The influence of measurement conditions on the determined values of thermal parameters of different types of concrete

• Autorzy: Garbalińska Halina , Matys Małgorzata

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2024.149877

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków pomiarowych na wyznaczane wartości parametrów cieplnych różnego rodzaju betonów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In recent years, great emphasis has been placed on the introduction of energy-saving solutions to the construction sector. Building envelopes made of concrete with a specially selected composition give great opportunities in this regard. As part of a wide-ranging experiment, the authors undertook to diagnose how much thermal conductivity, volumetric specific heat and thermal diffusivity can be improved with an aerating admixture and different types of aggregates. Three groups of composites were tested: B1 – on stone aggregate, B2 – on expanded clay aggregate, B3 – on sintered fly ash aggregate. Each of the groups was divided into 4 formulations made without an aerating admixture and with its increasingly higher content of 0.8, 1.1, 1.4% in relation to the weight of cement. The thermal parameters were measured on the top (T) and bottom (B) surfaces of 36 rectangular samples (3 samples from each of the 12 mixtures) with the ISOMET 2104 apparatus. Diagnostic tests concerning the influence of measurement conditions were carried out on dry and water-saturated samples. It has been proven that for each composite and in both conditions, the values of thermal parameters determined on the lower surfaces will not correctly describe the properties of the real structure present in the main volume of the element. Only measurements carried out on surfaces with a structure corresponding to the interior of the element provide adequate data that can be used in decision-making processes and in numerical simulations to assess the real thermal qualities of building envelopes.

PL

W ostatnich latach kładzie się duży nacisk na wprowadzenie energooszczędnych rozwiązań do sektora budownictwa. Duże możliwości w tym względzie dają przegrody budowlane wykonane z betonów o specjalnie dobranym składzie. Autorki w ramach szeroko zakrojonego eksperymentu podjęły się zdiagnozowania, na ile można poprawić przewodność cieplną λ, objętościowe ciepło właściwe CV oraz dyfuzyjność termiczną za pomocą domieszki napowietrzającej oraz różnego rodzaju kruszyw. Badaniom poddano trzy grupy kompozytów: B1 – na kruszywie kamiennym, B2 – na kruszywie keramzytowym, B3 – na kruszywie popiołoporytowym. Równocześnie każda z grup została podzielona na 4 receptury wykonane bez domieszki napowietrzającej oraz z coraz to wyższą jej zawartością wynoszącą 0.8, 1.1, 1.4% w stosunku do masy cementu. Badania parametrów cieplnych zrealizowano techniką niestacjonarną wykorzystując aparat ISOMET 2104. Pomiary przeprowadzono na górnych i dolnych powierzchniach 36 próbek prostopadłościennych (po 3 próbki z każdej z 12 mieszanek), wykonując je na każdej z powierzchni dwukrotnie. Górne powierzchnie reprezentowały faktyczną strukturę występującą we wnętrzu każdego z badanych kompozytów. Dolne powierzchnie ukształtowane na styku z dnem formy odznaczały się na tyle zmienioną strukturą, że w bardzo istotny sposób zmieniały wartości sczytywanych na nich parametrów. Badania diagnostyczne, dotyczące wpływu warunków pomiarowych, przeprowadzono na próbkach suchych i nasyconych wodą. Udowodniono, że w przypadku każdego kompozytu i w każdych warunkach wilgotnościowych, wyznaczone na dolnych powierzchniach wartości parametrów cieplnych nie będą prawidłowo opisywać właściwości realnej struktury występującej w zasadniczej objętości tego elementu.

Słowa kluczowe

EN

concrete; moisture content; thermal conductivity; thermal diffusivity; surface; volumetric specific heat

PL

beton; dyfuzyjność cieplna; objętościowe ciepło właściwe; przewodność cieplna; powierzchnia; zawilgocenie

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 70, nr 2
• Strony: 493--511
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Garbalińska Halina

• West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Szczecin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7411-1665

autor

Matys Małgorzata

• https://orcid.org/0009-0004-5323-8108

Bibliografia

• [1] M. Matys, “Research and analysis of thermal parameters of different concrete types”, Engineering thesis, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Poland, 2019.
• [2] M. Matys, “Assessment of measurement conditions influence on thermal parameters determined for different types of concrete”, M.A. thesis, West Pomeranian University of Technology, Szczecin, 2021.
• [3] The Construction Law of 7 July 1994 (consolidated text: Journal of Laws 2023, item 682).
• [4] The Minister of Infrastructure Regulation of 12 April 2002 on technical requirements for buildings and their location (consolidated text: Journal of Laws 2022, item 1225).
• [5] I. Asadi, P. Shafigh, Z.F.B.A. Hassan, and N.B. Mahyuddin, “Thermal conductivity of concrete – A review”, Journal of Building Engineering, vol. 20, pp. 81-93, 2018, doi: 10.1016/j.jobe.2018.07.002.
• [6] J. Koprowicz and G.Waszak, “The measurements and comparative analysis of basic properties of lightweight concretes and ordinary concrete”, Engineering thesis, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Poland, 2015.
• [7] H. Garbalińska, J. Koprowicz, G.Waszak, and J. Strzałkowski, “The measurements and comparative analysis of compressive strength of lightweight aerated and non-aerated concretes and normal concrete”, Inżynieria i Budownictwo, no. 12, pp. 656-658, 2016.
• [8] User’s Guide ISOMET Heat Transfer Analyzer Model 2104. Applied Precision.
• [9] Z. Pavlík, M. Záleská, M. Pavlíková and R. Černý, “The thermal and mechanical performance of cement-based composites with enhanced thermal insulation properties”, in Advanced Computational Methods and Experiments in Heat Transfer XIII, WIT Transactions on Engineering Sciences, vol. 83. WIT Press, 2014, doi: 10.2495/HT140231.
• [10] H. Garbalińska and M. Matys, “Research on influence of air-entraining admixture on the thermal conductivity of concrete”, Inżynieria i Budownictwo, no. 5, pp. 207-209, 2019.
• [11] D.P. Bentz, “Transient plane source measurements of the thermal properties of hydrating cement pastes”, Materials and Structures, vol. 40, pp. 1073-1080, 2007, doi: 10.1617/s11527-006-9206-9.
• [12] Sz. Firląg, A. Miszczuk, and B. Witkowski, “Analysis of climate change and its potential influence on energy performance of building and indoor temperatures, part 2: Energy and thermal simulation”, Archives of Civil Engineering, vol. 69, no. 2, pp. 195-209, 2023, doi: 10.24425/ace.2023.145263.