建築材料的熱分析

用於建築目的的建築材料的數量隨著應用領域的增加而增加。這也增加了能夠就各種媒體的屬性和標準的遵守情況做出知情聲明的需求。對建築材料的檢驗不僅可以確保滿足適用法律法規的所有要求。記錄在案的安全標準還降低了所有參與建設項目的人員的責任風險。

同步熱分析 (STA)非常適合於研究和表徵建築材料，例如混凝土、水泥、砂漿和其他礦物建築材料。可以分析改性玻璃的玻璃化轉變、粘合劑燒毀和分解行為，以及水泥水化程度以及膨脹和收縮。

與使用兩個獨立設備的分析相比，STA 具有同時測量重量變化和熱量反應的巨大優勢。相同的實驗條件（氣氛、加熱速率等）適用於熱重法(TGA) 和差示掃描量熱法(DSC)。這允許顯著更準確的檢查結果和更大的信息增益。

膨脹計可以提供與建築材料在生產過程中和在最終位置的膨脹和收縮行為相關的基本信息。

隨著對隔熱材料和節能需求的增加，使用建築材料的HFM 熱流量計確定導熱係數變得越來越重要。

STA PT 1600 – 水泥樣品 – STA

水泥 – 熱分解 – 濕度 – 殘餘質量

水泥是建築施工中最常用的材料之一。它由礦物質、矽酸鹽、碳酸鹽和水的混合物組成。確切的成分、濕度等級和有機物含量對最終產品的硬化時間和性能有巨大影響。因此對原材料和乾水泥進行分析是必要的。

應用程序。編號 02-004-001 STA PT 1600 – 水泥樣品 – STA

上述測量使用TG-DSC(STA)進行。水泥的主要成分是三矽酸鈣、二矽酸鈣和三鋁酸鈣。生水泥與水混合後，慢慢形成不同的水合物。當放入 STA 中時，吸收的水在熱分解過程中首先蒸發，然後矽酸鈣的水合物分解，在 570°C 時，鈣、鎂和鋁的氫氧化物隨之分解。您可以將這種效應視為質量損失階梯（紅色曲線），同時對 DSC 信號（藍色曲線）產生平行吸熱效應。隨後，二氧化碳從碳酸鹽中釋放出來，在 800°C 左右顯示出巨大的質量損失步驟。

TGA PT 1600 – 石膏石膏分解

石膏灰泥——碳酸鹽含量——有機物含量——分解

石膏灰泥通常用於磚牆的外表面和內表面，以保護磚（或製成牆的任何其他材料）免受天氣和環境的影響。

使用過的石膏通常由礦物質、矽酸鹽和碳酸鹽組成，當然還有水。它與水混合成泥漿，然後塗在牆上，讓它變乾和變硬。最終產品是堅固的固體，應該可以長時間保持形狀。不幸的是，我們的確切程序和確切的成分會對石膏的壽命和堅固性產生巨大影響。

下面的測量示例顯示了石膏灰泥的損壞分析，在夏季-冬季循環後顯示裂縫和結構損壞。製造商假定應用程序執行不正確，並使用熱重分析 (TGA) 將損壞的壁部分與在加熱和冷卻循環後未顯示裂紋的參考石膏樣品進行比較。測量表明，“不良”樣品（綠色和藍色曲線）的碳和有機物含量與參考樣品（紅色和黑色曲線）幾乎相同。在大約 500 °C 的範圍內，重量損失百分比顯示出相同的水平，大約 2% 的質量損失。但是，在 800 °C – 900 °C 左右的重量損失步驟中存在顯著差異，其中所含的碳酸鹽以二氧化碳的形式釋放：2而來自有裂縫的牆的樣品顯示只有 11% 的質量損失和 13% 的質量損失。這表明顯示結構故障的牆壁上的石膏的碳含量明顯低於應有的碳含量，這表明石膏灰泥的混合確實是錯誤的。有趣的是，建築物西側（面向天氣的一側）和東側的牆壁之間的碳含量也存在差異。

應用程序。編號 02-003-001 TGA PT 1600 – 石膏石膏分解 – TGA

THB 100 – 陶瓷填充聚合物 – 導熱性

聚合物 – 熱導率、熱擴散率、比熱

為了優化材料特性，材料技術中已知並使用了多種添加劑，複合材料也很受關注。更重要的是對這些材料的真實屬性進行精確檢查，這些屬性可能因生產條件和混合物而有很大差異。複合材料廣泛應用於從電子到建材行業。

應用程序。編號 02-006-003 THB 100 – 陶瓷填充聚合物 – 導熱性

以下測量說明了在 THB-100（瞬態熱橋儀器）上進行的陶瓷填料聚合物的熱導率、熱擴散率和比熱的測定。為此，將樣品和傳感器（夾心裝置）放置在爐子中，在那裡進行從室溫到 90 °C 的測量。在該溫度範圍內，樣品的比熱增加，而熱擴散率降低。熱導率幾乎恆定為 0.44 W/mK，並且僅顯示出該值的輕微增減。

相關儀器
https://www.fstintl.com.tw/products_detail_126.htm

HFM – 窗玻璃 – 熱透射率 – 水平與垂直測量

非均質玻璃樣品 – U 值 – 熱導率

Linseis HFM 300 已在 10 °C 至 50 °C 的溫度範圍內研究了一種帶有氬氣填料的 3 層窗玻璃。測量在水平（標準）和垂直設置中進行。

應用程序。編號 02-005-002 HFM – 窗玻璃 – 熱透射率 – 水平與垂直測量

該圖顯示了垂直和水平測量設置之間 U 值結果的顯著差異，這是由於絕緣層內的對流效應造成的。該測量清楚地表明，需要在其最終使用方向上測量非均質建築材料，以獲得準確的導熱率和熱透射率（U 值）值。

HFM – 環氧樹脂 – 熱導率

玻璃纖維絕緣 – 熱導率 – 可重複性

眼鏡是一種非常獨特的材料。它們通常以無定形固體的形式存在，這意味著它們是一種完全不是液體的非結晶材料，因為它們的分子處於固定但非結晶的結構中。因此，它們具有一些獨特的特性，即它們的透明度和相當低的熱膨脹度，以及低熱膨脹係數 (CTE)。即使由於它們的無定形性質而具有低熔點似乎是合乎邏輯的，但它們的機械性能仍能保持在相當高的溫度，這使它們自人類文化早期開始就成為理想的建築材料。當然，現在有許多不同的玻璃可用，每一種都為其應用目的提供了自己的特殊性能。所以，

應用程序。編號 02-005-001 HFM – 環氧樹脂 – 熱導率

在當前情況下，玻璃以纖維形式用作建築物的絕緣材料。

該圖顯示了玻璃纖維 IRMM-440 認證參考材料（樹脂粘合玻璃纖維板）的 15 次測量值，其導熱係數在 30°C 時為 0.03274 +-0.00015，在 15°C 時為 0.03102 +/- 0.00012 W/m·K . 所有 15 次單次測量的範圍都很窄，證明 Linseis HFM 具有出色的重現性。