теплопроводность бетона

Мозаичные полы, бетонный мозаичный пол, устройство мозаичных полов, мозаичный пол цена

теплопроводность бетона

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ БЕТОНА

• Теплопроводность — одно из важнейших свойств бетона, применяемого в ограждающих конструкциях. Чем легче бетон, тем, как правило, меньше его теплопроводность, поскольку уменьшение плотности бетона связано с повышением пористости, т. е. с вовлечения в объем бетона воздуха, являющегося в небольших порах прекрасным теплоизолятором.

Теплопроводность бетона в значительной мере определяется видом используемого заполнителя. Развитие производства пористых заполнителей для легких бетонов сделало возможным массовое применение легкобетонных стеновых панелей наружных стен в жилищном строительстве, теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов различного назначения.

Расчетная теплопроводность керамзитобетона при плотности 1000 кг/м3 составляет 0,41 Вт/(м-°С), что в 2 раза меньше теплопроводности кирпичной кладки, а при плотности 1200 кг/м3 — 0,52 Вт/(м-°С) и т. д.

Имеется определенная общая зависимость между плотностью и теплопроводностью, однако возможны и существенные отклонения от этой зависимости. Известно, что аморфные материалы менее теплопроводны, чем кристаллические. Так, обычное силикатное стекло с плотностью 2500 кг/м3 имеет теплопроводность примерно 0,8 Вт/(м-°С), т. е. такую же, как у кирпича, плотность которого лишь 1700 кг/м3. Теплопроводность обычного бетона с плотностью, близкой к плотности стекла, составляет примерно 1,4 Вт/(м-°С).

Поэтому с точки зрения требований теплоизоляции предпочтительны заполнители, в составе которых больше стекла, например шлаковая пемза, получаемая быстрым охлаждением поризованно-го расплава (при быстром охлаждении расплава кристаллизация не происходит). Действительно, исследования показали сравнительно малую теплопроводность шлакопемзобетона.

Зависимость теплопроводности бетона от теплопроводности его составляющих исследована С. М. Ицковичем теоретически на модели. В результате получены две формулы, в сущности аналогичные формулам

Формулы дают при расчете близкие результаты, охватывающие область возможных реальных значений теплопроводности бетона на данном заполнителе. Входящий в эти формулы показатель теплопроводности заполнителя К3 определяется испытанием в бетоне при каких-либо зафиксированных параметрах Я,р ицс расчетом по формуле (2.12).

По опытным данным керамзитовый гравий с плотностью зерен р3=0,79 г/см3 имел теплопроводность в бетоне Я3=0,29 Вт/(м-°С), аглопоритовый щебень при р3= 1,34 г/см3 — 0,56 Вт/(м-°С). В. Г. Довжик исследовал подобным образом керамзит различных заводов. Теплопроводность зерен керамзита с плотностью 0,49. 1,14 г/см3 составила 0,11.„0,4 Вт/(м-°С). Подтвердив в общем известную закономерность роста теплопроводности материала с увеличением его плотности, это исследование вместе с тем показало, что в конкретных случаях наблюдаются большие отклонения от нее, главным образом из-за различий состава (содержания стеклофазы и кристаллических минералов). Поэтому нередко практикуемое ориентировочное определение теплопроводности бетона или заполнителя по плотности может привести к ошибочным решениям.

На теплопроводность легкого бетона неплотной структуры (крупнопористого или малопесчаного) существенное влияние оказывает гранулометрический состав заполнителей, поскольку от него зависит характер межзерновой пористости. Из двух видов бетона с одинаковым общим объемом пор мелкопористый, как правило, будет иметь меньшую теплопроводность, так как эффективная теплопроводность воздуха, включающая и передачу излучением, зависит от размера пор (по А. Миснару)

Теплопроводность бетона зависит также от его влажности. Теплопроводность воды составляет 0,58 Вт/(м-°С), что во много раз больше теплопроводности воздуха. Поэтому, если поры бетона вместо воздуха заполняет вода, то теплопроводность его резко увеличивается, теплопотери через увлажненные ограждающие конструкции возрастают, а в зимний период возможно их промерзание. Теплопроводность льда составляет около 1,8 Вт/(м-°С), таким образом с промерзанием увлажненного бетона его теплопроводность еще более увеличивается.

Эксплуатационная влажность легкого бетона зависит от равновесной влажности примененного пористого заполнителя в условиях сорбции (т. е. поглощения влаги из окружающего воздуха) и десорбции (высыхания переувлажненного заполнителя). Десорб-ционная влажность, как правило, выше сорбционной, однако для таких заполнителей, как керамзит, аглопорит, пемза, она при относительной влажности воздуха до 60. 80% составляет лишь сотые доли процента и не имеет существенного значения. Такие заполнители, как древесные опилки, могут иметь равновесную влажность порядка 15%! а это сказывается на теплопроводности.

При приготовлении бетонной смеси и пропаривании изделий пористые заполнители обычно переувлажняются. Поэтому большое значение имеет скорость высыхания бетона, связанная с влагоотдачей заполнителя. Некоторые заполнители отличаются замедленной влагоотдачей. К их числу относится, в частности, мелкий вспученный перлит.

Теплопроводность бетона

Теплопроводность бетона это свойство бетонной смеси, в зависимости от своего объема и массы, в сравнении с другими материалами сохранять тепло. Например: конструктивно-теплоизоляционный и теплоизоляционный бетон.

Основным параметром, который влияет на характеристики застывшей смеси, является ее объемный вес.

Теплопроводность бетона — плотность

Материалы, изготовленные на основе цементного теста, и предназначенные для теплоизоляции имеют массу кубического метра не более 500 кг. Конструктивно-теплоизоляционные бетоны обладают большей плотностью до 1400 кг/М3.

Объемный вес является характеристикой пористости, т. е. показывает процент воздушных или газовых включений. Так для легких бетонов, используемых в качестве теплоизоляционных материалов, малая масса достигается благодаря 70% воздушных пор в застывшей смеси.

Теплопроводность тяжелых составов, удельный вес которых находится в пределах 2000 кг/М3, варьируется от 0. 7 до 1. 5 килокалорий на метр за час, при изменении температуры на один градус. Для сравнения воздух имеет лишь 0. 02 единицы: такая разница обусловлена наличием плотного заполнителя с высоким коэффициентом передачи тепла. Низкие изоляционные характеристики делают неоправданным применение тяжелых бетонов для устройства ограждающих конструкций. Чаще всего реализуется комбинированный метод: поддержание необходимых температурных условий обеспечивается плитами из легких смесей, а конструкционные составы несут основную нагрузку.

Теплоизоляционные бетоны и их теплопроводность, Вт/(м*С):

  • газобетон 0. 12-0. 14;
  • пенобетон 0. 3;
  • керамзитобетон 0. 23-0. 4;
  • шлакобетон 0. 6.

Уменьшение теплопроводности готовых изделий из бетона приводит к падению их прочности. Однако данная проблема уже частично решена, поскольку существуют составы для несущих конструкций с относительно малым объемным весом. Они при обеспечении необходимого армирования применяются для возведения различных сооружений.

Влияет на скорость утечки тепла и размер воздушных включений. Как показали исследования, при равном объемном весе меньшую теплопроводность имеет тот материал, структура которого более сложная. Мелкопористые бетоны выгодно отличаются от собратьев, имеющих более крупные воздушные включения.

Коэффициент теплопроводности бетонного изделия не постоянный, а является функцией от температуры, причем он может, как увеличиваться, так и уменьшаться. Например, материал, компоненты которого были получены из дробленых горных пород, при нагреве хуже проводит тепло, а искусственные керамические включения, такие как керамзит, наоборот увеличивают свою теплопроводность.

Существенное влияние на характеристики бетона оказывают условия эксплуатации и защита от сторонних воздействий. Так открытые с внешней стороны поры могут быть заполнены атмосферной влагой, которая намного лучше проводит тепло, чем воздух, вытесненный ее из внутреннего объема. Поэтому, чтобы избежать снижения теплопроводности материала, необходимо учитывать паро- и гидроизоляцию.

Ячеистый бетон широко применяется в современном строительстве, а в частности, теплоизоляции. Является разновидностью лёгкого бетона, имеет пористую структуру, его поры заполнены воздухом. Бетон ячеистый – это искусственный стройматериал, созданный на основе минеральных вяжущих и кремнезёмистого заполнителя.

Его массовое использование связано с повышением требований к показателям переноса тепла стеновых конструкций на фоне роста цены на энергоносители. Бетон этого типа объединяет свойства камня и дерева, в первую очередь относительно теплоизоляции и теплосбережения при условиях грунтовки. Наиболее популярными подвидами ячеистого бетона являются газобетон и пенобетон. Чтобы понять, насколько выгодно использовать те или иные виды ячеистого бетона в качестве утеплителя, нужно для начала разобраться с понятием теплопроводности и показателями данного материала.

Определение теплопроводности ячеистого бетона

Теплопроводность пористого (ячеистого) соединения характеризует количество тепла, переносимого через 1 м 3 материала со стороной 1 м 2 за 1 час, с одной грани материала на его противоположную грань, при разности температур между ними в 1 градус.

Самая важная характеристика ячеистого бетона — это коэффициент теплопроводности (λ). Его значение зависит от следующих характеристик:

λ0 – это значение теплопроводности для сухого бетона. Нормируется российским ГОСТом 25485-89. При экспериментальном определении λ0 не учитывается влияние влагопереносимости материала, обусловленное градиентом температуры. Проанализировав значения λ0 для наиболее популярных видов ячеистых бетонов (область плотностей — 400 — 700 кг/м 3 ), можно заметить, что значения λ0 для сухих бетонов практически не различаются между собой.

В зарубежных нормах проектирования и отечественных коэффициент теплопроводности имеет различные значения. В отечественных нормах его значения выше на 10 — 23% для бетонов, плотность которых составляет 600-800 кг/м и 1-5% для бетонов, плотностью 1000 кг/м.

Показатели влажности ячеистого бетона

Европейский и Международный комитеты по бетону, проходящие в 1977 году в Лондоне, в связи с существенными различиями в применении в строительстве и физико-техническими свойствами между бетонами на легких заполнителях и ячеистыми бетонами, создали рабочую группу по ячеистому бетону, которая выявила, что эксплуатационная влажность – его важнейший показатель. Значение влажности ячеистого бетона составляет 4-5% от его массы и устанавливается примерно через 2-3 года. Пределы значения отпускной влажности — 25 – 35%.

Способность внутренней влаги передавать тепло обуславливает основную теплопередачу. Ячеистый бетон имеет свойство линейно повышать теплопроводность, по мере увеличения такого показателя как сорбционное влагопотребление до 15%. Дальнейший рост этого показателя влияет уже несущественно.

Есть ряд особенностей эксплуатации ячеистого бетона для того, чтобы получать заявленную теплопроводность. Так, например, обязательно использовать грунтовку для предохранения стен от увлажнения. На наружных стенах грунтовка должна быт паропроницаемая.

Проектирование стен осуществляется в зависимости от климатической зоны и режима влажности помещений. Эти показатели определяются СНиПом II-3-79**. Норма для условий эксплуатации согласно СНиПу II-3-79**:

Состав материала и другие факторы, влияющие на теплопроводность

Стенки пор ячеистого бетона образованы цементным камнем, что значительно увеличивает количество изолированных пустот и уменьшает теплоперенос. Показатели теплопроводности во многом зависят от размеров, формы и распределения пустот, и от состава наполнителей. В качестве наполнителя пустот используются зола, песок, известь, шлаки и др.

Также теплопроводимость зависит от массы материала в единице объема (плотности). В зависимости от марки бетона средней плотности проводимость увеличивается в интервале от 0,08 для марки Д- 300, до 0,38 для марки Д-1200. При чем для камня в золе и камня на песочной основе эти показатели отличаются.

Обязательно учитывать взаимосвязь между прочностью, плотностью и теплопроводимостью камней. К примеру, при плотности 400 кг/м 3 — прочность на сжатие будет 1,3-2,8 Мпа; модуль эластичности – 0,18-1,17 кН/мм2; теплопроводность – 0,07-0,11 Вт/м°С. А при плотности 500 кг/м 3 – 2,0-4,4 Мпа; 1,24-1,84 кН/мм 2 ; 0,08-0,13 Вт/м°С соответственно. Рост количества пустот уменьшает прочность материала и его теплодиффузию.

Снижение коэффициента теплопроводности ячеистого бетона позволяет эффективно применять его для возведения наружных однослойных стен. Приведенное сопротивление теплопередаче стен для Москвы — 3,15 м °С/Вт. Ячеистый бетон (плотность 400 кг/м 3 ) позволяет построить стену, толщина которой будет 0,4 м, плотность 500 кг/м 3 достаточна для стены около 0,5 м.

Результаты исследований тепло физических свойств ограждающих конструкций из ячеистобетонных блоков показали, что устройство швов толщиной 2 мм снижает термическое сопротивление теплопередачи стены на 4-5 %, устройство швов толщиной 10 мм — на 20%, а устройство швов толщиной 20 мм — на 30-32%. Низкие показатели теплопередачи ячеистого бетона обеспечивают его широкое применение. При этом обязательно следует учитывать тот факт, что показатели передачи тепла сохраняются при условии влагозащищенности. Отсюда можно сделать вывод, что неправильное использование самого ячеистого бетона или, к примеру, блоков из него, может привести к низкой эффективности в плане энергосбережения. Поэтому обязательно требуется соблюдать технологию и тогда удастся здорово сэкономить на тепле в осенне-зимний период.

Как определить коэффициент теплопроводности бетона и от чего он зависит

Одно из основных требований современного строительства – это сохранение тепла внутри помещений, что влияет на экономию денежных средств. Поэтому еще при проектировании здания инженеры подбирают строительные материалы с низкой теплопроводностью. Это в полной мере относится и к бетонным конструкциям. Что же это такое – теплопроводность бетона и от чего зависит этот показатель?

Способность материалов проводить тепло

По сути, это свойство любого материала пропускать через свою структуру тепло. И чем больше тепловой энергии проходит, тем выше теплопроводность. Для того чтобы сохранить температуру внутри дома, необходимы стройматериалы с низким коэффициентом.

Измеряется данный эксплуатационный показатель как соотношение тепловой энергии (измеряемой в ваттах), которая может изменить температуру воздуха на 1ºC при прохождении через строительный материал толщиной 1 м за один час. Соответственно единица измерения коэффициента теплопроводности будет такой – Вт/м К ©.

Критерии зависимости

От чего зависит коэффициент теплопроводности бетона? На него влияет несколько факторов, среди которых есть основные и второстепенные. К основным признакам можно отнести плотность бетона, его состав и качество компонентов, пористость и наличие в составе теплоизоляционных материалов, к примеру, керамзита или перлита.

К второстепенным относят влажность бетонной конструкции, температуру окружающей среды, качественное состояние самого бетона.

Классификация бетонов

Основное разделение бетонных растворов производится по их плотности, вот почему этот технический показатель стоит на первом месте определения теплопроводности материала.
Чтобы показать, как влияет плотность на способность проводить тепло, необходимо рассмотреть все группы классификации. Приведем несколько примеров бетонных растворов, которые чаще других используются в строительстве. Вот таблица их теплопроводности.

Таблица наглядно демонстрирует, что чем тяжелее наполнитель, тем выше теплопроводность бетонного раствора. То есть большой вес материала, а значит, и высокая плотность говорят о том, что изделие из него будет быстрее пропускать тепло.

Поэтому когда в сооружении фундамента дома применяется классическая рецептура изготовления бетонного раствора, где используется большое количество щебня, специалисты рекомендуют такое основание дополнительно утеплять (лучше снаружи).

По классификации бетонных растворов получается так: тяжелые виды (плотностью 1800—2500 кг/м³) обладают повышенной теплопроводностью, а легкие (плотностью 500-1800 кг/м³) пониженной. Соответственно их коэффициент будет варьироваться в диапазонах:

  • тяжелый – 1.2-1,5 Вт/м К;
  • легкий – 0,25-0,52 Вт/м К.

Теплоизоляционный

В таблице есть так называемый теплоизоляционный вид, в состав которого входят керамзит, шлаки, вместо песка добавляется вспученный перлит (мелкий речной песок). В эту же категорию можно отнести ячеистые виды бетонов.

У этого материала самый низкий коэффициент теплопроводности. Правда, его прочность тоже очень низкая. Но назначение этой марки – создание именно теплоизоляционных слоев. Из него не производятся несущие конструкции.

Состав легких бетонов

Итак, нас будут интересовать легкие бетоны, которые обладают самой низкой теплопроводностью и могут использоваться для сооружения несущих конструкций. Обозначим два из них, которые сегодня все чаще стали применяться для сооружения домов.

Это бетон, в состав которого входит перлит и керамзит. Сразу же оговоримся, что перлитобетон имеет плотность 1200 кг/м³, а керамзитобетон 950-1000 кг/м³.

Перлитобетон

Кстати, из этого раствора можно заливать как монолитные изделия, так и пустотелые. Так вот, марка первого всегда М50, а вот марка второго – М35.

Керамзитобетон

В зависимости от фракции используемого наполнителя керамзитобетон может быть марки М50 или М35.

Как рассчитать коэффициент

Для определения коэффициента теплопроводности бетона используются специальные математически формулы. Их две:

  1. Формула Кауфмана: 0,0935•(m) 0,5•2,28m + 0,025, применяется для сухих растворов;
  2. Формула Некрасова: (0,196 + 0,22 m2) 0,5 – 0,14, для влажных (3%) смесей.

В них буква m – это масса раствора, которую можно вычислить из его плотности. К примеру, все тот же керамзитобетон плотностью 1000 кг/м³, значит, его масса равна 1,0 кг. Именно этот показатель и учитывается в формулах.

Если это число подставить в любую из формул, то по Кауфману, к примеру, получится коэффициент – 0,238 Вт/м К. Температура раствора при расчетах должна быть равна +25 °С.

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.

Определение теплопроводности бетона

Главная задача строительства — обеспечить сохранность тепла в помещении, поэтому в процессе работ подбираются материалы с низкой теплопроводностью. Теплопроводность — важная техническая характеристика элементов. В том числе бетона, который применяется в строительстве конструкций, образующих наружную оболочку зданий. Чем ниже теплопроводность, тем меньшее количество тепла уходит из дома в холодное время года, тем прохладней в жару.

Определение

Как установить коэффициент теплопроводности и от каких критериев она зависит? Относительная величина, которая определяется как величина теплоты, проходящая за один час через стены, толщиной в один метр, площадью в квадратный метр, с разницей температуры снаружи и внутри в один градус.

Способность предмета проводить через себя тепло — важный показатель, чем больше пропускная способность, тем выше коэффициент теплосбережения. Соотношение энергии, которое охлаждает или нагревает тело в процессе теплообмена, характеризует степень пропуска.

Показатели теплоотдачи

На определение коэффициента влияют два фактора:

  • заполнитель, влияющий на плотность материала;
  • температура природных условий.

Распределение бетонных растворов происходит по плотности, поэтому по техническим характеристикам заполнитель занимает почетное первое место. Чтобы показать, как плотность влияет на теплообмен, рассмотрим их по расположению в таблице. На величину теплообмена воздействуют специальные строительные стандарты. Таблица содержит в себе коэффициент тепла наиболее часто используемых в строительстве наполнителей (заполнитель, теплопроводимость):

  • щебень — 1,3;
  • песок — 0,7;
  • пористый бетон — 1,4;
  • сплошной бетон — 1,75;
  • теплозащитный — 0,18.

По предоставленным в схеме данным видно, что чем тяжелее заполнитель, тем больше теплопроводность бетона. Тяжелый элемент, значит большая плотность, тяжелее сохраняет тепло. При типовом подходе подготовки состава добавляют щебень, такие конструкции требуют дополнительного утепления.

Указанный в таблице теплозащитный показатель говорит о входящем в состав керамзитобетоне. Содержание керамзитобетона в материале с низким процентом теплопроводности (0,41) указывает на возможность создавать тепловую защиту. Но теплозащитный материал слабо подходит для возведения несущей конструкции. Для сравнения, плотность железобетона 1,70, он требует обязательного утепления.

Следовательно, бетонные растворы делят:

  • легкие — небольшая плотностью;
  • тяжелые — концентрация высокая.

Теплопроводимость тяжелого бетона велика, в том числе и железобетона. В строительстве часто применяют легкие бетоны для возведения несущих конструкций с низкой теплопроводностью, что отодвигает в строительстве железобетон на второй план. Главные представители:

  • Перлитобетон. Отлично подходит для монолитных и пустотелых конструкций. Марка прочности для монолита всегда м 50, для пустотелых элементов м35.
  • Керамзитобетон. Плотность колеблется от м35 до м50.

Вернуться к оглавлению

На способность передавать тепло влияет влажность. Повышенная влажность уменьшает способность конструкций сохранять тепло. При заполнении пор материала водой, а не воздухом, составляющая сохранения тепла понижается, а в зимний период увеличивается вероятность промерзания стен.

Например, пористый бетон обладает способностью проводить тепло на 0,14 Вт, а пропитанный водой материал — 1,1 — 2,9 Вт.

Выбирая материал для строительства будущего дома, стоит ориентироваться на инструкции по теплопроводности, сетки с указанием коэффициентов. Для предварительного проектирования учитывают не только способность стен удержать тепло, а температуру окружающей среды, систему отопления, которая будет использоваться в доме.

Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость

Приведена обширная таблица теплопроводности строительных материалов, а также плотность и удельная теплоемкость материалов в сухом состоянии при атмосферном давлении и температуре 20…50°С (если не указана другая температура). Значения даны для более 400 материалов!

Следует обратить внимание на величину теплопроводности строительных материалов в таблице, поскольку эта характеристика, наряду с их плотностью, является наиболее важной. Особенно теплопроводность важна для строительных материалов, применяемых в качестве теплоизоляции при утеплении строительных конструкций.

Теплопроводность строительных материалов существенно зависит от их пористости и плотности. Чем меньше плотность, тем ниже теплопроводность материала, поэтому низкая теплопроводность свойственна пористым и легким материалам (значения плотности строительных материалов, металлов и сплавов, продуктов и других веществ вы также сможете найти в подробной таблице плотности).

Например, в нашей таблице теплопроводности материалов и утеплителей можно выделить следующие строительные материалы с низким показателем коэффициента теплопроводности — это аэрогель (от 0,014 Вт/(м·град)), стекловата, пенополистирол пеноплэкс и вспененный каучук (от 0,03 Вт/(м·град)), теплоизоляция МБОР (от 0,038 Вт/(м·град)), газобетон и пенобетон (от 0,08 Вт/(м·град)).

Теплопроводность бетона. Характеристики тяжелых и легких составов. Свойства газобетонных блоков, керамзитобетонных монолитов, пено- и полистиролбетона

Еще 30 – 40 лет назад в нашей стране сохранению тепла большого значения не придавалось. Дома строились из конструкций, основанных на тяжелых видах бетона, и на первом месте стояло количество возводимых зданий, а теплопроводность бетона считалась параметром сопутствующим. Но времена изменились, энергоносители подорожали, поэтому сейчас на рынке ценятся энергосберегающие материалы.

Что такое теплопроводность

Теплопроводностью в настоящее время называют то количество тепла, которое может проходить за 1 час через 1 м³ материала (в данном случае бетона) при изменении окружающей температуры на 1 ºС.

  • Данная величина именуется коэффициентом теплопроводности и измеряется в ваттах на метр-кельвин.
  • Коэффициент измеряется и рассчитывается в лабораторных условиях с использованием специализированной аппаратуры. Для широкого пользования существует таблица теплопроводности бетона, благодаря которой можно узнать характеристики любого используемого в строительстве вида бетона.

Важно: на данный коэффициент наибольшее влияние оказывает материал, используемый в качестве наполнителя в монолите.
Для влажного материала при отпуске применяется ГОСТ 20024-76.
Сухие материалы регламентируются по ГОСТ 7076-78.

Характеристики материалов

В настоящее время на строительном рынке присутствует несколько видов бетонов. Помимо общеизвестных тяжелых составов широко используются так называемые легкие виды бетонов, каждый из которых обладает своими уникальными характеристиками.

Монолитные блоки из пенобетона.

Тяжелые составы

Тяжелыми составами называют монолиты, которые основаны на цементно-песчаной смеси, так называемый пескобетон.

Или растворы, в состав которых кроме цементно-песочной смеси входит тяжелый наполнитель в виде щебня различной фракции.

  • Кроме этого большинство конструкций подобного рода идут с внутренним металлическим армированием, что придает изделию дополнительную прочность и устойчивость к механическим нагрузкам.
  • По сравнению с новыми видами материала теплопроводность железобетона считается самой высокой, она может доходить до 1,5 – 1,7 Вт/мК. Это вызвано тем, что тяжелые составы имеют самую высокую плотность и удельный вес.
  • Воздух, который в большинстве случаев выступает как теплоизолятор, во время заливки изделия по технологии должен быть максимально удален. Как правило, для этого применяется вибропресование. Плюс наличие металлического арматурного каркаса дополнительно увеличивает и без того немалый коэффициент.
  • Данный материал сейчас больше применяется для возведения несущих конструкций. Но если даже проектом предусмотрено использование стеновых железобетонных панелей, то они в обязательном порядке утепляются дополнительным слоем теплоизоляции.
  • Однослойные панели могут применяться при возведении промышленных зданий, в которых не предусмотрено внутреннее отопление помещений. По большей части это заводские цеха металлургических заводов или крытые складские павильоны.

Далее мы будем говорить исключительно о легких видах бетонов, все они появились относительно недавно и являются продуктом современных технологий. Большинство этих материалов специально разрабатывалось с целью энергосбережения. Отличаются они небольшим весом и достаточно низкой теплопроводностью.

Газобетонные блоки

Данный материал имеет пористую структуру, низкая теплопроводность газобетонных блоков обуславливается тем, что в качестве теплоизолятора выступает воздух.

Кроме того, технология производства не предусматривает использование таких традиционных материалов как песок и щебень для бетона.

  • Если отойти от инженерных терминов, то газобетон делается по принципу дрожжевого теста. Замешивается состав на основе специальных видов цемента и присадок, после чего в него добавляется разрыхлитель, как правило, алюминиевая пудра. Полученная смесь заливается в форму и «подымается». В результате получаем монолит, по всему объему которого равномерно распределены воздушные поры диаметром от 1, до 3 мм.
  • По сравнению с другими пористыми материалами теплопроводность газобетона можно смело назвать едва ли не самой высокой, в среднем порядка 0,12 – 0,14Вт/мК.

Важно: несмотря на такие высокие показатели данный материал, обладает повышенной гигроскопичностью.
То есть он способен напитываться влагой, поэтому если вы решили строить дом из газобетонных блоков, нужно будет серьезно подумать над качественной облицовкой.

На видео в этой статье можно проследить строительство дома из газобетона.

Керамзитбетонный монолит

  • Прежде всего, остановимся на том, что же такое собственно керамзит. Этот материал известен уже давно, он представляет собой особым образом обожженную специальную глину, в состав которой введены присадки. После обжига получаем пористый материал в виде гранул.
  • Промышленность выпускает готовые блоки 2 видов, легкие пустотелые и цельнолитые. Первый вид больше используется как теплоизолятор или для возведения легких, одноэтажных строений. Второй предназначен для монтажа несущих конструкций, он обладает большей плотностью и повышенной прочностью.
  • Теплопроводность керамзитобетонного блока предназначенного для утепления, безусловно, выше, но разница при этом не велика. В среднем теплопроводность керамзитобетона равна 0,23 – 0,4 Вт/мК.

Совет: керамзитбетон лучше всего подходит для обустройства стяжки или заливки блоков своими руками.
Инструкция по замешиванию и заливке раствора традиционная, пропорции 1 часть цемента, 2 части песка и 3 части керамзита. При этом цена состава будет вполне доступной.

На видео в этой статье показаны принципы строительства из керамзитбетона.

Отношение теплопроводности к весу.

  • Технология производства этого материала сродни производству газобетона. Но в его состав еще входит песок, плюс благодаря особым присадкам пенобетонные блоки практически не впитывают влагу.
  • Цена этих блоков несколько ниже, нежели у газобетона, хотя и прочность пенобетона также оставляет желать лучшего. Он больше применяется для обустройства дополнительной теплоизоляции или строительства коттеджей не выше 12 м. Теплопроводность пенобетона также несколько выше, нежели у газосиликата, она составляет порядка 0,3 Вт/мК.

Полистиролбетон

  • Теплоизолятором в данном строительном материале выступают гранулы вспененного пенополистирола, в остальном же все традиционно, цемент, песок и присадки. В результате конструкция получается более плотной и прочной.
  • Эти блоки выпускаются с различной плотностью, в результате они также могут использоваться как утеплитель и как несущая конструкция. В виду такого широкого ассортимента теплопроводность полистиролбетона также может колебаться в зависимости от назначения изделий.
  • Так для утеплительных бетонных блоков она составляет 0,05 Вт/мК, далее по мере увеличения плотности может доходить до 0,14 Вт/мК.

Фото легких блоков.

На видео в этой статье показаны некоторые моменты строительства из полистиролбетона.

В данной статье мы привели усредненные, стандартные данные теплопроводности распространенных бетонов. Но они могут заметно меняться в зависимости от уровня влажности материала и наличия армирующего каркаса.

Как определить коэффициент теплопроводности бетона и от чего он зависит?

При выполнении мероприятий по строительству зданий или ремонту ранее возведенных построек важно надежно теплоизолировать стены строения. Для уменьшения объема тепловых потерь и снижения затрат на поддержание комфортной температуры важно ответственно подойти к выбору теплоизоляционных материалов и выполнению тепловых расчетов. Решая задачи, связанные с обеспечением энергоэффективности бетонных строений, необходимо учитывать теплопроводность бетона. Этот показатель характеризует способность проводить тепло и является одной из наиболее важных характеристик.

Теплопроводность бетонного массива

Как влияет теплопроводность бетона на микроклимат внутри помещения

Из множества строительных материалов, применяемых для возведения зданий, одним из наиболее распространенных является бетон. Среди главных рабочих характеристик материала выделяется коэффициент теплопроводности бетона. На этапе проектирования необходимо предусмотреть применение в процессе строительства теплоизоляционных материалов, позволяющих превратить возведенную железобетонную конструкцию в жилое строение. Ведь важно возвести не только устойчивое, экологически чистое и оригинальное здание, но и создать благоприятные условия для проживания.

Зная теплопроводность бетонного массива, и правильно выбрав теплоизоляционные материалы, можно добиться значительных результатов:

  • существенно сократить тепловые потери;
  • снизить затраты на обогрев помещения;
  • обеспечить внутри здания комфортный микроклимат.

Влияние уровня теплопроводности на внутренний микроклимат выражается простой зависимостью:

  • при возрастании коэффициента, интенсивность тепловой передачи возрастает, и строение, возведенное из материала с такими характеристиками, быстрее остывает и, соответственно, ускоренными темпами нагревается;
  • снижение способности бетонного массива передавать тепло позволяет на протяжении увеличенного периода времени сохранять внутри помещения комфортную температуру, с соответственным уменьшением тепловых потерь.

Зная теплопроводность бетонного массива можно обеспечить внутри здания комфортный микроклимат

Если подытожить, то степень теплопроводимости бетона является определяющим фактором, влияющим на комфортность жилища. Различные виды бетона отличаются структурой массива, свойствами применяемого наполнителя и, соответственно, степенью теплопроводности. Важно использовать такие марки бетона совместно с утеплителями, чтобы обеспечить надежное удержание бетонным массивом тепла в помещении. Выбор применяемых для строительства материалов производится на проектной стадии.

Теплопроводность железобетона и тепловое сопротивление – знакомимся с понятиями

Принимая решение об использовании для строительства здания определенной марки бетона или другого строительного материала, следует обращать внимание на следующие характеристики, обеспечивающие энергоэффективность строения:

  • коэффициент теплопроводности железобетона или бетона. Это специальный показатель, характеризующий объем тепловой энергии, которая может пройти через различные стройматериалы за определенный промежуток времени. При снижении величины коэффициента, способность материала проводить тепло уменьшается, а при возрастании показателя – скорость отвода тепла возрастает;
  • тепловое сопротивление строительных конструкций. Этот параметр характеризует свойства стройматериалов препятствовать потерям тепловой энергии. Тепловое сопротивление является обратным показателем, если сравнивать со степенью теплопроводности. При повышенном значении показателя теплового сопротивления стройматериал может применяться для теплоизоляционных целей, а при пониженном – для ускоренного отвода тепла.

Разрабатывая проект будущего здания, и выполняя тепловые расчеты, необходимо учитывать указанные показатели.

Коэффициент теплопроводности материалов

Коэффициент теплопроводности бетона для различных видов монолита

Определяясь с видом бетона, который будет использоваться для постройки жилого дома, следует оценить, как изменяется теплопроводность монолита для разновидностей этого строительного материала. Поможет сравнить теплопроводность бетона таблица, которая охватывает характеристики всех типов бетона. Рассмотрим, как изменяется уровень теплопроводности бетонного массива, который выражается в Вт/м 2 х ºC для наиболее распространенных разновидностей материала.

Наименьшее значение коэффициента у бетонных композитов с ячеистой структурой:

  • для сухого пенобетона и газонаполненного бетона величина показателя небольшая, по сравнению с другими видами. Она возрастает при повышении плотности материала. При удельном весе 0,6 т/м 3 коэффициент равен 0,14, а при плотности 1 т/м 3 уже составляет 0,31. При базовой влажности значения возрастают от 0,22 до 0,48, а при повышенной от 0,26 до 0,55;
  • керамзитонаполненный бетон, в зависимости от плотности массива, также имеет различную величину коэффициента, который изменяется пропорционально возрастанию удельного веса. Так керамзитобетон с плотностью 0,5 т/м 3 имеет низкий коэффициент, равный 0,14, а при возрастании плотности до 1,8 т/м 3 параметр теплопроводности возрастает до 0,66.

Величина коэффициента определяется также используемым для приготовления бетонной смеси наполнителем:

  • для тяжелого бетона плотностью 2,4 т/м 3 , содержащего щебеночный наполнитель, показатель составляет 1,51;
  • бетон, где в качестве наполнителя используются шлаки, характеризуется уменьшенной величиной теплопроводности, составляющей 0,3–0,7;
  • керамзитобетон, содержащий кварцевый или перлитовый песок, имеет плотность 0,8–1 и, соответственно, уровень теплопроводности, равный 0,22–0,41.

Коэффициент теплопроводности бетона

надежно теплоизолируют возводимое строение. При сооружении стен зданий из бетона, имеющего пористую структуру и пониженный уровень теплопроводности, необходим тонкий слой теплоизолятора. Применение тяжелых марок бетона требует усиленного утепления строения. Для этого укладывается толстый слой теплоизолятора. При подборе материала следует учитывать, что с возрастанием плотности увеличивается теплопроводность бетонного массива.

Какие факторы влияют на коэффициент теплопроводности железобетона

Уровень теплопроводимости бетона, независимо от его марки и наличия в массиве стальной арматуры, зависит от комплекса факторов. Рассмотрим показатели, каждый из которых оказывает определенное влияние на данную характеристику:

  • структура бетонного массива. При создании внутри монолита воздушных полостей процесс передачи тепла через ячеистый массив осуществляется на небольшой скорости и с минимальными потерями. Если подытожить, то увеличенная концентрация ячеек позволяет снизить потери тепла;
  • удельный вес материала. Плотность бетонного массива влияет на его структуру и, соответственно, на интенсивность процесса теплообмена. При возрастании плотности материала увеличивается степень теплопередачи и возрастает объем тепловых потерь;
  • концентрация влаги в бетонных стенах. Бетонный массив, имеющий пористую структуру, гигроскопичен. Частицы влаги, которые по капиллярам просачиваются вглубь бетона, заполняют воздушные поры и ускоряют тем самым процесс теплопередачи.

Выполняя расчеты необходимо учитывать, что с уменьшением влажности материала снижается степень теплопроводимости, и теряется меньшее количество тепла. Применение пористого заполнителя позволяет снизить потери тепла и обеспечить комфортный микроклимат помещения. Стройматериалы с низкой теплопроводностью целесообразно использовать для теплоизоляционных целей. Зная зависимость теплопроводности бетона от его характеристик можно выбрать оптимальный вид материала для постройки стен.

Коэффициент теплопроводности железобетона

Теплопроводность бетона и утепление зданий

Решение о теплоизоляции стен возводимых зданий принимается в зависимости от того, из каких видов бетона производится сооружение стен. Бетонные изделия делятся на следующие виды:

  • конструкционные, применяемые для капитальных стен. Отличаются повышенной нагрузочной способностью, увеличенной плотностью, а также способностью ускоренными темпами проводить тепло;
  • теплоизоляционные, используемые в ненагруженных конструкциях. Характеризуются уменьшенным удельным весом, ячеистой структурой, благодаря которой снижается теплопроводность стен.

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

Для поддержания комфортной температуры в помещении можно возводить стены из различных видов бетона. При этом толщина стен будет существенно изменяться. Одинаковый уровень теплопроводности капитальных стен обеспечивается при следующей толщине:

  • пенобетон – 25 см;
  • керамзитобетон – 50 см;
  • кирпичная кладка – 65 см.

Для поддержания благоприятного микроклимата, в рамках мероприятий по энергосбережению, выполняется теплоизоляция строительных конструкций. На стадии разработки проекта специалисты определяют возможные пути потери тепла и выбирают оптимальный вариант утеплителя.

Сравнительный график коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов и утеплителей

Основной объем тепловых потерь происходит из-за недостаточно эффективной теплоизоляции следующих частей здания:

  • поверхности пола;
  • капитальных стен;
  • кровельной конструкции;
  • оконных и дверных проемов.

При профессиональном подходе и выборе эффективных утеплителей можно сделать свой дом более комфортным, а также сэкономить значительный объем денежных средств на отоплении.

Как производится расчет с учетом коэффициента теплопроводности бетона

Для поддержания комфортной температуры и снижения теплопотерь несущие стены современных зданий выполняются многослойными и включают капитальные конструкции, теплоизоляционные материалы, отделочные покрытия. Каждый слой сэндвича имеет определенную толщину.

Решая задачу по расчету толщины теплоизолятора, необходимо использовать формулу расчета теплового сопротивления – R=p/k, которая расшифровывается следующим образом:

  • R – величина температурного сопротивления;
  • p – значение толщины слоя, указанное в метрах;
  • k – коэффициент теплопроводности железобетона, бетона или другого материала, из которого изготовлены стены.

Используя данную зависимость можно самостоятельно выполнить расчет, используя обычный калькулятор. Для этого необходимо разделить толщину строительной конструкции на коэффициент теплопроводимости бетона или другого материала. Рассмотрим пример расчета для стен толщиной 0,3 метра, возведенных из газобетона с удельным весом 1000 т/м 3 и степенью теплопроводности, равной 0,31.

Алгоритм вычислений:

  • Рассчитайте термосопротивление, разделив толщину стен на коэффициент теплопроводности – 0,3:0,31=0,96.
  • Отнимите полученный результат от предельно допустимого для определенной климатической зоны – 3,28-0,96=2,32.

Перемножив коэффициент теплопроводности утеплителя на величину термического сопротивления, получим в результате требуемый размер слоя. Например, толщина листового пенопласта с коэффициентом теплопроводности 0,037 составит – 0,037х2,32=0,08 м.

Заключение

При выполнении проектных работ и осуществлении мероприятий по теплоизоляции зданий необходимо учитывать теплопроводность бетона. Она зависит от структуры, плотности и влажности стройматериала. Понимая определение теплопроводности, и владея методикой расчетов, несложно определить толщину утеплителя для бетонных стен здания. Правильно подобранный теплоизолятор позволит минимизировать тепловые потери, уменьшить затраты на отопление, а также обеспечить поддержание благоприятной температуры.

Originally posted 2018-03-26 17:00:31.

Теплопроводность бетона

Теплопроводность считается одним из самых важных свойств бетона, который применяется в ограждающих конструкциях. Особенно важно знать значение данного свойства для теплоизоляционных видов стройматериала, основная цель которых состоит в защите ограждающих конструкций от холода и потерь тепла. Как правило, чем легче материал, тем, скорее всего, будет меньше и его теплопроводность. Это объясняется тем, что уменьшение плотности бетона неразрывно связано с тем, что пористость бетона повышается. Таким образом, происходит процесс вовлечения в его объем воздуха, который является отличным теплоизолятором в небольших порах.

Из этого следует, что теплопроводность лёгкого бетона будет иметь самые низкие данные. В то же время, с уменьшением плотности возникнет и уменьшение прочности. Именно в этом и заключается проблема создания максимально прочного материала, имеющего низкие значения теплопотерь.

Определение и зависимость от других показателей

Коэффициент измеряется количеством тепла, которое проходит в течение одного часа через 1 м 2 поверхности материала, имеющего толщину 1 м при существующей разности температур, составляющим 1°. Однако, легче всего измерить значение по теплопереносу (или, как его ещё называют, «теплодиффузия»). При этом напрямую также можно узнать значение.

Больше всего рассматриваемый коэффициент определяется видом заполнителя, который используется в материале. При этом показатель определяется по ГОСТ 20024—76 – для бетона, обладающего отпускной влажностью и по ГОСТ 7076—78 – в сухом состоянии.

Зависимость между плотностью и теплопроводностью

Приведём практический пример. Так, рассматриваемый коэффициент керамзитобетона, имеющего плотность 1000 кг/м 3 будет составлять 0,41 /(м-°С), что в 2 раза меньше, чем у кирпичной кладки.

Теплопроводность тяжелого бетона достаточно велика. Даже в сухом состоянии она составит 1,5/(м-°С), а это в 2 раза выше, чем у кирпичной кладки. Самым эффективным решением будет дополнительно использовать отдельную теплоизоляцию, ведь данный вид влечёт за собой немалые потери тепла в виду своих значений плотности.

Таким образом, влияние данного свойства очевидно. Однако, возможны и отклонения от данной зависимости. Известен тот факт, что кристаллические материалы более теплопроводны, чем аморфные. Доказано, что обычное стекло имеет коэффициент, составляющий около 0,8 Вт/(м-°С), точно такую же, как и у кирпича. Так что, предпочтительны заполнители, которые в своём составе имеют больше стекла: сохранится больше тепла.

Безусловно, влажность также оказывает немалое влияние. Однако, чем выше влажность, тем меньше конструкции смогут оградиться от холода и сохранить тепло – вода имеет показатель в 0,58 Вт/(м-°С), это значительно больше, чем у воздуха. Таким образом, если поры стройматериала заполняет вместо воздуха вода, тогда потери тепла будут выше. При этом, в зимний период вырастает вероятность промерзания. Теплопотери увеличатся в разы. От влажности зависит также и коэффициент теплопроводности ячеистого бетона.

Коэффициенты различных видов

Приведём пример, какими показателями обладают некоторые распространённые виды:

  • Шлакопемзобетон, при проектной плотности 800 кг/м 3 – 0,16 Вт/(м-°С);
  • Ячеистый бетон теплопроводность имеет следующую: 0,14 Вт/(м-°С) при плотности, равной 600 кг/м 3 ;
  • Насыщенный водой обычный материал, в зависимости от состава – от 1,1 до 2,9 Вт/(м-°С).

Важно отметить, что данные значения не могут быть постоянным. Возможно, конечно, приведение усреднённого индекса. Но, тем не менее, значение обязательно зависит от текущих условий и свойств, а также от изменения температуры.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Строителство и ремонт

Добавить комментарий

%d такие блоггеры, как: