Определение теплопроводности бетона

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.

Что это такое?

При строительстве конструкций и домов со значительной нагрузкой на стены лучше выбрать конструкционный вид материала, а потом утеплить его с помощью полистирола.

Коэффициент теплопроводности бетона служит основной характеристикой при выборе теплоизоляционного сырья. Этот показатель указывает на способность стройматериала удерживать тепло внутри помещения. Высокое значение способствует более оперативному охлаждению дома в зимнее время и нагреванию летом. Блоки повышенной плотности быстрее передают тепло, в то время как поросодержащий материал задерживает нагретый воздух внутри сооружения. Поэтому материалы с более пористой структурой чаще всего применяют в качестве утеплителя.

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.

Влияние влаги

В строительных кругах известно утверждение, что сухие стройматериалы изолируют тепло гораздо лучше влажных. Объясняется это довольно-таки высокой степенью теплопроводности воды. Стены, потолки, полы защищены от холода благодаря порам в стройматериале, заполненным воздухом. При воздействии с влагой воздух вытесняется. Это приводит к повышению коэффициента теплопередачи бетона.

В холодный сезон влага, попавшая в материал, замерзает, что приводит к еще более печальным последствиям. Степень подверженности материала к проницаемости влагой у разных марок может быть отличной друг от друга.

Коэффициент теплопроводности бетона и железобетона составляет 0,18−1,75 Вт/м*К. Таблица теплопроводности бетона и других материалов:

Теплопроводность строительных материалов таблица

Конструкционные материалы и их показатели

Конструкционный бетон, теплопроводность которого зависит от применяемых наполнителей, пользуется большой популярностью. Это обусловлено его прочностью и эластичностью, что позволяет возводить надежные и защищенные от потерь тепла постройки.

Материалы из бетона с добавлением пористых заполнителей

Пористые конструкции характеризуются хорошим удержанием тепла, при этом точный показатель теплопроводности зависит от следующих факторов:

1. Параметры ячеистости.
2. Уровень влажности.
3. Показатели плотности.
4. Теплопроводность матрицы.

Показатели теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные конструкции, состоящие из шлакового наполнителя и керамзита, характеризуются минимальной теплопроводностью. Однако их прочностные свойства остаются невысокими, поэтому основная сфера применения — изоляция несущих стен и пола. Возводить основные конструкции из таких материалов запрещено.

Таблица показателей

Таблица значений для разных материалов выглядит следующим образом:

Руководствуясь сведениями из этой таблицы, можно подобрать оптимальный строительный материал для возведения надежной и защищенной от холода постройки.

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

В этой таблице собраны показатели теплопроводности самых распространенных строительных материалов. Пользуясь подобными справочниками, можно без проблем рассчитать необходимую толщину стен и применяемого утеплителя.

Таблица коэффициента теплопроводности строительных материалов:

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

Теплопроводность строительных материалов (видео)

Основные технические характеристики материала

Краткий обзор блоков из керамзитобетона

Керамзитобетон в настоящее время получил высокую популярность как среди строителей, так и застройщиков. Это обусловлено высокими показателями качества и сравнительно низкой стоимости продукции.

Так что же представляет собой данный материал?

Как следует из названия, основным компонентом, отличающим керамзитобетонные блоки от схожих изделий для строительства, является керамзит. Материал легкий, недорогой, а главное – прочный и обладающий свойством тепло- и звукоизоляции.

Помимо керамзита в состав блоков входит цемент, песок, вода и органические примеси в виде опилок или золы. Марка керамзита и цемента напрямую влияет на характеристики будущего материала и может варьироваться от М100 до М500.

Производственная технология керамзитобетонных блоков достаточно проста, и во многом схожа с производством блоков на основе других материалов. Готовая смесь закладывается в формы, сохнет и обрабатывается под воздействием высокой температуры.

Желающие сэкономить на строительстве, могут вполне попробовать сделать блоки из керамзитобетона своими руками. Однако при этом стоит учесть, что возможность изготовления некачественной продукции вырастает в разы.

Классификация керамзитобетона и область применения

В зависимости от пропорций составляющих материалов, некоторых различий в производственных процессах и области применения, различают керамзитобетон трех видов:

• Теплоизоляционный
• Конструктивно-теплоизоляционный
• Конструктивный

Рассмотрим более подробно:

1. Первый тип керамзитобетона используется исключительно в качестве теплоизоляции. Такой блок обладает малым весом и низкой плотностью, а вот свойство теплоизоляции, или температурного обмена у него значительно выше, чем у большинства материалов. Как видно на фото, теплоизоляционный блок внешне отличается особо выраженной пористостью.
2. Второй тип – обладает большей плотностью и теплопроводностью, за счет этого показатели прочности возрастают, однако свойство передачи температур значительно снижается. Используется данный тип блока в качестве материала для возведения перегородок и внутренних стен.
3. Третий тип, конструктивный, имеет наибольшую плотность. Может использоваться в качестве облицовочного стенового материала, для возведения перегородок с целью звукоизоляции и наружных стен малоэтажных построек. Такие блоки зачастую применяются в качестве одного из составляющих несущих конструкций при сооружении различных инженерных строений. Например, моста. Иногда используются как альтернатива бордюрному камню. Также может стать опорой для скамьи.

Обратите внимание! Каждый из данных видов керамзитобетонных блоков имеет свое достоинство и недостаток — и тут уж придется сделать выбор: либо страдает теплопроводность, либо прочность. Но при правильном подходе, это может и не отразиться на будущем здании. Например, теплоизоляционные блоки, обладающие наименьшей плотностью, отлично подойдут для строительства бани, для которой сохранение тепла – наиболее значимо. А вот при строительстве двухэтажного дома, лучше отдать предпочтение более плотным изделиям.

Что такое коэффициент теплопроводности

Физический смысл коэффициента теплопроводности — это количество тепла, которое проходит через образец единичного объема за одну секунду при разнице температур в один Кельвин (градус Цельсия). Единица измерения — Вт/(м °К), обозначение — λ, k, ϰ.

Чем выше значение коэффициента, тем большей способностью к передаче тепла обладает материал. В абсолютном вакууме λ=0, максимальный — у алмаза и графена, применяемого в наноразработках.

У бетона значение коэффициента теплопроводности находится в пределах 0,05 -2,02 Вт/(м °К) в зависимости от плотности и влажности материала. У ячеистого автоклавного бетона марки М150 λ=0,055 Вт/(м °К), а тяжелые бетоны М800-1000 характеризуются показателем 2,02 Вт/(м °К).

В строительстве при расчете конструкций на сопротивление теплопередаче используют таблицу с точными значениями коэффициента. Его указывают для трех состояний материала:

• в сухом виде;
• при нормальной влажности;
• при повышенной влажности.

Теплотехнический расчет проводят в соответствии с условиями эксплуатации бетона.

От чего зависит величина коэффициента

Коэффициент теплопроводности бетона определяют опытным путем. Поскольку у материала неоднородная структура, то величина непостоянна и носит условный характер.

Параметры, от которых зависит показатель:

• Плотность. Тепловую энергию передают друг другу частицы, поэтому чем ближе они расположены, тем быстрее этот процесс. Соответственно, рыхлые материалы с меньшей плотностью способны лучше противостоять теплопередаче.
• Пористость материала. Тепловой поток перемещается сквозь толщу монолита, часть которого составляют воздушные пустоты. Теплопроводность воздуха очень мала — 0,02 Вт/(м °К). Чем больше занятый воздухом объем, тем коэффициент λ ниже.
• Структура пор — размеры и замкнутость. Мелкие полости снижают скорость передачи энергии, в то время как в крупных сообщающихся отверстиях теплообмен совершается конвекционным путем, увеличивая тем самым общую теплопередачу.
• Влажность. Коэффициент теплопроводности воды 0,6 Вт/м К, это достаточно большой показатель. Проникая в полости бетона, влага уменьшает способность материала сохранять тепло.
• Температура. Чем она у вещества выше, тем быстрее движутся молекулы. Зависимость от температуры линейная, выражается формулой λ=λ_о х (1+b х t), где λ и λ_о — искомый и начальный коэффициенты теплопроводности, b — справочная величина, t — температура в градусах.

Заключение

При выборе материала для строительства дома вы можете ориентироваться на таблицы, приведенные в этой статье, и это будет для вас инструкция по теплопроводности. Но, тем не менее, для проектировки нужны общие расчёты, где учитывается не только возможность стен удерживать тепло, но также среднегодовая температура воздуха в регионе и вид отопления, которое вы будете использовать при эксплуатации здания.