Исследования свойств легкого самана

Я уже начал выкладывать вот здесь https://yaricblog.blogspot.com/ но решил продублировать и на форуме. Чтобы услышать дельные советы бывалых.

Начинаю экспериментировать с теплоизоляционным материалом - легкий саман.
Это по сути композитный материал. Он состоит из соломы 70 -80 % и глины 30-20% соответственно.
Классический (тяжелый) саман имеет пропорции 70 -80% глины остальное солома или кизяк.
Цель сего эксперимента - получить конкретные цифры по некоторым параметрам этого материала, что бы потом оценить целесообразность и экономичность его использования в постройке дома.
Параметры:
1. Коэффициент теплопроводности;
2. Плотность;
3. Затраты исходного материала (соломы, глины, воды) ,т.е. м. куб. на один м. куб полученного материала.
4. Затраты времени на изготовление и на сушку.
5. Устойчивость материала к открытому огню.
6. Механическая прочность материала.
Эти параметры планируется проверить для нескольких образцов с разными наполнителями и добавками к глине.
Исходные материалы:
1. Жесткая трава (высохшая крапива, иван-чай,белоголовник и т. п.)
2. мягкая трава (сено, солома)
3. Глина
4. Жидкое стекло (Силикатный клей)
5. цемент М400
Для этого эксперимента изготовлена опалубка в виде куба, куда будут закладываться смесь материалов для сушки.

Здесь использовалась жесткая трава (белоголовник, иван-чай,крапива), глина и жидкое стекло.
Дальше на фотографиях видно в образце есть углубление. В это углубление будет установлена жестяная банка. Затем эта банка будет закрыта сверху пробкой из такого же материала как и сам образец. В банку будет помещен постоянный источник тепла. Как именно это будет реализовано? я сейчас работаю над этим. Скорее всего это электрическая лампа малой мощности через регулятор мощности. Таким образом банка с источником тепла будет находиться точно в центре образца. К поверхности банки будет прикреплен термодатчик. Второй термодатчик будет прикреплен к наружной поверхности образца. Физику процесса потом опишу в отдельном посте.
Термодатчик обычный бытовой, думаю для нашего эксперимента это вполне достаточно.
Сейчас образец досыхает уже без опалубки, а в это время залит другой образец.



Теорию здесь не буду описывать.
вот ссылка на выкладки: https://yaricblog.blogspot.com/2011/12/blog-post_17.html

Ну вот собственно источник энергии для испытаний.
Лампочка 15 Вт и регулятор (диммер).
Для контроля напряжения подключается тестер через изолированные изолентой контакты.


На внешней поверхности жестянки помещен термодатчик.
Лампочка в жестянке наполнена песком.
Далее жестянка помещена в образец и закрыта сверху пробкой из того же материала.
Образец был подвешен на улица на ветку дерева в полиэтиленовом мешке.
К наружней поверхности образца прикреплен второй термодатчик.

Итак первые результаты


Результаты появились еще до нового года, но сейчас решил выложить. Тем более, что теперь есть результаты по двум образцам.

Практическое применения теории для конкретного образца:
S0 =0,0576
S1 =0,0081
B =0,625 - коэффициент для упрощения расчетов (смотрите ссылку на теорию)
Kpir =1,5639557083
h1 =0,075
Это некоторые переменные, о который шла речь в предыдущих постах про теорию. Здесь S0, S1 - площади пирамиды. B - промежуточная постоянная, Kpir - коэффициент пирамиды, позволяющий привести поток через пирамиду к потоку через параллелепипед. h1 - Высота оного.
Для образца изготовленного из жесткой высохшей травы, глины и жидкого стекла.
На изготовление ушло:
Жидкое стекло млл Глина м. куб трава м. куб вода, м. куб
150 0,0127108839 0,09 0,012
Время высыхания примерно неделя при температура +20. Но эксперимент я начал через 3 недели после заливки из-за разных других причин не относящихся к эксперименту.
1 2 3 4
Uпит 75 71 72,5 73
Iпит 0,085 0,075 0,055 0,075
P 5,625 5,325 5,4375 5,475
dT 67,4 67,4 59,9 67,4
Kt 0,0823 0,07795 0,0895 0,0802
Плотность образца - 723 кг/м.куб.
Здесь четыре замера с разными напряжениями питания и получившимся током в нагревательном элементе. dT разность температур. Kt это наш искомый коэффициент теплопроводности.
Такое различие в цифрах видимо появляется из-за не стабильного напряжения питания источника тепла и тепловой инерции всей системы. Видимо придется использовать бесперебойник для стабилизации напряжения. Но примерно понятно какой коэффициент у этого материала.

 

Для образца из мягкой травы (ближе к сену) глины и жидкого стекла:
Количество материалов примерно такое же. Время изготовления обоих образцов примерно час. Но здесь нужно учитывать, что я использовал обычное ведро для замачивания глины и соломы и постоянно отслеживал уровень когда нужно заложить чурку для формирования ячейки для нагревателя. Если в реальности использовать большие емкости для приготовления смеси, то можно закидывать смесь в опалубку прямо лопатой и скорость заливки конечно возрастет в разы.
Uпит 74 75 76
Iпит 0,09 0,093 0,098
P 5,55 5,625 5,7
dT 59,7 71,4 68,8
Kt 0,09173 0,07773 0,08175
Вот такие результаты с травой.
Можно сравнить с материалами указанными в справочниках:

http://www.xiron.ru/content/view/58/28/
http://termo-plast.ru/termotab
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C
Видно что такой материал имеет теплопроводность хуже чем у дерева, но лучше чем у минеральных утеплителей. Говоря обычным языком, он "теплее" дерева и "холоднее" минеральных утеплителей. Ближе всего (впрочем это понятно при некотором сравнительном анализе) этот материал к опилкам.
Образец из резанной бумаги и глины уже залит. Теперь ждем высыхания и будем тестить.
Эти образцы из трав и глины будем еще испытывать на горение и на несущую способность (на нагрузку). Еще есть мысль испытать на устойчивость к воде. Типа сколько литров воды нужно впитать в образец чтобы он окончательно "поплыл" и потерял форму. Но это имеет смысл для строений у которых опалубка будет сниматься после высыхания

После последних замеров я оставил образец из соломы и глины висеть на улице и некоторое время не выключал нагревательный элемент.​

Несколько дней он провисел без наблюдения. Я в это время потихоньку решал вопрос с бесперебойником, т. к. до этого в эксперименте напряжение прыгало и падало (качество электроснабжения оставляет желать лучшего, это кстати вызывает желание обследовать еще одну тему - "альтернативное электроснабжение для дома").​

И вот когда я подключил таки нагреватель через УПС, получил неожиданные результаты - коеффициент теплопроводности уменьшился, т. е. теплоизоляционные качества образца улучшились.​

При напряжении 50 В и токе 0,05 А температура внутри образца была теперь 40,4, а на наружной поверхности -11,5. Условия теперь приблизились к натуральным, так как на улице реально было около -20 по данным метео сводки.​

Посчитав по формулам, которые приводил в предыдущих постах мы получим Ктп=0,06 - это почти в половину лучше дерева.​

Что можно предположить? по-видимому образец еще подсох...​

 

Проведен тест горение образца. Можете увидеть как "горит" глиносолома.​

В течение 10 минут жег горелкой и выжег 2 см в глубину в центре пламени.​

 

Вот как проводились натуральные испытания на теплопроводность.​

 

Мне стало интересно, а что если все отдельно? Саман - отстой.
Глина там - не столько клей или защита от огня, сколько - мостик холода.
Взять солому, связать ее в сноп, для образца как-то закрепить скочем или нитками,(внатуре в тюке это делает полипропиленовый шпагат) например. и обмазать сверху глиной, чтобы не горела - такой способ защиты эффективней.
Образец лучше, наверно, в холодильник поместить - стабильные и безветренные условия.
Ну и в порядке пожеланий - такая штука, как тростник.
Он гораздо более стоек к гниению, чем солома. Механическая прочность иная - вместо мятой соломы будут идеальные трубочки. И растет почти везде.
Будете делать тюк - не забывайте о конвекции и тут - прокладки из крафт бумаги обязательны.

 

А мне вот спецы сказали как раз нужно чтоб равномерно обдувалось, чтобы в приграничной зоне не накапливалось тепло

 

Источник тепла у нас внутри и мы измеряем t снаружи и изнутри.
Подуйте на руку! ощущаете холод?
Ветер существенно влияет на результат.

 

Не убедили. Как порывы ветра сдувают тепло и завышают теплоизолирующие свойства материала (что вроде бы есть искажения, но за то приближено к реальным условия эксплуатации), так и неотведенное равномерно тепло занижает теплоизолирующие свойства и тоже создаются искажения...
Кроме того как вы видели в ролике образец помещен в полиэтиленовый пакет что защищает датчик от ветра.
Кстати датчик там выполнен в таком виде, что снимает температуру только с одной стороны, с другой изолирован.
И измерения проводились в безветренную холодную погоду.
Это намного проще чем пытаться подвешивать образец в холодильнике...

Но если Вам удастся провести такой опыт с холодильником, я буду рад увидеть и сравнить результаты испытаний. Если они будут разительно отличаться от моих я сильно засомневаюсь с своей правоте )

 

Господь с Вами. Я только написал, что в холодильнике условия стабильней - хотелось бы иметь достоверный результат. Нет у вас такой возможности или желания- безветреная погода -тоже хорошо.

Как бы опыт повел я?(но я не имею желания и потребности пока еще)
Я бы взял емкость с водой определенной t. и поместил бы её в термостат с 7 сторон основательно утепленный очень толстым слоем ППС, например, на 1 час, а с одной стороны относительно тонким слоем утеплителем с известной теплопроводностью. И так 2-3 известными материалами. Установил бы степень влияния теплопроводности на результат. А потом применил бы любой неизвестный материал.
Опыт можно проводить и при комнатной температуре.

 

1. Не понятно что и как вы собираетесь измерять.
2. какой таки реально толщины с 7-ми сторон делать стенки и из чего?
3. Если вы хотите рассчитать коэффициент теплопроводности, по степень остывания воды, то приведите плиз формулы по которым вы будете это делать.
4. Какой может быть относительно тонкий слой легкого самана? (эта тема именно ему посвящена и поэтому не нужно приводить других примеров). При тонких стенках саман может оказаться просто дырявым

 

Приветствую! А чем закончились испытания? Есть ли построенное что-либо?

 

Если с известным теплосопротивлением потери тепла составили некую единицу, а с неизвестгым к единиц, то теплосопротивление в к раз меньше, на мой взгляд

 

есть построенное что-либо:

в результате экспериментов и расчетов, я получил данные по свойствам самана и меня они устроили. Я решил использовать его в качестве утеплителя.
Работа с ним оказалась весьма тяжелой. Кроме этого у нас около Новосибирска в тот год было проблематично найти подходящую солому. Солома закончилась да и строительный сезон тоже и в итоге я не успел уложить саман полностью.
На следующий год я решил не связываться с соломой (это была целая история по ее поиску и доставке), кроме того я понимал что дальше работа с саманом будет еще сложней, т. к. стены становятся выше, а яма из которой я брал глину глубже...
Поэтому дальше я стал утепляться льнянными матами.
Ну в общем в блоге все написано.

 

Добрый день ! Мне интересна эта тема так как весной если найду ржаную солому попробую тоже стены толщиной 40 см Как вы считаете этого достаточно для лёгкого самана. И ещё прокометнируйте посты на вкладке

 

Да, я совсем забыл сказать что утепление я решил делать двуслойным. То есть первый слой это легкий саман 30-40 см второй это эковата 5-20 см (в верхней части соответственно вместо самана льняные маты). Снаружи от эковаты натянута мембрана, которая паропроницаемая, но не проницаемая для капель дождя.
про мемрану вот тут:

То есть эта мембрана выпускает влажный воздух наружу, но не промокает от дождя.
Про двух и много слойность вот тут:
https://xn--80ajbwpejjci7c.xn--p1ai/
там есть все формулы расчетов и объяснения, и Вы можете самостоятельно проэкспериментировать подставляя свои значения.
Таким образом получается что если вы делаете внутренние слои утеплителя более плотные, а чем ближе к улице более рыхлые, вы создаете условия выхода точки росы (то место где будет конденсироваться влага) за толщу утеплителя. в моем случае это мембрана. на ней будет образовываться или капельки или иней, в зависимости от температуры на улице. Более плотные слои утеплителя такие как дерево удерживают часть влаги в доме. Если влаги в доме будет много будет не комфортно душно, тогда нужно делать вентиляцию.
Если вы подберете такое сочетание при котором влага будет уходить сквозь стены и не накапливаться в утеплителе, то внутри всегда будет комфортно. Но т. к. чудес не бывает, то чтобы вывести точку росы при высокой влажности в доме (как комфортных условий) вам придется терять тепло и возможно еще и приточную вентиляцию делать.
Но если вы производите мало влаги в доме, например из ванной и на кухне сразу вытягиваете в вентиляцию весь пар, то все будет хорошо с утеплителем.