Для получения объективных результатов строительного контроля используются современная аппаратура и средства неразрушающего контроля. Так, например, в арсенале Инжиниринговой Компании «2К» насчитывается до десятка только типов технических средств, среди которых:
· дефектоскопы и измерители прочности бетона;
· тепловизоры и измерители теплопроводности материалов.
· измерители влажности и анемометры;
· энергомониторы, приборы контролирующие качество созревания бетона и многое другое.
Отдельного внимания заслуживают измерители теплопроводности, рейтингу которых и посвящена эта статья.
Что такое теплопроводность стройматериалов и для чего ее измеряют?
Теплопроводность показывает в какой степени материал, в частности строительный, способен передавать тепло. Характеризуется она коэффициентом теплопроводности и, по сути, показывает количество тепла, передаваемое материалом на определенное расстояние за промежуток времени. Единица измерения проводимости тепла – Вт/м·°C, значение температуры обычно указывается в Кельвинах (K), что в принципе особого значения не имеет.
Объединенный инжиниринговый центр указывает на то, что теплопроводные свойства зависят от ряда факторов, прежде всего от самого материала, его состава, структуры и плотности. Не трудно предположить, что способность проводить тепло у железобетона, ниже, чем у просто металла, а пустотелый кирпич тепло проводит еще меньше, хотя сам уступает по этому параметру дереву. Из внешних факторов на величину проводимого материалом тепла влияют температура окружающей среды, относительная влажность воздуха и влажность самого стройматериала.
Инжиниринговая Компания «2К» говорит о том, что способность проводить тепло – важная характеристика, поскольку она отвечает за общее количество теплопотерь. Ее необходимо учитывать при проектировании строительства, выбирая толщину стен, перекрытий, планировании использования теплоизоляционных материалов. Аппаратными средствами проверяется способность материала проводить тепло и в ходе исследовательских мероприятий, проводимых в рамках строительного контроля.
Принцип работы измерителей и особенности проведения исследований
Современные измерители проводимости тепла используют принцип измерения стационарного теплового потока, проходящего через исследуемый образец определенной толщины. Формулой для расчета теплопроводности (λ), связанной с плотностью теплового потока (q), толщиной исследуемого материала (d) и разностью температур поверхностей образца (Δt)
Собранная с помощью микропроцессорной техники измерительная аппаратура производит необходимые замеры и рассчитывает результат в автоматическом режиме.
По принципу реализации методики измерений все приборы делятся на два типа:
· стационарные, пригодные для лабораторных исследований образцов стройматериалов;
· мобильные или зондовые, предназначенные для изучения посредством зонда, погружаемого в толщу исследуемого объекта.
На примере участника нашего рейтинга можно привести комбинированный вариант, объединяющий возможности обоих типов (ИТП-МГ4 «100/Зонд»). Подробнее этой модели мы коснемся несколько позже.
Инжиниринговая Компания «2К» обращает внимание на то, что стационарные приборы представлены нагревателем-преобразователем, состоящим из холодильника и нагревателя, а также электронным блоком. У зондового варианта функции первого выполняет цилиндрический зонд, а сам прибор заключен в компактный корпус. Для мобильного зондового варианта предварительно на исследуемых участках подготавливаются отверстия для погружения зонда. Диаметр отверстий не может сильно превышать диаметр зонда, а глубина должна соответствовать его длине. Хороший тепловой контакт достигается применением термопаст (например, КПТ-8), литола или технического вазелина.
Как упоминалось выше, на точность замеров оказывает влияние температура окружающего воздуха, поэтому перед проведением замеров образец должен пройти процедуру выравнивания температур. Объективные данные достигаются проведением нескольких замеров, как правило, трех, через тридцати-сорокаминутные интервалы времени. Окончательный результат достигается усреднением полученных данных.
Измерения необходимо производить только поверенными приборами, интервал между поверками не должен превышать 2-х лет, правда, некоторые производители устанавливают межповерочный интервал в 1 год.
Критерии выбора измерительного оборудования
Выбирая прибор для исследования теплопроводных свойств строительных материалов следует в первую очередь руководствоваться своими потребностями. Если планируется проведение строительного контроля различных объектов, то более практичным будет приобретение зондового варианта. Для лабораторных исследований, разумеется, будет целесообразно приобретение стационарного варианта. Специалисты Объединенного инжинирингового центра рекомендуют, если позволяют средства приобретать комбинированный вариант, рассмотренный на примере выше, некоторая переплата в этом случае компенсируется универсальностью оборудования.
Далее приведем рейтинг популярных приборов, которые можно встретить на российском рынке. Составить его нам помогло экспертное мнение представителей.
ТОП-10 измерителей
Современный российский рынок оборудования для неразрушающего строительного контроля, в том числе и замера теплопроводных характеристик, представлен широким ассортиментом отечественных и зарубежных производителей. Приведем ТОП наиболее популярных моделей и начнем с известного на отечественном рынке семейства ИТП-МГ4.
1. ИТП-МГ4 Цена: от 56 000 до 740 000 рублей.
Это семейство измерительных устройств, объединяющее стационарные варианты для измерений с применением стационарного теплового режима (ГОСТ 7076-99) и компактного оборудования с использованием цилиндрического зонда (по ГОСТ 30256-94). К первому типу следует отнести модификацию: ИТП-МГ4 «100» и аналоги с индексами «250» и «300». Они отличаются габаритами и массой испытательных камер, а также размерами испытываемых образцов.
Зондовая модификация представлена моделью ИТП-МГ4 «Зонд» – самый дешевый аппарат из всей линейки. Инжиниринговая Компания «2К» ik2k.ru считает, что наиболее дорогими моделями в популярной серии считаются универсальные средства измерений, объединяющие функциональность измерений по обоим ГОСТам: ИТП-МГ4 «100/Зонд» и соответственно с маркировкой «250/Зонд» («300/Зонд»). Обеспечивая достаточно низкие показатели погрешностей, при стационарном методе измеренная теплопроводность лежит в пределах 0.02 … 1.5 Вт/м·K, при зондовом – 0.03 … 1.0 Вт/м·K.
2. ИТС-1 Цена: 228 000 рублей
Еще один отечественный измеритель с работой, основанной на методике по ГОСТ 7076-99, дает аналогичные характеристики по точности (до 5.0%) и пределам измерения. ИТС-1 отличается простотой конструкции и управления в процессе измерения. Прибор компактен – все элементы (нагреватель с холодильником и блок управления) объединены в общем корпусе, что, безусловно, является дополнительным плюсом.
3. МИТ-1 Цена: 68 000 рублей.
Легкий и компактный российский измерительный аппарат, предназначен для замеров теплопроводности по зондовой методике (ГОСТ 30256-94). Он отличается высокой скоростью проведения замеров и имеет по сравнению с ИТП-МГ4 «Зонд» расширенный диапазон измерений 0.03 … 2.0 Вт/м·K. Связь с компьютером обеспечивает USB-порт, а удобное интуитивно понятное меню облегчает работу с МИТ-1. Для проведения исследования требуется небольшое отверстие глубиной до 80.0 мм и Ø 6.0 мм. Дополнительный аккумуляторный внешний блок питания обеспечивает автономную работу (в случае отсутствия электросети) в течение 10-ти часов
4. ПИТ-2 Цена: 779 000 рублей.
Как и у первой позиции нашего рейтинга, замеры методом стационарного теплового режима ПИТ-2 обеспечивают достаточную точность при погрешности не более 3%. Правда, пределы результатов несколько скромнее 0.02 … 1.2 Вт/м·K. Настольный прибор имеет носимое исполнение, однако к его недостаткам можно отнести достаточно высокую стоимость.
5. ИТП-МГ4 «Грунт» Цена: 490 000 рублей.
Специализированный прибор, позволяющий исследовать показатели теплопроводности мерзлых грунтов. Создавая необходимое давление на образцы исследуемого материала в диапазоне температур -21.5 … +4°C, он позволяет определять важный параметр от 0.15 до 3.0 Вт/м·K. Базовая модель ИТП-МГ4 «Грунт» представлена термо-контейнером и блоком управления, в случае необходимости отдельно можно приобрести морозильную камеру.
6. HFM 446 Lambda Цена: от 6 690 000 рублей.
Семейство измерителей теплопроводности стройматериалов немецкого производства (компания «NETZSCH - Geratebau GmbH») представлено модификациями: Small, Medium и Large. Отличие составляют габариты исследуемых образцов (максимальные 611 х 611 х 200 мм для модификации Large) и, следовательно, собственные размеры установок. В основе проведения обследования лежит метод стационарного теплового режима, диапазон измерений 0.03 … 1.21 Вт/м·K.
7. DTC-300 Цена: от 11 000 000 рублей.
Аналогичный принцип обследования образцов применяется в анализаторе теплопроводных характеристик американского производства DTC-300 (компания «TA Instruments»). При достаточно высокой точности он обладает расширенным измеряемым диапазоном 0.1 … 40.0 Вт/м·K.
8. FOX 200 Цена: от 4 800 000 рублей.
FOX 200 – другой пример анализатора теплопроводности производства TA Instruments, используемый для лабораторных исследований. Прибор отличает высокая точность и простота в обращении: он может использоваться как самостоятельно, так и в паре с компьютером. Рабочий диапазон 0.005 … 0.35 Вт/м·K, при дополнительной оснастке он может быть увеличен до 2.5 Вт/м·K.
9. GHP 456 Titan Цена: от 16 000 000 рублей.
Производство этого анализатора для проведения лабораторных исследований принадлежит упомянутой выше немецкой компании. Работая под управлением компьютера, он отличается достаточной точностью, обеспечивая максимальный диапазон 0.001 … 2.0 Вт/м·K.
10. C-Therm TCi Цена: от 7 400 000 рублей.
Американский анализатор, позволяющий производить лабораторные исследования с высокой точностью в диапазоне 0.01 … 500 Вт/м·K. Прибор неразрушающего контроля использует современную методику определения физических характеристик материалов.
Конечно же, число моделей, не вошедших в настоящий рейтинг значительно выше – мы привели хорошо зарекомендовавшие себя, пользующиеся спросом модели. Из опыта специалистов Инжиниринговой Компании «2К» хорошо зарекомендовали себя анализаторы российского производства, недаром они возглавляют ниш ТОП. Цены на импортные модели зависят от текущего курса валюты и сообщаются поставщиками по запросу.