Теплоемкость бетона: Теплоемкость бетона

Теплоемкость бетона

• ЗАО «СЕБРЯКОВСКИЙ ЦЕМЕНТ И БЕТОН»
•  → 
• Статьи

Этот показатель имеет очень важное значение, поскольку именно от него зависит степень изменения характеристик материала под воздействием разных температур. С течением времени вследствие этого мы может наблюдать осадку или, наоборот, набухание материала. Так как бетон применяется при строительстве зданий, то данный фактор должен учитываться как один из самых важных. И делать это нужно еще на стадии проектирования.

Все, что касается теплоемкости бетона, изложено в этой статье. Из нее же вы узнаете о методике определения данного показателя. С помощью таблицы теплоемкости различных материалов, содержащейся здесь, вы сможете узнать об их способности сохранять определенное количество тепла.

От чего зависит величина теплопроводности бетона? Ответ на этот вопрос вы также узнаете, прочитав статью до конца. Также вы узнаете, к чему приводит температурное расширение этого материала, и о том, как избежать превышения этого параметра при применении бетонных конструкций.

Обладание этими знаниями помогает избежать многих досадных ошибок при строительстве сооружений разного типа.

Теплоемкость бетона довольно важный показатель при строительстве любого здания или сооружения. Как правило, такой показатель составляет 0,00001(°С)-1. Обусловлено это тем, что со временем все бетонные конструкции неизбежно претерпевают изменения плотности из-за набухания или усадки. Это происходит даже тогда, когда температура воздуха и уровень влажности вокруг бетона остаются неизменными. Если рассматривать подробно, то сам бетон как каменный материал для строительства формируется из смеси того или иного вида вещества, имеющие вяжущие свойства.

Соотношение между компонентами в бетонной смеси

Изготовление такого искусственного материала проводится в соответствии с количеством вяжущего вещества и воды. При этом воду можно использовать как питьевую, так и любую другую. И именно исходя из предназначения бетонных материалов, строители производят расчеты по определению нужной теплоемкости смеси. Теплоемкость определяется как удельная величина, которая влияет на расстояние усадочных швов, необходимых для надежности самой конструкции. Существуют разные показатели усадки бетона и особая технология исследования его при изготовлении.

Основные свойства бетона

Такой процесс, как усадка или, наоборот, набухание бетона, напрямую зависит от количества цементного вещества, замешанного в растворе при его изготовлении. Со временем после строительства и уже ввода здания в эксплуатацию бетон будет постепенно высыхать и на каждый метр линейного размера давать усадку около 0,3 мм. Приблизительно на такую же величину будет происходить и набухание готового материала. Так, при покупке цементного вещества и изготовлении бетона важно знать, что:

• в зависимости от количества самого цемента в заготовленной массе для изготовления цементных плит необходимо обязательно учитывать расстояние усадочных швов;
• в среднем усадочный шов должен быть более 1,1 мм на 1 м общих линейных размеров;
• для бетона коэффициент расширения от температурных колебаний (удельная теплоемкость) составляет 0,00001(°С)-1, и, например, при повышении или понижении температуры на 40° он расширится до 0,8 мм/м. ;
• заготовленная смесь для бетона всегда легче, чем уже готовый материал;
• он бывает монолитный, тяжелый и пористый, и удельная теплоемкость напрямую зависит от его вида.

Для определения теплоемкости заготовленную массу выкладывают в специальную форму и ставят температурный датчик по центру. Далее она подвергается вибрации, при этом саму форму в месте зазора закрывают крышкой с уплотняющей замазкой, имеющей водонепроницаемые свойства. Для проведения этой процедуры используют аппаратуру, которая одновременно регистрирует и в то же время регулирует температурные колебания внутри формы со смесью.

Форму, в которую укладывают смесь помещают в адиабатическую камеру, способную поддерживать внутри нужную температуру для измерений.

При этом важно отметить, что температура в адиабатической камере должна быть доведена до температуры самой бетонной массы. Все замеры и записи температурных колебаний фиксируются на ленту регистрирующей и регулирующей аппаратуры. В дальнейшем после проведения испытаний проводят расшифровку лент регистрирующей аппаратуры. Важно отметить, что удельная теплоемкость смеси должна быть исследована не позднее 1 часа после ее изготовления, а такое испытание необходимо проводить не менее 5 суток пока температура в камере не превысит 1°.

Таблица теплоемкости некоторых материалов

Таблица показывает, какое количество тепла может сохранить в себе 1 кубометр материала при его нагреве на 1 градус.

Пример. Сколько тепла будет накоплено в 1 кубометре воды при нагреве ее от 40 градусов до 90 градусов?

Удельная теплоемкость воды при 20o Суд = 4,18 кДж/кг*oС Разница температур Т = 90-40 = 50o Удельный вес г = 1000 кг/м3 Объем v=1 м3 Количество запасенной энергии Э = C*Т*v*г = 4.18*50*1*1000 = 209000 кДж (~58 кВт-час)

Возврат к списку

сравнение показателей с другими строительными материалами

Используя в строительстве различные материалы, необходимо учитывать все их основные характеристики: именно от них и зависит, насколько крепким, долговечным и теплым получится жилище. Для расчета способности к теплоизоляции обращают внимание на такую величину, как удельная теплоемкость. Бетон считается самым распространенным строительным материалом, сейчас без него не обходится ни одна стройка. Поэтому подробное изучение его основных характеристик поможет оптимально спроектировать конструкцию.

Свойства и описание материала

Бетон неспроста настолько популярен как в частном строительстве, так и в масштабном. Все дело в сочетании в нем практически всех фундаментальных свойств материала, так необходимых для качественной постройки.

К основным физико-техническим характеристикам этого стройматериала относятся:

• Высокая плотность. При наличии требования к повышенной прочности строения бетонный раствор можно усиливать при помощи использования цемента разных марок плотности, а также различных наполнителей — крупного щебня, магнетитовых и лимонитовых пород. Кроме того, крепость изделия можно легко повысить в несколько раз, армировав бетон металлическими прутьями в виде сетки. Чем чаще будет шаг сеточной ячейки, тем прочнее станет конструкция.
• Долговечность. Ввиду высокой устойчивости к различным деформациям, эрозии, температурным перепадам, а также химическим веществам можно говорить о хороших показателях долговечности бетонных конструкций.
• Устойчивость к крайне низким температурам.
• Однородность и вязкость, очень удобные при накладывании раствора на необходимую поверхность. К тому же, однородность бетона напрямую влияет на такой показатель, как прочность.
• Стойкость к деформационным воздействиям. Бетон имеет довольно высокие показатели относительно устойчивости к сжатию — в таких условиях он обладает определенным уровнем пружинистости. Чтобы наделить бетонные изделия стойкостью к растяжению, скручиванию и другим видам деформации, его армируют. Это значительно увеличивает его устойчивость в условиях постоянного напряжения.
• Высокая огнестойкость бетона. Этот показатель является одним из важнейших при построении жилого массива, так как напрямую влияет на пожароопасность здания. Но огнеупорность бетона очень высока. Под воздействием критически высокой температуры кристаллогидраты цементного камня распадаются, что сопровождается выделением связанной жидкости. Быстро испаряясь, она забирает на себя бо́льшую часть тепла, поэтому бетонные смеси так стойки к высокотемпературному воздействию.
• Пластичность бетонного раствора. Эта характеристика обусловливает способность строительной смеси качественно заполнять необходимую форму, не образовывая пустот и раковин. Показатель пластичности зависит от вида используемого цемента, а также от специальных наполнителей.
• Водонепроницаемость. При использовании расширяющихся марок основной составляющей бетонного раствора эта характеристика существенно повышается. Бетон с высоким уровнем гидрофобности не пропускает и не впитывает воду и другие жидкости, поэтому часто используется для строительства фундаментов в условиях повышенной сырости, а также при заливке форм для бассейнов и прудов.
• Теплоизоляционные характеристики увеличиваются с повышением пористости материала путем добавления пористых наполнителей.

Это лишь основные свойства бетонной смеси, которые позволяют ей удерживать лидерство на рынке строительных материалов.

Теплоизоляционные характеристики

Теплоемкость материала — это величина, характеризующая его способность к поглощению тепла при нагревании и его отдаче при охлаждении. Благодаря этому значению можно рассчитывать, из какого материала лучше построить жилое помещение, насколько оно будет теплым и как долго сможет сохранять тепло при отоплении.

Бетонные смеси, отличающиеся повышенной плотностью, не обладают высокой теплоемкостью. Однако условия, в которых они используются, этого и не требуют. Особо тяжелые бетоны характеризуются очень большим весом, по этой причине они не применяются в индивидуальном строительстве, зато активно используются при сооружении глобальных конструкций гидротехнического назначения или, например, железнодорожных и автомобильных мостов, метро и других стратегических объектов. В этих случаях способность к теплоизоляции не является приоритетом.

Что касается жилых построек, здесь теплоемкость имеет крайне важное значение. В конце концов, этот показатель оказывает прямое влияние на количество стройматериала, используемое для возведения стен. Однако повышение пористости, что является обязательным залогом увеличения теплоизоляционных свойств, непременно повлияет на прочность здания не в лучшую сторону. Чтобы компенсировать уменьшение крепости, в бетонные плиты помещают армирующую сетку. Тогда и прочность остается на высоте, и теплоемкость не страдает.

Таблица показателей

Различные стройматериалы обладают разными показателями теплоемкости и теплопроводности. Это можно использовать при расчете толщины стен.

Так, теплоизоляционные свойства распространенных строительных материалов демонстрирует таблица.

Как видно из таблицы, удельная теплоемкость бетона довольно высока в сравнении с другими материалами, поэтому его использование в строительстве имеет массу преимуществ перед другими материалами.

Способы повышения теплоемкости

Разновидности бетонов с высоким показателем теплоемкости называются легкими или особо легкими. Наполнители, использующиеся для их создания, отличаются пористой структурой и небольшим весом. К ним относятся такие виды:

• Натуральные заполнители: включают в себя пемзовые породы, вулканические туфы и шлаки, а также карбонаты — различные кальциты, ракушечники, известняковые туфы.
• Искусственно созданные материалы — керамзит, перлит, вермикулит, а также аглопорит, грануляты шлаков и другие.
• Промышленные отходы — золошлаки, топливные или металлургические шлаки, а также крупнодисперсные золы.

К самым распространенным, а также суперлегким материалам для заполнения бетонного раствора, относится полистирол. Он представляет собой мелкие шарики. Бетон с полистирольным включением отличается самой высокой теплоемкостью из всех используемых наполнителей, однако этот материал характеризуется снижением других качеств:

• Огнеупорность. При воздействии высокой температуры внешние данные бетонополистирола не изменяются, но внутри происходит выгорание полистирольных шариков, что в дальнейшем скажется на увеличении хрупкости сооружения, а также на увеличении теплопередачи.
• Прочность. Легкие и суперлегкие бетоны не обладают высокими показателями прочности, однако этот недостаток можно легко компенсировать путем включения в них арматуры. Правда, вес конструкции в этом случае увеличится, но зато повысится деформационная устойчивость и, как следствие, долговечность здания.
• Паропроницаемость. Вследствие значительного процента наполняющего материала на бетонополистирол переносится и часть его качеств. Полистирол отличается крайне низкой паропроницаемостью. В случае использования для строительства этого компонента следует позаботиться о хорошей вентиляционной системе.

В противном случае, внутри на стенах постройки будет скапливаться конденсат из-за повышенной влажности, что негативно скажется и на здоровье, и на внутреннем покрытии, например, обоях. Постоянная сырость поспособствует развитию плесени и грибков, от которых не так просто избавиться даже во время капитального ремонта квартиры.

Так как все эти недостатки можно в некоторой степени компенсировать различными способами, то полистиролбетон пользуется значительной популярностью у застройщиков.

Сравнительная характеристика стройматериалов

Для сравнения приведена таблица удельной плотности и веса различных видов бетона, из которой явственно видно, насколько бетон с полистиролом легче остальных разновидностей.

Кроме того, теплопроводность полистирола позволяет делать стены более тонкими, что уменьшает трудозатраты на строительство, а также финансовые затраты на транспортировку и погрузку стройматериала.

Бетон и сам имеет хорошую теплоемкость, а в сочетании с полистиролом он является просто незаменимым теплоизоляционным материалом, который может использоваться как самостоятельно, так и для дополнительного утепления помещений.

Применение в строительстве

Бетон и сходные ним по составу смеси использовались еще во времена Римской империи. Тогда, конечно, составляющие несколько отличались от современного материала, однако можно с уверенностью сказать, что и тогда эти конструкции отличались высокой прочностью.

В наше время бетон используется для строительства повсеместно — это едва ли не самый распространенный стройматериал. Учитывая его многочисленные положительные свойства, его лидерство вполне оправдано.

Бетонные смеси применяются для заливки фундаментов любой сложности, из них изготавливают как монолитные заливные конструкции, так и сборные. К сборным относятся плиты для возведения стен и потолочных перекрытий, балки и другие. Железобетонные конструкции, как обладающие повышенной прочностью, применяют в строительстве шахт для укрепления стен горных выработок, метро, мостов, плотин, атомных электростанций и других строений с повышенной нагрузкой и высокими требованиями к надежности и безопасности.

В зависимости от состава существует много разновидностей бетона. Это позволяет подобрать подходящий материал с необходимыми свойствами в любой отрасли промышленности.

Бетоном укрепляют неустойчивые грунты и герметизируют щели, используют для облицовки как внутренних стен помещения, так и фасадов. Асфальтобетонной смесью повышенной прочности выстилают автодороги и взлётно-посадочные полосы. Кроме того, бетон используют для изготовления тротуарной плитки, декоративного искусственного камня для наружной и внутренней отделки. Специальные гидротехнические смеси применяют в строительстве каналов, бассейнов и водохранилищ, а также небольших искусственных водоемов на частных участках.

При проектировании любых строительных работ следует учитывать все характеристики бетонных смесей и требования к конструируемому сооружению. Немаловажным показателем служит теплоемкость бетона в квт, а также теплопроводность, особенно при построении жилых помещений.

Удельная теплоемкость — Проектирование зданий

Мы используем файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимально удобные условия пользования нашим веб-сайтом. Вы можете узнать о наших файлах cookie и о том, как отключить файлы cookie, в нашей Политике конфиденциальности. Если вы продолжите использовать этот веб-сайт без отключения файлов cookie, мы будем считать, что вы довольны их получением. Закрывать.

Редактировать эту статью

Последняя редакция 17 января 2022

См.
вся история

Термин «удельная теплоемкость» (или удельная теплоемкость ) относится к тепловой энергии на единицу массы (обычно 1 кг), необходимой для повышения температуры вещества на один градус Цельсия.

Формула удельной теплоемкости: q=mc(Tf-Ti)

Чем выше удельная теплоемкость вещества, тем больше энергии требуется для повышения его температуры.

Удельная теплоемкость (c) в Дж (джоулях)/кг °C может быть рассчитана как:

с = Е/м θ

Где:

• E — передача энергии в Дж.
• m – масса вещества в кг.
• θ — изменение температуры в °C.

Некоторые примеры удельной теплоемкости различных веществ перечислены ниже:

• Алюминий 902 Дж/кг°C
• Медь 385 Дж/кг°C
• Золото 129 Дж/кг°C
• Железо 450 Дж/кг°C
• Свинец 128 Дж/кг°C
• NaCl 864 Дж/кг°C
• Кислород 918 Дж/кг°C
• Вода 4181 Дж/кг°C
• Кирпич/блок: 840 Дж/кг°C
• Бетон: 880 Дж/кг°C
• Мрамор: 880 Дж/кг°C
• Сталь: 420 Дж/кг°C
• Древесина: 1200 Дж/кг°C

Удельная теплоемкость — это одно из свойств, влияющих на тепловую массу материала, то есть на то, сколько тепла он может хранить. Вода, обладающая очень высокой удельной теплоемкостью , очень эффективно сохраняет тепло.

• Температура по сухому термометру.
• г-значение.
• Теплоемкость.
• Теплообмен.
• Изоляция.
• k-значение.
• Скрытая теплота.
• Массообмен.
• Холодильное оборудование.
• Явное тепло.
• Температура
• Термический допуск.
• Тепловой комфорт.
• Тепловые индексы.
• Термическая масса.
• Тепловые оптические свойства.
• Коэффициент теплопередачи.
• Температура по влажному термометру.

• Поделиться
• Добавить комментарий
• Отправьте нам отзыв

Создать статью

• Поделиться

• Подписаться
• Фейсбук
• Твиттер
• LinkedIn
• Ютуб

Избранные статьи и новости

BSRIA, будущее отопления жилых помещений

В разгар энергетического кризиса.

Теплое место зимой

Сауна и ее разновидности.

Породы древесины, от Великобритании до Европы и длинного глобального списка

От ольхи до тиса, от абура до зинганы и т.д.

Кратко о инженерной древесине от TDUK.

Что это такое, какие бывают виды и в чем их преимущества.

Напоминание о 50 проектах APM за последние 50 лет

Размышляя о достижениях прошлого года, этот год подходит к концу.

Кратко о теплоизоляции.

От принципов работы до установки и устойчивости.

APPG Обновление запроса по сохранению мест и людей

Депутаты поддерживают снижение НДС в фунтах стерлингов и презумпцию против сноса.

Пусть идет снег, пусть идет снег, пусть идет снег…

Снежные и ледяные постройки на БД

Планирование качества для микро-, малых и средних предприятий.

Новый технический документ Академии CIOB.

Телевизионный пикап, что это такое и почему он снижает

Краткое описание этого явления.

Очаровательная простота

Квакеры и их дома собраний. Обзор книги.

Справедливость, разнообразие и инклюзивность

Предоставление разнообразным людям возможности пользоваться исторической средой.

Заметные отключения электроэнергии, когда и почему они произошли

«те самые глубокие, самые темные вечера в январе и феврале»

Энергетический кризис в зимнее время: рекомендации ЕСА по управлению отключениями электроэнергии

Поставщики электроэнергии и сети предупреждают о возможных отключениях электроэнергии.

Новый CE сертифицированного института архитектурных технологов

Тара Пейдж объявлена ​​новым исполнительным директором.

Оцифровка данных для восстановления и обеспечения безопасности облицовки

Руководство пользователя по их решениям для данных для более безопасных зданий.

Инвестиции, инновации и сотрудничество — отчет CITB

Обзорный отчет IHBC представлен в парламент 7 ноября.

Управление изменениями в вебинаре среды проекта

Как применять управление изменениями на практике.

Отсрочка уплаты гербового сбора на фиксаторы верха в предложении RoI и NI

Обоснование бизнес-модели «зеленого переворота».

Летающие фабрики для строительных работ, вкратце

Временные полевые фабрики по производству компонентов.

Следующее технологическое обновление в строительном бизнесе.

Была ли пандемия идеальным катализатором инноваций ?

Квир-пространства

Атлас ЛГБТКИА+ мест и историй. Обзор книги.

Исторические здания с более мрачной историей

Как архитектура может подавить культурную самобытность.

ECA признана CO2onstruct Zero Partner года от CLC

Признание своей кампании «Лидерство».

Управление реализацией проектов в экстремальных условиях.

В изменчивом, неопределенном, сложном и неоднозначном мире.

Набор инструментов ACAN для заповедных зон климатических чрезвычайных ситуаций

Ключевое руководство от политики до технических деталей в шерстяной шляпе.

Объявление и консультация по схеме ECO+

Открыт до 23 декабря, запуск весной 2023 года.

Смотрите больше новостей.

Воздействие горячего цемента на бетонную смесь

Горячий цемент описывает клинкер, который в процессе измельчения получил дополнительную энергию, запасенную в виде тепла. После того, как клинкер измельчен, этот горячий цемент складируется в бункерах для хранения, где повышенная температура, особенно в теплом климате, не может быть легко снижена.

Летние месяцы усугубляют ситуацию, так как температура окружающей среды, как правило, высока, а расход цемента увеличивается. Более высокие температуры снижают способность горячего цемента выделять большое количество тепла в окружающий воздух; а повышенный расход означает, что свежемолотый цемент не хранится очень долго перед отправкой на заводы по производству готовых смесей для использования в дозировании.

Многие связывают потерю осадки, снижение прочности или другие проблемы, связанные с бетоном, с температурой цемента при замесе. Однако исследования показали, что предельное влияние цемента на температуру бетонной смеси весьма минимально.

Первоначальные исследования Лерха, 1955 г. (см. ссылку ниже) и повторные исследования показали, что для снижения температуры обычного бетона на 1 градус Цельсия температура цемента должна быть снижена на 8,2 градуса Цельсия, температура воды снизилась на 4,9 градуса Цельсия, а температура агрегатов снизилась всего на 1,5 градуса Цельсия. Таким образом, влияние температуры цемента на общую температуру бетонной смеси меньше, чем влияние других компонентов бетона. См. Таблицу 1 ниже, адаптированную из «Разработка и контроль бетонных смесей», 2002 г., для представления эффекта между относительными массовыми пропорциями и удельной теплоемкостью и влиянием температуры на бетонную смесь.

Причина этого эффекта может быть связана с пропорциями смеси и собственными тепловыми свойствами компонентов бетона. Из материалов, добавляемых в обычный бетон, цемент занимает всего от 7 до 15 процентов объема бетона. Вода и заполнители обычно составляют от 70 до 90 процентов объема бетона. По сравнению с массой других компонентов потенциальное влияние цемента на температуру уменьшается. Кроме того, цемент имеет очень низкую среднюю удельную теплоемкость (0,92 кДж/кг•К) — это означает, что он очень легко получает 90 348 и теряет 90 349 тепла при воздействии высоких температур или при подаче энергии. Заполнители в среднем имеют удельную теплоемкость, эквивалентную удельной теплоемкости цемента, но удельная теплоемкость воды очень высока (4,184 кДж/кг•К) – это означает, что она может хранить большое количество тепла.