Теплопроводность бетона: классификация, таблица коэффициентов

Теплопроводность бетона: классификация, таблица коэффициентов

Часто домашнему мастеру приходится выбирать материалы для постройки или обновления сооружений, поэтому важно обращать внимание на различные характеристики. Теплопроводность бетона — одна из них. Это свойство может отличаться у разных видов. В основном на теплопроводность влияет тип наполнителя. Чем легче материал, тем выше у него теплоизоляция, а чем тяжелее деталь — тем она прочнее.

Что такое теплопроводность: определение

При возведении зданий и сооружений могут использоваться разные материалы. Жилые и производственные постройки в условиях российского климата обычно утепляются. То есть, при их строительстве применяются специальные изоляторы, основным назначением которых является поддержание комфортной температуры внутри помещений. При расчете необходимого количества минеральной ваты или пенополистирола в обязательном порядке принимается во внимание теплопроводность использованного для возведения ограждающих конструкций основного материала.

Очень часто здания и сооружения в нашей стране строятся из разных видов бетона. Также для этой цели использу ю тся кирпич и дерево. Собственно самой теплопроводностью называется способность вещества к переносу энергии в своей толще в силу движения молекул. Идти подобный процесс может, как в твердых частях материала, так и в его порах. В первом случае он называется кондукцией, во втором — конвекцией. Остывание материала гораздо быстрее идет в его твердых частях. Воздух, заполняющий поры, задерживает тепло, конечно же, лучше.

Зависимость сопротивления теплопередаче от плотности бетона

Воздух – эффективный натуральный теплоизоляционный материал. За счет того, что структура пеноблоков пористая, они хорошо сохраняют тепло и демонстрируют невысокий показатель теплопроводности (если сравнивать с другими строительными материалами). Так, значение намного ниже, чем у бетона или кирпича.

Обычным пользователям значения теплопроводности не говорят ни о чем, поэтому сравнить строительные материалы можно в таком примере: для получения стены, способной демонстрировать показатель теплопроводности на уровне 0.18 Вт/м*К, нужно применить пеноблоки марки D700 величиной 600х300х200 миллиметров. Для получения аналогичного значения при строительстве из шлакоблоков толщина стены должна быть минимум 108 сантиметров, из кирпича – около 140 сантиметров.

Коэффициент теплопроводности меняется от марки к марке и напрямую влияет на плотность/прочность материала. Блоки с минимальной прочностью и небольшим весом используют для выполнения мероприятий по теплоизоляции, подходят они для строительства межкомнатных перегородок, на которые будут воздействовать минимальные нагрузки. Плотность таких блоков должна быть на уровне 400-500 кг/м3.

Пенобетон с высоким показателем плотности (в районе 1000-1200 кг/м3) за счет уменьшенного размера и числа ячеек в структуре более плотный и прочный, но теплопередача выше. Такой материал используют для возведения несущих стен малоэтажных зданий. Средней плотности пеноблоки (в районе 600-700 кг/м3) демонстрируют свойства на среднем уровне: могут выдерживать оптимальные нагрузки и достаточно теплостойкие.

Проект теплопроводности стен из пенобетона

Выполняя вычисления перед строительством здания, безбожно важно учитывать уровень теплопроводности, некоторый влияет на выбор пеноблоков, а и поиск оптимальной толщины стены, возведенной с материала. Сначала определяются с вариантом выполнения стен: сие могут быть кирпич/установка/штукатурка или блок, поросший штукатуркой с обеих сторон.

Во (избежание выполнения расчетов нужно быть (знакомым показатель коэффициента теплопередачи выбранных материалов, которые используются во (избежание строительства стены. Так, цемянка демонстрирует значение 0.56, штукатурение на уровне 0.58, блоки могут вознаграждать разные значения в зависимости ото марки (обязательно нужно стремлять в таблице). Также важно учитывать фактор сопротивления стен теплопередаче – мезоморфный показатель обычно равен 3.5.

С общего значения 3.5 отнимают процент сопротивления теплопередаче слоя штукатурки в 2 сантиметра (0.02/0.58=0.03), 12 сантиметров кирпича (0.12/0.56=0.21), благо выбран первый вариант, либо 4 сантиметра штукатурки (0.04/0.58=0.06), разве выбран второй вариант создания стен.

В первом варианте (кабы применяется кирпич) стена с пенобетона должна обеспечить барометр сопротивления теплопередаче на уровне 3.26. Этак, если для строительства выбран пеноблок марки D600, упитанность стены должна быть 45.6 сантиметра (3.26х0.14=456 миллиметров), коль скоро D800 – толщина стены нужна 68.4 сантиметра (3.26х0.21=684 миллиметра). Произвести стены тоньше и добиться нужных значений есть с использованием теплоизоляционных материалов.

Интересах расчета стены по второму варианту (пеноблок и грим снаружи/внутри), значения будут такие: 3.5-0.06=3.44. А ниже расчеты проводятся с учетом найденных значений в таблице, идеже указаны показатели теплопроводности угоду кому) разных марок пенобетона.

Зачем учитывают при выборе пенобетона:

Оптимальная пломба – обозначается индексом D, означает тесность, вес, прочность, теплопроводность. Нежели выше марка, тем вяще прочность/плотность, теплопроводность и сила.
Толщина стены – высчитывают в каждом случае вразбивку, с учетом используемых материалов, теплоизоляции и других аспектов.
Сторона пенобетона – материал лучше предпочитать автоклавный, созданный в условиях завода, с применением специального оборудования, проверкой качества, выдачей сертификатов и гарантией соответствия по всем статьям указанным характеристикам.

Теплопроводность пенобетона – Вотан из ключевых показателей, какой-нибудь обязательно нужно учитывать рядом выборе материала и составлении проекта будущего строения, выполнении расчетов, планировании всех этапов строительства.

Пенобетонные блоки

Пенобетон — это разновидность ячеистого бетона. Он создается путем равномерного распределения пузырьков воздуха по всей массе бетона. В отличие от газобетона, пенобетон получается не при помощи химических реакций, а посредством механического перемешивания предварительно приготовленной пены с бетонной смесью.

Новые технологии дают возможность получать неавтоклавный пенобетон с пониженным водотвёрдым отношением, благодаря чему его отпускная влажность и соответственно коэффициент теплопроводности будут ниже, чем у автоклавного ячеистого бетона при равных средних плотностях. Основными положительными качествами ячеистого бетона неавтоклавного твердения являются его дешевизна, экологическая чистота, высокая противопожарная устойчивость, простота технологии по сравнению с ячеистыми бетонами автоклавного твердения и тем более по сравнению с традиционными строительными материалами.

Такой материал, как пенобетон, приближает нас к уровню стран с аналогичными природно-климатическими условиями (Канада, Швеция и др.) по нормам расходования энергии на отопление жилья. В итоге дома, квартиры становятся конкурентоспособной продукцией, соответствующей принятым в развитых странах нормам.

Физические характеристики

Пена может производиться или с помощью пеногенератора, или в бароустановке. Здесь мы рассмотрим основные характеристики пенобетона и сравним его с другими материалами.

Бетоны подразделяют па КЛАССЫ: ВО,5, В2,5. В60, которые определяются величиной гарантированной прочности на сжатие. При производстве важно знать среднюю прочность — МАРКУ, которые бывают М5 . М600 и выше.

Приблизительно перевести КЛАСС бетона в МАРКУ можно, разделив класс на 0,77, умножив результат на 10 и округлив до 5 в последней цифре. Например, В1 = М15. Ееть ещё ГОСТ 25192-82 по маркам и классам.

Теперь смотрим табличку выше и видим, что для пенобетона марки 600 установлен средний класс по прочности на сжатие В2, Т.е. (2/0,77)* 10=26. Таким образом, получается марка пенобетона М26.

Марка — это показатель прочности, обозначается «М» с цифровым значением. Цифры показывают, какую нагрузку на 1 см2 может выдержать изделие. Например, марка 100 (М100) обозначает, что изделие гарантированно выдержит нагрузку в 100 кг на 1 см2. Получаем что пенобетон плотностью 600может выдержать нагрузку 26кг на 1 см2.

Морозостойкость бетона — способность сохранять свои свойства при многократном переменном замораживании и оттаивании. Морозостойкость бетона характеризуют соответствующей маркой по морозостойкости F — это минимальное количество циклов замораживания и оттаивания образцов бетона.

Теплоизоляция стен из пенобетона и 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 1000кгкуб.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 стена: У 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 теплопередаче Оно 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 – 0,56
2. пенобетон плотность 600 – 0,14
3. пенобетон плотность 800 – 0,21
4. пенобетон плотность 1000 – 0,29
5. штукатурка – 0,58

Ниже следует расчет пенобетонного слоя для 2-х вариантов стен: 1-й вариант стены: облицовочный кирпич (250х120х65) + пенобетон (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:

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:

Здесь рассчитана необходимая толщина 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.

Для расчета взяты коэффициенты в сухом состоянии.

Коэффициент расчетный для плотности 600 — 0.22, для плотности 800 — 0.33, тогда толщина стены согласно расчетов равна:
плотность 600 (3.5-0.21-0.03) х0.22= 0.717 м
плотность 800 (3.5-0.21-0.03) х0.33= 1.076 м

Сравнение с другими материалами

Ниже находится таблица, где приводятся сравнительные данные по теплопроводности пенобетона и других строительных материалов.

Пенобетонные блоки можно класть на клей, это уменьшает «мостики холода» и, соответственно, теплопотери.

Преимущества пенобетона

Пенобетон является Нестареющим и практически вечным материалом, не подверженным воздействию времени. Он не гниет, обладает прочностью камня. Повышенная прочность на сжатие позволяет использовать при строительстве изделия с меньшим объёмным весом, что ещё более увеличивает термическое сопротивление степы.

Благодаря высокому термическому сопротивлению здания из пенобетона способны аккумулировать тепло, что при эксплуатации позволяют снизить расходы на отопление на 20-30%.

Пенобетон предотвращает значительные потери тепла зимой, не боится сырости, помогает избежать слишком высоких температур летом, регулирует влажность воздуха в комнате путём впитывания и отдачи влаги, тем самым, способствуя созданию благоприятного микроклимата (микроклимат деревянного дома).

Небольшая плотность и лёгкость пенобетона, большие размеры блоков по сравнению с кирпичом позволяют в несколько раз увеличить скорость кладки. Легкость в обработке и отделке позволяет быстро прорезать каналы и отверстия под электропроводку, розетки трубы. Простота кладки достигается высокой точностью линейных размеров, допуск составляет +/- 1 мм.

Пенобетон обладает относительно высокой способностью к поглощению звука. В зданиях из ячеистого бетона обеспечиваются действующие требования по звукоизоляции.

При эксплуатации пенобетон не выделяет токсичных веществ и по своей экологичности уступает только дереву. Для сравнения: коэффициент экологнчности ячеистого бетона — 2; дерева — 1; кирпича — 10; керамзитовых блоков — 20.

Благодаря хорошей обрабатываемости, из пенобетона можно изготовить разнообразные формы углов, арок, пирамид, что придаст Вашему дому красоту и архитектурную выразительность.

Высокая геометрическая точность размеров изделий позволяет осуществить кладку блоков на клей, избежать «мостиков холода» в стене и значительно уменьшить толщину внутренней и наружной штукатурки. Вес пенобетона меньше до (87%), чем у тяжелого бетона. Значительное снижение веса приводит к значительной экономии на фундаментах.

Изделия из пенобетона надёжно защищают от распространения пожара и соответствуют нерпой степени огнестойкости, что подтверждено соответствующими испытаниями. Таким образом, он хорошо подходит для применения в огнестойких конструкциях. При воздействии источника тепла, например, паяльной лампы, на поверхность бетона он не расщепляется и не взрывается, как это происходит с тяжелым бетоном. В результате арматура защищена от нагревания. Тесты показывают, что пенобетон толщиной 150мм защищает от пожара в течение 4 часов.

Благоприятное соотношение веса, объёма и упаковки делает пенобетон удобным для транспортировки, и позволяет полностью использовать мощности как автомобильного, так и железнодорожного транспорта.

Пенобетон можно применять не только в виде блоков, но заливать им крыши, полы, утеплять трубы, изготавливать сборные блоки и панели. Так же из пенобетона более высокой плотности-можно заливать этажные перекрытия и фундаменты.

Разновидности блоков из керамзитобетона и их особенности

По предназначению современный стеновой материал подразделяется на три группы, бывает: теплоизоляционным, теплоизоляционно-конструктивным и конструктивным.

Но каждая группа отличается между собой теплопроводностью керамзитобетонных блоков.

Особенности различия следующие:

Теплоизоляционные – это самые легкие и наименее плотные стеновые камни, которым присущи повышенные характеристики сохранности тепла в помещениях, а в зимний период они хорошо удерживают прохладу внутри здания, не пропуская жару с улицы.

Отличные эксплуатационные свойства стенового материала обеспечиваются за счет:

• низкой плотности камня, варьирующей от 400 до 600 кг/куб.м.;
• прочности на сжатие — от 7 до 25 кг кв.см;
• показателя теплопроводности, равному 0,10-0,17 Вт/(м*K);
• морозостойкость – до 25 Мр3.

Теплоизоляционно-конструктивный материал имеет:

• среднюю плотность — 700-800 кг/куб.см.;
• среднюю массу;
• теплопроводность – от 0,22 до 0,45 Вт/(м*K);
• морозостойкость – от 20 до 90 Мр3.

• самая высокая плотность – от 800 до 1800 кг/куб.см.;
• наибольший вес – до 30 кг;
• прочность на сжатие — 100 кг/кв.см. и более;
• морозостойкость – до 400 Мр3;
• высокий показатель проводимости тепловой энергии — до 0,55 Вт/(м*K).

Интересная статья о технологиях разработки газобетона.

Сравнительная характеристика теплоемкости основных строительных материалов

Для того, чтобы сравнить теплоемкость наиболее популярных строительных материалов, таких дерево, кирпич и бетон, необходимо рассчитать величину теплоемкости для каждого из них.

В первую очередь нужно определиться с удельной массой дерева, кирпича и бетона. Известно, что 1 м3 дерева весит 500 кг, кирпича – 1700 кг, а бетона – 2300 кг. Если мы берем стенку, толщина которой составляет 35 см, то путем нехитрых расчетов получим, что удельная масса 1 кв.м дерева составит 175 кг, кирпича – 595 кг, а бетона – 805 кг.
Далее выберем значение температуры, при которой будет происходить накопление тепловой энергии в стенах. Например, это будет происходить в жаркий летний день с температурой воздуха 270С. Для выбранных условий рассчитываем теплоемкость выбранных материалов:

1. Стена из дерева: С=СудхmудхΔТ; Сдер=2,3х175х27=10867,5 (кДж);
2. Стена из бетона: С=СудхmудхΔТ; Сбет=0,84х805х27= 18257,4 (кДж);
3. Стена из кирпича: С=СудхmудхΔТ; Скирп=0,88х595х27= 14137,2 (кДж).

Из произведенных расчетов видно, что при одинаковой толщине стены наибольшим показателем теплоемкости обладает бетон, а наименьшим – дерево. О чем это говорит? Это говорит о том, что в жаркий летний день максимальное количество тепла будет накапливаться в доме, выполненном из бетона, а наименьшее – из дерева.

Этим объясняет тот факт, что в деревянном доме в жаркую погоду прохладно, а в холодную погоду тепло. Кирпич и бетон легко накапливают в себе достаточно большое количество тепла из окружающей среды, но так же легко и расстаются с ним.

Токсичность материала

Рассматривая особенности этого изоляционного средства, нельзя не остановиться на его экологической безопасности. Как и многие изоляционные материалы, вата подвергалась многочисленным лабораторным исследованиям. На основании их было установлено, что изделия на основе минеральной ваты не являются канцерогенами для человека, то есть они не способны вызвать раковые заболевания. Всего было выделено 4 группы веществ в зависимости от их канцерогенного влияния на организм. Первая включала вещества, опасные для человека. Сюда входит всем известный асбест. Ко второй категории относятся потенциальные канцерогены. Вата минеральная включена в 3 категорию. Что же касается 4 группы, то в нее включены агенты, опасность которых еще до конца не изучена.

Таким образом, теплопроводность является важным критерием при выборе того или иного изоляционного материала. Рассматриваемый материал по данному показателю уступает немногим современным товарам. Коэффициент теплопроводности в большей степени зависит от химического состава и плотности изделий. Чем легче и рыхлее материал, тем хуже он пропускает воздух и тем теплее будет та или иная конструкция. Вата минеральная чаще всего выпускается в форме листов различного размера. Толщина листов подбирается в зависимости от типа конструкции. Если правильно организовать теплоизоляцию, то можно увеличить срок службы здания или сооружения, а также улучшить микроклиматические условия в помещении.