Влияние плотности и заполнителей на термические свойства
Диаграмма теплопроводности материалов
Какие бывают бетоны
Монолитные ЖБ стены
- Бетоны в первую очередь классифицируются по своей плотности, так они бывают: 1) особо лёгкие, где плотность составляет менее 500кг/м3; 2) лёгкие — от 500кг/м3 до 1800кг/м3; 3) тяжёлые — от 1800кг/м3 до 2500кг/м3; 4) особо тяжёлые — от 2500кг/м3 и выше.
- Также материал классифицируется по структуре и бывает: 1) крупнозернистым; 2) ячеистым; 3) поризованным; 4) плотным. При этом коэффициент теплопроводности железобетона, который относится к четвёртому классу, является самым высоким и составляет от 1,28 Вт/м*K до 1,51 Вт/м*K, то есть, чем выше плотность, тем легче и быстрее внутренняя энергия (тепло) передаётся на более холодные участки.
- Бетоны могут классифицироваться по виду вяжущего вещества:
- цементные;
- силикатные;
- гипсовые;
- шлакощелочные;
- полимербетоны;
- полимерцементные.
Безусловно, полимеры обладают наиболее низкой теплопроводностью, поэтому коэффициент теплопроводности полистиролбетона самый низкий — от 0,057Вт*⁰C до 0,2Вт*⁰C (в зависимости от плотности), то есть, ним можно утеплять помещение.
- Ну и, конечно, все ЖБИ классифицируются по назначению и бывают:
- конструкционными;
- конструкционно-теплоизоляционными;
- теплоизоляционными;
- гидротехническими;
- дорожными;
- химически устойчивыми.
Нас в данном случае интересует 2-ой и 3-ий пункты, где ЖБК при сравнительно малой толщине способны обеспечить не только несущую способность, но и сохранить тепло в помещении. Например, коэффициент теплопроводности пенобетона в зависимости от наполнителя (песок, зола) и назначения составляет от 0,08Вт*⁰C до 0,29Вт*⁰C, а коэффициент теплопроводности газобетона, учитывая те же параметры, от 0,072Вт*⁰C до 0,183Вт*⁰C.
Строительство
Сборные ЖБК
| Заполнитель | Масса (кг/м3) | Средний коэффициент теплопроводности (Вт/м*⁰C) | |
| Штыкованный бетон (цемент 165кг/м3) | |||
| Пемза | 775 | 0,193 | |
| Кусковой пористый и доменный гранулированный шлак | 1045 | 0,324 | |
| Котельный шлак | 1190 | 0,314 | |
| Песок, котельный шлак | 1450 | 0,461 | |
| Песок, кирпичный щебень | 1660 | 0,620 | |
| Песок, гравий | 2055 | 1,319 | |
| Трамбованный бетон (цемент 165кг/м3) | |||
| Пемза | 864 | 0,24 | |
| Кусковой пористый и доменный гранулированный шлак | 1140 | 0,327 | |
| Котельный шлак | 1258 | 0,335 | |
| Песок, котельный шлак | 1340 | 0,393 | |
| Песок, кирпичный щебень | 1560 | 0,544 | |
| Песок, гравий | 1816 | 0,733 | |
| Трамбованный бетон (цемент 245кг/м3) | |||
| Пемза | 885 | 0,262 | |
| Кусковой пористый и доменный гранулированный шлак | 1165 | 0,317 | |
| Котельный шлак | 1300 | 0,348 | |
| Песок, котельный шлак | 1375 | 0,42 | |
| Песок, кирпичный щебень | 1820 | 0,7 | |
| Песок, гравий | 2127 | 1,372 | |
Таблица теплопроводности бетонов в сухом виде
Стены из пеноблоков. Фото
| Масса (кг/м3) | Среднее количество ячеек/см2 (штук) | Средний диаметр ячеек (мм) | Средний коэффициент теплопроводности (Вт/м*⁰C) |
| 253 | 221 | 0,63 | 0,069 |
| 282 | 53 | 1,28 | 0,087 |
| 314 | 23 | 1,86 | 0,101 |
| 368 | 201 | 0,64 | 0,088 |
| 373 | 161 | 0,71 | 0,088 |
| 366 | 88 | 0,97 | 0,098 |
| 370 | 60 | 1,17 | 0,102 |
| 415 | 186 | 0,66 | 0,096 |
| 415 | 123 | 0,81 | 0,102 |
| 420 | 42 | 1,38 | 0,112 |
| 563 | 284 | 0,51 | 0,129 |
| 539 | 202 | 0,61 | 0,11 |
| 559 | 145 | 0,71 | 0,127 |
| 580 | 94 | 0,89 | 0,14 |
| 611 | 300 | 0,49 | 0,14 |
| 633 | 70 | 1,07 | 0,154 |
| 620 | 22 | 1,79 | 0,158 |
| 913 | 313 | 0,41 | 0,217 |
| 927 | 58 | 0,96 | 0,234 |
| 956 | 22 | 1,53 | — |
Таблица теплопроводности пенобетонов в сухом виде
Керамзитобетонная кладка
В настоящее время, благодаря изобилию материалов на строительном рынке, при строительстве дома своими руками можно выбрать наиболее «тёплые» элементы для кладки, что в дальнейшем скажется на стоимости эксплуатации (меньший расход энергоносителей для отопительных приборов). Например, коэффициент теплопроводности керамзитобетонных блоков с плотностью 1000кг/м3 составляет 0,41Вт/м⁰C, что вдвое меньше аналогичного показателя кирпичной кладки!
А вот коэффициент теплопроводности керамзитобетона с плотностью 1200кг/м3 будет больше — 0,52Вт/м⁰C и так далее, но любой из таких блоков подойдёт для малоэтажного строительства, следовательно, настоящий материал как нельзя лучше подходит для частного сектора.
Конечно, здесь может возникнуть проблема из-за более высокой стоимости, но можно также использовать более дешёвые ячеистые блоки с другим наполнителем из пено-, газо- или шлакобетона
Конечно, очень важно учитывать способность материала впитывать волу — чем она больше, тем хуже, так как мокрая кладка превосходно проводит тепло и в таких случаях потребуется дополнительная лицевая отделка с гидробарьером
Состав и основные свойства
Дома и другие жилые помещения строят из железобетона, но иногда он подходит и для промышленных масштабов. Для конструкций берут разные виды арматуры : проволочная, стержневая, соединенная сетка. Бетон защищает сталь от влаги и реакции с другими веществами благодаря своей плотности. Теплопроводность у этого материала тоже достаточно низкая, поэтому он защищает сталь от моментального нагрева при резком изменении температуры.
Для армирования конструкции используется метод предварительного натяжения, чтобы уменьшить массу изделий и повысить плотность стали. Также после предварительного обжатия не появляются трещины, поэтому здание реже нуждается в ремонте.
Железобетон выпускают монолитным или сборным. Второй вид привозят в разобранном виде на стройку, его предварительно изготавливают на заводе. Монолитный железобетон заливают на месте возведения конструкции. Это удобней, но тогда материал получается не таким прочным. Устройство монолитного железобетона считается более простым, поскольку для него достаточно подготовить каркас, опалубку и железный каркас.
Для сборного железобетона применяют тяжелый, легкий или ячеистый бетон. Обычно туда еще добавляют материалы специального назначения, чтобы повысить устойчивость.
Сборный и монолитный железобетон используют для возведения конструкций из-за долговечности, прочности, стойкости к химии, огню и сопротивляемости любым нагрузкам.
Что такое теплопроводность, какими единицами измерения она описывается?
Если не рассматривать каких-то теоретических условий, то в реальности все физические тела, жидкости или газы обладают способностью к передаче тепла. Иными словами, чтобы было понятнее, если какой-то объект начинают нагревать с одной из сторон, он становится проводником тепла, нагреваясь сам и передавая тепловую энергию дальше. Точно так же – и при охлаждении, только с «обратным знаком».
Даже на простом бытовом уровне всем понятно, что эта способность выражена у разных материалов в очень отличающейся степени. Например, одно дело мешать готовящееся на плите кипящее блюдо деревянной лопаткой, и совсем другое – металлической ложкой, которая практически моментально разогреется до такой температуры, что ее невозможно будет держать в руках. Этот пример наглядно показывает, что теплопроводность металла во много раз выше, чем у дерева.
И таких примеров – масса, буквально на каждом шагу. Например, прикоснитесь рукой к обычной деревянной двери в комнате, и к металлической ручке, прикрученной на ней. По ощущениям – ручка холоднее. Но такого не может быть – все предметы в помещении имеют примерно равную температуру. Просто металл ручки быстрее отвел на себя тепло тела, что и вызвало ощущения более холодной поверхности.
Коэффициент теплопроводности материала
Существует специальная единица, которая характеризует любой материал, как проводник тепла. Называется она коэффициентом теплопроводности, обозначается обычно греческой буквой λ, и измеряется в Вт/(м×℃). (Во многих встречающихся формулах вместо градусов Цельсия ℃ указаны градусы Кельвина, К, но сути это не меняет).
Этот коэффициент показывает способность материала передавать определенное количество тепла на определённое расстояние за единицу времени. Причем, это показатель характеризует именно материал, то есть без привязки к каким бы то ни было размерам.
Такие коэффициенты рассчитаны для практически любых строительных и иных материалов. Ниже в данной публикации приведены таблицы для различных групп – растворов, бетонов, кирпичной и каменной кладки, утеплителей, древесины, металлов и т.д. Даже беглого взгляда на них достаточно, чтобы убедиться, насколько эти коэффициенты могут отличаться.
Очень часто производители стройматериалов того или иного предназначения в череде паспортных характеристик указывают и коэффициент теплопроводности.
Материалы, которые отличаются высокой проводимостью тепла, например, металлы, как раз и находят часто применение в роли теплоотводов или теплообменников. Классический пример – радиаторы отопления, в которых чем лучше их стенки будут передавать нагрев от теплоносителя, тем эффективнее их работа.
А вот для большинства строительных материалов – ситуация обратная. То есть чем меньше коэффициент теплопроводности материала, из которого возведена условная стенка, тем меньше тепла будет терять здание с приходом холодов. Или, тем меньше можно будет сделать толщину стены при одинаковых показателях теплопроводности.
И на титульной картинке к статье, и на иллюстрации ниже показаны весьма наглядные схемы, как будет различаться толщина стены из разных материалов при равных способностях удержать тепло в доме. Комментарии, наверное, не нужны.
В справочной литературе часто указывается не одно значение коэффициента теплопроводности для какого-то материала, а целых три. (А иногда – и больше, так как этот коэффициент может меняться с изменением температуры). И это – правильно, так как на теплопроводные качества влияют и условия эксплуатации. И в первую очередь – влажность.
Это свойственно большинству материалов – при насыщении влагой коэффициент теплопроводности увеличивается. И если ставится цель выполнить расчеты максимально точно, с привязкой к реальным условиям эксплуатации, то рекомендуется не пренебрегать этой разницей.
Итак, коэффициент может даваться расчетный, то есть для совершенно сухого материала и лабораторных условий. Но для реальных расчетов берут его или для режима эксплуатации А, или для режима Б.
Эти режимы складываются консолидировано из климатических особенностей региона и из особенностей эксплуатации конкретного здания (помещения).
Тип своей климатической зоны по уровню влажности можно определить по предлагаемой карте-схеме:
Особенности влажностного режима помещений определяются по следующей таблице:
Таблица определения влажностного режима помещений
Основные характеристики
В основа блоков – раствор из цемента, воды, песчаного наполнителя и керамзитовых гранул. При этом основную роль играет именно концентрация и размеры последних в составе.
С увеличением размеров гранул керамзита в бетоне снижается способность материала пропускать тепло, что разрешает сооружать конструкции с узкими стенами в местах, где их уровень прочности будет достаточный, чтобы выдерживать возлагаемые нагрузки.
Такие характеристики материала – находка для строительства. При небольшой ширине стен и, соответственно, массе не требуется создания высокопрочного основания, что сокращает затраты на строительство.
Теплопроводность блоков из ячеистого бетона: коэффициент
Изделия из ячеистых бетонов все шире применяются при строительстве. Причиной массового использования становится повышение требований к показателям теплопереноса стеновых конструкций на фоне роста стоимости энергоносителей. Таким бетоном объединяются свойства дерева и камня, прежде всего относительно теплосбережения и теплоизоляции при условии грунтовки.
Определение
Теплопроводность пористого соединения, образованного ячейками, характеризует количество теплоты, переносимой через тело куба материала со стороной 1 м2 за один час с одной грани на противоположную, при достижении между ними разности температур в один градус. Параметр — «коэффициент теплопроводности».
От чего зависит проводимость тепла?
Количественные ее параметры определяются пористостью материала (составом компонентов), количеством влаги и плотностью, присущими ячеистым бетонам. Теплоизолятор — воздух внутренних пустот блоков.
Плотность
Масса материала в единице объема определяет параметры проводимости тепла. Характер зависимости представлен графически далее.
Величины проводимости тепла продукцией показаны ниже. Первое значение для камня на золе, второе — с песочной основой. Ячеистые бетоны бывают конструкционные, конструкционно-изоляционные, теплоизоляционные. Взаимосвязь прочности, плотности и теплопроводимости камней показана ниже.
Снижение плотности из-за роста количества пустот уменьшает прочность материала, но и уменьшает теплодиффузию.
Влажность
Ячеистому бетону свойственно линейное повышение теплопроводимости по мере увеличения сорбционного влагопотребления до 15%. Дальнейший его рост влияет несущественно. Основная теплопередача происходит за счет способности внутренней влаги передавать тепло.
Предохранение стен от увлажнения обеспечивает грунтовка (на наружных стенах должна быть паропроницаемая грунтовка). Эксплуатационная влажность ячеистого бетона, составляющая до 5% от массы, устанавливается через 2 – 3 года. Вместе с тем величины отпускной влажности находятся в пределах 25 – 35%.
Состав материала
Участвует размерами, формой и равномерностью распределения пустот, а также свойствами наполнителей. Стенки пор образует цементный камень, поэтому увеличение количества изолированных пустот уменьшает теплоперенос. Наполнителями бывают: золы, шлаки, песок, известь и пр.
Теплопроводимость в сухом состоянии
Определяется по результатам испытаний как усредненная величина коэффициента теплопроводности высушенной партии, как показано ниже.Фактическая теплопередача, которую имеет ячеистый бетон, в сухом состоянии не должна быть выше показанной больше чем на 10%. Ниже приведены значения теплодиффузии, которые обеспечиваются ячеистыми бетонами в соответствии с требованиями.
Теплопередача в ячеистом бетонном соединении в зависимости от влажности
Эксплуатационное содержание влаги выше, чем то, которое имеет сухой блок. Теплодиффузия рассчитывается для изделия в конструкции (значения приведены ниже).
Нормы предусматривают, что проводимость тепла блока может увеличиваться на 4% при росте влажности на 1%.
Вывод
Низкие показатели передачи тепла пористых соединений обеспечивают их широкое применение. Вместе с тем показатели теплопередачи сохраняются при условии влагозащиты.
Кирпич как изолятор
Далее для сравнения рассмотрим характеристики в отношении теплопроводности и этого популярного строительного материала. По прочностным качествам кирпич не только не уступает бетону, но зачастую и превосходит его. То же самое касается и плотности этого строительного камня. Весь используемый сегодня при возведении зданий и сооружений кирпич классифицируется на керамический и силикатный.
Обе этих разновидности камня в свою очередь могут быть:
- полнотелыми;
- с пустотами;
- щелевыми.
Конечно же, полнотелые кирпичи задерживают тепло хуже пустотных и щелевых. Теплопроводность кирпича
| Кирпич | Полнотелый силикатный/керамический | Силикатный/керамический с пустотами | Щелевой силикатный/керамический |
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м°С) | 0,7-0,8/0,5-0,8 | 0,66 /0,57 | 0,4/0,34-0,43 |
Теплопроводность бетона и кирпича, таким образом, практически одинакова. Как силикатный, так и керамический камень изолируют помещения от холода довольно-таки слабо. Поэтому дома, возведенные из такого материала, следует дополнительно утеплять. В качестве изоляторов при обшивке кирпичных стен так же, как и залитых из обычного тяжелого бетона, чаще всего применяются пенополистирол или минеральная вата. Можно использовать для этой цели и пористые блоки.
Классификация изделий в соответствии с ГОСТ
В соответствии с ГОСТ 25485-89, пенобетон и изделия из него имеют несколько классификаций. Рассмотрим в таблице.
Виды пенобетона и сфера применения:
| Факторы (показатели) определяющие классификацию | Виды пенобетона | Краткое описание |
| В зависимости от средней плотности изделий, пенобетон может быть | Конструкционно-теплоизоляционный | Наиболее распространенный вид пенобетона среди частных застройщиков. Обладает плотностью в 500-900 кг/м3. Применяется при возведении перегородок, стен. |
| Конструкционный | Отличается повышенной прочностью и плотностью. Плотность его варьируется в промежутке от 900 до 1200 кг/м3. Используется при возведении несущих конструкций. Способен выдержать существенные нагрузки. | |
| Теплоизоляционный | Обладает наименьшим показателем плотности из всех вышеперечисленных видов. Числовое значение равно 300-400 кг/м3. Поскольку плотность и прочность его крайне мала, используется материал в качестве утеплителя. Значимые нагрузки выдержать ему не под силу. | |
| В зависимости от метода твердения, пенобетон выделяют | Автоклавный (синтезного твердения) | Достигает марочной прочности в условиях обработки под действием давления и крайне высоких температур. Производится такая обработка при помощи специализированного оборудования – автоклава. |
| Неавтоклавный (гидратационного твердения) | Твердеет в естественных условиях. В отличие от автоклава может изготавливаться своими руками. Большие затраты – не понадобятся. Нужна только инструкция, минимальный набор сырья и оборудования. Цена строительства за счет этого может существенно снизиться. Отличается более серым цветом, а также более низкими показателями свойств и качеств. Ниже мы приведем сравнение двух этих видов блока. | |
| С учетом содержания кремнеземистого компонента выделяют изделия, выпуск которых произведен: | На песке | Содержание того или иного компонента в составе влияет на показатели качеств. В первую очередь это касается теплопроводности материала. |
| На золе | ||
| На иных продуктах промышленности | ||
| Тип вяжущего также определяет классификацию. Материал может производиться на: | Известковом вяжущем | Это означает, что содержание компонента превышает 50% от общего состава. |
| На цементном | ||
| На шлаковом | ||
| На смешанном | ||
| На зольном | ||
| Пенобетонные блоки различаются в зависимости от категории точности. В соответствии с этим изделия могут быть: | 1-ой категории | На фото ниже представлены размеры допустимых отклонений. |
| 2-ой категории | ||
| 3-ей категории | ||
| В зависимости от назначения блоки могут быть | Стеновые | Применяются при возведении стен |
| Перегородочные | Используются при монтаже перегородок. | |
| U-образные | Используют при устройстве опалубки (стационарной), при устройстве перемычек и так далее. |
Как уже упоминалось, пенобетон используется также в качестве материала для изготовления перемычек. Пенобетонные перемычки по ГОСТ могут быть нескольких типов: монолитное изделие и изделие в виде латинской буквы У.
Помимо обычных стеновых блоков, выпускаются изделия из пенобетона, содержащие одну или две облицованные стороны. Они не требуют последующей отделки.
Пеноблок с облицовкой
Пенобетон не менее популярен в использовании его в жидком виде. Существует технология изготовления, позволяющая производить растворную массу прямо на строительной площадке непрерывно.
Один из вариантов применения монолитного пенобетона
Монолитный пенобетон
Такой материал используют при устройстве монолитных конструкций, устройстве стяжек и основ под теплый пол.
Стяжка пола монолитным пенобетоном
Видео в этой статье содержит полезную информацию о домах из пенобетона.
А теперь рассмотрим кратко, чем же отличается в соответствии с ГОСТ автоклавный пенобетон от неавтоклавного?
Автоклавный и неавтоклавный пенобетон: основные технические отличия:
| Вид пенобетона | Марка плотности, Д | Автоклавный пенобетон | Неавтоклавный пенобетон | ||
| Прочность на сжатие, класс В | Морозостойкость | Прочность на сжатие, класс В | Морозостойкость | ||
| Теплоизоляционный | 300 | 0,75 0,50 | Не нормируется | — | — |
| 400 | 1,5 1 | 0,75 0,5 | Не нормируется | ||
| 500 | — | — | 1 0,75 | ||
| Конструкционно- теплоизоляционный | 500 | 2,5 2 1,5 1 | 15-35 | — | — |
| 600 | 3,5 2,5 2 1,5 | 15-75 | 2 1 | 15-35 | |
| 700 | 5 3,5 2,5 2 | 15-100 | 2,5 2 1,5 | 15-50 | |
| 800 | 7,5 5 3,5 2,5 | 3,5 2,5 2 | 15-75 | ||
| 900 | 10 7,5 5 3,5 | 15-75 | 5 3,5 2,5 | 15-75 | |
| Конструкционный | 1000 | 12,5 10 7,5 | 15-50 | 7,5 5 | 15-5 |
| 1100 | 15 12,5 10 | 10 7,5 | |||
| 1200 | 15 12,5 | 12,5 10 |
Расчет теплопроводности стен из пеноблоков
Расчет теплопроводности стен из пеноблоков
Программы для теплотехнического расчёта:Teplotech2 (.xls файл)Teplotech3 (.exe файл)Teplotech4 (.exe файл)
Теплоизоляция (сопротивление теплопередаче) стен из пеноблокови варианты их строительства.
Пенобетон, как строительный материал, стал востребован в России после вступления в силу СНИП 2-3-79. В нем были определены новые нормы по теплоизоляции стен, по которым, например, минимальная толщина кирпичной стены должна быть около 2 метров. Естественно, что строить дома с такими стенами экономически невыгодно и строители стали искать материал на замену кирпичу. Этот материал должен был обеспечивать хорошую теплоизоляцию, быть экологически чистым и долговечным. Всем этим требованиям отвечает пенобетон, и по этой причине спрос на этот материал в настоящее время непрерывно растет. Итак, в данной статье мы рассчитаем необходимую толщину наружной стены, при её строительстве одним из 2-х наиболее популярных вариантов: кирпич-пенобетон или оштукатуренный пенобетон. Пенобетон в стене может быть различной плотности, мы рассчитаем варианты стены для плотностей 600, 800 и 1000кг\куб.м. Также, на основе примера расчета необходимой толщины стены в данной статье, Вы сможете, в будущем, рассчитывать толщину любой стены, из любых, материалов самостоятельно.Что нужно знать для расчета:1. Теплотехнические характеристики всех материалов, из которых будет состоять стенаУ каждого строительного материала есть теплотехнические характеристики. Это теплопроводность или сопротивление теплопередаче (величина обратная теплопроводности). Эти коэффициенты, необходимые для расчета теплопотерь, показывают какая мощность теряется каждым квадратным метром наружной поверхности конструкции при ее толщине в 1м и разницей температур между наружной и внутренней поверхностью в 1 градус (kt=ватт/(m*t)). Данные для многих материалов приведены в СНИП 2-3-79.2. ГСОП (Градусо-сутки отопительного периода, град.С в сут.)Данный показатель можно рассчитать по формуле из СНИП 2-3-79, а можно просто взять из справочника. Например, для Москвы и Санкт-Петербурга он менее 6000.3. Сопротивление стены теплопередачеОно зависит от ГСОП и берется из СНИП. В нашем случае, при ГСОП 6000, сопротивление теплопередаче у стены должно быть не менее 3,5 (град.С*кв.м./Вт).
Итак, наша стена должна иметь суммарное сопротивление теплопередаче не менее 3,5 (град.С*кв.м./Вт), т.к. каждый слой имеет свое сопротивление теплопередаче, то сопротивление всей стены, согласно СНИП 2-3-79, измеряется как сумма сопротивлений слоев. Также нам понадобится коэффициент теплопроводности Вт/(м*град.С) всех материалов используемых для стены:1.кирпич лицевой М-150 – 0,562.пенобетон плотность 600 – 0,143.пенобетон плотность 800 – 0,214.пенобетон плотность 1000 – 0,295.штукатурка – 0,58
Ниже следует расчет пенобетонного слоя для 2-х вариантов стен: 1-й вариант стены: облицовочный кирпич (250х120х65) + пеноблок (х мм)+ штукатурка (20мм)Рассчитаем какая толщина пенобетона нужна.Толщина кирпича в стене, при обычной укладке, 120мм. Разделим толщину в метрах на теплопроводность 012/0,56 и получим сопротивление теплопередаче кирпичного слоя 0,21. Толщина штукатурки 20мм, следовательно её сопротивление теплопередаче равно 0,02/0,58=0,03.Рассчитаем толщину пенобетонного слоя:
| Плотность пенобетона | Формула | Результат — требуемая толщина слоя |
| 600 | х=(3,5-0,21-0,03)*0,14 | 450мм |
| 800 | х=(3,5-0,21-0,03)*0,21 | 680мм |
| 1000 | х=(3,5-0,21-0,03)*0,29 | 940мм |
2-й вариант стены: штукатурка (20мм)+ пенобетон (х мм)+ штукатурка(20мм)Толщина штукатурки (суммарная) 40мм, следовательно её сопротивление теплопередаче 0,06. Соответственно толщина пенобетонного слоя должна быть:
| Плотность пенобетона | Формула | Результат — требуемая толщина слоя |
| 600 | х=(3,5-0,06)*0,14 | 480мм |
| 800 | х=(3,5-0,06)*0,21 | 720мм |
| 1000 | х=(3,5-0,06)*0,29 | 1000мм |
Мы рассчитали необходимую толщину стены для соответствия теплопроводности по СНИП 2-3-79, учитывая различные варианты укладки стен. Если вам что-то непонятно или у вас возникли вопросы — пишите на форум.
Свойство бетона – теплопроводность | Теплоёмкость
Теплопроводность бетона – это показатель, требующийся при создании ограждающих конструкций, например, монолитов. Он является одним из самых важных, поэтому мастера постоянно изучают новые подробности, так как производители продолжают менять характеристики строительного материала. Сейчас коэффициент теплопроводности бетона М300 лучше всего известен профессионалам, считаясь стандартом, но полезнее изучить зависимости, чтобы сделать выводы.
От чего зависит теплопроводность?
Зависимость теплопроводности – интересная характеристика, позволяющая проводить сравнение для оптимизации параметров готовой конструкции. Специалистам приходится прибегать к сложным методикам изготовления бетонов, чтобы усовершенствовать определенный показатель. Какие же особенности влияют на строительный материал?
- Наполнитель;
- Влажность.
Первый пункт меняет производитель, постепенно меняя наполнители, что гарантирует нужные показатели смеси
Второй – воздействие окружающей среды, которое заставляет обратить внимание на возможные изменения с течением времени
Наполнитель
Подбор наполнителя – главный инструмент производителя. Сегодня бетон в СПб заказывается постоянно, поэтому его ассортимент постоянно пополняется. Работа с теплопроводностью остается одним из важнейших направлений, давших феноменальные результаты.
Причиной изменения показателей является плотность материала. Поры заполнены воздухом, являющимся отличным теплоизолятором. По этой причине появляется дополнительно влияние на показатели. На основании данной информации выводится зависимость от типа бетона.
- Легкие составы обладают минимальной теплопроводностью, поэтому считаются лучшим выбором для монолитных конструкций.
- Тяжелые бетоны отлично проводят тепло, но в них добавляют наполнители, например, керамзит или шлаковая пемза, дающие дополнительную изоляцию.
Производитель представляет разные смеси, так что выбор не займет много времени. Заказчики учитывают требования проекта, свободно отыскивая подходящий строительный материал. Тем более что плотность и наполнитель можно изменить даже в бытовых условиях без заводского оборудования.
Влажность
Зависимость от влажности окружающей среды критична для бетона. Причиной этого также является плотность, так как в пустоты на поверхности с течением времени проникает вода. Ее теплопроводность значительно выше, чем у воздуха, поэтому подобные покрытия намного быстрее теряют тепло.
Если существует опасность воздействия повышенной влажности, рекомендуется в качестве наполнителя использовать керамзит или древесные опилки. В этом случае пустоты заполняются, а новый компонент не позволяет воде воздействовать на теплопроводность. Так что бетон B15 характеристики сохраняет в любых условиях.
Теплопроводность бетона – сложный вопрос, но он остается актуальным в строительстве. Его активное применение для железобетонных и монолитных конструкций часто требует снижения этого показателя для обеспечения максимальной изоляции и частичного отказа от дополнительной отделки.
Теплопроводность бетона и ее коэффициент для легкого и сплошного материала
Если бетон собираются применять для ограждающих конструкций, тогда необходимо выяснить величину его теплопроводности, она прямо пропорционально зависима от веса материала. Это связано с уменьшением плотности и повышением пористости. А значит, что в один объем вовлекают больше воздуха, что и делает его хорошим теплоизолятором.
Заполнитель бетона (шамот)
Что влияет на данную величину?
Она зависит:
- от типа заполнителя;
- плотности и структуры материала;
- равновесия влажности.
Рассмотрим каждый случай по отдельности.
Известно, что теплопроводность бетона зависима от типа заполнителя, потому что при постройке жилого дома для наружных стен в массовом применении так называемые легкие панели, которые имеют различное назначение (конструкционное, теплоизоляционное и др.).
Отметим, что помимо некоторых отклонений, есть и некая зависимость плотности и теплопроводности. Например, если материал находится в кристаллическом состоянии, то эти обе величины имеют большее значение, чем тогда, когда его структура аморфная. Поэтому более популярны те заполнители, в состав которых входит пемза (шлаковая). Ее можно получить во время быстрого охлаждения пористого расплава, так как при данном процессе он не кристаллизуется, а шлакопемзобетон имеет маленькую теплопроводность.
Ячеистый бетон с низкой теплопроводностью
Если бетон крупнопористый или малопесчанный, то есть имеет неплотную структуру, тогда на его проводность влияет состав гранулометрического заполнителя, так как от него зависима и межзерновая пористость.
Если имеется два вида бетона, у которых объем пор одинаковый, тогда теплопроводность мелкопористого будет меньше, так как она зависима от величины пор.
Если применяют легкий бетон, тогда его влажность (эксплуатационная) связана с равновесием этой же величины в различных условиях (сорбции – поглощение влаги из окружающей среды и десорбции – высыхание заполнителя, который был переувлажнен). При относительной влажности воздуха 60 – 80 % и применении таких заполнителей, как пемза, керамзит, аглопорит, десорбционная влажность не имеет особого значения, так как это относительно малая величина. А если в качестве наполнителя применяют древесные опилки, тогда это заметно влияет на его теплопроводность, так как равновесная влажность составляет 15 %. В ином случае величина десорбционной влажности должна быть выше сорбционной.
Отметим, что если теплопроводность легкого бетона резко увеличится, тогда вместе с ней возрастет и его тепловая потеря, но это в том случае, если вместо воздуха поры материала заполнит вода (теплопроводимость которой составляет 0,58 Вт/ м- °С, что намного больше, чем у воздуха). А зимой ограждающая конструкция, выполненная из такого материала, может промерзнуть, так как данный коэффициент для льда равен 1,8 Вт/м- °С и поэтому в таких условиях теплопроводность бетона увеличивается в разы.
Коэффициент теплопроводности материала
Для того чтобы определить данную величину имеются специальные ГОСТ- ы, которые различны для бетона в сухом состоянии и с отпускной влажностью.
Если бетон легкий и его должны применить для стеновых панелей, тогда он имеет поризованную или плотную однородную структуру, причем объем между зерновыми пустотами, который заполнен раствором цемента и уплотнен бетонной смесью, не должен составить более 3%.
Рассмотрим, коэффициент теплопроводности бетона для разных его видов:
- Если материал сплошной, тогда эта величина составляет – 1,75;
- Если бетон пористый – коэффициент равен 1,4;
- На каменном щебне – 1,3;
- На песке – 0,7;
- Термоизоляционный бетон имеет коэффициент 0,18.
Теплопроводность бетона
Если при изготовлении применяют парообразующие или воздухововлекающие примеси, тогда их объем не должен составить на порцию:
- Для бетона без песка – более 25;
- На плотном песке – более 15;
- На пористом песке – более 12.
Заключение
Подведя итог, отметим, что отпускная влажность легкого бетона для жилых и общественных зданий составляет 15, а для промышленных и сельскохозяйственных сооружений – 13.
Если соблюдать все нормы и требования при производстве панелей, тогда нет необходимости использовать антикоррозийную защиту для арматуры.
Прочность или теплоизоляция?
Конечно, есть определенные условия, при которых теплопроводность бетонной смеси будет или уменьшаться, или возрастать
В первую очередь придется обращать внимание на толщину заливаемой смеси. Чем этот показатель больше, тем ниже теплопроводность
Но при этом увеличивается расход самого материала, что влияет на себестоимость производимых работ.
Вот почему, решая сразу две задачи: увеличение теплоизоляционных характеристик конструкции и снижение ее себестоимости, в первую очередь необходимо соблюсти точное соотношение прочности и количества раствора.
В некоторых случаях идут на то, чтобы увеличить прочность, то есть использовать тяжелые бетоны, но при этом снизить теплоизоляционные свойства. Или наоборот. В любом случае основное требование – это прочность, а затем уже теплоизоляционные качества и другие характеристики.
Одной из важнейших характеристик бетона, безусловно, является его теплопроводность. Меняться этот показатель у разных видов материала может в значительных пределах. Зависит теплопроводность бетона, п режде всего, от вида использованного в нем наполнителя. Чем легче материал, тем лучшим изолятором от холода он является.
Технические характеристики
Бетон характеризуется хорошей сопротивляемостью на сжатие, но недостаточной – на растяжение. Нивелировать это свойство и призван металлический каркас из монолитного железобетона, который, в свою очередь, показывает прекрасные результаты при растяжении, но недостаточные при сжатии. Комбинация обоих материалов позволяет при строительстве воспользоваться только достоинствами.
Остальные характеристики конструкций определяет вид бетона.
- Легкие бетоны – керамзитобетон, опилкобетон и прочее, используются для облегченных конструкций и для уменьшения теплопроводности, так как по этим показателям бетон уступает глиняному кирпичу.
- Тяжелые бетоны – с плотностью в 2200–2500 кг/ куб.м обеспечивают надежность несущих конструкций и фундамента. Смесь подбирают по кассам – B1, B2, B1,5.
В состав бетона вводятся разнообразные дополнительные компоненты, позволяющие получить те или иные свойства. Так, те же опилки в составе соответствующей марки увеличивают теплоизоляционные качества, а добавка горных пород – прочность.
А теперь давайте поговорим про теплопроводность монолитного железобетона. Теплопроводность камня зависит от наполнителя.
- Максимальной теплопроводностью обладает именно монолитный бетон без присадок – 1,75 Вт/(м·град).
- Чуть лучше показатели у смеси с добавкой щебня и гравия – 1,51 Вт/(м·град).
- Показатели материала на песке, шлаках и с добавкой силикатов колеблются от 0,3 до .81 Вт/(м·град).
- Максимальными теплоизоляционными характеристиками обладает специальный теплоизоляционный бетон – 0,18 Вт/(м·град), а также смесь на вулканическом шлаке – 0,2–0,5 Вт/(м·град), что соответствует показателям керамического щелевого и пустотелого кирпича.
Конструктивное решение монолитного железобетона регулируется ГОСТ и соответствующими требованиями СНиП. В документах указываются возможные схемы и те изделия, которые можно использовать для сооружения тех или иных элементов. По ГОСТ несущая система здания должна составлять единое целое из фундамента, вертикальных опор – стены и колонны, и горизонтальных плит – перекрытия и покрытия.
Стоит отметить, что плиты, по сути, являются уже элементами сборно-монолитного строительства. Однако в документации они также именуются монолитными конструкциями.
Для чего требуется получение монолитного железобетона, какова его область применения, читайте далее.
