Теплопроводность бетона в15: коэффициент теплопередачи легких и тяжелых бетонов

Содержание

коэффициент теплопередачи легких и тяжелых бетонов

Коэффициент теплопроводности бетона – одна из важных характеристик, учитываемых при проектировании здания. Эта величина применяется в теплотехнических расчетах, позволяющих точно определить минимально допустимую толщину стен.

Понятие коэффициента теплопроводности

Эта величина определяет количество тепла, проходимое через единицу объема образца при разнице температур в 1 градус Цельсия. Единица измерения – Вт/(м*C). Чем больше эта характеристика, тем выше способность материала передавать тепло и тем хуже он выполняет функции теплоизолятора.

Бетон имеет неоднородную структуру. Теплопередача определяется компонентами, входящими в состав строительного материала. Наименьшую теплопроводность имеет воздух, который находится в микропорах заполнителей и капиллярах цементного камня. Поэтому чем выше его содержание, тем лучше теплоизоляционные свойства бетонного элемента.

Факторы, влияющие на теплопропускаемость бетона

Из-за неоднородности структуры бетонных конструкций и разных условий эксплуатации коэффициент теплопроводности в этом случае – величина условная. На этот параметр оказывают влияние:

  • Плотность. Чем плотнее материал, тем ближе друг к другу находятся его частицы, тем быстрее передается тепло. Это значит, что тяжелые бетоны имеют больший коэффициент теплопроводности, по сравнению с легкими (керамзитовыми, вермикулитовыми, перлитовыми).
  • Пористость и структура пор. Чем больше объем, занятый воздухом, тем лучше материал задерживает тепло. Но на теплоизоляционные характеристики влияет не только процентное содержание воздуха, но и размеры, а также замкнутость пор. Лучше всего прохождению тепла препятствуют мелкие замкнутые поры. Крупные поры, которые сообщаются между собой, увеличивают теплопередачу.
  • Влажность. Это еще один фактор, влияющий на коэффициент теплопередачи бетона. Вода способна проводить тепло в 20 раз лучше воздуха. Поэтому увлажненный материал резко теряет теплоизоляционные характеристики. При отрицательных температурах вода в увлажненном слое замерзает, вызывая не только повышенные теплопотери здания, но и быстрое разрушение строительного материала. В таблицах, применяемых при точных теплотехнических расчетах, часто указывают три значения коэффициента теплопроводности – в сухом виде, при нормальной влажности, в увлажненном состоянии.
  • Температура. С повышением температуры коэффициент теплопроводности увеличивается.

Сравнение коэффициента теплопроводности тяжелого бетона, пено- и газобетона, керамзитобетона, фибробетона.

Наиболее высоким коэффициентом теплопроводности обладает тяжелый бетон, армированный стальными стержнями или проволокой (железобетон) – до 2,04 Вт/(м*C). Немного ниже этот показатель у неармированных бетонных элементов.

Более низким коэффициентом теплопроводности и повышенными теплоизоляционными характеристиками обладают: керамзитобетон, изготовленный с использованием кварцевого или перлитового песка, сухой пено- и газобетон. Уровень теплопередачи фибробетона сравним с аналогичным показателем плотного керамзитобетона.

Таблица коэффициентов теплопроводности различных видов бетона

Вид бетона Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*C)
Тяжелый армированный бетон 1,68- 2,04
Тяжелый бетон 1,29-1,52
Керамзитобетон (в зависимости от плотности) 0,14-0,66
Пенобетон (в зависимости от плотности) 0,08-0,37
Газобетон разной плотности 0,1-0,3
Фибробетон 0,52-0,75

Правильное проведение теплотехнических расчетов позволяет определить оптимальную толщину стен, что обеспечивает уменьшение расходов на отопление и комфортный микроклимат внутри здания.

Поделиться ссылкой:

Производим и предлагаем продукцию:

Читайте также:

Теплопроводность бетона: таблица, коэффициент теплопередачи

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.

Определение теплопроводности

При возведении различных зданий и сооружений используются разные материалы. Из-за довольно сурового климата чаще всего приходится проводить дополнительное утепление. Например, при возведении жилых помещений используются специальные изоляторы, поддерживающие комфортную для проживания температуру. Поэтому при выборе стройматериалов в обязательном порядке необходимо обратить внимание на их теплоизоляционные свойства.

Теплопроводность — это способность тела передавать энергию от более нагретых частей менее нагретым. Процесс может протекать как в твердых частях детали, так и в его порах. В твердых частях — это кондукция, в порах — конвекция. Материал быстрее остывает в его твердых частях. В порах же застаивается воздух, вследствие чего материал дольше держит тепло.

Зависимость от различных показателей

Теплоизоляционные характеристики бетона, кирпича, гипсокартона, дерева и многих других стройматериалов зависят от ряда параметров. Например:

  • Влаги.
  • Пористости.
  • Плотности.

Чем больше пор в детали, тем она теплее, а тяжелый стройматериал — прочнее. В современных условиях строительства используются различные типы материала. Но их условно можно поделить на два основных — это тяжелые и легкие пенистые типы.

Тяжелый сорт бетона тоже можно разделить на два вида: тяжелые и особо тяжелые. Для усиления прочности во второй вид добавляют различные наполнители — магнетит, металлический скреп, барит и др. Особо тяжелый бетон применяется при строительстве объектов, нуждающихся в защите от радиации. Плотность материала в этой категории начинается от 2500 кг/куб. м.

Обычный тяжелый бетон изготавливают с добавлением гранита, диабаза, известняка, на основе горного щебня. Плотность материала здесь варьируется от 1500 до 2500 кг/куб. м.

Легкий сорт бетона тоже можно поделить на две группы. Довольно часто в строительных работах используют виды на базе пористого наполнителя, в роли которого выступают шлак, керамзит, пемза и др.

Для изготовления второй группы применяется обычный наполнитель, который вспенивается в процессе замеса. В итоге получается материал с очень большим количеством пор.

Теплоизоляция легкого бетона, конечно же, высокая, но вот прочность гораздо ниже тяжелого. Применяются такие стройматериалы при сооружении зданий, которые не подвергаются серьезным перегрузкам.

Ячеистый бетон можно разделить по назначению:

  • Теплоизолирующий (плотностью до 800 кг/куб.м).
  • Конструкционно-теплоизолирующий (плотность до 1350 кг/куб. м).
  • Конструкционный (до 1850 кг/куб.м).

Теплоизоляционные блоки чаще всего применяют для утепления стен, которые возводили из кирпича или цементного раствора. Кроме того, из такого бетона можно соорудить небольшие ограждающие конструкции.

К конструкционно-теплоизолирующим и просто конструкционным видам можно отнести керамзитобетон, шлакопемзобетон, пенобетон и др. Их можно использовать в качестве теплоизоляционного и строительного материала.

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:

Кирпич как изолятор

Для сопоставления свойств теплопроводности можно сравнить бетон и кирпич. По прочностным свойствам кирпич ничуть не уступает своему собрату, а иногда и превосходит его. То же самое можно сказать и про плотность. Современные виды кирпича, используемые в строительных работах, можно разделить на силикатный и керамический. Те, в свою очередь, могут быть полнотелыми, пустотелыми и щелевыми.

Таким образом, теплоизоляция кирпича и бетона идентична. Что силикатный кирпич, что керамический держат тепло довольно слабо. Это значит, что сооружения необходимо дополнительно утеплять. Изоляторами как в кирпичных, так и бетонных зданиях служат чаще всего пенополистирол и минеральная вата.

Теплопроводность бетона: особенности, определение коэффициента

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 бетонаТеплопроводность 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.
Комфортный микроклимат внутри здания 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.

Теплопроводность железобетонаКоэффициент 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/м2х 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/м3 коэффициент равен 0,14, а при плотности 1 т/м3 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/м3 имеет низкий коэффициент, равный 0,14, а при возрастании плотности до 1,8 т/м3 параметр теплопроводности возрастает до 0,66.

Величина коэффициента определяется также используемым для приготовления бетонной смеси наполнителем:

  • для тяжелого бетона плотностью 2,4 т/м3, 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.
Показатели теплоотдачиКоэффициент 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.

Теплопроводность железобетонаКоэффициент 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 теплопроводностиТаблица 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 теплопроводностиСравнительный 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/м3 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.

Теплопроводность бетона (монолитного железобетона)

При возведении частного дома или проведении утепляющих работ необходимо ответственно подойти к вопросам покупки материалов. Чтобы уменьшить потери тепловой энергии и снизить расходы на обогрев, следует учитывать такой параметр, как теплопроводность бетона. Он определяет способность блоков пропускать тепло и считается важнейшей эксплуатационной характеристикой.

коэффициент теплопроводности бетона определение

коэффициент теплопроводности бетона определение

Влияние теплопроводности на микроклимат внутри помещения

Среди большого разнообразия материалов бетонный массив считается достаточно популярным. Его ключевым свойством считается степень теплопередачи. Чтобы избежать непредвиденных теплопотерь, нужно учитывать это значение еще при составлении проекта теплоизоляции. В таком случае постройка будет как надежной и долговечной, так и комфортной для пребывания.

Если определить коэффициент теплопроводности бетона и найти подходящие материалы теплоизоляции, это позволит получить такие преимущества:

  • снизить затраты тепловой энергии;
  • уменьшить расходы на отопление;
  • организовать в помещении комфортный микроклимат.

Зависимость микроклимата в доме от степени теплопередачи объясняется следующими особенностями:

  1. По мере роста значений увеличивается интенсивность подачи тепла. В результате помещение быстрее остывает, но так же быстрее прогревается.
  2. Если теплопередача снижается, тепло долго удерживается внутри здания и не выходит наружу.

В результате степень проводимости тепловой энергии становится ключевым фактором, определяющим комфорт пребывания в доме. В зависимости от особенностей материала, он может обладать разной структурой и свойствами, а также теплопроводностью. Перед выбором блоков нужно внимательно изучить их эксплуатационные свойства и подготовить грамотный проект.

какая теплопроводность у разных типов бетона

какая теплопроводность у разных типов бетона

Теплопроводность железобетона и тепловое сопротивление

Начиная строительство помещения, следует ознакомиться с такими характеристиками:

  1. Коэффициент проводимости тепла. Он указывает на объемы тепла, которое проходит через блок в течение заданного интервала. Если значение снижается, это уменьшает способность пропускать тепловую энергию. При повышении значений ситуация выглядит противоположным образом.
  2. Сопротивление конструкций к потере тепла. Показатель указывает на способность материала сохранять тепло внутри постройки. Если он высокий, бетон подходит для теплоизоляции, если низкий — для быстрого отвода тепла наружу.

При составлении проекта здания и проведении тепловых расчетов важно уделять таким значениям особое внимание.

Коэффициент теплопроводности

В поисках хорошего материала для строительства необходимо определить, как меняется степень теплопроводности в зависимости от типа и модели монолита.

Коэффициент для различных видов монолита

Для сравнения показателей теплопроводности следует ознакомиться с таблицей, охватывающей свойства всех типов материала. Наименьшая степень присутствует у пористых конструкций:

  1. Сухие блоки и газонаполненный бетон обладают небольшой теплопроводностью. Она зависит от показателей плотности. Если удельный вес блока составляет 0,6 т/м³, коэффициент составит 0,14. При плотности 1 т/м³ — 0,31. Если влажность находится на базовом уровне, показатели увеличатся от 0,22 до 0,48. При повышении влажности — от 0,25 до 0,55.
  2. Бетон с наполнением керамзитом. С учетом значений плотности определяется теплопроводность. Изделие с плотностью 0,5 т/м³ получит показатель 0,14. По мере увеличения плотности до 1,8 т/м³ свойство вырастет до 0,66.
Еще коэффициент зависит от применяемых наполнителей. Так, если тяжелый бетон (2,4 т/м³) будет иметь в составе щебенку, параметр составит 1,51.

При использовании шлака теплопроводность составит 0,3-0,7. Изделия на основе кварцевого или перлитового песка с плотностью 0,8-1 получат проводимость тепла 0,22-0,41.

теплопроводность бетона

теплопроводность бетона

Факторы влияющие на коэффициент

Степень проводимости бетона любой марки определяется множеством факторов. В их числе:

  1. Структура массива. Если в монолите присутствуют воздушные полости, передача тепла будет медленной и без больших потерь. По мере увеличения пористости теплоизоляция улучшается.
  2. Удельный вес массива. Монолит обладает разной плотностью, которая определяет его структуру и интенсивность обмена тепла. При росте показателей плотности растет и теплоотдача. В результате конструкция быстрее лишается тепла.
  3. Содержание влаги в стенах из бетона. Массивы с пористой структурой гигроскопичны. Остатки влаги, находящейся в капиллярах, могут просачиваться в бетон и заполнять воздушные поры, способствуя быстрой передаче тепла.

При выполнении расчетов нужно учитывать, что снижение влажности минимизирует проводимость тепла, из-за чего уровень теплопотерь становится невысоким.

С помощью пористых компонентов можно защитить постройку от быстрого расходования тепла и обеспечить хорошие климатические условия в здании. Изделия с низкой теплопроводностью эффективны при изоляции помещений, поэтому их применяют в северных регионах с суровыми зимами.

коэффициент теплопроводности монолитного бетона

коэффициент теплопроводности монолитного бетона

Теплопроводность и утепление зданий

Приступая к организации эффективной теплозащиты частного жилища, важно обращать внимание на тип материала, из которого создаются стены. С учетом специфики конструкции и эксплуатационных свойств, выделяют такие разновидности бетонных масивов:

  1. Конструкционные. Необходимы при возведении капитальных стен. Их характеризует повышенная устойчивость к нагрузкам и способность быстро пропускать тепловую энергию.
  2. Материалы для теплоизоляции. Задействуются при обустройстве помещений с минимальными нагрузками на стены. Обладают небольшим весом, пористым строением и малой теплопередачей.

Чтобы в помещении всегда сохранялась комфортная температура, рекомендуется использовать для возведения стен разные виды бетона. Однако в таком случае показатели толщины стен будут меняться. Оптимальный уровень проводимости тепла возможен при таких параметрах толщины:

  1. Пенобетон — не больше 25 см.
  2. Керамзитобетон — до 50 см.
  3. Кирпичи — 65 см.

Как производится расчет

Для сохранения тепла внутри дома и сокращения потерь тепловой энергии несущие стены делаются многослойными. Чтобы рассчитать толщину слоя изоляции, необходимо руководствоваться следующей формулой — R=p/k.

Она имеет следующую расшифровку:
  • R — показатель устойчивости к скачкам температуры;
  • p — толщина слоя в метрах;
  • k — Проводимость тепла монолитом.

С помощью такой формулы можно благополучно выполнить расчет с помощью простого калькулятора. Это решается путем разделения толщины на коэффициент теплопроводности.

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.

Чем тяжелее наполняющий компонент, тем выше степень теплопроводности раствора. Тяжелый материал не сможет долго удерживать тепло, поэтому большинство построек из конструкционных материалов требуют дополнительной теплоизоляции, в большинстве случаев — снаружи.

Для таких материалов характерны следующие коэффициенты:
  1. Тяжелый — 1,2-1,5 Вт/м К.
  2. Легкий — 0,25-0,52 Вт/м К.

определение теплопроводности железобетона

определение теплопроводности железобетона

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.

Так, кирпич керамический пустотелый обладает теплопроводностью в 0,4-0,7 Вт/(м град). Полнотелые разновидности проводят тепло в 1,5-2 раза лучше.

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:

МатериалПлотность кг/м³Теплопроводность

Вт/(м/С)

Паро-

проницаемость

Сопротивление теплопередаче
Железобетон25001.690.037.10
Бетон24001.510.036.34
Керамзитобетон18000.660.092.77
Кирпич красный18000.560.112.35
Пенобетон3000.080.260.34
Гранит28003.490.00814.6
Мрамор28002.910.00812.2

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

Что такое теплопроводность бетона? Определение и основные показатели

Содержание статьи:

Основная цель сферы строительства заключается в обеспечении сохранения тепла в пространстве, поэтому при возведении зданий нужно подбирать материалы, обладающие пониженным уровнем теплопроводности. Чем меньше показатель пропускания тепла, тем прохладнее в доме в жару и теплее в холодную пору. Данная характеристика актуальна и для бетонов. Наша компания предлагает бетон в СПб от производителя всех марок с добавлением необходимых упрочнителей и присадок.

Определение теплопроводности

Теплопроводимость представляет собой относительный коэффициент, для определения которого вычисляют показатель теплоты, проходящей через стену с площадью 1 м2, толщиной 1 м за 1 час. Условная разница температур снаружи помещения и внутри него составляет 1 градус.

Способность материала к проведению тепла – важный фактор, ведь чем больше пропускная величина, тем, соответственно, выше коэффициент теплосохранения. Соотношение энергии, охлаждающей или нагревающей материал в процессе теплообмена обуславливает уровень пропуска.

Основные показатели теплоотдачи

Коэффициент проводимости тепла вычисляется на основании двух критериев:

  • типа использованного заполнителя, который оказывает существенное влияние на плотность стройматериалов;
  • климатических условий.

Классификация бетонных смесей осуществляется по плотности. Именно по этой причине фактор разновидности заполнителя столь важен. На величину теплопроводности влияют строительные стандарты.

К примеру, различные составляющие бетона имеют разный коэффициент теплоотдачи:

  • монолитные бетоны – 1,75;
  • пористые бетоны – 1,4;
  • щебень – 1,3;
  • песок – 0,7;
  • теплозащитные составы – 0,18.

Таким образом, можно подвести итог, что чем тяжелее наполнитель, тем выше коэффициент теплопроводности раствора. Тяжелые бетоны обладают увеличенной плотностью, а значит хуже сохраняют тепло. Как следствие, строения, изготовленные из смеси с добавлением щебня, нуждаются в дополнительном утеплении. В свою очередь, керамзитобетон с низким уровнем теплопроводности (всего 0,41) не нуждаются в теплозащитном материале.

Взаимосвязь влажности и теплопроводности

Влажность оказывает существенное влияние на способность постройки из бетона пропускать тепло. Повышенное содержание влаги в воздухе уменьшает способность бетонных стен удерживать комфортную температуру. Если поры материала заполняются водой, а не воздухом, значительно повышается риск промерзания помещения в зимний период.

К примеру, пористые бетоны способны проводить тепло на коэффициент 0,14 Вт, тогда как аналогичные материалы, пропитанные водой – уже на 1-3 Вт.

При строительстве помещений теплопроводности следует уделять повышенное внимание, ведь от данной характеристики напрямую зависит не только комфортность нахождения в доме, но и экономия на коммунальных услугах

Теплопроводность бетона, от чего зависит и как измеряется теплопередача

Теплопроводность — это характерная особенность материала передавать тепло от одной своей части другой. Данное свойство является одним из доминирующих при проектировании и возведении объектов. Оно напрямую зависит от состава бетонного раствора и его плотности. Изменение коэффициента теплопроводности может стать причиной потери прочности конструкции.

Что такое теплопроводность и на что она влияет?

Стройматериалы, используемые при сооружении объектов, должны иметь низкую теплопередачу.

1. Определяется количеством тепловой энергии, проходящим за 1 ч через поверхность в 1 м3, способной изменить t воздуха на 1 °С. Метрическая единица измерения — Вт/мК.

2. На данный коэффициент влияет вид используемого заполнителя. Передача тепла у сплошного бетона равна 1,75:

  • с щебнем — 1,3;
  • у пористого — 1,4;
  • у теплоизоляционного — 0,18.

3. Зависит от нескольких условий:

ОсновныеВторостепенные
состав бетонной смеси;

плотность материала;

качество;

наличие теплоизоляционных заполнителей.

влажность конструкции;

качественное состояние монолита;

температура окружающей среды.

4. Чем больше вес наполнителя и плотность монолита, тем быстрее происходит теплопередача. Если при возведении здания используется состав с высоким содержанием щебня или гравия, то требуется дополнительное утепление.

ВидКоэффициент, Вт/м*°СХарактеристика
Газобетонный кирпич0,12-0,14Имеет низкий показатель, полученный за счет усиленной поризации раствора.
Пенобетон0,30Сочетает небольшую теплопроводность бетона с хорошими прочностными качествами. Кирпич используется при возведении несущих стен в малоэтажном строительстве.
Керамзитобетон0,23-0,40Сопротивление теплопередаче и прочность позволяют применять при создании зданий в несколько этажей.

Коэффициент проводимости тепла у бетона — величина не постоянная. Зависит от температурно-влажностных параметров окружающей среды, имеет тенденцию к увеличению и уменьшению.

Как измерить, сравнение по теплопроводности с деревом и кирпичом

Определение коэффициента теплопередачи — активный метод контроля путем воздействия на объект тепловым потоком заданной интенсивности.

Производится при помощи специальных приборов:

  • стационарный применяется при лабораторном изучении образцов ограниченного размера;
  • зондовый используют в полевых условиях и для обследования крупногабаритных конструкций из бетона.

Тепломер является работающим в цифровом режиме высокотехнологичным микропроцессорным прибором, позволяющим выполнять обработку данных с привлечением соответствующего программного обеспечения.

Измерения проводятся следующим образом:

1. В контрольном образце на расстоянии не менее 7,5 см от края сверлится отверстие, по длине и диаметру не превышающее размеры зонда более чем на 15-20 %.

2. Стержень тепломера для усиления термического контакта с изделием смазывается глицерином или техническим вазелином.

3. Опытную модель со вставленным в нее зондом термостатируют на протяжении 2-4 ч.

4. Устройство подключают к сети, прогревают около 5 мин:

  • фиксируют показания температуры среды в начале испытания;
  • одновременно запускают секундомер и нагревательный элемент тепломера;
  • регистрируют температурные показания в таблицу через 2; 2,5; 3; 4; 5; 6 мин;
  • отключают прибор и повторяют процедуру через 30-40 минут.

5. Для достоверности проводится не менее 3 повторов снятия данных.

Каждый материал имеет свой коэффициент теплопередачи, который самостоятельно замерить сложно. Для бетона М200-300, предприятия вообще не указывают данные. Сравнительная таблица теплопроводности дерева, кирпича и бетона может оказать незаменимую помощь при выборе сырья.

СтройматериалКоэффициент, Вт/м*К
КирпичКремнеземный0,15
Пустотелый0,44
Силикатный0,81
Сплошной0,67
Шлаковый0,58
Пенобетон0,05-0,3
Легкий бетон М300 (200)0,25-0,51
ДревесинаЛипа, дуб, клен, ель, пихта0,15
Доски, фанера0,15
Сосна0,23
Твердые породы древесины и ДСП0,2
Камень1,4

Значения указываются для толщины в 1 метр. Чтобы вычислить данные для других размеров, надо заданный в таблице параметр разделить на нужную величину, выраженную в метрах.


 

Теплопроводность разных видов бетона

Улітка » Статті » Что надо знать строителю о теплопроводности разных видов бетонов

Теплопроводность бетона приобретает особое значение, если он используется для строительства дома или погреба. Ведь чем меньше тепла будет уходить из дома, тем ниже будут затраты на отопление. Дому или погребу с бетонными стенами, которые плохо проводят тепло, не понадобится дополнительное утепление.

Поэтому при любых бетонных работах важно учитывать не только прочность, но и теплопроводность бетона.

Теплопроводность бетона – это способность материала передавать теплоту при перепаде температур по всему своему объему. Существует много разных видов бетона и их коэффициенты теплопроводности существенно отличаются.

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.

Легкий бетон

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*оС).

Тяжелый бетон

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*оС). Применять их в строительстве жилья для наружных стен не очень целесообразно. Его лучше использовать для несущих элементов, так как у него очень большая прочность.

Исключения из правил

Хотя в основном теплопроводность бетона зависит от его прочности, в этом правиле существуют и исключения. Известный факт, что аморфные материалы хуже проводят тепло, чем кристаллические.

ШЛАКОВАЯ ПЕМЗА

Поэтому, если необходимо получить бетон с хорошими теплоизоляционными свойствами, используются заполнители, в составе которых побольше стекла, например, шлаковую пемзу. Как показывают исследования, шлакопемзобетон имеет малую теплопроводность – от 0,2 до 0,63 Вт/(м*оС).

В жилищном строительстве рекомендуется использовать заполнители, имеющие в своем составе высокий процент стекла.

Гранулометрический состав бетона

У легких бетонов теплопроводность находится в прямой зависимости от размера их пор. Если взять 2 вида бетона, у которых одинаковый общий объем пор, то мелкопористый будет обладать меньшей теплопроводностью. Все это определяется свойствами воздуха, который находится в порах.

МЕЛКОПОРИСТЫЙ БЕТОН

Влажность бетона

Особое значение имеет влажность бетона. Теплопроводность воды гораздо больше теплопроводности воздуха. Поэтому если вдруг она заполнила поры бетона, теплоизоляционные свойства последнего сильно упадут. Зимой возможно даже промерзание бетона, в результате чего его теплоизоляция станет еще хуже. Ведь у льда более высокая теплопроводность, чем у воды.

Будет или нет накапливать влагу легкий бетон, зависит от свойства его заполнителя. Рекомендуется использовать в качестве заполнителей бетона при строительстве пемзу, аглопорит и керамзит, так как они обладают наилучшими показателями влажности.

ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

Виды теплоизоляционных бетонов

  • Газобетон имеет один из самых низких показателей теплопроводности 0,12 -0,14 Вт/(м*оС). Это достигается за счет очень эффективного метода поризации состава. Для этого в состав водится специальная активная добавка, которое вызывает усиленное образование газа. За счет этого возникает огромное количество пор, которые будут составлять большую часть объема конструкции после того, как она станет монолитной.
  • Теплопроводность пенобетона составляет 0,3 Вт/(м*оС). Он лучше пропускает тепло, чем газобетон, но зато обладает большей прочностью. Его широко применяют для строительства несущих стен. Правда, такое примененение допустимо только в малоэтажных зданиях.
  • Керамзитбетон имеет относительно невысокую теплопроводность 0,23-0,4 Вт/(м*оС). При этом его прочность позволяет выдержать массу нескольких этажей, изготовленных из облегченных материалов.
  • Шлакопемзобетон имеет теплопроводность 0,2-0,63 Вт/(м*оС). Она зависит от плотности шлакопемзобетона, влажности, структуры и фазового состава его компонентов. При этом такой бетон очень прочен и может использоваться для несущих конструкций.
  • Коэффициент теплопроводности шлакобетона составляет 0,6. Ему может потребоваться дополнительная теплоизоляция.

Как Вы видите, чем хуже бетон проводит тепло, тем ниже его прочность. Поэтому при строительстве всегда надо находить материалы с оптимальным соотношением между теплопроводностью и прочностью в каждом конкретном случае.

Кроме того, надо учесть, что армированный каркас хотя и повышает прочность бетона, в то же время повышает его теплопроводность, так как железо легко передает тепло.

В-общем, перед строительством надо учитывать множество факторов, и теплопроводность бетона – один из них.

Желаем Вам успешного воплощения в жизнь Ваших проектов!

Опубліковано: 23.09.2015

Влияние магнетитового агрегата и стального порошка на теплопроводность и пористость бетона для атомной электростанции

Среди многих инженерных преимуществ бетона низкая теплопроводность является привлекательным свойством. Бетон широко используется для ядерных судов и заводских установок из-за его превосходной радиационной защиты. Теплоизоляция за счет низкой теплопроводности действительно положительна для бетона для АЭС; однако это свойство может оказывать неблагоприятное воздействие при возгорании и расплавлении ядерного корпуса, поскольку охлаждение с внешней поверхности практически невозможно из-за очень низкой теплопроводности.Если бетон, содержащий атомный реактор, имеет более высокую теплопроводность, риск взрыва проводимости может быть частично снижен. В данной статье представлена ​​разработка бетона с высокой теплопроводностью. Для работы рассмотрен магнетит с различной заменой нормальных агрегатов и стальной порошок 1,5% объема, и оценена эквивалентная теплопроводность. Только когда коэффициент замены увеличивается до 30%, теплопроводность быстро увеличивается до 2,5 раз. Эффективность добавления стального порошка оценивается в 1.08 ~ 1,15 раза. Чтобы оценить улучшение теплопроводности, изучается несколько моделей, таких как ACI, DEMM и MEM, и их результаты сравниваются с результатами испытаний. В настоящей работе влияние стального порошка и агрегата магнетита изучается не только с точки зрения повышения прочности, но и с точки зрения термического поведения на основе пористости.

1. Введение

Бетон, как строительный материал, имеет множество инженерных преимуществ и эффективность в борьбе с коррозией [1, 2].Сообщалось о нескольких слабых местах, таких как растрескивание, вызванное усадкой при сушке и теплотой гидратации, которые могут вызвать более быстрое ускорение коррозии стали. Для хлоридной атаки было изучено влияние трещин на увеличенную диффузию [3, 4], а также на предмет быстрой карбонизации [5–7]. Однако бетон по-прежнему широко используется из-за его рентабельности и стабильности размеров. Ядерная сдерживающая оболочка и сосуды нуждаются в прочном барьере от радиоактивности, так что бетонная конструкция в основном строится для использования [8, 9].Еще одно инженерное достоинство — очень низкая теплопроводность по сравнению со сталью на 1/40 ~ 1/50 [10, 11], что может обеспечить очень стабильные условия для ядерного реактора внутри [12, 13]. Несколько лет назад произошел ядерный взрыв на Фукусиме в Японии, и катастрофические последствия все еще продолжаются [14, 15]. Когда температура реактора быстро повышается, а внутренняя система охлаждения не работает, огромный бетонный контейнер действует как изолирующий сосуд, так что риск взрыва также увеличивается. Во время катастрофы на Фукусиме охлаждающая вода заливается наружной поверхностью бетона, но эффект практически незначителен, поскольку бетон по своей сути имеет низкую теплопроводность.Даже если бетон с высокой теплопроводностью мало влияет на охлаждение реактора, риск дополнительного взрыва может быть уменьшен.

В этой статье представлен проект бетонной смеси для повышения теплопроводности с использованием МА (магнетитовый заполнитель) и СП (стальной порошок). Бетон — это композитный материал, содержащий в порах гравий, песок и воздух. Отдельные термические свойства уже были изучены [16, 17], также исследованы минеральные добавки, такие как FA (летучая зола) и GGBFS (измельченный гранулированный доменный шлак).ACI 122R предоставил руководство по расчету теплопроводности с использованием измерения веса бетона; однако эти методы предназначены только для обычного бетона [18].

В данной работе МА и СП с высокой теплопроводностью частично заменены нормальными агрегатами. Увеличивая до 42,3% MA и 1,5% SP для объема бетона, оценивается теплопроводность бетона и результаты сравниваются с результатами нескольких моделей, таких как модель ACI 122R, DEMM (модель дифференциальной эффективной среды) и MEM (модифицированная модель Эшелби). Model), которая может учитывать эквивалентную теплопроводность в трехфазных композитах.Температурное поведение и основные инженерные свойства бетона обсуждаются в работе с различными объемными соотношениями MA и SP.

2. Методика анализа теплопроводности
2.1. Предпосылки теории
2.1.1. Верхний и нижний уровни теплопроводности

Верхний и нижний эквивалентные теплопроводности в слоистом композите могут быть определены как два условия на рисунке 1, теория которых может быть применена к массопереносу, например, к воде [19, 20].


Верхняя и нижняя проводимость могут быть получены как (1) и (2), соответственно, которые основаны на таких предположениях, как (1) отсутствие экзотермической реакции, (2) постоянная теплопроводность и (3) изолированность от вход / выход теплового потока: где — эквивалентная теплопроводность, а — теплопроводность в каждом материале. и

.

Свойства бетона при повышенных температурах

Огнестойкость бетонных конструктивных элементов зависит от тепловых, механических и деформационных свойств бетона. Эти свойства значительно зависят от температуры, а также от состава и характеристик бетонной смеси, а также от скорости нагрева и других условий окружающей среды. В этой главе описаны основные характеристики бетона. Обсуждаются различные свойства, которые влияют на характеристики огнестойкости, а также роль этих свойств в огнестойкости.Представлено изменение термических, механических, деформационных и откольных свойств в зависимости от температуры для различных типов бетона.

1. Введение

Бетон широко используется в качестве основного конструкционного материала в строительстве благодаря многочисленным преимуществам, таким как прочность, долговечность, простота изготовления и негорючие свойства, которыми он обладает по сравнению с другими строительными материалами. Бетонные конструктивные элементы при использовании в зданиях должны удовлетворять соответствующим требованиям пожарной безопасности, указанным в строительных нормах [1–4].Это связано с тем, что пожар представляет собой одно из самых тяжелых условий окружающей среды, которым могут подвергаться конструкции; поэтому обеспечение соответствующих мер противопожарной безопасности для элементов конструкции является важным аспектом проектирования здания.

Меры пожарной безопасности конструктивных элементов измеряются с точки зрения огнестойкости, которая представляет собой продолжительность, в течение которой конструктивный элемент проявляет сопротивление в отношении структурной целостности, устойчивости и передачи температуры [5, 6]. Бетон обычно обеспечивает лучшую огнестойкость из всех строительных материалов [7].Эта превосходная огнестойкость обеспечивается материалами, составляющими бетон (например, цемент и заполнители), которые при химическом соединении образуют материал, который является по существу инертным и имеет низкую теплопроводность, высокую теплоемкость и более медленное ухудшение прочности с температурой. Именно эта низкая скорость теплопередачи и потери прочности позволяют бетону действовать как эффективный противопожарный щит не только между соседними помещениями, но и защищать себя от повреждений от огня.

Поведение бетонного конструктивного элемента, подверженного воздействию огня, частично зависит от термических, механических и деформационных свойств бетона, из которого он состоит.Подобно другим материалам, теплофизические, механические и деформационные свойства бетона существенно меняются в диапазоне температур, связанных с пожарами в зданиях. Эти свойства меняются в зависимости от температуры и зависят от состава и характеристик бетона. Прочность бетона существенно влияет на его свойства как при комнатной, так и при высоких температурах. Свойства высокопрочного бетона (HSC) изменяются в зависимости от температуры иначе, чем свойства бетона нормальной прочности (NSC).Это изменение более выражено для механических свойств, на которые влияют прочность, влажность, плотность, скорость нагрева, количество микрокремнезема и пористость.

На практике огнестойкость элементов конструкций оценивалась в основном с помощью стандартных огнестойких испытаний [8]. Однако в последние годы использование численных методов для расчета огнестойкости конструктивных элементов получает все большее распространение, поскольку эти методы расчета гораздо менее затратны и требуют много времени [9].Когда элемент конструкции подвергается определенному температурно-временному воздействию во время пожара, это воздействие вызовет предсказуемое распределение температуры в элементе. Повышенные температуры вызывают деформации и изменения свойств материалов, из которых изготовлен элемент конструкции. Зная о деформациях и изменениях свойств, можно применять обычные методы строительной механики для прогнозирования характеристик огнестойкости конструктивного элемента. Наличие свойств материала при повышенной температуре позволяет использовать математический подход для прогнозирования огнестойкости элементов конструкции [10, 11].

Очевидно, общая информация о свойствах бетона при комнатной температуре редко применима для расчета огнестойкости [12]. Поэтому крайне важно, чтобы практикующий специалист по пожарной безопасности знал, как расширить, исходя из априорных соображений, полезность скудных данных о свойствах, которые могут быть собраны из технической литературы. Кроме того, знание уникальных характеристик, таких как растрескивание бетона в результате пожара, имеет решающее значение для определения огнестойкости бетонных элементов конструкции.

2. Свойства, влияющие на огнестойкость
2.1. Общие

На огнестойкость железобетонных элементов (RC) влияют характеристики составляющих материалов, а именно, бетона и арматурной стали. К ним относятся (а) термические свойства, (б) механические свойства, (в) деформационные свойства и (г) специфические характеристики материала, такие как растрескивание бетона. Тепловые свойства определяют степень передачи тепла конструктивному элементу, тогда как механические свойства составляющих материалов определяют степень потери прочности и ухудшения жесткости элемента.Деформационные свойства вместе с механическими свойствами определяют степень деформаций и деформаций в элементе конструкции. Кроме того, растрескивание бетона в результате пожара может сыграть значительную роль в пожарных характеристиках элементов RC [13]. Все эти свойства изменяются в зависимости от температуры и зависят от состава и характеристик бетона, а также арматурной стали [12]. Изменение свойств бетона, вызванное температурой, намного сложнее, чем изменение свойств арматурной стали, из-за миграции влаги, а также из-за значительного различия ингредиентов в различных типах бетона.Таким образом, основное внимание в этой главе уделяется влиянию температуры на свойства бетона. Влияние температуры на свойства стальной арматуры можно найти в [4, 12].

Бетон доступен в различных формах, и его часто группируют по различным категориям в зависимости от веса (как бетон с нормальным весом и легкий бетон), прочности (как бетон с нормальной прочностью, высокой прочности и сверхвысокой прочности), наличия волокон (как простой бетон). и бетон, армированный фиброй) и эксплуатационные характеристики (как обычный бетон, так и бетон с высокими эксплуатационными характеристиками).Специалисты по пожарной безопасности также подразделяют бетон с нормальным весом на силикатный (кремнистый) и карбонатный (известняковый) бетон, в соответствии с составом основного заполнителя. Кроме того, когда небольшое количество прерывистых волокон (стальных или полипропиленовых) добавляется к бетонной смеси для улучшения характеристик, этот бетон называют фибробетоном (FRC). В этом разделе в основном обсуждаются различные свойства обычного бетона. Подчеркивается влияние прочности, веса и волокон на свойства бетона при повышенных температурах.

Традиционно прочность на сжатие бетона составляла от 20 до 50 МПа, который классифицируется как бетон нормальной прочности (НБК). В последние годы стал широко доступен бетон с прочностью на сжатие в диапазоне от 50 до 120 МПа, который называют высокопрочным бетоном (HSC). Когда прочность на сжатие превышает 120 МПа, его часто называют бетоном со сверхвысокими характеристиками (UHP). Прочность бетона ухудшается с температурой, и на скорость деградации сильно влияет прочность бетона на сжатие.

2.2. Термические свойства

Термическими свойствами, влияющими на повышение и распределение температуры в бетонном элементе конструкции, являются теплопроводность, удельная теплоемкость, температуропроводность и потеря массы.

Теплопроводность — это свойство материала проводить тепло. Бетон содержит влагу в различных формах, и тип и количество влаги оказывают значительное влияние на теплопроводность. Теплопроводность обычно измеряется с помощью методов испытаний в «установившемся режиме» или «в переходных режимах» [14].Переходные методы предпочтительнее для измерения теплопроводности влажного бетона, чем стационарные методы [15–17], поскольку физико-химические изменения бетона при более высоких температурах вызывают прерывистое направление теплового потока. В среднем теплопроводность обычного бетона нормальной прочности при комнатной температуре составляет от 1,4 до 3,6 Вт / м- ° C [18].

Удельная теплоемкость — это количество тепла на единицу массы, необходимое для изменения температуры материала на один градус, и часто выражается в терминах тепловой (теплоемкости), которая является произведением удельной теплоемкости и плотности.На удельную теплоемкость сильно влияют влажность, тип заполнителя и плотность бетона [19–21]. До 1980-х годов изменение удельной теплоемкости в зависимости от температуры определялось с помощью адиабатической калориметрии. С 1980-х годов дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) была наиболее часто используемой техникой для построения графика кривой за одну развертку температуры при желаемой скорости нагрева [22, 23]. К сожалению, точность метода DSC при определении вклада явной теплоты в кажущуюся удельную теплоемкость может быть не очень хорошей (иногда она может составлять всего ± 20 процентов).Скорость повышения температуры в тестах DSC обычно составляет 5 ° C · мин -1 . При более высоких скоростях нагрева пики на кривых ДСК имеют тенденцию смещаться в сторону более высоких температур и становиться более резкими. Для температур выше 600 ° C также используется высокотемпературный дифференциальный термический анализатор (DTA) для оценки удельной теплоемкости.

Температуропроводность материала определяется как отношение теплопроводности к объемной удельной теплоемкости материала [24]. Он измеряет скорость передачи тепла от открытой поверхности материала к внутренним слоям.Чем больше коэффициент диффузии, тем быстрее поднимается температура на определенной глубине в материале [12]. Подобно теплопроводности и удельной теплоемкости, коэффициент температуропроводности изменяется с повышением температуры в материале. Температуропроводность « можно рассчитать с помощью соотношения где — теплопроводность, — плотность, — удельная теплоемкость материала.

Плотность в высушенном в печи состоянии — это масса единицы объема материала, включающей само твердое вещество и поры, заполненные воздухом.При повышении температуры такие материалы, как бетон, которые имеют большое количество влаги, будут испытывать потерю массы в результате испарения влаги из-за химических реакций. Предполагая, что материал изотропен в отношении его дилатометрического поведения, его плотность (или масса) при любой температуре можно рассчитать по термогравиметрическим и дилатометрическим кривым [24].

2.3. Механические свойства

К механическим свойствам, которые определяют огнестойкость элементов RC, относятся прочность на сжатие и растяжение, модуль упругости и реакция на растяжение составляющих материалов при повышенных температурах.

Прочность бетона на сжатие при повышенной температуре имеет первостепенное значение для расчета огнестойкости. Прочность бетона на сжатие при температуре окружающей среды зависит от водоцементного отношения, переходной зоны на границе раздела заполнитель-паста, условий выдерживания, типа и размера заполнителя, типов добавок и типа напряжения [25]. При высокой температуре на прочность на сжатие сильно влияют прочность при комнатной температуре, скорость нагрева и связующие вещества в замесе (например, микрокремнезем, летучая зола и шлак).В отличие от термических свойств при высокой температуре, механические свойства бетона хорошо изучены. Снижение прочности в HSC не является постоянным, и, как сообщают различные авторы, наблюдаются значительные различия в потере прочности.

Прочность бетона на растяжение намного ниже прочности на сжатие из-за легкости, с которой трещины могут распространяться под действием растягивающих нагрузок [26]. Бетон является слабым при растяжении, и для NSC предел прочности на разрыв составляет только 10% от его прочности на сжатие, а для HSC коэффициент прочности на растяжение еще больше снижается.Таким образом, предел прочности бетона при растяжении часто не учитывается при расчетах прочности при комнатной и повышенных температурах. Однако это важное свойство, потому что трещины в бетоне обычно возникают из-за растягивающих напряжений, а структурное повреждение элемента при растяжении часто возникает из-за развития микротрещин [26]. В условиях пожара предел прочности бетона на растяжение может быть еще более важным в случаях, когда в бетонном элементе конструкции происходит выкрашивание из-за пожара [27]. Прочность бетона на растяжение зависит почти от тех же факторов, что и прочность бетона на сжатие [28, 29].

Еще одно свойство, влияющее на огнестойкость, — это модуль упругости бетона, который уменьшается с температурой. При высокой температуре разрушение гидратированных цементных продуктов и разрыв связей в микроструктуре цементного теста снижает модуль упругости, и степень снижения зависит от потери влаги, ползучести при высокой температуре и типа заполнителя.

2.4. Деформационные свойства

Деформационными свойствами, определяющими огнестойкость железобетонных элементов, являются тепловое расширение и ползучесть бетона и арматуры при повышенных температурах.Кроме того, переходная деформация, возникающая при повышенных температурах в бетоне, может усилить деформации в подверженных огню бетонных конструктивных элементах.

Термическое расширение характеризует расширение (или усадку) материала, вызванное нагревом, и определяется как расширение (усадка) единицы длины материала при повышении температуры бетона на один градус. Коэффициент теплового расширения определяется как процентное изменение длины образца на градус повышения температуры.Расширение считается положительным, когда материал удлиняется, и отрицательным (усадкой), когда он укорачивается. Как правило, тепловое расширение материала зависит от температуры и оценивается с помощью дилатометрической кривой, которая является записью частичного изменения линейного размера твердого тела при постоянно увеличивающейся или понижающейся температуре [24]. Тепловое расширение является важным свойством для прогнозирования тепловых напряжений, возникающих в элементе конструкции в условиях пожара.На тепловое расширение бетона обычно влияют тип цемента, содержание воды, тип заполнителя, температура и возраст [15, 30].

Ползучесть, часто называемая деформацией ползучести, определяется как пластическая деформация материала, зависящая от времени. При нормальных напряжениях и температурах окружающей среды деформации из-за ползучести незначительны. Однако при более высоких уровнях напряжения и повышенных температурах скорость деформации, вызванной ползучестью, может быть значительной. Следовательно, основными факторами, влияющими на ползучесть, являются температура, уровень напряжений и их продолжительность [31].Ползучесть бетона обусловлена ​​наличием воды в его микроструктуре [32]. Удовлетворительного объяснения ползучести бетона при повышенных температурах нет.

Переходная деформация возникает при первом нагреве бетона и не зависит от времени. В основном это вызвано термической несовместимостью заполнителя и цементного теста [6]. Переходная деформация бетона, аналогичная деформации при высокотемпературной ползучести, представляет собой сложное явление, на которое влияют такие факторы, как температура, прочность, влажность, нагрузка и пропорции смеси.

2.5. Выкрашивание

Помимо термических, механических и деформационных свойств, еще одним свойством, которое оказывает значительное влияние на огнестойкость бетонного конструктивного элемента, является выкрашивание [33]. Это свойство уникально для бетона и может быть определяющим фактором при определении огнестойкости структурного элемента RC [34]. Отслаивание определяется как разрыв слоев (кусков) бетона с поверхности бетонного элемента, когда он подвергается воздействию высоких и быстро растущих температур, например, при пожарах.Отслаивание может произойти вскоре после воздействия быстрого нагрева и может сопровождаться сильными взрывами или может произойти на более поздних стадиях пожара, когда бетон стал настолько слабым после нагрева, что при образовании трещин куски бетона отваливаются от поверхности. конкретный член. Последствия ограничены, пока степень повреждения невелика, но обширное выкрашивание может привести к ранней потере стабильности и целостности. Кроме того, при растрескивании более глубокие слои бетона подвергаются воздействию высоких температур, что увеличивает скорость передачи тепла внутренним слоям элемента, включая арматуру.Когда арматура подвергается прямому воздействию огня, температура в арматуре повышается с очень высокой скоростью, что приводит к более быстрому снижению прочности (емкости) элемента конструкции. Потеря прочности арматуры в сочетании с потерей бетона из-за растрескивания значительно снижает огнестойкость конструктивного элемента [35, 36].

В то время как отслаивание может происходить во всех типах бетона, HSC более подвержен растрескиванию, вызванному огнем, чем NSC, из-за его низкой проницаемости и более низкого водоцементного отношения по сравнению с NSC.Вызванное огнем растрескивание дополнительно зависит от ряда факторов, включая проницаемость бетона, тип воздействия огня и прочность бетона на растяжение [34, 37–40]. Таким образом, информация о проницаемости и прочности бетона на разрыв, которые меняются в зависимости от температуры, имеет решающее значение для прогнозирования выкрашивания бетонных элементов в результате пожара.

3. Термические свойства бетона при повышенных температурах

Термическими свойствами, которые определяют температурно-зависимые свойства бетонных конструкций, являются теплопроводность, удельная теплоемкость (или теплоемкость) и потеря массы.На эти свойства существенно влияют тип заполнителя, влажность и состав бетонной смеси. Существует множество программ испытаний для определения термических свойств бетона при повышенных температурах [16, 41–44]. Подробный обзор влияния температуры на термические свойства различных типов бетона дан Khaliq [45], Kodur et al. [46] и Флинн [47].

3.1. Теплопроводность

Теплопроводность бетона при комнатной температуре находится в пределах 1.4 и 3,6 Вт / м ° К и зависит от температуры [18]. На рисунке 1 показано изменение теплопроводности НБК в зависимости от температуры на основе опубликованных данных испытаний и эмпирических зависимостей. Данные испытаний собраны Халиком [45] из разных источников на основе экспериментальных данных [16, 20, 21, 24, 44, 48] и эмпирических соотношений в различных стандартах [4, 15]. Вариации в измеренных данных испытаний показаны заштрихованной областью на рисунке 1, и это изменение в отчетных данных по теплопроводности в основном связано с содержанием влаги, типом заполнителя, условиями испытаний и методами измерения, используемыми в экспериментах [15, 18–20 , 41].Следует отметить, что существует очень мало стандартных методов измерения тепловых свойств. На рисунке 1 также показаны верхняя и нижняя границы значений теплопроводности в соответствии с положениями EC2, и этот диапазон относится к всем типам заполнителей. Тем не менее, коэффициент теплопроводности, показанный на рисунке 1, согласно соотношениям ASCE, применим для бетона с карбонатными заполнителями.


Общая теплопроводность постепенно уменьшается с температурой, и это снижение зависит от свойств бетонной смеси, в частности, от влажности и проницаемости.Эта тенденция к снижению теплопроводности может быть объяснена изменением содержания влаги с повышением температуры [18].

Теплопроводность HSC выше, чем у NSC, благодаря низкому соотношению w / c и использованию различных связующих в HSC [49]. Обычно теплопроводность HSC находится в диапазоне от 2,4 до 3,6 Вт / м · К при комнатной температуре. Теплопроводность бетона, армированного фиброй (как стальным, так и полипропиленовым), почти соответствует той же тенденции, что и у обычного бетона, и ближе к таковой у HSC.Таким образом, сделан вывод об отсутствии значительного влияния волокон на теплопроводность бетона в диапазоне температур 20–800 ° C [27].

3.2. Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость бетона при комнатной температуре колеблется в диапазоне от 840 Дж / кг · К и 1800 Дж / кг · К для различных a

.

Теплопроводность элементов — Angstrom Sciences Справочник по теплопроводности

Теплопроводность элементов — Angstrom Sciences Справочник по теплопроводности

Перейти к навигации

Теплопроводность Имя Символ #
0,0000364 Вт / см · K Радон Rn 86
0.0000569 Вт / см · K Ксенон Xe 54
0,000089 Вт / см · K Хлор класс 17
0,0000949 Вт / см · K Криптон Кр 36
0,0001772 Вт / см · K Аргон Ar 18
0,0002598 Вт / см · K Азот N 7
0,0002674 Вт / см · K Кислород O 8
0.000279 Вт / см · K Фтор F ​​ 9
0,000493 Вт / см · K Неон Ne 10
0,00122 Вт / см · K Бром руб. 35
0,00152 Вт / см · K Гелий He 2
0,001815 Вт / см · K Водород H 1
0,00235 Вт / см · K фосфор P 15
0.00269 Вт / см · K Сера S 16
0,00449 Вт / см · K Йод I 53
0,017 Вт / см · K Астатин в 85
0,0204 Вт / см · K Селен SE 34
0,0235 Вт / см · K Теллур Te 52
0,063 Вт / см · K Нептуний Np 93
0.0674 Вт / см · K Плутоний Pu 94
0,0782 Вт / см · K Марганец Мн 25
0,0787 Вт / см · K Висмут Bi 83
0,0834 Вт / см · K Меркурий Hg 80
0,1 Вт / см · K Америций утра 95
0,1 Вт / см · K Калифорний Cf 98
0.1 Вт / см · K Нобелий 102
0,1 Вт / см · K Кюрий см 96
0,1 Вт / см · K Лоуренсий Lr 103
0,1 Вт / см · K Фермий Fm 100
0,1 Вт / см · K Эйнштейний Es 99
0,1 Вт / см · K Берклий Bk 97
0.1 Вт / см · K Менделевий Md 101
0,106 Вт / см · K Гадолиний Gd 64
0,107 Вт / см · K Диспрозий Dy 66
0,111 Вт / см · K Тербий Тб 65
0,114 Вт / см · K Церий CE 58
0,12 Вт / см · K Актиний Ac 89
0.125 Вт / см · K празеодим Пр 59
0,133 Вт / см · K Самарий см 62
0,135 Вт / см · K Лантан La 57
0,139 Вт / см · K Европий Eu 63
0,143 Вт / см · K Эрбий Er 68
0,15 Вт / см · K Франций Fr 87
0.158 Вт / см · K Скандий SC 21
0,162 Вт / см · K Гольмий Ho 67
0,164 Вт / см · K Лютеций Лю 71
0,165 Вт / см · K Неодим Nd 60
0,168 Вт / см · K Тулий ТМ 69
0,172 Вт / см · K Иттрий Y 39
0.179 Вт / см · K Прометий вечера 61
0,184 Вт / см · K Барий Ba 56
0,186 Вт / см · K Радий Ra 88
0,2 Вт / см · K Полоний Po 84
0,219 Вт / см · K Титан Ti 22
0,227 Вт / см · K Цирконий Zr 40
0.23 Вт / см · K Гафний Hf 72
0,23 Вт / см · K Резерфордий Rf 104
0,243 Вт / см · K Сурьма Сб 51
0,274 Вт / см · K Бор B 5
0,276 Вт / см · K Уран U 92
0,307 Вт / см · K Ванадий В 23
0.349 Вт / см · K Иттербий Yb 70
0,353 Вт / см · K Стронций Sr 38
0,353 Вт / см · K Свинец Пб 82
0,359 Вт / см · K Цезий CS 55
0,406 Вт / см · K Галлий Ga 31
0,461 Вт / см · K Таллий Tl 81
0.47 Вт / см · K Протактиний Па 91
0,479 Вт / см · K Рений Re 75
0,502 Вт / см · K Мышьяк как 33
0,506 Вт / см · K Технеций Tc 43
0,537 Вт / см · K Ниобий Nb 41
0,54 Вт / см · K торий Чт 90
0.575 Вт / см · K Тантал Ta 73
0,58 Вт / см · K Дубний Дб 105
0,582 Вт / см · K Рубидий руб. 37
0,599 Вт / см · K Германий Ge 32
0,666 Вт / см · K Олово Sn 50
0,716 Вт / см · K Платина Pt 78
0.718 Вт / см · K Палладий Pd 46
0,802 Вт / см · K Утюг Fe 26
0,816 Вт / см · K Индий В 49
0,847 Вт / см · K Литий Li 3
0,876 Вт / см · K Осмий Os 76
0,907 Вт / см · K Никель Ni 28
0.937 Вт / см · K Хром Cr 24
0,968 Вт / см · K Кадмий Кд 48
1 Вт / см · K Кобальт Co 27
1,024 Вт / см · K Калий К 19
1,16 Вт / см · K Цинк Zn 30
1,17 Вт / см · K Рутений Ру 44
1.29 Вт / см · K Углерод С 6
1,38 Вт / см · K Молибден Пн 42
1,41 Вт / см · K Натрий Na 11
1,47 Вт / см · K Иридий Ir 77
1,48 Вт / см · K Кремний Si 14
1,5 Вт / см · K Родий Rh 45
1.56 Вт / см · K Магний мг 12
1,74 Вт / см · K Вольфрам Вт 74
2,01 Вт / см · K Кальций Ca 20
2,01 Вт / см · K Бериллий Be 4
2,37 Вт / см · K Алюминий Al 13
3,17 Вт / см · K Золото Au 79
4.01 Вт / см · K Медь Cu 29
4,29 Вт / см · K Серебро Ag 47
.

Автоматическое оборудование для испытаний на теплопроводность бетона

DRX-06D Аппаратура автоматического измерения теплопроводности бетона

Описание продукта

Оборудование в основном используется для измерения теплопроводности бетона. Стандарты: Правила испытания гидравлического бетона DLT5150-2001 ;

Правило гидравлических испытаний бетона, SL 3562-2006 ;

Правило гидравлических испытаний асфальтобетона DL-T536-2006 .

Основные технические параметры:
1. Тепловая мощность: 4кВт / регулируемая;

2. Измерение температуры: от 0 до 100 o C, точность: 0,1 o C;
3. Точность отсчета времени: 0,1 секунды;

4. Мощность смешивания: не более 500Вт;

5. Нагревательный бочонок, охлаждающий бочонок, рамка для образца изготовлена ​​из нержавеющей стали;

6. Размер образца: h500мм * D200мм, диаметр центральной поры 40мм;

7. Источник питания: 220 В переменного тока, 50-60 Гц;

8.Использование компьютерной системы для завершения операции и вывода отчета об испытаниях;

9. Автомат комплектный;

Базовая конфигурация:

1. Тестовый хост

2. Обогреватель

3. Охлаждающие бочки

4. Образец рамы

5. Тестовое программное обеспечение

6. Компьютер (подготовка пользователя)

.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *