0.10 Исследование особенностей Измерения теплотехнических параметров каменных кладок

Ступишин Л.Ю., Масалов А.в. (ЮЗГУ, г. Курск, РФ)

Приведены особенности измерения теплотехнических параметров каменных кладок из стеновых камней различного состава и особенности методик измерений, проводимых для камней в отдельности. Описываются проблемы, возникающие при проведении испытаний разных видов кладки. Ставятся задачи по совершенствованию методик испытаний.

Features of thermal parameters measuring for various types of masonry and for single stones are presented. Problems are shown that appear during testing of some types of masonry. Tasks are posed for improving of test methods.

Вопросы энергетической безопасности и улучшения микроклимата в помещениях весьма актуальны в настоящее время. Так «Технический регламент о безопасности сооружений» [1] требует от проектировщиков и строителей возможности в процессе эксплуатации контролировать температуру и влажность не только на поверхности ограждающих конструкций, но и внутри них. Требования закона «Об энергоэффективности» [2] выдвигают задачи уменьшения тепловых потерь через ограждающие конструкции зданий и сооружений, в том числе, путем применения новых современных материалов и конструкций. теплотехнические характеристики ограждающих конструкций определяются расчётным путём либо путём экспериментальных измерений, проводимых, как правило, в климатической камере. Существующие методики расчета, как и экспериментальные методики, не позволяют в полной мере решать проблемы, возникающие в связи с изменением требований законов и нормативной базы.

Еще более сложной задача становится для многослойных и многокомпонентных сред, где возникает вопрос о «типовой» конструкции или образце, с помощью данных о которой можно прогнозировать свойства аналогичных конструкций.

Как показала практика, даже малые изменения параметров испытуемого образца могут привести к значительным расхождениям результатов испытаний [3]. Существующая нормативная литература [4] дает исчерпывающие рекомендации для однослойных конструкций, но при испытании нетиповых образцов могут выявляться особенности, которые сложно учесть заранее.

Рисунок 1 - Испытания фрагмента каменной кладки: слева – фотография, справа – термограмма

Нами проводились испытания пустотелой каменной кладки в климатической камере ЮЗГУ, конструкция которой приведена в [3]. В ходе проведения испытаний каменной кладки из стеновых камней по ГОСТ 6133-99, малой толщины 120 мм (рисунки 1, 2), нами были выявлены некоторые несовершенства действующих методик испытаний [4]. При достижении требуемых методикой параметров, на образце со стороны теплой камеры наблюдается выпадение конденсата, что оказывает влияние на получаемые при измерении результаты. Средняя температура воздуха со стороны теплой поверхности кладки +19⁰С. Относительная влажность воздуха 50%. Средняя температура воздуха со стороны холодной поверхности кладки ‑20⁰С.

Очевидно, для разных типов кладки, в том числе и комбинированной со слоями утеплителя и другими элементами, должны быть разработаны типовые требования к параметрам окружающей среды при испытаниях, чтобы иметь возможность получать не только достоверную информацию о работе кладки в различных условиях, но и возможность проведения сличительных испытаний.

Рисунок 2- Размеры исследуемой кладки из пустотелых бетонных блоков. Размеры отдельного блока

В климатической камере были проведены испытания стеновых блоков неармированных из ячеистого бетона автоклавного твердения по ГОСТ 31360-2007 [5]. Была поставлена задача исследовать влияние типа торцевой поверхности блока на теплотехнические характеристики кладки в целом. Исследовали два типа блоков с гладкой торцевой и пазогребневой поверхностями (рисунки 3, 4).

по [4] предусмотрено определение теплопроводности изделий по ГОСТ 7076-99 [6] методом стационарных тепловых потоков. По своей сути этот метод даёт определение теплопроводности материала блоков - ячеистого бетона. Испытания кладки из этих блоков [4] не предусмотрено. Заказчика работ интересовали данные именно по кладке. Возникла необходимость разработки специальной методики для определения теплотехнических характеристик кладки из изделий по [4]. В процессе проведения испытаний по разработанной методике было необходимо провести измерения теплопроводности материала изделий и кладки, отдельно околошовной зоны и отдельно материала блоков в кладке.

Рисунок 3 - Возведение фрагмента кладки из пазогребневых блоков в климатической камере ЮЗГУ. Фрагмент кладки с установленными датчиками, тёплый модуль

Рисунок 4 - Термофотография вертикального шва в кладке.

Гистограмма температур в выделенной области шва

Были получено определённое различие в величинах теплопроводности того же материала по методам стационарных тепловых потоков [5], нестационарных тепловых потоков [6] и методом, аналогичным методу измерения теплопроводности в кладке из керамических стеновых камней [7]. По сравнению с результатами, полученными по методу [5], результаты, полученные по методу [6] отличались на 7%, а результаты, полученные по методу [7] – на 20%.

очевидно, перенос результатов испытаний материалов или отдельных изделий на кладку в целом даёт некоторую погрешность. Следует разработать рекомендации по необходимым размерам испытуемых элементов комбинированных кладок и кладок из новых типов стеновых материалов.

Для подтверждения полученных результатов при измерении теплопроводности необходимо провести дополнительные эксперименты. Если результат будет подтверждён, возможно, возникнет необходимость внесения соответствующих изменений в стандарты – технические условия па продукцию.

Заключение

Для всех видов каменных кладок, в том числе и комбинированных со слоями утеплителя, с элементами навесных фасадов и т.д., должны быть разработаны типовые требования к параметрам окружающей среды при испытаниях, чтобы иметь возможность получать не только достоверную информацию о работе кладки в различных условиях, но и возможность проведения сличительных испытаний.

Необходимо проведение исследований возможного влияния масштабного эффекта и методик измерения на результаты измерения теплопроводности малых образцов и крупноразмерных фрагментов.

Литература

1. Технический регламент «О безопасности зданий и сооружений» ФЗ №384 от 29.12.2009г.

2. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 18 ноября 2009г.

3. Ступишин Л.Ю., масалов А.В. Особенности определения каменной кладки при малых толщинах // известия Юго-Западного государственного университета №5(38), часть 2 , 2011. С.189-190.

4. ГОСТ 31360-2007 Изделия стеновые неармированные из ячеистого бетона автоклавного твердения. Технические условия.

5. ГОСТ 7076-99 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме.

6. ГОСТ 30256-94 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом.

7. ГОСТ 503-2007 Кирпич и камень керамические. технические условия. М., 2006.