Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından yayınlanan “ASTM D5334-22 Toprak ve kayanın termal iletkenliğinin termal iğne probu prosedürü ile belirlenmesine yönelik standart test yöntemi” standardında, geçici bir ısı yöntemi kullanarak toprak ve kayanın termal iletkenliğini belirlemeye yönelik bir test yöntemi açıklanmaktadır. Bu test yöntemi hem sağlam toprak ve kaya numuneleri hem de yeniden oluşturulmuş toprak numuneleri için uygulanabilir ve laboratuvarda ve sahada etkilidir. Bu test yöntemi homojen malzemeler için en uygun olanıdır, ancak homojen olmayan malzemeler için de temsili bir ortalama değer verebilir.
Bu test yöntemi, sensör için bir delik tutabilen kuru, doymamış veya doymuş malzemeler için uygulanabilir. Termal iğne prob yapısının sıcaklık uçlarına uygunluğuna bağlı olarak 0 ila 100 derece arasındaki sıcaklıklarda geçerlidir. Ancak, şunlardan kaynaklanan önemli hataları önlemek için dikkat edilmelidir:
Tüm gözlenen ve hesaplanan değerler, ASTM D6026 standardında belirlenen anlamlı basamaklar ve yuvarlama talimatlarına uymalıdır. Bu standartta verilerin nasıl toplandığını, kaydedildiğini veya hesaplandığını belirtmek için kullanılan prosedürler, endüstri standardı olarak kabul edilir. Ayrıca, genellikle saklanması gereken anlamlı basamakları temsil eder. Kullanılan prosedürler, maddi değişimi, verilerin elde edilme amacını, özel amaçlı çalışmaları veya kullanıcının hedeflerine ilişkin herhangi bir hususu dikkate almaz ve bu hususlarla orantılı olacak şekilde bildirilen verilerin anlamlı basamaklarını artırmak veya azaltmak yaygın bir uygulamadır. Mühendislik tasarımı için analitik yöntemlerde kullanılan anlamlı basamakları dikkate almak bu standardın kapsamı dışındadır.
Bu test yöntemi, beton, akışkanlaştırılmış termal geri dolgu ve termal harç dahil olmak üzere jeolojik kökenli çeşitli mühendislik gözenekli malzemelerin ısıl iletkenliğini belirlemek için de uygulanabilir ve yaygın olarak kullanılır.
Bu standardın amaçları doğrultusunda ASTM D653 standardında verilen terimler ve tanımlar yanı sıra şu tanımlar geçerlidir:
Isıl iletkenlik, sonsuz uzunlukta, sonsuz incelikte bir ısıtma kaynağı için koşulları simüle etmek üzere büyük bir uzunluk / çap oranına sahip bir iğne prob kullanılarak hat kaynağı test yönteminin bir varyasyonu ile belirlenir. Prob bir ısıtma elemanından ve bir sıcaklık ölçüm elemanından oluşur ve numuneye yerleştirilir. Prob ısıtma elemanına belirli bir süre boyunca bilinen bir akım ve voltaj uygulanır ve sıcaklık artışı kaydedilir. Isıtmanın kesilmesinden sonra zamanla sıcaklık düşüşü de analize dahil edilebilir. Isıl iletkenlik, ısıtma döngüsü ve isteğe bağlı olarak soğutma döngüsü sırasında sıcaklık zaman serisi verilerinin, doğrusal olmayan en küçük kareler ters çevirme tekniği kullanılarak teorik bir eğriyle karşılaştırılması yoluyla analizinden elde edilir.
Bozulmamış toprak örneklerinin, yeniden oluşturulmuş toprak örneklerinin ve kaya örneklerinin ısıl iletkenliği, yeraltı iletim hatları, petrol ve gaz boru hatları, radyoaktif atık bertarafı, jeotermal uygulamalar ve güneş enerjisi depolama tesisleri gibi sistemleri analiz etmek ve tasarlamak için kullanılır. Ölçümler yerinde yapılabilir veya numuneler bir laboratuvar ortamında test edilebilir.
Test uygulanırken, numunenin kütlesi en yakın 0,01 grama ayarlanır ve kaydedilir. Numunenin uzunluğu ve çapı 0,1 mm’ye ayarlanır ve kaydedilir. En az üç uzunluk ölçümü 120 derece aralıklarla ve en az üç çap ölçümü yüksekliğin çeyrek noktalarında yapılır. Numunenin ortalama uzunluğu ve çapı belirlenir. Prob numuneye itilerek termal iğne probu numunenin ekseninden aşağıya yerleştirilir. Numune yoğunsa, iğne probun uzunluğuna eşit bir derinliğe önceden delinmiş bir deliğe yerleştirilir. Termal prob şaftının numuneye tamamen gömüldüğünden ve kısmen açıkta bırakılmadığından emin olmak gerekir.
Numunede bir delik açılması gerekiyorsa, kütleyi ölçtükten sonra delik açılır. Deliğin çapı, sıkı bir uyum olduğundan emin olmak için iğne probunun çapına eşit olmalıdır. Numune ile prob arasında daha iyi termal temas sağlamak için prob ince bir termal gres tabakası ile kaplanabilir. Matkap presi gibi bir cihaz, deliği delmek ve probu düz bir çizgide yerleştirmek için kullanılabilir, böylece numune ile prob arasındaki temas artar ve boşluklar azaltılır. Numunenin seçilen test sıcaklığında sabitlenmesi ve probun numune içinde dengeye gelmesi sağlanır. Stabilite ve denge, sıcaklığın belirli bir süre boyunca gözlemlenmesiyle tahmin edilebilir. Termal probun ısıtıcı teli sabit akım kaynağına bağlanır.
Sıcaklık ölçüm elemanı uçları okuma ünitesine bağlanır. Isıtıcı teline bilinen sabit bir akım uygulanır. Gücü hesaplamak için gerektiği gibi ısıtıcı boyunca akım ve voltaj kaydedilir. Isıtma süresi boyunca en az 20-30 adım için kireç ve sıcaklık okumalarını kaydedilir. Sabit akım kaynağı kapatılır. Soğutma verileri analize dahil edilecekse, ısıtma döngüsüne eşdeğer bir süre boyunca en az 20-30 adım için zaman ve sıcaklık okumaları kaydedilir. Isıl iletkenliği belirlemek için uygun bir yöntem kullanılır. ASTM D2216 standardı test yöntemine uygun olarak başlangıç gravimetrik su içeriği belirlenir ve kaydedilir ve numunenin temsili bir örneğinin kuru yoğunluğu (veya birim ağırlığı) hesaplanır.
Teorik olarak belirli bir süre boyunca sıfır kütleli bir ısıtıcıya sabit miktarda ısı uygulanırsa sıcaklık tepkisi standart içinde verilen formüle göre hesaplanır. Isı girişi kapatıldıktan sonra sıcaklıktaki değişim yine standart içinde verilen formüle göre hesaplanır.
Yıllardır çok geniş bir yelpazede gerçekleştirdiği test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları ile her sektörden işletmelere destek olmaya çalışan kuruluşumuz, bilim ve teknoloji alanında dünyada yaşanan gelişmeleri yakından takip eden ve sürekli kendini geliştiren güçlü bir çalışan kadrosuna sahiptir. Bu çerçevede işletmelere “ASTM D5334-22 Toprak ve kayanın termal iletkenliğinin termal iğne probu prosedürü ile belirlenmesine yönelik standart test yöntemi” standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.
Randevu almak, daha detaylı bilgi edinmek yada değerlendirme talep etmek için formumuzu doldurarak size ulaşmamızı isteyebilirsiniz.
EUROLAB , raporlama ve belgelendirme faaliyetlerini, United Accreditation Foundation (UAF), Türk Akreditasyon Kurumu (TÜRKAK), Enterprise Accreditation Foundation (EAF) kuruluşundan sağladığı akreditasyona dayanarak sürdürmektedir. Enterprise Accreditation Foundation (EAF), aynı zamanda Birleşmiş Milletler (UN GLOBAL COMPACT) imzacısıdır.
