Köpük Betonun Yoğunluk ve Sıcaklığa Bağlı Isıl İletkenlik Katsayısının Isı Akış Ölçer Yöntemiyle Belirlenmesi

Yıl 2017, Cilt: 21 Sayı: 2, 614 - 622, 28.02.2017

Murat Koru

https://doi.org/10.19113/sdufbed.29061

Cited By: 4

Öz

Köpük beton, taze halde yüksek akıcılığa ve sertleştikten sonra normal betona kıyasla düşük yoğunluğa ve yüksek ısıl dirence sahip ısıl işlemsiz olarak üretilebilen bir hafif beton türüdür. Köpük betonun yapı ve yalıtım elemanı olarak kullanılabilme potansiyeli birlikte değerlendirildiğinde bina ısıl performansı, konforu ve doğru projelendirilmesi açısından yoğunluk ve sıcaklığa bağlı ısıl iletkenlik katsayısının (k) belirlenmesi önemlidir. Bu çalışmada 309-1427 kg/m³ kuru yoğunluğa sahip 10 farklı köpük beton numunenin yoğunluk ve sıcaklığa bağlı k değerleri ısı akış ölçer  (IAÖ) yöntemi ile belirlenmiştir. Ölçümler (-10, 0, 10 ,20 ,30, 40, 50 °C) ortalama sıcaklık değerlerinde gerçekleştirilmiştir. Ölçümü yapılan tüm köpük beton numuneleri için sıcaklığın ve yoğunluğun artması ile ısıl iletkenlik katsayısı artmıştır. Elde edilen deneysel bulgulardan köpük beton için sıcaklık, yoğunluk ve k değeri arasındaki ilişkiyi ifade eden ve ısıl iletkenlik katsayılarının değişimlerini tahmin etmeye yönelik bir bağıntı önerilmiştir. Deneyler sonucunda köpük betonun ısıl iletkenlik katsayısının geleneksel betona oranla ve yoğunluğa bağlı 5-27 kat daha düşük olduğu gözlenmiştir. Bununla birlikte köpük betonun yoğunluğa bağlı R_eş=1,5 (m²K/W) değerini sağlayan uygulama kalınlıkları sunulmuştur. Sonuç olarak ısıl iletkenlik katsayısı ve uygulama kalınlığı açısından en ideal köpük beton numunesi KB-309 (kg/m³) olarak belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Köpük beton, Isıl iletkenlik katsayısı k; Sıcaklık; Yoğunluk; Isı akış ölçer (IAÖ)

Kaynakça

• [1] Ekinci, D., 2013. Türkiye'de köpük beton. Dünya İnşaatDergisi.http://www.dunyainsaat.com.tr/dergioku.php?haberid=4224
• [2] Davraz, M., Kılınçarslan Ş., Koru M., 2015. Farklı yoğunluktaki köpük betonların dayanım ve ısıl iletkenlik özellikleri, 9. Ulusal beton kongresi, (2015), 93-102.
• [3] Köseoğlu, K., Üzüm, O., Çakır, Ö. A., 2015. Beton yapı bileşenlerinin ısıl yalıtım özellikleri yönünden incelenmesi bir derleme, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Part:C Tasarım ve Teknoloji, (2015), 3(3):545-553.
• [4] Zhang, Z., Provis, J. L., Reid, A., Wang, H., 2015. Mechanical, thermal insulation, thermal resistance and acoustic absorption properties of geopolymer foam concrete, Cement Concrete Composites. 62(2015) 97-105.
• [5] Akthar, F.K., Evans, J.R.G., 2010. High porosity (>90%) cementitious foams. Cement and Concrete Research. 40 (2010) 352-358.
• [6] Othuman, M.A., Wang, Y.C., 2011. Elevated-temprature thermal properties of lightweight foamed concrete. Construction and Building Materials. 25 (2011) 705-716.
• [7] Ramamurthy K., Kunhanandan Nambiar, E. K., Ranjani, G.I.S., 2009. CementConcrete Composites. 31 (2009) 388-396.
• [8] Jones M.R., McCarthy A. 2005. Preliminary views on the potential of foamed concrete as a structural material. Magazine of Concrete Research. 57 (2005) No:1, 21-31.
• [9] Kearsley, E. P., Wainwright, P. J., 2002. The effect of porosity on the strength of foamed concrete. Cement and Concrete Research. 32 (2002) 233-239.
• [10] Nambiar, E.K.K., Ramamurthy K., 2007. Sorption characteristics of foam concrete. Cement and Concrete Research. 37 (2007) 1341-1347.
• [11] Just, A., Middendorf B., 2009. Microstructure of high-strength foam concrete. Materials Characterization. 60 (2009) 741-748.
• [12] EN 12667, 2001. Thermal performance of building materials and products–determination of thermal resistance by means of guarded hot plate and heat flow meter methods-dry and moist product of high and medium thermal resistance, European committee for standardization, Brussel.
• [13] EN 12664, 2001. Thermal performance of building materials and products–determination of thermal resistance by means of guarded hot plate and heat flow meter methods-dry and moist product of medium and low thermal resistance, European committee for standardization, Brussels.
• [14] ASTM C518, 2003. Standard Test Method for Steady-State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Pa.,15 p.
• [15] Aldrich, D.F., Bond, R.H., 1985. Thermal performance of rigid cellular foam insulation at subfreezing temperatures, In: Thermal performance of the exterior envelopes of buildings III. ASHRAE/DOE/BTECC Conference, Florida, 2–5 December, (1985) 500–509.
• [16] Wakili, K. G., Binder, B., Vonbank, R., 2003. A simple method to determine the specific heat capacity of thermal insulations used in building construction, Energy and Buildings 35 (2003) 413-415.
• [17] Wilkes, K.E., Child, P.W., 1992. Thermal performance of fiberglass and cellulose attic insulation, in: thermal performance of the exterior envelopes of buildings V, ASHRAE/DOE/BTECC/CIBSE Conference, Clear water beach, Florida, December 7–10 (1992) 357–367.
• [18] Besant, R.W., Miller, E., 1982. Thermal resistance of loose-fill fiberglass insulation spaces heated from below, in: thermal performance of the exterior envelope of building II, ASHRAE/DOE Conference, Las Vegas, 6–9 December, (1982) 720–733.
• [19] Mohammed S., Al-Homoud, 2005. Performance characteristics and practical applications of common building thermal insulation materials, Building and environment, 40 (2005) 353-366.
• [20] Karakoç, T. H., Turan, O., Binyıldız, E., Yıldırım, E., 2011. Isı Yalıtımı, ODE yayınları.
• [21] İZOCAM, (1981). Isı, ses, yangın izolasyon, Teknik el kitabı.
• [22] Abdou, A. A., Budaiwi, I. M., Al-Homoud, M., 2005. Comparasion of thermal conductivity measurement of building insulation materials under various operating temperatures, Journal of building physics, 29 (2005) 171-184.
• [23] Gnip, I., Vejelis, S., Vaitkus, S., 2012. Thermal conductivity of expanded polystyrene (EPS) at 10 C and its conversion to temperatures within interval from 0 to 50 C, Energy and Buildings, 52 (2012) 107–111.
• [24] Lakatos, A., Kalmar, F., 2013. Investigation of thickness and density dependence of thermal conductivity of expanded polystyrene insulation materials, Materials and structures, 46 (2013), 1101-1105.
• [25] Lakatos, A., 2014. Comparison of the thermal properties of different insulating materials, Advance materials research. 899 (2014) 381-386.
• [26] Ochs, F., Heidemann, W., Müller-Steinhagen, H., 2008. Effective thermal conductivity of moistened insulation materials as a function of temperature, International journal of heat and mass transfer, 51 (2008) 539-552.
• [27] Karamanos, A., Hadiarakou, S., Papadopoulos, A.M., 2008. The impact temperature and moisture on the thermal performance of stone wool. Energy and Buildings, 10 (2008) 1402-1411.
• [28] Özel, C., Koru, M., Bayram, Y., 2015. Mineral ve Fiber içeren polimer betonların plaka sıcaklıklarına bağlı ısı iletkenlik katsayılarının incelenmesi, SDÜ fen bilimleri enstitüsü dergisi, 19 (1), (2015) 27-33.
• [29] Demir, İ., Başpınar, S.M., Görhan, G., Kahraman, E., Akyol, O., 2011. Pomza agregalı hafif beton ısıl özelliklerine polistiren köpük ve uçucu kül katkısının etkileri, X. Ulusal tesisat mühendisliği kongresi, 13/16 nisan (2011) 911-916.
• [30] Othuman, Md Azree, M., 2011. Effective thermal conductivity of foamcrete of different densities, Concrete Research Letters, 2 (1) (2011) 181-189.
• [31] Alavez-Ramirez, R., Chinas-Castillo, F., Morales-Dominguez, V.J., Ortiz-Guzman, M., 2012. Thermal conductivity of coconut fibre filled ferrocement sandwich panels, 37 (2012) 425-431.
• [32] Koru, M., 2016. Determination of thermal conductivity of closed-cell insulation materials that depend on temperature and density, Arabian Journal Science Engineering, DOI 10.1007/s13369-016-2122-6.
• [33] Koru, M., 2016. Açık hücreli yalıtım malzemelerinim sıcaklığa bağlı ısıl iletkenlik katsayılarının ısı akış ölçer yöntemiyle belirlenmesi, 1. International conference on engineering technology and applied sciences, (2016) 333-339.
• [34] Jing Liu, M. Y., Alengaram, U.J., Jumaat, M.Z., Mo, K.H., 2014. Evaluation of thermal conductivity, mechanical and transport properties of lightweight aggregate foamed geopolymer concrete, Energy and building, 72 (2014) 238-245.
• [35] Chen, B., Liu N., 2013. A novel lightweight concrete-fabrication ant its thermal and mechanical properties, Construction and building materials, 44 (2013).
• [36] Kodur, V.K.R., Sultan, M.A., 2003. Effect of temperature on thermal properties of high-strength concrete, Journal of materials in civil engineering, v. 15, no.2 (2003) 101-107.
• [37] Sayadi, A.A., Tapia, J.V., Neitzert, T.R., Clifton, C.G., 2016. Effect of expanded polystyrene (EPS) particles on fire resistance, thermal conductivity and compressive strength of foamed concrete, Construction and building materials, 112 (2016) 716-724.
• [38] Szodrai, F., Lakatos, Á., Kalmár, F., 2016 Analysis of the change of the specific heat loss coefficient of buildings resulted by the variation of the geometry and the moisture load DOI: 10.1016/j.energy.2016.09.073,(2016) Energy, 115, pp. 820­829.