ГОСТ 30256—94
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ СТРОИТЕЛЬНЫЕ
Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом
Building materials and products.
Method of thermal conductivity determination by cylindrical probe
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:
|
|
|
|
Наименование государства.. |
Наименование органа государственного управления строительством |
|
Республика Армения Республика Беларусь Республика Казахстан Кыргызская Республика Российская Федерация Республика Таджикистан Республика Узбекистан |
Госупрархитектуры Республики Армения Госстрой Республики Беларусь Минстрой Республики Казахстан Госстрой Кыргызской Республики Минстрой России Госстрой Республики Таджикистан Госкомархитектстрой Республики Узбекистан |
3 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 января 1996 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации Постановлением Минстроя России от 6 апреля 1995 г. № 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.
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ b ДЛЯ ЗОНДА ДИАМЕТРОМ 3 мм
|
|
b1 |
b2 |
b3 |
b4 |
b5 |
|
a1 a2 а3 a4 |
—1,140412??10-3 —7,850611??10-5 7,231279??10-3 —3,064699??10-4 |
1,970453??10-3 1,487609??10-2 —2,141416??10-2 —1,855334??10-2 |
—2,248353??10-3 5,145511??10-2 1,08263 7,882954??10-6 |
1,881465??10-4 —4,23268??10-3 —1,650732??10-3 —2,672207??10-3 |
—5,603005??10-6 1,009902??10-4 1,877744??10-5 1,249825??10-4 |
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ b ДЛЯ ЗОНДА ДИАМЕТРОМ 5 мм
|
|
b1 |
b2 |
b3 |
b4 |
b5 |
|
a1 a2 a3 a4 |
0,2719263 1,776974 —41,63453 —0,0178708 |
—0,1214019 8,976666??10-3 13,39313 —1,389932??10-2 |
7,948724??10-3 1,606757??10-3 —1,488281??10-3 —8,105834??10-2 |
—2,248915??10-4 4,189064??10-3 5,453655??10-3 5,701583??10-3 |
—2,121039??10-6 —2,181071??10-4 1,062015??10-3 —1,278852??10-4 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
( информационное)
ПРОГРАММА РАСЧЕТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
|
10 REM 20 REM 30 RЕМ 40 REM 50 REM |
|
60 OPTION BASE 1
70 REM Ввод в oперативную память коэффициентов d и Ь
80 DIM A [4], B1 [20], B3 [4,5], B5 [4,5], D [20,4]
90 FOR K=1 TO 20 Ввод d для зонда диаметром 1 мм
100 FUR J=1 TO 4
110 READ D [K,J]
120 NEXT J
130 NEXT К
140 FOR K=1 TO 4
150 FOR J=1 TO 5 Ввод b для зонда диаметром 3 мм
160 READ B3 [K,J]
170 NEXT J
180 NEXT K
190 FOR K=1 ТО 4 Ввод b для зонда диаметром 5 мм
200 FOR J=1 TO 5
210 READ B5 [K,J]
220 NEXT J
230 NEXT К
240 REM
|
250 REM |
260 REM
270 PRINT:PRINT
280 LPRINT:LPRINT
290 PRINT "ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ"
300 LPRINT "ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ"
310 INPUT "ДИАМЕТР ЗОНДА, мм"; DP
320 LPRINT "ДИАМЕТР ЗОНДА, мм"; DP
330 INPUT "ТЕМПЕРАТУРА ИСПЫТАНИЙ, К"; Т
340 LPRINT "ТЕМПЕРАТУРА ИСПЫТАНИЙ, К"; T
350 INPUT "ВЛАЖНОСТЬ МАТЕРИАЛА, %"; W
360 LPRINT "ВЛАЖНОСТЬ МАТЕРИАЛА, %"; W
370 INPUT "ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА, кг/м3"; RO
380 LPRINT "ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА, кг/м3"; RO
390 INPUT "ТЕПЛОЕМКОСТЬ МАТЕРИАЛА, Дж/(кг??К)"; С
400 LPRINT "ТЕПЛОЕМКОСТЬ МАТЕРИАЛА, Дж/(кг??К)"; С
410 INPUT "ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПО ФОРМУЛЕ (1), Вт/(м??K)"; LL
420 LPRINT "ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПО ФОРМУЛЕ (1), Вт/(м??К)"; LL
430 REM
|
440 REM |
450 RЕM
460 CO=RO* (C+42*W)1000
470 IF DP=3 THEN 620
480 IF DP=5 THEN 690 490 RЕМ
|
500 REM |
510 REM
520 FOR K=1 TO 20
530 B [1,K]=D [K,1]+D [K,2]*T+D[K,3]*T^2+D[K,4]*T^3
540 NEXT К
550 N=0
560 FOR M=1 ТО 4
570 A [M]=B1[M+N]/CO^2+B1[M+N+1]/CO+B1[M+N+2]
580 A [M]=A[M]+B1[M+N+3]*CO+B1[M+N+4]*CO^ 2
590 N=N+4
600 NEXT M: GOTO 750
610 REM
|
620 REM |
630 REM
640 СО=СО/100
650 FOR K=1 TO 4
660 А [К]=В3[К,1] /CO^2+B3 [K,2] /CO+B3 [K,3]+B3 [К,4]*СО+В3[K,5]*CO^2
670 NEXT K: GOTO 750
680 REM
|
690 REM |
700 REM
710 СО=СО/100
720 FOR K=1 TO 4
730 A[K]=B5[K,1]/CO^2+B5[K,2]/CO+B5[K,3]+B5[K,4]*CO+B5[K,5]*CO^ 2
740 NEXT К
750 L=A[1]/LL+A[2]+A[3]*LL+A[4]+LL^2
760 PRINT
770 LPRINT
780 LPRINT "РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА:"
790 LPRINT "РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА:"
800 PRINT "ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ="
810 LPRINT "ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ="
820 PRINT USING "#.###";L;
830 LPRINT USING "#.###";L;
840 PRINT "Вт/(м??К)"
850 LPRINT "Вт/(м??К)"
860 GOTO 270
870 REM Значения коэффициентов а и b:
880 DATA —5,2649.12Е—04;9,29895Е—08;7,460507Е—09;—1,258118Е—11
890 DATA 8.192884Е—05 и т.д. в соответствии с данными приложения Г
1150 END
ДАННЫЕ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ ПРОГРАММЫ
Пример 1
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
ДИАМЕТР ЗОНДА 1 мм
ТЕМПЕРАТУРА ИСПЫТАНИЙ 95 К
ВЛАЖНОСТЬ МАТЕРИАЛА 3 %
ПЛОTHOCТЬ МАТЕРИАЛА 30 кг/м3
ТЕПЛОЕМКОСТЬ МАТЕРИАЛА 1100 Дж/(кг??К)
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПО ФОРМУЛЕ (1) 0,0089 Вт/(м??К)
РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА:
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ = 0,011 Вт/(м??К)
Пример 2
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДИАМЕТР ЗОНДА 1 мм
ТЕМПЕРАТУРА ИСПЫТАНИЙ 573 К
ВЛАЖНОСТЬ МАТЕРИАЛА 0 %
ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА 300 кг/м3
ТЕПЛОЕМКОСТЬ МАТЕРИАЛА 1000 Дж/(кг??К)
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПО ФОРМУЛЕ (1) 0,29 Вт/(м??К)
РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА:
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ = 0,298 Вт/(м??К)
Пример 3
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДИАМЕТР ЗОНДА 3 мм
ТЕМПЕРАТУРА ИСПЫТАНИЙ 293 К
ВЛАЖНОСТЬ МАТЕРИАЛА 0 %
ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА 1180 кг/м3
ТЕПЛОЕМКОСТЬ МАТЕРИАЛА 1450 Дж/(кг??К)
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПО ФОРМУЛЕ (1) 0,165 Вт/(м??К)
РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА:
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ = 0,180 Вт/(м??К)
Пример 4
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДИАМЕТР ЗОНДА 3 мм
ТЕМПЕРАТУРА ИСПЫТАНИЙ 200 К
ВЛАЖНОСТЬ МАТЕРИАЛА 5 %
ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА 400 кг/м3
ТЕПЛОЕМКОСТЬ МАТЕРИАЛА 800 Дж/(кг??К)
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПО ФОРМУЛЕ (1) 0,097 Вт/(м??К)
РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА:
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ - 0,132 Вт/(м??К)
Пример 5
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДИАМЕТР ЗОНДА 5 мм
ТЕМПЕРАТУРА ИСПЫТАНИЙ 293 К
ВЛАЖНОСТЬ МАТЕРИАЛА 12 %
ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА 1100 кг/м3
ТЕПЛОЕМКОСТЬ МАТЕРИАЛА 840 Дж/(кг??К)
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПО ФОРМУЛЕ (1) 0,43 Вт/(м??К)
РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА:
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ - 0,455 Вт/(м??К)
Содержание
1 Область применения
2 Средства испытаний и вспомогательные устройства
3 Порядок подготовки к проведению испытания
4 Порядок проведения испытаний
5 Правила обработки результатов испытаний
Приложение А Устройство цилиндрического зонда и электрическая схема соединения приборов
Приложение Б Основные требования к поверке цилиндрического зонда
Приложение В форма таблицы для ведения записей в журнале регистрации измерений
Приложение Г Значения коэффициентов
Приложение Д Программа расчета теплопроводности
УДК 691:536.2:006.354 ОКС 91.100 Ж19 ОКСТУ 5709
Ключевые слова: теплопроводность, цилиндрический зонд, нестационарный тепловой режим, строительные материалы и изделия
