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:
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.
Одно из основных требований современного строительства – это сохранение тепла внутри помещений, что влияет на экономию денежных средств. Поэтому еще при проектировании здания инженеры подбирают строительные материалы с низкой теплопроводностью. Это в полной мере относится и к бетонным конструкциям. Что же это такое – теплопроводность бетона и от чего зависит этот показатель?
Способность материалов проводить тепло
По сути, это свойство любого материала пропускать через свою структуру тепло. И чем больше тепловой энергии проходит, тем выше теплопроводность. Для того чтобы сохранить температуру внутри дома, необходимы стройматериалы с низким коэффициентом.
Измеряется данный эксплуатационный показатель как соотношение тепловой энергии (измеряемой в ваттах), которая может изменить температуру воздуха на 1ºC при прохождении через строительный материал толщиной 1 м за один час. Соответственно единица измерения коэффициента теплопроводности будет такой – Вт/м К ©.
Критерии зависимости
От чего зависит коэффициент теплопроводности бетона? На него влияет несколько факторов, среди которых есть основные и второстепенные. К основным признакам можно отнести плотность бетона, его состав и качество компонентов, пористость и наличие в составе теплоизоляционных материалов, к примеру, керамзита или перлита.
К второстепенным относят влажность бетонной конструкции, температуру окружающей среды, качественное состояние самого бетона.
Классификация бетонов
Основное разделение бетонных растворов производится по их плотности, вот почему этот технический показатель стоит на первом месте определения теплопроводности материала.
Чтобы показать, как влияет плотность на способность проводить тепло, необходимо рассмотреть все группы классификации. Приведем несколько примеров бетонных растворов, которые чаще других используются в строительстве. Вот таблица их теплопроводности.
| Бетон | Теплопроводность, Вт/м К. |
| С щебнем | 1,3 |
| С песком | 0,7 |
| Пористый | 1,4 |
| Сплошной | 1,75 |
| Теплоизоляционный | 0,18 |
Тяжелый
Таблица наглядно демонстрирует, что чем тяжелее наполнитель, тем выше теплопроводность бетонного раствора. То есть большой вес материала, а значит, и высокая плотность говорят о том, что изделие из него будет быстрее пропускать тепло.
Поэтому когда в сооружении фундамента дома применяется классическая рецептура изготовления бетонного раствора, где используется большое количество щебня, специалисты рекомендуют такое основание дополнительно утеплять (лучше снаружи).
По классификации бетонных растворов получается так: тяжелые виды (плотностью 1800—2500 кг/м³) обладают повышенной теплопроводностью, а легкие (плотностью 500-1800 кг/м³) пониженной. Соответственно их коэффициент будет варьироваться в диапазонах:
- тяжелый – 1.2-1,5 Вт/м К;
- легкий – 0,25-0,52 Вт/м К.
Теплоизоляционный
В таблице есть так называемый теплоизоляционный вид, в состав которого входят керамзит, шлаки, вместо песка добавляется вспученный перлит (мелкий речной песок). В эту же категорию можно отнести ячеистые виды бетонов.
У этого материала самый низкий коэффициент теплопроводности. Правда, его прочность тоже очень низкая. Но назначение этой марки – создание именно теплоизоляционных слоев. Из него не производятся несущие конструкции.
Состав легких бетонов
Итак, нас будут интересовать легкие бетоны, которые обладают самой низкой теплопроводностью и могут использоваться для сооружения несущих конструкций. Обозначим два из них, которые сегодня все чаще стали применяться для сооружения домов.
Это бетон, в состав которого входит перлит и керамзит. Сразу же оговоримся, что перлитобетон имеет плотность 1200 кг/м³, а керамзитобетон 950-1000 кг/м³.
Перлитобетон
| Наименование компонента | Количество компонентов |
| Цемент, кг | 280 |
| Перлит вспученный, м³/кг | 0,9/240 |
| Песок кварцевый, м³/кг | 0,4/680 |
| Вода, л | 100-1500 |
Кстати, из этого раствора можно заливать как монолитные изделия, так и пустотелые. Так вот, марка первого всегда М50, а вот марка второго – М35.
Керамзитобетон
| Наименование компонентов | Количество компонентов |
| Цемент, кг | 250 |
| Керамзит, м³/кг | 1,2/720 |
| Вода, л | 100-150 |
В зависимости от фракции используемого наполнителя керамзитобетон может быть марки М50 или М35.
Как рассчитать коэффициент
Для определения коэффициента теплопроводности бетона используются специальные математически формулы. Их две:
- Формула Кауфмана: 0,0935•(m) 0,5•2,28m + 0,025, применяется для сухих растворов;
- Формула Некрасова: (0,196 + 0,22 m2) 0,5 – 0,14, для влажных (3%) смесей.
В них буква m – это масса раствора, которую можно вычислить из его плотности. К примеру, все тот же керамзитобетон плотностью 1000 кг/м³, значит, его масса равна 1,0 кг. Именно этот показатель и учитывается в формулах.
Если это число подставить в любую из формул, то по Кауфману, к примеру, получится коэффициент – 0,238 Вт/м К. Температура раствора при расчетах должна быть равна +25 °С.
Прочность или теплоизоляция?
Конечно, есть определенные условия, при которых теплопроводность бетонной смеси будет или уменьшаться, или возрастать. В первую очередь придется обращать внимание на толщину заливаемой смеси. Чем этот показатель больше, тем ниже теплопроводность. Но при этом увеличивается расход самого материала, что влияет на себестоимость производимых работ.
Вот почему, решая сразу две задачи: увеличение теплоизоляционных характеристик конструкции и снижение ее себестоимости, в первую очередь необходимо соблюсти точное соотношение прочности и количества раствора.
В некоторых случаях идут на то, чтобы увеличить прочность, то есть использовать тяжелые бетоны, но при этом снизить теплоизоляционные свойства. Или наоборот. В любом случае основное требование – это прочность, а затем уже теплоизоляционные качества и другие характеристики.
Одной из важнейших характеристик бетона, безусловно, является его теплопроводность. Меняться этот показатель у разных видов материала может в значительных пределах. Зависит теплопроводность бетона, п режде всего, от вида использованного в нем наполнителя. Чем легче материал, тем лучшим изолятором от холода он является.
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.
От чего зависит показатель
Выводы из всего вышесказанного можно сделать следующие. Зависит т еплопроводность бетона, дерева и кирпича, как и любого другого материала, от их :
- плотности;
- пористости;
- влажности.
С увеличением плотности бетона повышается и степень его теплопроводности. Чем больше в материале пор, тем лучшим изолятором от холода он является.
Виды бетона
В современном строительстве могут использоваться самые разные типы этого материала. Однако все существующие на рынке бетоны можно классифицировать на две большие группы:
- тяжелые;
- легкие пенистые или с пористым наполнителем.
Теплопроводность тяжелого бетона: показатели
Такие материалы также делятся на две основные группы. В строительстве могут использоваться бетоны:
При производстве второй разновидности материала применяются такие наполнители, как металлический скрап, гематит, магнетит, барит. Используются особо тяжелые бетоны обычно только при строительстве объектов, основным назначением которых является защита от радиации. В эту группу входят материалы с плотностью от 2500 кг/м 3 .
Обычные тяжелые бетоны изготавливают с применением таких видов наполнителя, как гранит, диабаз или известняк, изготовленные на базе горного щебня. В строительстве зданий и сооружений используется подобный материал плотностью 1600-2500 кг/м 3 .
Какая же может быть в данном случае теплопроводность бетона? Таблица, представленная ниже, демонстрирует показатели, характерные для разных типов тяжелого материала.