Termisk konduktivitet i hyttsten bestämt i fältförsök
Detta examensarbete inleddes i januari 2008 och initierades av BDX Industri AB i Luleå. Beställarens önskemål var att ett värmekonduktivitetstal för hyttsten i fält skulle bestämmas. Hyttsten från SSAB i Luleå är ett relativt lite undersökt material trots att det använts som vägbyggnadsmaterial med goda erfarenheter i många år. Hyttsten liknar naturgrus och krossat berg men har några egenskaper som avviker. En av dessa är materialets goda isolerande förmåga. Hyttstenskornen är porösare och innehåller en stor mängd slutna porer, vilket gör att korndensiteten blir lägre för hyttstenen än för naturlig ballast. Hur bra hyttsten är på att isolera bestäms av värmekonduktivitetstalet, vilket i sin tur är beroende av faktorer som fukt, kornstorlek mm samt om det är fruset eller ofruset. För att kunna fastställa ett värmekonduktivitetstal i fält byggdes en provkropp upp på SSAB:s industriområde i Luleå. Provkroppen består av två olika fraktioner av hyttsten. Mätinstrumenten för fältförsöket togs fram vid LTU:s lab. Dessa bestod av två temperaturstavar och två värmeflödesmätare (plattor), en till respektive fraktion. Temperaturstavarna består av sex temperaturgivare som mäter temperaturen på olika nivåer. Värmeflödesmätaren består av en platta med känt värmekonduktivitetstal. Plattan är utrustad med temperaturgivare på vardera sida och dessa värden i kombination med plattans kända värmekonduktivitet ger via en del beräkningar värmeflödet genom plattan. En stor mängd mätdata i form av temperaturer i varje mätpunkt samlades in och sammanställdes för vidare analys. De analyserade värdena visar att det främst är i skiktet som omger värmeflödesmätaren som ger ett stabilt värde på värmekonduktivitetstalet. Det visar sig även att materialet med grövre fraktion har ett något lägre värmekonduktivitetstal än materialet med finare fraktion. Anledningen till detta är det grövre materialet innehåller mer porer samt att kontaktytan mellan partiklarna är mindre. Att kontaktytan är mindre innebär att det finns en större mängd luft mellan partiklarna. Luftens värmeledningsförmåga är lägre hyttstenens, vilket leder till ett lägre värde på värmeledningsförmågan i det grövre materialet än i det mer finkorniga. Analysen visar även att den valda metoden är känslig för nederbörd och solinstrålning som i sin tur orsakar kraftiga temperatursvängningar. Kraftiga temperatursvängningar ger missvisande mätvärden. Det i fält uppmätta och beräknade värmekonduktivitetstalet för hyttsten blev 0,50-0,61 W/m, K (beroende av kornstorlek). Vid jämförelse med ett teoretiskt framräknat värde på värmekonduktivitetstalet 0,54-0,62 W/m, K, kan man konstatera att det i fält framtagna värdet överensstämmer väl med det teoretiskt beräknade. Analysen visar att den valda mätmetoden är användbar för detta och liknande försök men att den även med fördel går att utveckla.