Przewodność cieplna betonu: cechy, współczynnik i tabela

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-17 19:04

Jedną z najważniejszych cech betonu jest oczywiście jego przewodność cieplna. Ten wskaźnik może się znacznie różnić dla różnych rodzajów materiałów. Przewodność cieplna betonu zależy przede wszystkim od rodzaju użytego w nim wypełniacza. Im lżejszy materiał, tym lepszy izolator przed zimnem.

Co to jest przewodnictwo cieplne: definicja

Do budowy budynków i konstrukcji można stosować różne materiały. Budynki mieszkalne i przemysłowe w klimacie rosyjskim są zwykle ocieplane. Oznacza to, że podczas ich budowy stosuje się specjalne izolatory, których głównym celem jest utrzymanie komfortowej temperatury wewnątrz pomieszczeń. Przy obliczaniu wymaganej ilości wełny mineralnej lub styropianu uwzględnia się przewodność cieplną materiału bazowego użytego do budowy konstrukcji otaczających.

Bardzo często budynki i budowle w naszym kraju są budowane z różnych rodzajów betonu. Do tego celu wykorzystuje się również cegłę i drewno. W rzeczywistości sama przewodność cieplna to zdolność substancji do przenoszenia energii na swojej grubości w wyniku ruchu cząsteczek. Iśćpodobny proces może nastąpić zarówno w stałych częściach materiału, jak iw jego porach. W pierwszym przypadku nazywa się to przewodzeniem, w drugim konwekcją. W częściach stałych następuje znacznie szybsze chłodzenie materiału. Powietrze wypełniające pory zatrzymuje ciepło, oczywiście lepiej.

Co decyduje o wskaźniku

Wnioski z powyższego można wyciągnąć w następujący sposób. Przewodność cieplna betonu, drewna i cegły, jak każdego innego materiału, zależy od nich:

• gęstość;
• porowatość;
• wilgotność.

Wraz ze wzrostem gęstości betonu wzrasta również stopień jego przewodności cieplnej. Im więcej porów w materiale, tym lepszy izolator przed zimnem.

Rodzaje betonu

W nowoczesnym budownictwie można stosować różne rodzaje tego materiału. Jednak wszystkie betony istniejące na rynku można podzielić na dwie duże grupy:

• ciężkie;
• lekko pienisty lub z porowatym wypełniaczem.

Przewodność cieplna ciężkiego betonu: wskaźniki

Takie materiały są również podzielone na dwie główne grupy. Beton może być stosowany w budownictwie:

• ciężkie;
• szczególnie ciężkie.

W produkcji drugiego rodzaju materiału stosuje się wypełniacze takie jak złom metalowy, hematyt, magnetyt, baryt. Szczególnie ciężkie betony są zwykle używane tylko przy budowie obiektów, których głównym celem jest ochrona przed promieniowaniem. Ta grupa obejmuje materiały o gęstości od 2500 kg/m3.

Zwykły beton ciężki jest wykonywany przy użyciu takich wypełniaczy jak granit, diabaz czy wapień, wykonanych na bazie tłucznia kamiennego. W budowie budynków i konstrukcji stosuje się podobny materiał o gęstości 1600-2500 kg/m3.

Jaka może być przewodność cieplna betonu w tym przypadku? Poniższa tabela przedstawia wydajność różnych rodzajów ciężkich materiałów.

Przewodność cieplna betonu ciężkiego

Rodzaj betonu	Bardzo ciężki	Ciężkie dla konstrukcji żelbetowych	Na piasku
Przewodność cieplna W/(m°C)	1, 28-1, 74	Przy gęstości 2500kg/m3 - 1,7	Przy gęstości 1800-2500 kg/m3 - 0,7

Przewodność cieplna lekkiego betonu komórkowego

Ten materiał jest również podzielony na dwie główne odmiany. Bardzo często w budownictwie stosuje się betony na bazie wypełniacza porowatego. Jako te ostatnie stosuje się keramzyt, tuf, żużel, pumeks. W drugiej grupie betonów lekkich stosuje się zwykły wypełniacz. Ale w procesie wyrabiania taki materiał pieni się. W efekcie po dojrzewaniu pozostaje dużo porów.

Przewodność cieplna betonu lekkiego jest bardzo niska. Ale jednocześnie pod względem właściwości wytrzymałościowych taki materiał jest gorszy od ciężkiego. Beton lekki stosowany jest najczęściej do budowy różnego rodzaju budynków mieszkalnych ibudynki gospodarcze, które nie podlegają poważnym obciążeniom.

Betony lekkie są klasyfikowane nie tylko według metody produkcji, ale także według przeznaczenia. W związku z tym istnieją materiały:

• izolacja cieplna (o gęstości do 800 kg/m3);
• konstrukcyjne i termoizolacyjne (do 1400 kg/m3);
• strukturalny (do 1800 kg/m3).

Przewodność cieplną betonu komórkowego różnych typów przedstawiono w tabeli.

Beton lekki: wskaźniki przewodności cieplnej

Rodzaj betonu	Izolacja cieplna	Izolacja konstrukcyjna i termiczna	Konstrukcyjny
Maksymalna dopuszczalna przewodność cieplna W/(m°C)	0, 29	0, 64	Niestandardowe

Materiały termoizolacyjne

Takie bloczki betonowe są zwykle używane do wykładania ścian montowanych z cegieł lub wylewanych z zaprawy cementowej. Jak widać z tabeli, przewodność cieplna betonu z tej grupy może zmieniać się w dość dużym zakresie.

Przewodność cieplna najlżejszych betonów

Materiał	Beton komórkowy	Beton keramzytowy
Przewodność cieplna W/(m°C)	0, 12-0, 14	0, 23-0, 4

Beton tej odmiany jest najczęściej używanyjako materiały izolacyjne. Ale czasami buduje się z nich różnego rodzaju nieistotne koperty budowlane.

Materiały konstrukcyjne, termoizolacyjne i konstrukcyjne

Z tej grupy w budownictwie najczęściej stosuje się pianobeton, żużel-pumeks, żużel. Niektóre rodzaje keramzytu o gęstości powyżej 0,29 W / (m ° C) można również przypisać tej odmianie.

Betony konstrukcyjne: przewodność cieplna

Materiał	Beton komórkowy	Beton żużlowy	Beton żużlowy
Przewodność cieplna	0,3W/(m°C)	Do 0,63 W/(m°C)	0,6W/(m°C)

Bardzo często taki beton o niskiej przewodności cieplnej jest używany bezpośrednio jako materiał budowlany. Ale czasami jest również używany jako izolator, który nie przepuszcza zimna.

Jak przewodność cieplna zależy od wilgotności

Wszyscy wiedzą, że prawie każdy suchy materiał izoluje od zimna znacznie lepiej niż mokry. Wynika to przede wszystkim z bardzo niskiego stopnia przewodności cieplnej wody. Jak się dowiedzieliśmy, chronią one betonowe ściany, podłogi i sufity przed niskimi temperaturami zewnętrznymi, głównie ze względu na obecność w materiale porów wypełnionych powietrzem. Gdy jest mokry, ten ostatni jest wypierany przez wodę. W konsekwencji znacznie wzrasta współczynnik przewodności cieplnej betonu. W zimnych porach złapany w porymaterialna woda zamarza. W rezultacie właściwości zatrzymywania ciepła przez ściany, podłogi i sufity są jeszcze bardziej ograniczone.

Stopień przepuszczalności wilgoci różnych rodzajów betonu może się różnić. Zgodnie z tym wskaźnikiem materiał dzieli się na kilka klas.

Przepuszczalność wilgoci betonu

Klasyfikacja betonu	W4	W6	W8	W10-W14	W16-W20
Współczynnik wodno-cementowy (nie więcej)	0, 6	0, 55	0, 45	0, 35	0, 30

Drewno jako izolator

Zarówno "zimny" ciężki, jak i lekki beton, którego przewodność cieplna jest oczywiście niska, są bardzo popularnymi i poszukiwanymi rodzajami materiałów budowlanych. W każdym razie fundamenty większości budynków i budowli są budowane z zaprawy cementowej zmieszanej z tłuczeń kamiennym lub gruzem kamiennym.

Mieszanka betonowa lub bloczki z niej wykonane są również wykorzystywane do budowy przegród budowlanych. Ale dość często do montażu podłogi, sufitów i ścian używa się innych materiałów, na przykład drewna. Belka i deska różnią się oczywiście znacznie mniejszą wytrzymałością niż beton. Jednak stopień przewodności cieplnej drewna jest oczywiście znacznie niższy. W przypadku betonu wskaźnik ten, jak się dowiedzieliśmy, wynosi 0,12-1,74 W / (m ° C). W drzewie współczynnik przewodzenia ciepła zależy, w tymw tym iz tej konkretnej rasy.

Przewodność cieplna różnych rodzajów drewna

Rodzaj drewna	Sosna	Lipa, jodła	Świerk	Topola, dąb, klon
Przewodność cieplna W/(m°C)	0, 1	0, 15	0, 11	0, 17-0, 2

W innych rasach liczba ta może być inna. Uważa się, że średnia przewodność cieplna drewna w poprzek włókien wynosi 0,14 W/(m°C). Najlepszym sposobem na izolację przestrzeni od zimna jest cedr. Jego przewodność cieplna wynosi tylko 0,095 W/(m C).

Cegła jako izolator

Następnie, dla porównania, rozważ właściwości pod względem przewodności cieplnej i tego popularnego materiału budowlanego. Pod względem właściwości wytrzymałościowych cegła nie tylko nie ustępuje betonowi, ale często go przewyższa. To samo dotyczy gęstości tego kamienia budowlanego. Wszystkie cegły używane dziś w budowie budynków i konstrukcji są klasyfikowane jako ceramiczne i silikatowe.

Oba te rodzaje kamienia z kolei mogą być:

• korpulentny;
• z pustymi przestrzeniami;
• szczelinowy.

Oczywiście, cegły pełne zatrzymują ciepło gorzej niż cegły puste i szczelinowe.

Przewodność cieplna cegieł

Cegła	Pełnowartościowy krzemian/ceramika	Krzemian/ceramika z pustkami	Krzemian/ceramika szczelinowa
Przewodność cieplna W/(m°C)	0, 7-0, 8/0, 5-0, 8	0, 66 /0, 57	0, 4/0, 34-0, 43

Przewodność cieplna betonu i cegły jest więc prawie taka sama. Zarówno kamień krzemianowy, jak i ceramiczny słabo izolują pomieszczenia od zimna. Dlatego domy budowane z takiego materiału należy dodatkowo ocieplić. Jako izolatory przy poszyciu ścian ceglanych, a także wylewanych ze zwykłego ciężkiego betonu najczęściej stosuje się styropian lub wełnę mineralną. Możesz również użyć do tego celu porowatych bloków.

Jak obliczana jest przewodność cieplna

Ten wskaźnik jest określany dla różnych materiałów, w tym betonu, zgodnie ze specjalnymi formułami. W sumie można zastosować dwie metody. Przewodność cieplną betonu określa wzór Kaufmana. Wygląda to tak:

0,0935x(m) 0,5x2,28m + 0,025, gdzie m jest masą roztworu.

W przypadku mokrych (powyżej 3%) roztworów stosuje się wzór Niekrasowa: (0,196 + 0,22 m2) 0,5 - 0,14.

Beton ekspandowany o gęstości 1000 kg/m3 ma masę 1 kg. W związku z tym, na przykład, według Kaufmana, w tym przypadku uzyska się współczynnik 0,238. Przewodność cieplną betonu określa się w temperaturze mieszanki +25 C. W przypadku materiałów zimnych i ogrzewanych jegodane mogą się nieznacznie różnić.