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:
Основные | Второстепенные |
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.
Вид | Коэффициент, Вт/м*°С | Характеристика |
Газобетонный кирпич | 0,12-0,14 | Имеет низкий показатель, полученный за счет усиленной поризации раствора. |
Пенобетон | 0,30 | Сочетает небольшую теплопроводность бетона с хорошими прочностными качествами. Кирпич используется при возведении несущих стен в малоэтажном строительстве. |
Керамзитобетон | 0,23-0,40 | Сопротивление 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.
Стройматериал | Коэффициент, Вт/м*К | |
Кирпич | Кремнеземный | 0,15 |
Пустотелый | 0,44 | |
Силикатный | 0,81 | |
Сплошной | 0,67 | |
Шлаковый | 0,58 | |
Пенобетон | 0,05-0,3 | |
Легкий бетон М300 (200) | 0,25-0,51 | |
Древесина | Липа, дуб, клен, ель, пихта | 0,15 |
Доски, фанера | 0,15 | |
Сосна | 0,23 | |
Твердые породы древесины и ДСП | 0,2 | |
Камень | 1,4 |
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 бетона и теплоизоляционные бетоны
Теплопроводность является важным параметром материалов, применяемых в ограждающих конструкциях. Сюда относятся некоторые виды конструтивно-теплоизоляционных и теплоизоляционные бетоны. Основным параметром, который влияет на характеристики застывшей смеси, является её объемный вес. Материалы, изготовленные на основе цементного теста, и предназначенные для теплоизоляции имеют массу кубического метра не более 500 кг. Конструктивно-теплоизоляционные бетоны обладают большей плотностью — до 1400 кг/М3. Объемный вес является характеристикой пористости, т.е. показывает процент воздушных или газовых включений. Так для легких бетонов, используемых в качестве теплоизоляционных материалов, малая масса достигается благодаря 70% воздушных пор в застывшей смеси. Теплопроводность тяжелых составов, удельный вес которых находится в пределах 2000 кг/М3, варьируется от 0.7 до 1.5 килокалорий на метр за час, при изменении температуры на один градус. Для сравнения воздух имеет лишь 0.02 единицы: такая разница обусловлена наличием плотного заполнителя с высоким коэффициентом передачи тепла. Низкие изоляционные характеристики делают неоправданным применение тяжелых бетонов для устройства ограждающих конструкций. Чаще всего реализуется комбинированный метод: поддержание необходимых температурных условий обеспечивается плитами из легких смесей, а конструкционные составы несут основную нагрузку.
Теплоизоляционные бетоны и их теплопроводность, Вт/(м*С):
-
газобетон — 0.12-0.14; Один из самых низких показателей такого параметра, как теплопроводность бетона. Его удалось добиться за счёт того, что использован наиболее эффективный метод поризации состава. Он подразумевает введение специальной добавки, вызывающей активное образование газа в структуре материала. Это приводит к возникновению значительного числа пор, составляющих большую часть объёма конструкции после того, как она станет полностью монолитной.
-
пенобетон — 0.3; Теплопроводность бетона не столь мала, как у газобетона, но материал имеет ключевые преимущества. Прежде всего, они заключаются в возможности обеспечения относительно высокого показателя прочности. Теплопроводность бетона снижает характеристики прочности, но материал широко используется для создания несущих стен. При выполнении строительства, это позволяет применять блоки для малоэтажных конструкций.
-
керамзитобетон — 0.23-0.4; Теплопроводность бетона относительно невелика, а его прочность подходит для того, чтобы выдержать массу нескольких этажей, если они выполняются из облегчённых материалов.
-
шлакобетон — 0.6. Теплопроводность бетона требует дополнительной теплоизоляции, если защита от потери тепла является основным фактором, на который обращается внимание в процессе осуществления работ.
Уменьшение теплопроводности готовых изделий из бетона приводит к падению их прочности. Однако данная проблема уже частично решена, поскольку существуют составы для несущих конструкций с относительно малым объемным весом. Они при обеспечении необходимого армирования применяются для возведения различных сооружений. Теплопроводность бетона и его прочность – это решение, требующее компромисса. Одним из вариантов выхода из сложившейся ситуации является использование армированного каркаса. Это очень важный момент, поскольку он способствует существенному повышению прочности. Несмотря на свои преимущества, присутствуют некоторые сложности, которые должны учитываться, для достижения необходимого результата. Теплопроводность бетона с каркасом несколько снижается, поскольку металлические элементы легко передают тепло. Дополнительно, их применение приводит к существенному повышению массы, особенно, для самых лёгких типов материалов данной группы.
Влияет на скорость утечки тепла и размер воздушных включений. Как показали исследования, при равном объемном весе меньшую теплопроводность имеет тот материал, структура которого более сложная. Мелкопористые бетоны выгодно отличаются от собратьев, имеющих более крупные воздушные включения. Теплопроводность бетона такого типа уменьшается за счёт того, что для передачи тепла требуется более длительное время. Коэффициент теплопроводности бетонного изделия не постоянный, а является функцией от температуры, причем он может, как увеличиваться, так и уменьшаться. Например, материал, компоненты которого были получены из дробленых горных пород, при нагреве хуже проводит тепло, а искусственные керамические включения, такие как керамзит, наоборот увеличивают свою теплопроводность бетона. Все эти факторы учитываются, когда происходит проектирование объекта.
Существенное влияние на характеристики бетона оказывают условия эксплуатации и защита от сторонних воздействий. Так открытые с внешней стороны поры могут быть заполнены атмосферной влагой, которая намного лучше проводит тепло, чем воздух, вытесненный её из внутреннего объема. Поэтому, чтобы избежать снижения теплопроводности материала, необходимо учитывать паро- и гидроизоляцию. Теплопроводность бетона, как уже говорилось, увеличивает одни показатели, но приводит к уменьшению других. Главной проблемой составов с эффективным показателем теплопроводности, является низкая устойчивость к воздействию влаги. Вода легко впитывается в поры изделия, что приводит к возникновению проблем. Теплопроводность бетона обратно пропорциональна морозостойкости. Когда температура опускается ниже нуля градусов по Цельсию, влага, в том числе и та, что содержится в структуре материала, переход в твёрдое состояние. Это приводит к её расширению на 7-10 процентов и растрескиваниям.
Теплопроводность бетона является важным фактором, на который следует обратить внимание в процессе планирования строительства объекта.
Gale Apps — Технические трудности
Приложение, к которому вы пытаетесь получить доступ, в настоящее время недоступно. Приносим свои извинения за доставленные неудобства. Повторите попытку через несколько секунд.
Если проблемы с доступом сохраняются, обратитесь за помощью в наш отдел технической поддержки по телефону 1-800-877-4253. Еще раз спасибо, что выбрали Gale, обучающую компанию Cengage.
org.springframework.remoting.RemoteAccessException: невозможно получить доступ к удаленной службе [authorizationService@theBLISAuthorizationService]; вложенным исключением является com. zeroc.Ice.UnknownException
unknown = «java.lang.IndexOutOfBoundsException: индекс 0 выходит за границы для длины 0
в java.base/jdk.internal.util.Preconditions.outOfBounds(Preconditions.java:64)
в java.base/jdk.internal.util.Preconditions.outOfBoundsCheckIndex(Preconditions.java:70)
в java.base/jdk.internal.util.Preconditions.checkIndex(Preconditions.java:248)
в java.base/java.util.Objects.checkIndex(Objects.java:372)
в java.base/java.util.ArrayList.get(ArrayList.java:458)
в com.gale.blis.data.subscription.dao.LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.populateSessionProperties(LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.java:60)
в com.gale.blis.data.subscription.dao.LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.reQuery(LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.java:53)
в com.gale.blis.data.model.session.UserGroupEntitlementsManager.reinitializeUserGroupEntitlements(UserGroupEntitlementsManager. java:30)
в com.gale.blis.data.model.session.UserGroupSessionManager.getUserGroupEntitlements(UserGroupSessionManager.java:17)
в com.gale.blis.api.authorize.contentmodulefetchers.CrossSearchProductContentModuleFetcher.getProductSubscriptionCriteria(CrossSearchProductContentModuleFetcher.java:244)
на com.gale.blis.api.authorize.contentmodulefetchers.CrossSearchProductContentModuleFetcher.getSubscribedCrossSearchProductsForUser(CrossSearchProductContentModuleFetcher.java:71)
на com.gale.blis.api.authorize.contentmodulefetchers.CrossSearchProductContentModuleFetcher.getAvailableContentModulesForProduct(CrossSearchProductContentModuleFetcher.java:52)
на com.gale.blis.api.authorize.strategy.productentry.strategy.AbstractProductEntryAuthorizer.getContentModules(AbstractProductEntryAuthorizer.java:130)
на com.gale.blis.api.authorize.strategy.productentry.strategy.CrossSearchProductEntryAuthorizer.isAuthorized(CrossSearchProductEntryAuthorizer. java:82)
на com.gale.blis.api.authorize.strategy.productentry.strategy.CrossSearchProductEntryAuthorizer.authorizeProductEntry(CrossSearchProductEntryAuthorizer.java:44)
на com.gale.blis.api.authorize.strategy.ProductEntryAuthorizer.authorize(ProductEntryAuthorizer.java:31)
в com.gale.blis.api.BLISAuthorizationServiceImpl.authorize_aroundBody0(BLISAuthorizationServiceImpl.java:57)
на com.gale.blis.api.BLISAuthorizationServiceImpl.authorize_aroundBody1$advice(BLISAuthorizationServiceImpl.java:61)
на com.gale.blis.api.BLISAuthorizationServiceImpl.authorize(BLISAuthorizationServiceImpl.java:1)
в com.gale.blis.auth.AuthorizationService._iceD_authorize(AuthorizationService.java:97)
в com.gale.blis.auth.AuthorizationService._iceDispatch(AuthorizationService.java:406)
в com.zeroc.IceInternal.Incoming.invoke(Incoming.java:221)
в com.zeroc.Ice.ConnectionI.invokeAll(ConnectionI. java:2706)
на com.zeroc.Ice.ConnectionI.dispatch(ConnectionI.java:1292)
в com.zeroc.Ice.ConnectionI.message(ConnectionI.java:1203)
в com.zeroc.IceInternal.ThreadPool.run(ThreadPool.java:412)
в com.zeroc.IceInternal.ThreadPool.access$500(ThreadPool.java:7)
в com.zeroc.IceInternal.ThreadPool$EventHandlerThread.run(ThreadPool.java:781)
в java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:834)
»
org.springframework.remoting.ice.IceClientInterceptor.convertIceAccessException(IceClientInterceptor.java:348)
org.springframework.remoting.ice.IceClientInterceptor.invoke(IceClientInterceptor.java:310)
org.springframework.remoting.ice.MonitoringIceProxyFactoryBean. invoke(MonitoringIceProxyFactoryBean.java:71)
org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186)
org.springframework.aop.framework.JdkDynamicAopProxy.invoke(JdkDynamicAopProxy.java:215)
com.sun.proxy.$Proxy151.authorize(Неизвестный источник)
com.gale.auth.service.BlisService.getAuthorizationResponse(BlisService.java:61)
com.gale.apps.service.impl.MetadataResolverService.resolveMetadata(MetadataResolverService.java:65)
com.gale.apps. controllers.DiscoveryController.resolveDocument(DiscoveryController.java:57)
com.gale.apps.controllers.DocumentController.redirectToDocument(DocumentController.java:22)
jdk.internal.reflect.GeneratedMethodAccessor300.invoke (неизвестный источник)
java.base/jdk.internal.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
java.base/java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:566)
org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.doInvoke(InvocableHandlerMethod.java:205)
org. springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.invokeForRequest(InvocableHandlerMethod.java:150)
org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ServletInvocableHandlerMethod.invokeAndHandle(ServletInvocableHandlerMethod.java:117)
org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.invokeHandlerMethod (RequestMappingHandlerAdapter.java:895)
org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.handleInternal (RequestMappingHandlerAdapter.java:808)
org.springframework.web.servlet.mvc.method.AbstractHandlerMethodAdapter.handle(AbstractHandlerMethodAdapter.java:87)
org. springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doDispatch(DispatcherServlet.java:1067)
org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doService(DispatcherServlet.java:963)
org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.processRequest(FrameworkServlet.java:1006)
org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.doGet(FrameworkServlet.java:898)
javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:626)
org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.service(FrameworkServlet.java:883)
javax. servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:733)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:227)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter.doFilter(WsFilter.java:53)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org. apache.catalina.filters.HttpHeaderSecurityFilter.doFilter(HttpHeaderSecurityFilter.java:126)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.web.servlet.resource.ResourceUrlEncodingFilter.doFilter(ResourceUrlEncodingFilter.java:67)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org. springframework.web.filter.RequestContextFilter.doFilterInternal (RequestContextFilter.java:100)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:102)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org. apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
com.gale.common.http.filter.SecurityHeaderFilter.doFilterInternal(SecurityHeaderFilter.java:29)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:102)
org. apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.owasp.validation.GaleParameterValidationFilter.doFilterInternal(GaleParameterValidationFilter.java:97)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org. springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter.doFilter(ErrorPageFilter.java:126)
org.springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter.access$000(ErrorPageFilter.java:64)
org.springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter$1.doFilterInternal(ErrorPageFilter.java:101)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter.doFilter(ErrorPageFilter.java:119)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org. apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.web.filter.FormContentFilter.doFilterInternal (FormContentFilter.java:93)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.boot.actuate.metrics.web.servlet.WebMvcMetricsFilter.doFilterInternal (WebMvcMetricsFilter.java:96)
org. springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter.doFilterInternal (CharacterEncodingFilter.java:201)
org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117)
org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189)
org. apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162)
org.apache.catalina.core.StandardWrapperValve.invoke(StandardWrapperValve.java:202)
org.apache.catalina.core.StandardContextValve.invoke(StandardContextValve.java:97)
org.apache.catalina.authenticator.AuthenticatorBase.invoke(AuthenticatorBase.java:542)
org.apache.catalina.core.StandardHostValve.invoke(StandardHostValve.java:143)
org.apache.catalina.valves.ErrorReportValve.invoke(ErrorReportValve.java:92)
org. apache.catalina.valves.AbstractAccessLogValve.invoke(AbstractAccessLogValve.java:687)
org.apache.catalina.core.StandardEngineValve.invoke(StandardEngineValve.java:78)
org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter.service(CoyoteAdapter.java:357)
org.apache.coyote.http11.Http11Processor.service(Http11Processor.java:374)
org.apache.coyote.AbstractProcessorLight.process(AbstractProcessorLight.java:65)
org.apache.coyote.AbstractProtocol$ConnectionHandler.process(AbstractProtocol.java:893)
org.