Повышение точности определения теплофизических свойств теплоизоляционных строительных материалов с учетом их структуры и особенностей эксплуатационных воздействий

• Автор: Киселев, Игорь Яковлевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 366 с. : ил.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГЛАВА 1. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ И РАВНОВЕСНАЯ СОРБ

ЦИОННАЯ ВЛАЖНОСТЬ МАТЕРИАЛОВ. ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. Основные положения феноменологической теории те- 21 плопроводности

1.2. Теплопроводность газов, жидкостей и твёрдых тел

1.3. Теплопроводность теплоизоляционных материалов

1.3.1. Общие положения

1.3.2. Теплопроводность волокнистых и ячеистых ма

териалов

1.3.3. Теплопроводность гранулированных материалов

1.4. Зависимость теплопроводности строительных мате- 34 риалов от температуры и влажности
1.5. Определение расчётных значений теплопроводности 39 строительных материалов
1.6. Методы измерения теплопроводности
1.7. Образцы-эталоны теплопроводности
1.8. Равновесная сорбционная влажность строительных 51 материалов
1.9. Экспериментальные методы определения равновесной 60 сорбционной влажности строительных материалов
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕПЛОПРО- 62 ВОДНОСТИ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ОТ ПЛОТНОСТИ, ХАРАКТЕРИСТИК МАТРИЦЫ И ЗАПОЛНЯЮЩЕГО ПОРЫ ГАЗА, ДИАМЕТРА ВОЛОКОН ИЛИ ПОР, ТЕМПЕРАТУРЫ
2.1. Общие положения
2.2. Кондукционный теплоперенос через газы в порах ма
териалов
2.3. Кондукционный теплоперенос через матрицу мате- 65 риалов
2.4. Радиационный теплоперенос через поры материалов
2.5. Конвекционный теплоперенос через газы в порах ма
териалов
2.6. Теплопроводность эффективных теплоизоляционных
волокнистых и ячеистых строительных материалов
2.7. Выводы, внедрение результатов исследования
ГЛАВА 3 РАСЧЁТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ
3.1. Общие положения

3.2. Международное межлабораторное сопоставление ре- 98 зультатов измерения теплопроводности, проведённое техническим комитетом ИСО/ТК 163 «Теплоизоляция»
3.3. Международное межлабораторное сопоставление ре- 101 зультатов измерения теплопроводности, проведённое НИИ строительной физики
3.3.1. Лаборатории-участники международного меж- 101 лабораторного сопоставления результатов измерения теплопроводности
3.3.2. Образцы, предназначенные для проведения ме- 103 ждународного межлабораторного сопоставления результатов измерения теплопроводности
3.3.3. Сопоставление результатов проведённых в Рос- 105 сии и Канаде измерений теплопроводности образцов, изготовленных в Канаде
3.3.3.1. Сопоставление результатов измерения те- 106 плопроводности на оснащённых тепломерами отечественных приборах с результатами измерения теплопроводности на оснащённом тепломером приборе канадского Института исследований в области строительства
3.3.3.2. Сопоставление результатов измерения те- 107 плопроводности на оснащённых тепломерами отечественных приборах с результатами измерения теплопроводности на приборе с горячей охранной зоной канадского Института исследований в области строительства
3.3.3.3. Сопоставление результатов измерения те- 108 плопроводности на оснащённом тепломером приборе канадского Института исследований в области строительства с результатами измерения теплопроводности на приборе с горячей охранной зоной этого
же института
3.3.3.4. Ошибки измерения теплопроводности на 108 отечественных и канадском оснащённых тепломерами приборах
3.3.4. Сопоставление результатов проведённых в Рос- 111 сии, Литве и Канаде измерений теплопроводности образцов, изготовленных в России и Литве

3.3.5. Сопоставление результатов проведённых в Рос
сии, Литве и Финляндии измерений теплопроводности образцов, изготовленных в России и Литве
3.4. Сопоставление результатов проведённых в России и 116 США измерений теплопроводности образца, изготовленного в США
3.5. Ошибки измерения теплопроводности на отечествен- 118 ных оснащённых тепломерами приборах, причина возникновения которых — ошибки, имеющих место
при их градуировке
3.5.1. Ошибки измерения теплопроводности, являю- 118 щиеся следствием завышенных значений теплопроводности образцов-эталонов теплопроводности, применяемых при градуировке приборов
3.5.2. Ошибки измерения теплопроводности, являю- 120 щиеся следствием зависимости градуировочного коэффициента тепломеров от плотности теплового потока
3.6. Пересмотр ГОСТ 7076-87 «Материалы и изделия 129 строительные. Метод определения теплопроводности»
3.6.1. Недостатки ГОСТ 7076-87
3.6.2. Градуировка оснащённого тепломером прибора
3.6.2.1. Общие требования
3.6.2.2. Градуировка прибора собранного по асим- 131 метричной схеме
3.6.2.3. Градуировка прибора собранного по сим- 132 метричной схеме
3.6.3. Прибор с горячей охранной зоной
3.7. Зависимости теплопроводности и термического со- 133 противления слоя эффективных теплоизоляционных материалов от толщины слоя
3.8. Основы методики пересчёта результатов лаборатор- 138 ных измерений теплопроводности строительных материалов и изделий
3.8.1. Общее рассмотрение 13
3.8.2. Пересчёт теплопроводности по температуре 13
3.8.3. Пересчёт теплопроводности по влажности
3.8.4. Пересчёт теплопроводности, учитывающий «эф- 141 фект толщины» изделия
3.9. Анализ расчётных значений теплопроводности строи- 144 тельных материалов и изделий, приведённых в СП 23-101-2004 « Проектирование тепловой защиты зданий »

Исследованию зависимости теплопроводности полистирола от температуры посвящена работа М.М. Ревятко [226]. Согласно результатам этого исследования теплопроводность полистирола с добавкой 2% окиси магния постоянна в диапазоне температур от -35 до +45°С и равняется 0,20 Вт/(м°С); Теплопроводность полистирола с добавкой 12% талька постоянна в диапазоне температур от -125 до +75°С и равняется 0,30 Вт/(м-°С). Достоверность экспериментальных результатов работы [226], а также справедливость выводов, сделанных на основании этих результатов, вызывает сомнения. Прежде всего вызывает сомнения очень высокая стабильность теплопроводности исследованных композиционных материалов в широком температурном интервале.
Теплопроводность текстолита [211] в сухом состоянии слабо зависит от температуры, однако его нельзя использовать в качестве эталонного материала, т.к. текстолит имеет высокую сорбционную влажность и его теплопроводность сильно зависит от влажности.
Исследования [34] порошкообразного плексигласа, порошкообразной трёхокиси алюминия, порошкообразной трёхокиси магния показали, что их теплофизические характеристики стабильны в диапазоне температур от -70 до +55°С. Однако они не могут быть использованы в качестве эталонных материалов вследствие их высокой гигроскопичности и зависимости плотности и теплопроводности от степени уплотнения.
Измерение теплопроводности засыпок из стеклянных шариков [35] показало, что при изменении температуры от -170 до +25 °С их теплопроводность монотонно увеличивается. При температуре +25 °С теплопроводность засыпок из шариков диаметром 0,5 мм равна 0,20 Вт/(м°С), а засыпок из шариков диаметром 1,5 мм — 0,18 Вт/(м°С). Эти насыпные материалы не могут быть использованы в качестве эталонных, т.к. в общем тепловом потоке через засыпки из стеклянных шариков велика доля радиационной составляющей. Более того, вызывает сомнение достоверность измеренных численных значений теплопроводности засыпок.
Исследование пенополистирола [132] показали, что в течение первых 3-4 месяцев с момента изготовления материал интенсивно стареет, его теплопроводность увеличивается. В дальнейшем этот процесс продолжается, но проходит медленнее. Явление старения пенополистирола накладывает определённые ограничения на возможность использования его в качестве эталонного материала.
Пористая керамика [10], полученная путём вспучивания и обжига глин, обладает высокой стабильностью теплофизических показателей с хорошими прочностными показателями. Теплопроводность поризованной керамики плотностью 300 кг/м3 равняется 0,10Вт/(м°С) при температуре +25°С. Этот материал может быть использован в качестве эталонного.
В НИИ строительной физики при градуировке приборов для измерения теплопроводности используют эталоны теплопроводности, изготов-