значение теплопроводности испытываемого материала для условий эксплуатации А и Б вычисляют по формуле

. (E.9)

Пример расчета

Требуется определить значения плит теплоизоляционных марки П-85 из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем. Данный вид теплоизоляционных изделий не приведен в приложении Д, однако имеет аналог - плиту плотностью 50 . Поэтому за значение влажности принимаем данные приложения Д: и .

На испытания отобраны из пяти партий плит пять пар образцов размером 250x250x30 мм (пять образцов для определения и пять образцов для определения ). Результаты измерений и расчетов представлены в таблице Е.1.

Таблица Е.1

Показатель	w_A = 2%					w_B = 5%
	N 1	N 2	N 3	N 4	N 5	N 1	N 2	N 3	N 4	N 5
m_oi	152,3	143,2	139,4	146,1	154,2	154,0	141,7	139,7	144,4	158,3
ламбда_oi	0,0336	0,0346	0,0350	0,0338	0,0329	0,0326	0,0337	0,0347	0,0340	0,0326
ламбда_om	0,0338
m_wi	155,3	146,1	142,2	149,0	157,3	161,7	148,8	146,7	151,6	166,2
m_bi	155,7	145,9	142,7	149,9	157,4	161,4	149,4	146,8	150,6	167,8
m_ei	155,5	145,8	142,5	149,8	157,1	160,9	148,6	146,4	150,0	167,0
w_bi	2,2	1,9	2,4	2,6	2,1	4,8	5,4	5,1	4,3	6,0
w_ei	2,1	1,8	2,2	2,5	1,9	4,5	4,9	4,8	3,9	5,5
w_fi	2,15	1,85	2,30	2,55	2,00	4,65	5,15	4,95	4,10	5,75
ламбда_fi	0,0371	0,0385	0,0393	0,0369	0,0367	0,0403	0,0411	0,0429	0,0416	0,0397
ламбда_wi	0,0369	0,0388	0,0387	0,0362	0,0367	0,0409	0,0409	0,0430	0,0433	0,0388
ламбда_w	0,0375					0,0414
S	0,00054					0,00082

Коэффициент принимаем равным 1,2, a - равным 0,95. Тогда в соответствии с формулой (Е.9) рассчитываем для:

;

.