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Proprietà termofisiche e la loro importanza per i materiali cementizi

 

Le proprietà termofisiche dei materiali sono determinanti sulla qualità del prodotto finito e nell’ambito delle attività di controllo della produzione.

La conoscenza delle proprietà termofisiche dei materiali viene richiesta nello sviluppo di materiali innovativi, laddove non sia possibile reperirle in letteratura. Le proprietà termofisiche influenzano le prestazioni complessive dei componenti sui quali i materiali vengono installati. 

Zero Kelvin con i suoi servizi professionali di misura delle proprietà termofisiche, ha permesso ad un’azienda del settore della climatizzazione radiante di ottimizzare il processo di produzione di un prodotto da utilizzare per l’incollaggio di uno scambiatore preformato a una lastra di cartongesso per la produzione di pannello modulare a soffitto. L’esigenza del produttore era quella di fabbricare un pannello dalle elevate performance termiche e di peso contenuto per agevolarne il montaggio, allo scopo di contenere i costi di installazione.

In principio era stato scelto come collante un conglomerato cementizio: il pannello radiante modulare risultava tuttavia troppo pesante rispetto all’obiettivo del produttore. Di conseguenza è stato deciso di alleggerire il materiale includendovi particelle di polistirolo, col risultato di ridurne, oltre che la densità, la conducibilità termica.

proprieta-termofisiche-sandwichLo studio per l’ottimizzazione delle proprietà termofisiche del materiale ha inizialmente previsto l’esecuzione di simulazioni numeriche per valutare l’incidenza della conducibilità termica del collante sulle prestazioni complessive del pannello. Nella figura seguente è evidenziata la variazione della prestazione del pannello radiante al variare della conducibilità termica. 

proprieta-termofisiche-grafico

Successivamente si è proceduto alla caratterizzazione di differenti miscele di conglomerato cementizio e polistirolo. Sono state misurate le seguenti proprietà termofisiche:

  • calore specifico con calorimetro differenziale a scansione;
  • massa volumica con procedura ASTM C20-00;
  • conducibilità termica con tecnica laser flash ASTM E-1461 adattata per materiali compositi.

Nella tabella seguente sono elencati le proprietà termofisiche delle miscele caratterizzate nei laboratori Zero Kelvin.

Materiale
Massa volumica 
[Kg m-3]
Calore specifico 
[J Kg-1 K-1]
Conducibilità termica 
[W m-1 K-1]
Conglomerato cementizio
1 738±4%
862±1.8%
0.88±7.5%
90% Conglomerato cementizio 10% polistirolo
1 400±5%
876±2%
0.7±6%
80% Conglomerato cementizio 20% polistirolo
1 190±5%
918±2%
0.47±7%
70% Conglomerato cementizio 30% polistirolo
1 158±5%
940±3%
0.48±6.5%
60% Conglomerato cementizio 40% polistirolo
1 055±7%
996±3%
0.44±8%
50% Conglomerato cementizio 50% polistirolo
1 034±4%
988±3%
0.36±7%

 

Scarica informazioni sui servizi professionali Zero Kelvin per la misura delle proprietà dei materiali.