Untersuchungen zur Wärmeleitfähigkeit geschäumter Massen: Fid-Bau Portal

Untersuchungen zur Wärmeleitfähigkeit geschäumter Massen

Spitzner, M.H.

Zur Zeit werden homogene, grobkeramische Massen entwickelt, die mittels Schaumporosierung bei unterstützender konventioneller Porosierung mit einer Vielzahl kleiner Poren ausgestattet werden. Die gebrannten Produkte können als bauliche oder technische Wärmedämmung bis etwa 800 Grad C eingesetzt werden. Zur Beeinflussung der Herstellung sind grundlegende Kenntnisse über den Einfluss von Porenmenge, -größe und -größenverteilung auf die Wärmeleitfähigkeit des Produkts erforderlich. In der Arbeit werden anhand theoretischer Modellvorstellungen analytisch und mit Hilfe der Ähnlichkeitstheorie Beziehungen aufgestellt, die die Berechnung der äquivalenten Wärmeleitfähigkeit des geschäumten Stoffes erlauben. Dazu sind die Kenntnis der Stoffeigenschaften und vereinfachende Annahmen zur Geometrie des Porengefüges erforderlich. Der Ausformung des Feststoffgerüsts geschäumter Ziegel entsprechend, werden die Poren als würfelförmig angenähert. Es werden die Wärmeleitung im Feststoff und im Porengas sowie die Wärmestrahlung zwischen den Poreninnenoberflächen berücksichtigt. Ein- und Zwei-Porengrößen-Modelle werden dargestellt und analysiert; der Schwerpunkt liegt dabei auf dem grundlegenden Würfelporenmodell als Mono-Porosierung und auf dem Modell einer allseitig von kleineren Poren umgebenen, größeren Würfelpore. Die hergeleiteten Gleichungen eignen sich für Porositäten oberhalb von etwa 80 % bis 85 %. Das Nachrechnen des messtechnisch ermittelten Zusammenhangs zwischen Rohdichte und Wärmeleitfähigkeit verschiedenster, geschäumter Ziegel mit dem aufgestellten Würfelporenmodell als Mono-Porosierung ergibt einen prinzipiellen Kurvenverlauf, der gut mit der Ausgleichlinie durch die Messpunkte korreliert. Die berechneten Wärmeleitfähigkeiten liegen allerdings etwa 25 % über den für diese Rohdichte im Mittel gemessenen Werten. Eine derartige Abweichung ist angesichts des sehr komplexen Porengefüges von Schaumziegeln und der stark vereinfachten Abbildung im Modell akzeptabel. Der Einfluss notwendiger Vereinfachungen im Modell auf die Ergebnisse wird mittels eines Anpassungsfaktors berücksichtigt. Anhand der entwickelten Gleichungen wird der Einfluss von Material- und Geometrieparametern auf die äquivalente Wärmeleitfähigkeit schaumporosierter Massen dargestellt.