La norme « ASTM D5334-22 Méthode d'essai standard pour déterminer la conductivité thermique du sol et de la roche par la procédure de sonde à aiguille thermique » publiée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) décrit une méthode d'essai pour déterminer la conductivité thermique du sol et de la roche à l'aide d'une méthode de chaleur transitoire. Cette méthode d’essai s’applique aussi bien aux échantillons de sol et de roche intacts qu’aux échantillons de sol reconstitués et est efficace en laboratoire et sur le terrain. Cette méthode d’essai est particulièrement adaptée aux matériaux homogènes, mais peut également donner une valeur moyenne représentative pour les matériaux non homogènes.
Cette méthode d'essai peut être appliquée à des matériaux secs, insaturés ou saturés pouvant accueillir un trou pour le capteur. La sonde à aiguille thermique est valable à des températures comprises entre 0 et 100 degrés, en fonction de l'adéquation de sa structure aux extrêmes de température. Il faut cependant veiller à éviter des erreurs graves résultant :
Toutes les valeurs observées et calculées doivent être conformes aux chiffres significatifs et aux instructions d'arrondi spécifiées dans la norme ASTM D6026. Les procédures utilisées dans cette norme pour spécifier comment les données sont collectées, enregistrées ou calculées sont considérées comme des normes de l’industrie. Il représente également généralement des chiffres significatifs qui doivent être stockés. Les procédures utilisées ne tiennent pas compte d'un changement important, de l'objectif pour lequel les données ont été obtenues, d'études à des fins particulières ou de toute considération relative aux objectifs de l'utilisateur, et il est courant d'augmenter ou de diminuer les chiffres significatifs des données rapportées en fonction de ces considérations. La prise en compte des chiffres significatifs utilisés dans les méthodes analytiques pour la conception technique dépasse le cadre de cette norme.
Cette méthode d’essai est également applicable et largement utilisée pour déterminer la conductivité thermique de divers matériaux poreux d’ingénierie d’origine géologique, notamment le béton, le remblai thermique fluidisé et le mortier thermique.
Aux fins de la présente norme, en plus des termes et définitions donnés dans la norme ASTM D653, les définitions suivantes s'appliquent :
La conductivité thermique est déterminée par une variante de la méthode de test de source linéaire utilisant une sonde à aiguille avec un grand rapport longueur/diamètre pour simuler les conditions d'une source de chauffage infiniment longue et infiniment fine. La sonde est composée d'un élément chauffant et d'un élément de mesure de température et est placée dans l'échantillon. Un courant et une tension connus sont appliqués à l'élément chauffant de la sonde pendant une période de temps spécifiée et l'augmentation de température est enregistrée. La chute de température au fil du temps après l’arrêt du chauffage peut également être incluse dans l’analyse. La conductivité thermique est obtenue à partir de l'analyse des données de séries chronologiques de température pendant le cycle de chauffage et éventuellement le cycle de refroidissement en la comparant à une courbe théorique utilisant la technique d'inversion des moindres carrés non linéaires.
La conductivité thermique d'échantillons de sol intacts, d'échantillons de sol reconstitués et d'échantillons de roche est utilisée pour analyser et concevoir des systèmes tels que des lignes de transmission souterraines, des oléoducs et des gazoducs, l'élimination des déchets radioactifs, des applications géothermiques et des installations de stockage d'énergie solaire. Les mesures peuvent être effectuées sur place ou des échantillons peuvent être testés en laboratoire.
Lors de l'exécution du test, la masse de l'échantillon est ajustée au 0,01 gramme près et enregistrée. La longueur et le diamètre de l'échantillon sont fixés à 0,1 mm et enregistrés. Au moins trois mesures de longueur sont prises à des intervalles de 120 degrés et au moins trois mesures de diamètre sont prises à des quarts de point de la hauteur. La longueur et le diamètre moyens de l’échantillon sont déterminés. La sonde à aiguille thermique est placée dans l'axe de l'échantillon en poussant la sonde dans l'échantillon. Si l’échantillon est dense, l’aiguille est insérée dans un trou pré-percé à une profondeur égale à la longueur de la sonde. Il est nécessaire de s’assurer que la tige de la sonde thermique est complètement intégrée dans l’échantillon et non laissée partiellement exposée.
Si un trou doit être réalisé dans l'échantillon, le trou est réalisé après avoir mesuré la masse. Le diamètre du trou doit être égal au diamètre de la sonde à aiguille pour assurer un ajustement serré. Pour assurer un meilleur contact thermique entre l'échantillon et la sonde, la sonde peut être recouverte d'une fine couche de graisse thermique. Un appareil tel qu'une perceuse à colonne peut être utilisé pour percer le trou et placer la sonde en ligne droite, augmentant ainsi le contact entre l'échantillon et la sonde et réduisant les écarts. L'échantillon est fixé à la température de test sélectionnée et la sonde est laissée s'équilibrer dans l'échantillon. La stabilité et l’équilibre peuvent être estimés en observant la température sur une période donnée. Le fil chauffant de la sonde thermique est connecté à une source de courant constant.
Les extrémités de l'élément de mesure de température sont connectées à l'unité de lecture. Un courant constant connu est appliqué au fil chauffant. Le courant et la tension aux bornes du radiateur sont enregistrés comme requis pour calculer la puissance. Pendant la période de chauffage, les relevés de calcaire et de température sont enregistrés pendant au moins 20 à 30 étapes. La source de courant constant est désactivée. Si des données de refroidissement doivent être incluses dans l’analyse, les relevés de temps et de température sont enregistrés pour au moins 20 à 30 étapes pendant une période équivalente au cycle de chauffage. Une méthode appropriée est utilisée pour déterminer la conductivité thermique. La teneur en eau gravimétrique initiale est déterminée et enregistrée conformément à la méthode d'essai standard ASTM D2216, et la masse volumique sèche (ou poids unitaire) d'un échantillon représentatif de l'échantillon est calculée.
Théoriquement, si une quantité constante de chaleur est appliquée à un appareil de chauffage à masse nulle pendant une certaine période de temps, la réponse en température est calculée selon la formule donnée dans la norme. Une fois l'apport de chaleur coupé, le changement de température est calculé selon la formule donnée dans la norme.
Notre organisation, qui s'efforce de soutenir les entreprises de tous les secteurs avec une large gamme d'études de tests, de mesures, d'analyses et d'évaluation qu'elle réalise depuis des années, dispose d'un personnel solide qui suit de près les développements dans le monde dans le domaine de la science et de la technologie et s'améliore constamment. Dans ce contexte, des services d’essais sont également fournis aux entreprises conformément à la norme « ASTM D5334-22 Méthode d’essai standard pour déterminer la conductivité thermique du sol et de la roche par procédure de sonde à aiguille thermique ».
Pour obtenir un rendez-vous, obtenir des informations plus détaillées ou demander une évaluation, vous pouvez nous demander de remplir notre formulaire et de vous joindre.
