Właściwości termoelektryczne lekkich zapraw budowlanych z dodatkiem odpadowego grafitu

• Autorzy: Pichór W.

Warianty tytułu

EN

Thermoelectric properties of lightweight mortars with waste graphite additive

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości lekkich zapraw budowlanych, w których stwierdzono występowanie efektu termoelektrycznego. Niską gęstość pozorną zapraw cementowych uzyskano poprzez dodatek mikrosfer glinokrzemianowych, pozyskiwanych jako uboczny produkt spalania węgla kamiennego, zastępując nimi część piasku. Jako dodatek przewodzący wykorzystano grafitowy pył powstający w czasie szlifowania elektrod przeznaczonych dla przemysłu metalurgicznego. Zbadano wpływ ilości mikrosfer oraz ilości grafitu odpadowego na podstawowe właściwości użytkowe lekkich zapraw cementowych, przede wszystkim współczynnik przewodzenia ciepła oraz wytrzymałość. Zmierzono również napięcie termoelektryczne generowane poprzez zaprawy z dodatkiem 35% grafitu w zakresie temperatur -10 do 50°C. Wprowadzenie grafitu w stosunkowo dużych ilościach powodowało umiarkowane pogorszenie właściwości termoizolacyjnych i wytrzymałościowych zapraw, jednak kompozyty takie wykazywały zdolność generacji napięcia termoelektrycznego proporcjonalnego do temperatury (efekt Seebecka). Niska wartość współczynnika przewodzenia ciepła zapraw pozwala uzyskać stosunkowo duży gradient temperatury w cienkiej warstwie materiału, dzięki czemu możliwe staje się wykorzystanie słabego efektu Seebecka. Zaprawy takie dzięki swojej wielofunkcyjności mogą zatem znaleźć zastosowanie w konstrukcjach tzw. domów inteligentnych, do monitoringu temperatury przegród budowlanych.

EN

This paper presents the results of investigation of physical and thermoelectric properties of lightweight cement mortars with cenospheres from coal ash and waste graphite powder additive. Quartz sand was replaced by the aluminosilicate cenospheres up to 60% of mass. The sand replacement led to the significant reduction of bulk density and thermal conductivity of the cement mortars. The waste graphite powder obtained during mechanical treatment of electrodes for the metallurgical industry was used as a conductive filler. It was added up to 35% of cement mass. The main physical properties i.e. bulk density, thermal conductivity, and bending strength were investigated. In case of the mortars with the 35% replacement of cement by graphite, the Seebeck voltage was measured. Addition of the graphite powder to mortars led to the moderate deterioration of main properties but the cement mortars received possibility of thermoelectric reaction due to the temperature changes. The Seebeck coefficients calculated for all investigated mortars were similar (in the error range) and, in each case, weak dependence of temperature gradient was visible. But in typical application, the thickness of used mortars was very small (about 1-2 cm) and the changes were too small to induce measurable level of the thermoelectric force. The point is that in case of lightweight mortars the low thermal conductivity caused much higher temperature gradient and as a consequence the Seebeck voltage increased. Lightweight cement mortars with conductive particles originated from the graphite powder are the multifunctional materials and may be used to monitor the temperature of building walls.

Słowa kluczowe

PL

zaprawy cementowe; grafit; efekt termoelektryczny

EN

cement mortars; graphite; thermoelectric effect

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 62, nr 2
• Strony: 161--165
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pichór W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30,

Bibliografia

• (1) Nishikawa T., Takatsu M.: Cement and Concrete Research, 25, (1995), 1218.
• (2) Wei S., Chung D.D.L.: Carbon 40, (2002), 2495.
• (3) Patent USA nr 5447564 „Conductive cement-based compositions” (1995).
• (4) Sun M., Li Z., Mao Q., Shen D.: Cement and Concrete Research 28, (1998), 549.
• (5) Wen S., Chung D.D.L.: Cement and Concrete Research 29, (1999), 1989.
• (6) Wen S., D.D.L. Chung D.D.L.: Cement and Concrete Research 30, (2000), 661.
• (7) Gołek Ł., Pichór W.: Mat. konf. DNI BETONU 2006, Wisła, (2006), 555.
• (8) Siva L.M., Ribeiro R.A., Labrincha J.A., Ferreira V.M.: Cement and Concrete Composites 32, (2010), 19.
• (9) Demirboğa R., Gül R.: Cement and Concrete Research 33 (2003), 723.
• (10) Pichór W., Petri M.: Kompozyty/Composites, 4, (2004), 319.
• (11) Suryavanshi A.K., Swamy R.N.: Cement and Concrete Research 32, (2002), 1783.
• (12) Wen S., Chung D.D.L.: Journal of Material Science 39, (2004), 4103.