Exterio05.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что надо знать строителю о теплопроводности разных видов бетонов

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

Легкие и тяжелые бетоны

Для бетонов характерна такая зависимость – чем легче бетон, тем ниже его теплопроводность. Это происходит потому, что чем легче бетон, тем меньше его плотность. Соответственно, в нем много пор. А в порах собирается воздух, который и играет роль теплоизолятора. Именно производство пористых заполнителей для легких бетонов сделало возможным их массовое применение в строительстве жилья. Именно из этих материалов надо желательно изготавливать наружные стены дома.

Или, если Вы хотите построить погреб с бетонными стенами, для строительства лучше всего применять легкий бетон. В таком погребе создадутся наилучшие условия для хранения продуктов без дополнительной изоляции.

Показатели теплопроводности легких бетонов, имеющие в основе ячеистые и пористые заполнители составляют около 0,25-0,5 Вт/(м* о С).

Совершенная противоположная ситуация получается с тяжелыми бетонами. Они не имеют пор – соответственно, не содержат воздуха. Поэтому их теплопроводность составляет от 0,7 до 1,5 Вт/(м* о С). Применять их в строительстве жилья для наружных стен не очень целесообразно. Его лучше использовать для несущих элементов, так как у него очень большая прочность.

Такие материалы также делятся на две основные группы. В строительстве могут использоваться бетоны:

  • тяжелые;
  • особо тяжелые.

При производстве второй разновидности материала применяются такие наполнители, как металлический скрап, гематит, магнетит, барит. Используются особо тяжелые бетоны обычно только при строительстве объектов, основным назначением которых является защита от радиации. В эту группу входят материалы с плотностью от 2500 кг/м 3 .

Обычные тяжелые бетоны изготавливают с применением таких видов наполнителя, как гранит, диабаз или известняк, изготовленные на базе горного щебня. В строительстве зданий и сооружений используется подобный материал плотностью 1600-2500 кг/м 3 .

Какая же может быть в данном случае теплопроводность бетона? Таблица, представленная ниже, демонстрирует показатели, характерные для разных типов тяжелого материала.

Влажность

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 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.

  1. Тяжелый — 1,2-1,5 Вт/м К.
  2. Легкий — 0,25-0,52 Вт/м К.

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.

О понятии теплопроводности

Теплопроводностью обладают все твердые, жидкие и газообразные вещества. Энергию от нагретого участка более холодному передают хаотично движущиеся частицы — молекулы, атомы, электроны. Чем ближе друг к другу они расположены, тем активнее происходит теплообмен.

Плотность материала напрямую влияет на его способность проводить тепло. Например, кирпич по сравнению с ячеистым бетоном более плотный, лучше проводит тепловую энергию. Кирпичная стена толщиной 500 мм также защищает помещение от теплопотерь, как легкобетонная толщиной 300 мм. Железобетон плотнее керамзитобетона в три раза, соответственно, он более теплопроницаемый.

Бетон представляет собой сложную неоднородную структуру. Входящие в состав компоненты обладают разной способностью теплопередачи. Наименьшую имеет воздух в капиллярах цементного камня и микрополостях внутри заполнителя. Чем материал пористее, тем хуже передается тепловая энергия.

Читать еще:  Сертифицированный утеплитель для фасада

Закономерную связь между видом заполнителя и теплопроводностью бетона подтверждают опыты материаловедов Довжика В. Г., Миснара А. Они установили, что чем мельче размер замкнутых пор в теле монолита, тем хуже передается тепло.

Третий фактор, влияющий на теплопроводность — влажность. Вода проводит тепло в 20 раз лучше воздуха. Заполняя поры бетона, она ухудшает теплоизоляционные качества. Зимой возможно промерзание увлажненного слоя ограждающей конструкции.

Чтобы определить этот показатель пользуются такими формулами:

  • Кауфмана. Применяется для определения коэффициента на сухом бетоне. Выглядит так: λ = 0,0935*(m)0,5*2,28m + 0,025;
  • Некрасова. При изменении влажности и показатель меняется. Поэтому для бетона с влажностью более 3% используют такую формулу: λ = (0,196 + 0,22 m2)0,5—0,14.

Для расчета нужно иметь сведения об исследуемых экземплярах. Знак m обозначает объемную массу объекта, а λ — непосредственно искомый коэффициент. Так как вес различных видов бетона при одинаковом объеме меняется, то и значение показателя также изменяется. Коэффициент теплопроводности керамзитобетона имеет одно из самых низких значений. Поэтому этот материал чаще всего применяют в качестве утеплителя.

Важную роль в строительстве играет влажность бетона, которая сказывается не только на теплопроводности стройматериала, но и его прочностных показателях. Гидроизоляционные мероприятия помогут предупредить такие побочные эффекты.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов – таблицы

Теплоизоляционные свойства материалов прекрасно демонстрируют сводные таблицы, в которых представлены нормативные показатели.

Таблица коэффициентов теплоотдачи материалов. Часть 1 Проводимость тепла материалов. Часть 2 Таблица теплопроводности изоляционных материалов для бетонных полов

Но эти таблицы теплопроводности материалов и утеплителей учли далеко не все значения. Рассмотрим подробнее теплоотдачу основных строительных материалов.

Таблица теплопроводности кирпича

Как уже успели убедиться, кирпич – не самый «тёплый» стеновой материал. По теплоэффективности он отстаёт от дерева, пенобетона и керамзита. Но при грамотном утеплении из него получаются уютные и тёплые дома.

Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине (кирпич и пенобетон)

Но не все виды кирпича имеют одинаковый коэффициент теплопроводности (λ). Например, у клинкерного он самый большой – 0,4−0,9 Вт/(м·К). Поэтому строить из него что-то нецелесообразно. Чаще всего его применяют при дорожных работах и укладке пола в технических зданиях. Самый малый коэффициент подобной характеристики у так называемой теплокерамики – всего 0,11 Вт/(м·К). Но подобное изделие также отличается и большой хрупкостью, что максимально минимизирует область его применения.

Неплохое соответствие прочности и теплоэффективности у силикатных кирпичей. Но кладка из них также нуждается в дополнительном утеплении, и в зависимости от региона строительства, возможно, ещё и в утолщении стены. Ниже приведена сравнительная таблица значений проводимости тепла различными видами кирпичей.

Теплопроводность разных видов кирпичей

Таблица теплопроводности металлов

Теплопроводность металлов не менее важна в строительстве, например, при выборе радиаторов отопления. Также без подобных значений не обойтись при сварке ответственных конструкций, производстве полупроводников и различных изоляторов. Ниже приведены сравнительные таблицы проводимости тепла различных металлов.

Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 1 Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 2 Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 3

Таблица теплопроводности дерева

Древесина в строительстве негласно относится к элитным материалам для возведения домов. И это не только из-за экологичности и высокой стоимости. Самые низкие коэффициенты теплопроводности у дерева. При этом подобные значения напрямую зависят от породы. Самый низкий коэффициент среди строительных пород имеет кедр (всего 0,095 Вт/(м∙С)) и пробка. Из последней строить дома очень дорого и проблемно. Но зато пробка для покрытия пола ценится из-за своей невысокой проводимости тепла и хороших звукоизоляционных качеств. Ниже представлены таблицы теплопроводности и прочности различных пород.

Проводимость тепла дерева Прочность разных пород древесины

Таблица проводимости тепла бетонов

Бетон в различных его вариациях является самым распространённым строительным материалом на сегодня, хотя и не является самым «тёплым». В строительстве различают конструкционные и теплоизоляционные бетоны. Из первых возводят ответственные узлы зданий с последующим утеплением, когда же из вторых строят стены. В зависимости от региона к таковым либо применяется дополнительное утепление, либо нет.

Сравнительная таблица теплоизоляционных бетонов и теплопроводности различных стеновых материалов

Наиболее «тёплым» и прочным считает газобетон. Хотя это не совсем так. Если сравнивать структуру пеноблоков и газобетона, можно увидеть существенные различия. У первых поры замкнутые, когда же у газосиликатов большинство их открытые, как бы «рваные». Именно поэтому в ветреную погоду неутеплённый дом из газоблоков очень холодный. Эта же причина делает подобный лёгкий бетон более подверженным к воздействиям влаги.

Какой коэффициент теплопроводности у воздушной прослойки

В строительстве зачастую используют воздушные ветронепродуваемые прослойки, которые только увеличивают проводимость тепла всего здания. Также подобные продухи необходимы для вывода влаги наружу. Особое внимание проектированию подобных прослоек уделяется в пенобетонных зданиях различного назначения. У подобных прослоек также есть свой коэффициент теплопроводности в зависимости от их толщины.

Читать еще:  Для чего нужен акустический поролон

Таблица проводимости тепла воздушных прослоек

Основные параметры, от которых зависит величина теплопроводности

Не все строительные материалы одинаково теплоэффективны. На это влияют следующие факторы:

    Пористая структура материала говорит о том, что подобное строение неоднородно, а поры наполнены воздухом. Тепловые массы, перемещаясь через такие прослойки, теряют минимум своей энергии. Поэтому пенобетон именно с замкнутыми порами считается хорошим теплоизолятором.

Замкнутые поры пенобетона наполнены воздухом, который по праву считается лучшим теплоизолятором

Повышенная плотность материала гарантирует более тесную взаимосвязь частиц друг с другом. Соответственно, уравновешивание температурного баланса происходит намного быстрее. По этой причине плотный материал обладает большим коэффициентом проводимости тепла. Поэтому железобетон считается одним из самых «холодных» материалов.

Высокая плотность даёт хорошую прочность железобетону, но также и «обделяет» его теплоэффективностью

  • Влажность – злокачественный фактор, повышающий скорость прохождения тепла. Поэтому так важно качественно произвести гидроизоляцию необходимых узлов здания, грамотно организовать вентиляцию и использовать максимально инертные к намоканию строительные материалы.
  • «Холодно, холодно и сыро. Не пойму, что же в нас остыло. » Даже Согдиана знает о том, что сырость и холод − вечные соседи, от которых не спрячешься в тёплом свитере

    Зная, что такое проводимость тепла, и какие факторы на неё влияют, можно смело пробовать применять свои знания для расчётов будущих строительных конструкций. Для этого нужно знать коэффициенты используемых материалов.

    Ячеистые новации

    Строго говоря, ячеистые бетоны уже нельзя считать новацией: у этих строительных материалов давно появились свои сторонники, а их применение в загородном домостроении с каждым годом расширяется. Но в сравнении с традиционным бетоном пенобетон и газобетон все-таки являются более новыми и прогрессивными материалами.

    Ячеистый бетон – легкий материал с очень хорошими теплоизоляционными характеристиками, прочный и долговечный. Его можно отделывать практически любым материалом, включая кирпич и дерево, очень просто и дешево транспортировать. Использование ячеистобетонных блоков позволяет значительно сократить трудозатраты и ускорить строительство дома.

    Основа пенобетона – смесь вяжущего и кремнеземного компонентов с добавлением пенообразователя. После перемешивания с водой она вспучивается, приобретая ячеистую структуру. В результате мы получаем легкий материал с очень хорошими теплоизоляционными характеристиками.

    Способность хорошо сохранять тепло – основное преимущество ячеистых бетонов. К примеру, 20 см пенобетона в отношении теплосбережения соответствуют 40 см дерева или 140 см кирпича. Согласно новым СНиПам термическое сопротивление материалов для нашего региона должно быть не менее 3,060С м2/Вт. Так вот, данное требование выполняется при толщине стен из силикатного кирпича 2,5 м, а из пенобетона – всего 37 см! Поэтому и в стоимости разница получается существенная.

    Кроме того, использование пенобетонных блоков позволяет значительно сократить трудозатраты. Производительность труда при их кладке – выше, чем при использовании стандартного кирпича, поэтому квадратный метр стены обходится в два-три раза дешевле. Наконец, снижение веса самой стены (а пенобетонная стена гораздо легче кирпичной!) приводит и к экономии на каркасах конструкций, опорах и сваях.

    Пенобетон изготавливают как в стационарных условиях, так и непосредственно на стройплощадке, где с помощью мобильного оборудования можно получить состав заданной плотности.

    В первом случае он применяется в виде блоков; самый ходовой размер – 500 Ѕ 400 Ѕ 200 мм. Во втором – в жидком виде. Пенобетон высокой плотности используется при сооружении фундамента или этажных перекрытий. Менее плотный материал служит для изготовления сборных блоков и панелей перегородок в зданиях, для теплоизоляции полов и крыш, а также для заполнения пустот и звукоизоляции.

    Что лучше – применять готовые блоки или использовать технологию заливки прямо на стройплощадке? Это зависит от целей и ваших возможностей. Готовые пенобетонные блоки по размеру больше кирпича, и из них можно очень быстро возвести стены. В качестве перекрытий используют железобетонные плиты, что также выгодно с точки зрения экономии времени. При этом вы сразу получаете геометрически точную «коробку», которую сразу можно отделывать.

    Но и в случае применения жидкого пенобетона не понадобится много времени. Вначале изготавливается каркас из дерева или легких стальных конструкций. Далее производится наружная облицовка каким-либо материалом (кирпичом, ЦСП и т. д.) и внутренняя облицовка. А затем между наружной и внутренней облицовкой заливается пенобетон. По весу такой пенобетон оказывается даже легче, чем готовые блоки, да и заливку сделать недолго.

    Читать еще:  Утепление канализационных труб в земле

    Итак, еще раз перечислим положительные качества пенобетона. Это очень надежный материал, он практически не подвержен воздействию времени, то есть построенные из него дома могут стоять многие десятилетия. Замкнутые поры препятствуют впитыванию влаги пенобетоном, а его повышенная прочность на сжатие позволяет получать материал с хорошей несущей способностью. О теплозащите уже говорилось выше – она обеспечивается тем, что пенобетон в значительной степени состоит из воздушных пузырьков, а воздух, как известно, лучший теплоизолятор. Дома из пенобетона способны аккумулировать тепло и в итоге существенно (до 20–30%) снижать расходы на отопление. Пенобетон защищает и от жары, а также регулирует влажность воздуха в помещениях, создавая комфортный микроклимат в загородном доме.

    В пенобетоне можно очень легко прорезать каналы под электропроводку, розетки, трубы, воздуховоды. Пенобетон является отличным звукоизолятором, в пенобетонном доме вы будете хорошо защищены от шума проходящей поблизости трассы или звука работающего в пристройке дизель-генератора. Этот материал не выделяет токсичных веществ, по своим экологическим качествам уступая лишь древесине. Зато он огнестоек, то есть не разрушается под воздействием высокой температуры, и, естественно, не возгорается. Пенобетон прост в обработке, он ничем не сдерживает фантазию заказчика и архитектора. Его можно отделывать практически любым материалом, включая кирпич и дерево. Пенобетон легко и дешево транспортировать – для перевозки готовых блоков можно использовать любой вид транспорта.

    Еще один член семейства ячеистых бетонов – газобетон. Он тоже принадлежит к сравнительно новым строительным материалам, но, опять же, пользуется немалым спросом на строительном рынке. По сути газобетон является искусственным камнем, который изготавливается по специальной технологии. В воде замешивается цемент, молотый кварцевый песок, тщательно размельченная известь и гипсовый камень, добавляется алюминиевая пудра. После этого в теплой влажной камере смесь вспухает, поднимается и превращается в массив газобетона. Массив разрезают на блоки и помещают их в автоклавную печь, где они подвергаются закалке водяным паром при давлении 8–12 атмосфер и температуре 200оС.

    Производителей качественного газобетона немало, в частности, хорошую репутацию имеет продукция эстонских производителей. В Петербурге качественный газобетон на немецком оборудовании производит 211 КЖБИ. Немецкая технология обеспечивает высокую геометрическую точность блоков, равномерную плотность массива и наилучшие показатели прочности готовых блоков и армированных плит.

    Газобетон (как и пенобетон) обладает отличными теплоизоляционными свойствами: выложенная из него стена эффективно защищает загородный дом от холода, будучи при этом сравнительно тонкой. Сравнительно с чем? Конечно, с традиционным кирпичом. Для того чтобы наружные стены соответствовали по теплозащитным свойствам требованиям СНиПов, достаточно выбрать газобетон толщиной 400 мм при плотности 500 кг/м3. Стены же из кирпича с такими же показателями по теплопроводности должны быть не менее 640 мм. При этом вес одного квадратного метра стены из газобетона будет в три раза легче кирпичной стены такой же площади. А значит, и затраты на фундамент под дом со стенами из газобетона будут значительно меньше. Если сюда включить транспортные расходы (доставка газобетона также очень простая операция), то в итоге получается весьма серьезная экономия. А потому популярность газобетона среди строителей вовсе не вызывает удивления.

    Еще один плюс газобетона – возможность быстрого возведения стен, поскольку стеновые блоки из газобетона больше, чем даже крупноформатный кирпич. Из газобетона можно за один сезон легко построить надежный и теплый загородный дом. Долговечность готовой стены – не менее 100 лет. Кроме блоков производится также армированный газобетон в виде балок, плит перекрытий и т. д.

    Итак, семейство бетонов – довольно обширное, но вряд ли останется неизменным. Технологии развиваются, и в этой сфере строительной индустрии наверняка будут неожиданности и сюрпризы.

    Материалы для внешних стен

    На сегодняшний день существует множество стеновых строительных материалов. Но наибольшей популярностью в частном домостроении по-прежнему пользуются строительные блоки, кирпичи и дерево. Основные отличия – это плотность и теплопроводность строительных материалов. Сравнение дает возможность выбрать золотую середину в соотношении плотность/теплопроводность. Чем выше плотность материала, тем выше его несущая способность, а следовательно, и прочность конструкции в целом. Но при этом ниже его тепловое сопротивление, а как следствие, расходы на энергоносители выше. С другой стороны, чем выше тепловое сопротивление, тем ниже плотность материала. Меньшая плотность, как правило, подразумевает наличие пористой структуры.

    Чтобы взвесить все за и против, необходимо знать плотность материала и его коэффициент теплопроводности. Следующая таблица теплопроводности строительных материалов для стен дает значение этого коэффициента и его плотность.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector