CN105044149B - 一种测量不同含水条件下绝热材料导热系数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量不同含水条件下绝热材料导热系数的方法，包括如下步骤：对同一样品取两个试样烘至绝干，其中一个作为校准样，另一个作为待测样；将待测样做吸水处理，至所需含水率w；在平均温度为T的条件下，用稳态法测量校准样的导热系数，并将测试结果记为λ2；在平均温度为T的条件下，用校准样及测试结果λ2校准非稳态法；在平均温度为T的条件下，用校准后的非稳态法测试吸水后的待测样，即得待测样在含水率为w、平均温度为T时的导热系数λ(w,T)，完成测量。本发明为测量不同含水条件下绝热材料导热系数的方法，能够很好的限制水分在试样中的迁移和向外界的散发，保证测量时试样内部含水的均匀性，具有测试方法简单、准确性高等优点。

Description

一种测量不同含水条件下绝热材料导热系数的方法

技术领域

本发明涉及一种测量不同含水条件下绝热材料导热系数的方法。

背景技术

绝热材料的导热性能是决定其产品优劣的关键参数之一，因此在质量检测过程中对于材料导热系数的准确测定将非常重要。在现行绝热材料导热系数测定的相关国家标准中，如GB/T 10294、GB/T 10295，仅关注温度因素对于材料导热系数的影响，而忽略材料含水率对导热系数的影响。但在实际使用中，绝热材料受天气、施工等自然或非自然因素的影响，其自身会含有一定量的水分，而所含水分的多少会导致材料导热性能的何种变化，目前尚无统一的校准方法进行准确衡量。因此，有必要建立一种合适的测试方法，用于评估不同含水条件下绝热材料导热系数的大小。

发明内容

本发明提供一种测量不同含水条件下绝热材料导热系数的方法，可准确测量材料在不同含水率下的导热系数，操作简单、准确性高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种测量不同含水条件下绝热材料导热系数的方法，包括如下步骤：

1)对同一样品取两试样烘至绝干，其中一作为校准样，另一作为待测样；

2)将待测样做吸水处理，至所需含水率w；

3)在平均温度为T的条件下，用稳态法测量校准样的导热系数，并将测试结果记为λ2；

4)在平均温度为T的条件下，用校准样及测试结果λ2校准非稳态法的实验仪器；

5)在平均温度为T的条件下，用校准后的非稳态法实验仪器测试吸水后的待测样，即得待测样在含水率为w、平均温度为T时的导热系数λ(w,T)，完成测量。

申请人经研究发现，用稳态法测量导热系数，耗时比较长，若对含有一定水分的材料测试，则存在水分迁移和散发问题，从而影响测量的准确性，因此，稳态法适于绝干材料导热系数的准确测量；而非稳态法，虽然测试速度快，但准确性相对较低；申请人经研究，用稳态法来校准非稳态法，从而利用校准后的非稳态法准确测得了一定含水率下材料的导热系数，能够很好的限制水分在试样中的迁移和向外界的散发，保证测量时试样内部含水的均匀性，提高测量的准确性、且操作简单。

上述步骤1)中两试样的取样数量根据具体情况来定，为了进一步提高准确性，每种可取多个，然后取平均值。

为了进一步提高测量的准确性，步骤1)中，所取两试样具有相同的尺寸。

为了方便测量，同时保证测量的精准性，步骤1)中，所取两试样均为表面平整的板状。

为了进一步提高测量的准确性，防止试样吸收或散发水分，优选，步骤2)中，将吸水处理后的待测样用透湿阻至少为200MNs/g的薄膜密封，并放置使待测样内的水分均匀分布；进一步优选，步骤2)中，将吸水处理后的待测样用两层以上透湿阻至少为200MNs/g的薄膜密封，但所用薄膜的总厚度不得超过待测样原厚度的1/100，并放置96h以上，放置期间每隔22-26h将静置试样翻转180°，使待测样内的水分均匀分布。

上述待测样的原厚度指烘至绝干前的厚度。

为了进一步提高测量的准确性，优选，步骤1)中，将烘至绝干的校准样用透湿阻至少为200MNs/g的薄膜密封。进一步优选，步骤1)中，将烘至绝干的校准样用两层以上透湿阻至少为200MNs/g的薄膜密封，但所用薄膜的总厚度不得超过校准样原厚度的1/100。

上述校准样的原厚度指烘至绝干前的厚度。

薄膜的选取满足透湿阻至少为200MNs/g即可，但为了保证对试样的密封效果，从而提高测量的准确性，优选，薄膜为厚度不小于0.1mm的聚乙烯薄膜。

为了进一步提高测量的准确性，优选，步骤4)中，校准方法为：根据非稳态测量值与稳态测量值λ2之间的比对来调节校准系数，直至非稳态测量法连续3次以上测得校准样的导热系数偏差不超过0.001W/(m·K)，即可认为校验合格。

为了方便测量，同时保证测量的准确性，步骤3)中，稳态法参照GB/T 10294或GB/T10295中的方法；步骤4)中，非稳态法为热线法(参照GB/T 10297)或平面热源法(参照GB/T10297、ISO 22007-2)。

进一步优选，一种测量不同含水条件下绝热材料导热系数的方法，包括如下步骤：

1)对同一样品，取两个具有相同尺寸的试样，分别命名为试样1和试样2，在相关标准规定的温度下烘至绝干，立即称重，此时称取试样1和试样2的质量分别为m₁和m₂；

2)将试样1采用全浸方式放入盛有水的容器中，进行吸水处理，期间可对该试样进行定期或不定期称量，当达到试验所需的含水条件后，迅速取出，在1min之内用吸水纸快速蘸去表面水滴，立即称取此时的试样1质量m₁ ^*，得到试样1的湿基含水率：

随即在试样1表面均匀包裹两层透湿阻至少为200MNs/g的薄膜进行密封，在实验室环境中放置96h以上，期间每隔24h将静置试样翻转180°，以保证水分在试样内部的均匀分布；

3)对于烘干后的试样2，同样将其表面均匀包裹两层透湿阻至少为200MNs/g的薄膜进行密封，按照GB/T 10294或GB/T 10295中的方法，在平均温度为T的条件下，对绝干状态的试样导热系数进行测量，并将测试结果记为λ₂；

4)将试样2的导热系数λ₂作为标准值，在温度为T的恒温室(箱)中采用非稳态法对试样2的导热系数进行测量，期间根据测量值与标准值之间的比对来调节校准系数，直至连续5次测得试样2的导热系数偏差不超过0.001W/(m·K)，即可认为仪器校验合格；

5)非稳态法所用仪器校验完成后，迅速将步骤2)所得的试样1，在温度为T的恒温室(箱)中采用非稳态法进行导热系数测量，即可得到试样1在含水率为w、平均温度为T时的导热系数λ(w,T)，至此测试完成。

上述步骤3)-5)中测试时，需将试样与仪器探头局部接触点处的薄膜去除，以保正试样与探头的充分接触。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明测量不同含水条件下绝热材料导热系数的方法弥补了传统方法在测量不同含水条件下绝热材料导热系数时的不足，能够很好的限制水分在试样中的迁移和向外界的散发，保证测量时试样内部含水的均匀性，具有测试方法简单、准确性高等优点，可以成为不同含水条件下绝热材料导热系数测定的新方法。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

含水岩棉板导热系数的测量，包括顺序相接的如下步骤：

(1)首先，对一岩棉板制品，取两块长度300±2mm，宽度300±2mm，厚度为样品原厚的表面平整的板状试样，分别命名为试样1和试样2，在105℃的烘箱中干燥至恒重后立即称量，此时称取的试样1和试样2的质量分别为m₁＝695.58g和m₂＝698.15g。

(2)将试样1采用全浸方式放入盛有一定水量的容器中，进行吸水处理，期间每24h称量试样质量，当达到试验所需的含水条件后，迅速取出，在1min之内用吸水纸快速蘸去表面水滴，立即称取此时的试样1质量m₁ ^*＝1256.65g，得到试样1的湿基含水率：

(3)随即在试样1表面均匀包裹两层聚乙烯薄膜(单层厚度为0.1mm)，在标准的实验室空气(23±1℃；50％±10％RH)中放置7d，期间每隔24h将静置试样翻转180°，以保证水分在试样内部的均匀分布。

(4)对于烘干后的试样2，同样将其表面均匀包裹两层聚乙烯薄膜(单层厚度为0.1mm)，采用热流计法(参照GB/T 10295)，在平均温度为25℃的条件下，测得绝干状态的岩棉试样导热系数为λ₂＝0.038W/(m·K)。

(5)将试样2的导热系数λ₂作为标准值，在温度为25℃的恒温室中采用热线法(参照GB/T 10297)对试样2的导热系数进行测量，期间根据测量值与标准值之间的比对来调节校准系数，连续5次测得试样2的导热均为0.038W/(m·K)，符合仪器校验合格的条件。

(6)仪器标定完成后，迅速将试样1，在温度为25℃的恒温室中采用热线法进行导热系数测量，得到该试样在含水率为44.65％，平均温度为25℃时的导热系数λ(44.65％,25)＝0.199W/(m·K)，测试完成。

上述各步骤中测试时，需将试样与仪器探头局部接触点处的薄膜去除，以保正试样与探头的充分接触。

为验证本发明方法的准确性，从同一样品中再取3个具有相同尺寸的待测岩棉试样，并将它们培养至相同的含水率，采用以上步骤(1)-(6)进行平行测试，每个试样均测试3次，共计9个实验结果，分别为：0.199W/(m·K)、0.201W/(m·K)、0.198W/(m·K)、0.202W/(m·K)、0.201W/(m·K)、0.197W/(m·K)、0.199W/(m·K)、0.199W/(m·K)、0.201W/(m·K)，它们的相对标准偏差小于1％，可以看出试验结果具有很好的重复性，这也说明了本发明方法的准确性。

Claims (9)

1.一种测量不同含水条件下绝热材料导热系数的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)对同一样品取两试样烘至绝干，其中一作为校准样，另一作为待测样；

2)将待测样做吸水处理，至所需含水率w；

3)在平均温度为T的条件下，用稳态法测量校准样的导热系数，并将测试结果记为λ2；

4)在平均温度为T的条件下，用校准样及测试结果λ2校准非稳态法的实验仪器；

5)在平均温度为T的条件下，用校准后的非稳态法的实验仪器测试吸水后的待测样，即得待测样在含水率为w、平均温度为T时的导热系数λ(w,T)，完成测量；

步骤4)中，校准方法为：根据非稳态测量值与稳态测量值λ2之间的比对来调节校准系数，直至非稳态测量法连续3次以上测得校准样的导热系数偏差不超过0.001W/(m·K)，即可认为校验合格。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所取两试样具有相同的尺寸。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所取两试样均为表面平整的板状。

4.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中，将吸水处理后的待测样用透湿阻至少为200MNs/g的薄膜密封，并放置使待测样的内部水分均匀分布。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤2)中，将吸水处理后的待测样用两层以上透湿阻至少为200MNs/g的薄膜密封，但所用薄膜的总厚度不得超过待测样原厚度的1/100，并放置96h以上，放置期间每隔22-26h将静置试样翻转180°，使待测样的内部水分均匀分布。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤1)中，将烘至绝干的校准样用透湿阻至少为200MNs/g的薄膜密封。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤1)中，将烘至绝干的校准样用两层以上透湿阻至少为200MNs/g的薄膜密封,但所用薄膜的总厚度不得超过校准样原厚度的1/100。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：薄膜为厚度不小于0.1mm的聚乙烯薄膜。

9.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于：步骤3)中，稳态法参照GB/T10294或GB/T 10295中的方法；步骤4)中，非稳态法为热线法或平面热源法。