ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

Описание прибора. Для работ по определению коэффициен­тов теплопроводности, проведенных автором, был принят прибор типа ВТИ, основанный на использовании постоянного теплового режима [61.

Прибор (рис. 1) имеет цилиндрическую форму. Основной на­греватель прибора состоит из двух одинаковых по размерам мед­ных дисков 1 и 2 диаметром 120 мм и толщиной 3 мм, между которыми находится клингеритовый диск 3 толщиной 1 мм с распо­ложенной на нем по обе стороны обмоткой из константановоп про­волоки диаметром 0,4 мм и длиной 11,6 лі. Между нагревательной обмоткой и медными дисками в качестве изоляции проложен топ­кий слои миканита. В центрах дисков в точках Т и Т прикреплены термопары.

Вокруг основного нагревателя на расстоянии от него в 4 мм расположен кольцевой охранный нагреватель, состоящий нз двух одинаковых медных дисковых колец 4 н 5, шириной 20 мм и точ - щиной 3 мм каждое, между которыми также заключена констан - тановая нагревательная проволока диаметром 0,4 мм и длиной 0 м в виде обмотки па плоском клппгертогом кольце толщиной! мм. В верхнем медном кольцевом диске прикреплена термопара в точке Тк.

Оба плоских нагревателя жестко закреплены в одной плоско­сти и являются покрышкой медного нагревательного цилиндриче­ского сосуда 6, внутри которого находится изоляция Б. Этот ци­линдрический сосуд имеет диаметр 170 мм и толщину стенок 3 мм. Нагрев данного цилиндра производится снизу пои помошн диско­вого нагревателя 7, обмотка которого устроена аналогично обмот­ке основного нагревателя из такой же константаиовой проводоки длиной 18 м. Температура нагревательного цилиндра измеряется термопарой в точке Т„. Для защиты, обмотки нижнего нагрева­теля от повреждений под последней находится медный ^чск.

Весь прибор помещается на изоляции С в стальном цилиндри­ческом кожухе 8.

Испытываемый образец А цилиндрической формы помешается сверху основного нагревателя. Поверх испытываемого образца на­кладывается медный холодильник с прикрепленной к нему термо-
■паро» Т0. Свободное пространство внутри кожуха 8 заполняется изоляционном засыпкой (слюдяная кротка, < мешанная с ш. юпе лем).

В процессе испытания ren. no, выделяемое основным паї репа телем, при помощи компенсационных нагревателен, направляется

Холодильний

Ьі---------------------------- ^^f

V, .испытываемый одраЗец

І п' її л г ■iriifj L j-, ^ •f. f : V

V у изоляция „ВУ/Ъ '

Изоляция,, С

■ / '

Ваттметр

ПолзунноЬие реостаты

О- "О - —О—С>"

Пере ключатель ііля термопар

Ермос і

©J5L

Термопар Гальванометр

Рис. 1. Схема прибора ВТИ

Сквозь испытываемый образец тепловым потоком, нормальным к поверхности образца.

Этого удается достигнуть при условии поддержания равенства температур в точках Т и Т к, а также в точках Гс и Т„.

Тепловой поток от основного нагревателя вниз и в стороны компенсируется встречным теплопотоком от нижнего нагреватель-
ного цилиндра (> і ■ т > 11 поддержании очнн і і'^х темпера p r. ю k, i. T, и /'„ І. жая л и MiH'p. iіV|i:i очее. ню, fry i<-i и їм боково|і

ІНІГ. ірЧІІОі I ii ІПІЛШІ'фЛ II СІГІ Opnllllll І І Іч М1[>» Н'.і і і Ні >( in mjo-iih |1Ы СІСІІоь ЦІІЛІІІІ іф. І II П. іомЦ.. I ■ І І./Ц н і И. і 11 Ч окрж. ііоіиеіі

Средой. Вследствие mкого устройства ни пгіі пагрева іелі. нон см стемы достигается полная компенсация нижнего теплопогока от основного нагревателя.

Радиальные теплопотери от основного нагревателя компен­сируются кольцевым охранным нагревателем при условии поддер­жания равенства температур в точках Т и Т„.

Питание прибора электроэнергией производилось постоянным тском от специальной установки. Последняя состояла из питаю­щегося от городской сети мотора трехфазного тока (120 в; 0,5 кв 1 400 об.), чинамомашипы постоянного тока (100 в; 1,85 а; 2,36 kg; I 400 об.), смонтированной с мотором на одном валу, п аккумуляторной батареи (5 групп аккумуляторов, напряжением по 20 в в каждой группе).

Холодильник охлаждался проточной водой комнатной темпе­ратуры, подаваемой к прибору самотеком трубками из близраспо- ложенного бака.

Температуру каждого из нагревателен регулировали реоста­тами ползункового типа. Количество поглощаемой основным на­гревателем электроэнергии измеряли ваттметром. Медь — кон - стантановые термопары, служащие для измерения температуры в нагревателях и холодильнике, имели хотодный спай, погружен­ный в тающий лед (в термосе). Отсчеты температур производили посредством зеркального гальванометра.

Подготовка образцов к испытанию. Для получения достаточно гладкой поверхности образцов, обеспечивающей возможно более плотное их примыкание к поверхности нагревателя и холодильни­ка прибора, образцы 'перед испытаниями тщательно отшлифовы­вали. Образцы ячеистых бетонов хорошо отшлифовывали не­посредственно на мраморной доске. Образцы плитиыл теплоизо­ляционных н керамических материалов, естественных камней и тому подобных материалов зачищали і мчала наждачной бу­магой, а затем шлифовали па мраморной щеке.

Что касается образцов обычных и легких бетонов, то их пепо средственн'0 отшлифовать не удавалось, так как при этом выпа­дали отдельные зерна заполнитечя, и д ібиться тостаточно ровной поверхности образцов не представлялось возможным. Поэтому с б - разцы бетонов покрывали тонким слоем раствора состава 1 : 3 (цемент : пыль, полученная измельчением основного заполнителя бетона). По отвердевании этот слои зачищали напильником, за­тем наждачной бумагой и, наконец, тщательно отштифовывалн на мраморной доске. Это обеспечивало получение достаточно гладкой поверхности образцов. Средняя толщина растворного слоя, определенная взвешиванием, обычно не превышала 0,2 - 0,3 мм с каждой стороны образца.

По изготовлении образцы высушивали до постоянного веса в обычном сушильном шкафу, причем в течение первых 24 час. тем­пература не превышала 40 ПО", затем поднималась до 100 105° для материалов органическою происхождения и до 105—110 — для неорганических материалов; при этой температуре образцы и выдерживали вплоть до исчезновения потери в весе.

Высушенные образцы тщательно замеряли, взвешивали и под­вергали испытанию на приборе.

Естественно, что по выемке из сушильного шкафа образцы поглощали некоторое количество влаги из воздуха. Однако срок между окончанием сушки и закладкой образца в прибор обычно не превышал нескольких минут (при повторных испытаниях об­разцы вновь предварительно подсушивали), вследствие чего в ис­пытываемом образце могло содержаться лишь совершенно ни­чтожное количество влаги, исчисляемое в долях процента. В про­цессе испытания высушенных образцов на приборе вес их (в пре­делах точности технических весов), как правило, не увеличивался. Поэтому вес высушенных образцов принимался нами в качестве веса, обусловливающего нулевое содержание влаги в 'материале. В дальнейшем этот вес повсюду именуется весом «в сухом со­стоянии».

После испытания в сухом состоянии образцы последовательно насыщали влагой. При этом для более равномерного распределе­ния влаги в образцах последние 'После каждого насыщения поме­щали в эксикатор на срок минимально 5—10 дней и лишь затем испытывали.

В промежутках между испытаниями образцы также хранили в эксикаторе.

Процесс испытания. Подготовленный образец закладывали в прибор поверх основного нагревателя и прикрывали холо­дильником при тщательной центрировке. Для более плотного со­прикасания плоскостей образца с нагревателем и холодильником последний загружали специальным грузом весом в 10 кг, в связи с чем общее давление на образец составляло около 0,1 кг/см2.

Для испытания сыпучих и рыхлых материалов применяли кольцо из битумизированното асбестозого картона высотой 32 мм и диаметром 12,3 см. Кольцо заполняли испытываемым ма­териалом, который сверху прикрывали холодильником (с грузом).

Образец и соответствующие части прибора обкладывали изо­ляционной засыпкой, причем особое внимание обращали па то, чтобы изоляция была постоянно сухой. Так как при испытании влажных образцов часть влаги иногда попадала в изоляцию, то в этих случаях перед каждым испытанием изоляцию меняли, для чего постоянно имелось в запасе необходимое количество высу­шенной засыпки.

Время, потребное на подъем и регулирование температуры до необходимых величин и установление состояния равновесия теп­ловых потоков (см. выше), составляло обычно около 3—4 час.

Период вьгдержшванпя постоянного режима, как правило, cvvraB лял ио менее 2Чі—3 час. Таким образом, общее количество вре - мепи, нс<и>«цпмі»го па лршшмщ nm испытания, інілибллін'ь и пределах от Г»1/, до 7 час. Замеры температур н расхода ілск гро энергии .производили при установившемся режиме, регулярно через каждые 15 мин.

Коэффициент теплопроводности испытываемого образца X, по данным замеров, вычислялся, исходя из основного уравнения по­тока тепла через плоские стенки при установившемся тепловом состоянии, по формуле:

. Q-h

F(T - Ти) ,

Где Q— количество тепла в ккал/час, выделяемое основным нагревателем, равное Q — 0,86 W, где W — часовое количество электроэнергии в ваттах, измеряемое при помощи ваттметра или амперметра и вольтметра (W = I. V);

Г—температура на нижней поверхности образца в град;

Т0— температура на верхней поверхности образца в град;

H—высота образца в м

F-— расчетная площадь образца їв м2 (всегда равна пло­щади диска основного нагревателя F — 0,0113 м2).

По каждому состоянию производила не менее двух испыта- ний-близнецов. При существенных отклонениях в результатах этих двух испытаний как между собой, так и от общей наблюдаемой закономерности число испытаний увеличивали до трех-четырех.