Теплоемкость бетона

Теплоемкость материалов — таблица

В строительстве очень важной характеристикой является теплоемкость строительных материалов. От нее зависят теплоизоляционные характеристики стен постройки, а соответственно, и возможность комфортного пребывания внутри здания

От нее зависят теплоизоляционные характеристики стен постройки, а соответственно, и возможность комфортного пребывания внутри здания.

Прежде, чем приступить к ознакомлению с теплоизоляционными характеристиками отдельных строительных материалов, необходимо понять, что собой представляет теплоемкость и как она определяется.

Удельная теплоемкость материалов

Теплоемкость – это физическая величина, описывающая способность того или иного материала накапливать в себе температуру от нагретой окружающей среды.

Количественно удельная теплоемкость равна количеству энергии, измеряемой в Дж, необходимой для того, чтобы нагреть тело массой 1 кг на 1 градус.

Ниже представлена таблица удельной теплоемкости наиболее распространенных в строительстве материалов.

Для того, чтобы рассчитать теплоемкость того или иного материала, необходимо обладать такими данными, как:

вид и объем нагреваемого материала (V);
показатель удельной теплоемкости этого материала (Суд);
удельный вес (mуд);
начальную и конечную температуры материала.

Теплоемкость строительных материалов

Теплоемкость материалов, таблица по которой приведена выше, зависит от плотности и коэффициента теплопроводности материала.

А коэффициент теплопроводности, в свою очередь, зависит от крупности и замкнутости пор. Мелкопористый материал, имеющий замкнутую систему пор, обладает большей теплоизоляцией и, соответственно, меньшей теплопроводностью, нежели крупнопористый.

Это очень легко проследить на примере наиболее распространенных в строительстве материалов. На рисунке, представленном ниже, показано каким образом влияет коэффициент теплопроводности и толщина материала на теплозащитные качества наружных ограждений.

Из рисунка видно, что строительные материалы с меньшей плотностью обладают меньшим коэффициентом теплопроводности.

Однако так бывает не всегда. Например, существуют волокнистые виды теплоизоляции, для которых действует противоположная закономерность: чем меньше плотность материала, тем выше будет коэффициент теплопроводности.

Поэтому нельзя доверять исключительно показателю относительной плотности материала, а стоит учитывать и другие его характеристики.

Сравнительная характеристика теплоемкости основных строительных материалов

Для того, чтобы сравнить теплоемкость наиболее популярных строительных материалов, таких дерево, кирпич и бетон, необходимо рассчитать величину теплоемкости для каждого из них.

В первую очередь нужно определиться с удельной массой дерева, кирпича и бетона. Известно, что 1 м3 дерева весит 500 кг, кирпича – 1700 кг, а бетона – 2300 кг. Если мы берем стенку, толщина которой составляет 35 см, то путем нехитрых расчетов получим, что удельная масса 1 кв.

м дерева составит 175 кг, кирпича – 595 кг, а бетона – 805 кг. Далее выберем значение температуры, при которой будет происходить накопление тепловой энергии в стенах. Например, это будет происходить в жаркий летний день с температурой воздуха 270С.

Для выбранных условий рассчитываем теплоемкость выбранных материалов:

Стена из дерева: С=СудхmудхΔТ; Сдер=2,3х175х27=10867,5 (кДж);
Стена из бетона: С=СудхmудхΔТ; Сбет=0,84х805х27= 18257,4 (кДж);
Стена из кирпича: С=СудхmудхΔТ; Скирп=0,88х595х27= 14137,2 (кДж).

Из произведенных расчетов видно, что при одинаковой толщине стены наибольшим показателем теплоемкости обладает бетон, а наименьшим – дерево. О чем это говорит? Это говорит о том, что в жаркий летний день максимальное количество тепла будет накапливаться в доме, выполненном из бетона, а наименьшее – из дерева.

Этим объясняет тот факт, что в деревянном доме в жаркую погоду прохладно, а в холодную погоду тепло. Кирпич и бетон легко накапливают в себе достаточно большое количество тепла из окружающей среды, но так же легко и расстаются с ним.

Теплоемкость и теплопроводность материалов

Теплопроводность – это физическая величина материалов, описывающая способность проникновения температуры с одной поверхности стены на другую.

Для создания комфортных условий в помещении необходимо, чтобы стены обладали высоким показателем теплоемкости и низким коэффициентом теплопроводности. В этом случае стены дома будут в состоянии накапливать тепловую энергию окружающей среды, но при этом препятствовать проникновению теплового излучения внутрь помещения.

Керосин, как топливо:

Керосин (англ. kerosene от др.-греч. κηρός – «воск») – горючая смесь жидких углеводородов (от C8 до C15) с температурой кипения в интервале 150-250 °C, получаемая путём прямой перегонки или ректификации нефти.

Внешне керосин – это прозрачная, бесцветная (или слегка желтоватая, или светло-коричневая), слегка маслянистая на ощупь жидкость. Имеет характерный запах нефтепродуктов.

Керосин – горючая, легковоспламеняющаяся жидкость. Относится к малоопасным веществам и по степени воздействия на организм человека в соответствии с ГОСТ 12.1.007 относятся к 4-му классу опасности. Горючее топливо.

Керосин легче воды. В воде не растворяется.

С воздухом керосин образуют взрывоопасные смеси.

Какая существует теплоемкость бетона?

Дата: 22-05-2018
Просмотров: 79
Комментариев:
Рейтинг: 18

Показатели температурных изменений
Как испытывают бетон на теплоемкость при изготовлении

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.

{reklama1}

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.

Таблица основных свойств 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.

{reklama2}

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°.

Теплопроводимость.

Теплопроводность численно равна количеству теплоты (Дж), проходящее через единицу площади (кв.м) за единицу времени (сек) при единичном температурном градиенте.

Коэффициенты теплопроводности из справочника:

Металл	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)
Медь	390
Алюминий	236
Сталь	47
Чугун	42

Вывод: чугун распределяет тепло медленно. Иными словами, мясо на чугунной сковороде не будет пригорать (в том числе) из-за более равномерного распределения тепла.

Похожая ситуация в приготовлении шашлыка на природе. Приготовление мяса на углях позволяет пропечь куски. Приготовление на открытом огне просто зажаривает внешнюю часть кусков мяса, оставив внутренние части сырыми.

Виды кирпича

Для того чтобы ответить на вопрос: «как построить теплый дом из кирпича?», нужно выяснить какой лучше всего использовать его вид. Так как современный рынок предлагает огромный выбор данного строительного материала. Рассмотрим наиболее распространенные виды.

Силикатный

Наиболее высокую популярность и широкое распространение в строительстве на территории России имеют силикатные кирпичи. Данный вид изготавливается путем смешения извести и песка. Высокую распространённость этот материал получил благодаря широкой области применения в быту, а также из-за того, что цена на него довольно не высока.

Однако если обратиться к физическим величинам этого изделия, то тут не все так гладко.

Рассмотрим двойной силикатный кирпич М 150. Марка М 150 говорит о высокой прочности, так что он даже приближается к природному камню. Размеры составляют 250х120х138 мм.

Теплопроводность данного типа в среднем составляет 0,7 Вт/(м оС). Это достаточно низкий показатель, по сравнению с другими материалами. Поэтому теплые стены из кирпича такого типа скорей всего не получатся.

Немаловажным достоинством такого кирпича по сравнению с керамическим, являются звукоизоляционные свойства, которые очень благоприятно сказываются на строительстве стен ограждающих квартиры или разделяющих комнаты.

Керамический

Второе место по популярности строительных кирпичей обоснованно отдано керамическим. Для их производства различные смеси глин подвергают обжигу.

Данный вид делится на два типа:

Строительный,
Облицовочный.

Строительный кирпич используется для возведения фундаментов, стен домов, печей и т.д., а облицовочный для отделки зданий и помещений. Такой материал больше подходит для строительства своими руками, так как он значительно легче силикатного.

Теплопроводность керамического блока определяется коэффициентом теплопроводности и численно равна:

Полнотелый – 0,6 Вт/м* оС;
Пустотелый кирпич — 0,5 Вт/м* оС;
Щелевой – 0,38 Вт/м* оС.

Средняя теплоемкость кирпича составляет около 0,92 кДж.

Теплая керамика

Теплый кирпич — относительно новый строительный материал. В принципе, он является усовершенствованием обычного керамического блока.

Данный вид изделия значительно больше обычного, его размеры могут быть в 14 раз больше стандартных. Но это не очень сильно сказывается на общей массе конструкции.

Теплоизоляционные свойства практически в 2 раза лучше, по сравнению с керамическим кирпичом. Коэффициент теплопроводности приблизительно равен 0,15 Вт/м* оС.

Блок теплой керамики имеет много мелких пустот в виде вертикальных каналов. А как говорилось выше, чем больше воздуха в материале, тем выше теплоизоляционные свойства данного строй-материала. Теплопотери могут возникать в основном на внутренних перегородках или же в швах кладки.

Сравнение теплопроводности и теплоемкости однослойной кладки из газобетона и каркасной стены

1 кв.м стены из однослойной газосиликатной кладки толщиной 400 мм обладает теплоемкостью 228800 Дж/град, а 1 кв.м каркасной стены толщиной 176 мм 61548 Дж/град (фибролит 14 мм, каркас с эковатой 150 мм, гипсокартон 12 мм). Теплоемкость стен из газобетона в 4 раза выше каркасных стен, НО… Возьмем условный дом 10х10х2,5 м, площадь поверхностей будет 300кв.м, а объем 250 куб.м. Зимой, когда на улице -20°С, а вам нужно чтобы в доме было +20°С. Предположим, что у вас есть котел мощностью 20кВт/ч или 72000кДж. Опустим, что котел сначала нагреет теплоноситель, тот пройдет по трубам, нагреет их, а те в свою очередь, отдадут тепло окружающему воздуху. За счет конвекции воздух прогреется во всем доме за 10 минут, но при этом он будет нагревать поверхности стен, пола и потолка, поэтому через 10 минут температура воздуха не будет составлять 20°С. Воздух отдаст свое тепло штукатурке. Цементно-песчанная штукатурка толщиной 10 мм, во всем доме весит 4800 кг и способна накопить тепло 51 кВт/ч. Поэтому, чтобы нагреть штукатурку до 20 градусов и весь воздух в доме, нужно 2,7 часа. Но за это время штукатурка отдаст газобетону 227 Ватт, которому нужно гораздо больше тепла, для нагрева до 20 градусов. Теплосопротивление штукатурки всего котел затрачивает 9152000 Дж х 0,000277778 Вт/ч х 300 м²= 762,6 кВт/ч для нагрева ограждающих конструкций дома из газобетона + 3,36 кВт/ч воздуха и терять 344,7кВт. 775 кВт/ч

На нагрев 1 кв.м каркасной стены котел затратит 61548 Дж х 0,000277778 Вт/ч= 17,1 Вт/ч +3,36 кВт/ч и терять 3,6кВт/ч 24кВт/ч. Иными словами, при мощности котла 20кВт/ч для отопления дома из газобетона потребуется около

Это означает, что ваш отопительный котел будет работать дольше, чтобы нагреть помещение до комфортной температуры, потому что будет нагреваться не только воздух но и стены, но пока стены будут нагреваться, они будут также и остужаться, отдавая тепло улице. В соответствием с законом теплопроводности Фурье поток переноса тепла будет направлен в сторону холодной улицы. Вам наверное мама в детстве не раз говорила: «Не сиди на бетонном полу, сядь на скамейку». Потому что теплоемкий бетон забирает у тела тепло, и человек может простудится. Поэтому все сиденья делают из древесины или других плохо передающих тепло материалов.

При этом потери тепла через стену можно вычислить по формуле:

[Вт/(м·К) · (м2·К)/м = Вт/(м·К) · (м·К) = Вт]

Каждый квадратный метр газосиликатной кладки при разности температур 40° будет пропускать 30Вт/час. При этом потери тепла через каркасную стену толщиной 150 мм составят 12Вт/час. Южная стена дома из газобетона в жаркий день сильнее нагревается солнцем, чем каркасная стена и весь жар отдает в помещение, поэтому летом в доме из газобетона жарче.

Теплоемкость важна в теплоносителе и в полу. Если нужна теплоемкость в каркасном доме сделайте «теплый пол».

Поэтому, господа, стройте дом по каркасной технологии. Будет вам и высокое теплосопротивление и достаточная теплоемкость или, говоря простым языком, дом будет теплым и комфортным.

Какая существует теплоемкость бетона?

Дата: 22-05-2018
Комментариев:
Рейтинг: 18

Соотношение между компонентами в бетонной смеси.

{reklama1}

Таблица основных свойств бетона.

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.

{reklama2}

ostroymaterialah.ru

Что означает теплопроводность бетона и от чего зависит его величина?

Главная » Бетон и кирпич » Если бетон собираются применять для ограждающих конструкций, тогда необходимо выяснить величину его теплопроводности, она прямо пропорционально зависима от веса материала. Это связано с уменьшением плотности и повышением пористости. А значит, что в один объем вовлекают больше воздуха, что и делает его хорошим теплоизолятором.

Заполнитель бетона (шамот)

Что влияет на данную величину?

Она зависит:

от типа заполнителя;
плотности и структуры материала;
равновесия влажности.

Рассмотрим каждый случай по отдельности.

Известно, что теплопроводность бетона зависима от типа заполнителя, потому что при постройке жилого дома для наружных стен в массовом применении так называемые легкие панели, которые имеют различное назначение (конструкционное, теплоизоляционное и др.).

Отметим, что помимо некоторых отклонений, есть и некая зависимость плотности и теплопроводности. Например, если материал находится в кристаллическом состоянии, то эти обе величины имеют большее значение, чем тогда, когда его структура аморфная. Поэтому более популярны те заполнители, в состав которых входит пемза (шлаковая). Ее можно получить во время быстрого охлаждения пористого расплава, так как при данном процессе он не кристаллизуется, а шлакопемзобетон имеет маленькую теплопроводность.

Ячеистый бетон с низкой теплопроводностью

Если бетон крупнопористый или малопесчанный, то есть имеет неплотную структуру, тогда на его проводность влияет состав гранулометрического заполнителя, так как от него зависима и межзерновая пористость.

Если имеется два вида бетона, у которых объем пор одинаковый, тогда теплопроводность мелкопористого будет меньше, так как она зависима от величины пор.

Если применяют легкий бетон, тогда его влажность (эксплуатационная) связана с равновесием этой же величины в различных условиях (сорбции – поглощение влаги из окружающей среды и десорбции – высыхание заполнителя, который был переувлажнен). При относительной влажности воздуха 60 – 80 % и применении таких заполнителей, как пемза, керамзит, аглопорит, десорбционная влажность не имеет особого значения, так как это относительно малая величина. А если в качестве наполнителя применяют древесные опилки, тогда это заметно влияет на его теплопроводность, так как равновесная влажность составляет 15 %. В ином случае величина десорбционной влажности должна быть выше сорбционной.

Отметим, что если теплопроводность легкого бетона резко увеличится, тогда вместе с ней возрастет и его тепловая потеря, но это в том случае, если вместо воздуха поры материала заполнит вода (теплопроводимость которой составляет 0,58 Вт/ м- °С, что намного больше, чем у воздуха). А зимой ограждающая конструкция, выполненная из такого материала, может промерзнуть, так как данный коэффициент для льда равен 1,8 Вт/м- °С и поэтому в таких условиях теплопроводность бетона увеличивается в разы.

Коэффициент теплопроводности материала

Для того чтобы определить данную величину имеются специальные ГОСТ- ы, которые различны для бетона в сухом состоянии и с отпускной влажностью.

Если бетон легкий и его должны применить для стеновых панелей, тогда он имеет поризованную или плотную однородную структуру, причем объем между зерновыми пустотами, который заполнен раствором цемента и уплотнен бетонной смесью, не должен составить более 3%.

Рассмотрим, коэффициент теплопроводности бетона для разных его видов:

Если материал сплошной, тогда эта величина составляет – 1,75;
Если бетон пористый – коэффициент равен 1,4;
На каменном щебне – 1,3;
На песке – 0,7;
Термоизоляционный бетон имеет коэффициент 0,18.

Теплопроводность бетона

Если при изготовлении применяют парообразующие или воздухововлекающие примеси, тогда их объем не должен составить на порцию:

Для бетона без песка – более 25;
На плотном песке – более 15;
На пористом песке – более 12.

Заключение

Подведя итог, отметим, что отпускная влажность легкого бетона для жилых и общественных зданий составляет 15, а для промышленных и сельскохозяйственных сооружений – 13.

Если соблюдать все нормы и требования при производстве панелей, тогда нет необходимости использовать антикоррозийную защиту для арматуры.

stroitel5.ru

Использование различных материалов в строительстве

Дерево

В этом отношении древесина является оптимальным вариантом для домов не только постоянного, но и временного проживания. Деревянное здание, не отапливаемое длительное время, будет хорошо воспринимать изменение температуры воздуха. Поэтому обогрев такого здания будет происходить быстро и качественно.

https://ostroymaterialah.ru/www.youtube.com/watch?v=3TP5Liv9V00

В основном в строительстве используют хвойные породы: сосну, ель, кедр, пихту. По соотношению цены и качества наилучшим вариантом является сосна. Что бы вы ни выбрали для конструирования деревянного дома, нужно учитывать следующее правило: чем толще будут стены, тем лучше. Однако здесь также нужно учитывать ваши финансовые возможности, так как с увеличением толщины бруса значительно возрастет его стоимость.

Кирпич

Данный стройматериал всегда был символом стабильности и прочности. Кирпич имеет хорошую прочность и сопротивляемость негативным воздействиям внешней среды. Однако если принимать в расчет тот факт, что кирпичные стены в основном конструируются толщиной 51 и 64 см, то для создания хорошей теплоизоляции их дополнительно нужно покрывать слоем теплоизоляционного материала. Кирпичные дома отлично подходят для постоянного проживания. Нагревшись, такие конструкции способны долгое время отдавать в пространство накопившееся в них тепло.

https://ostroymaterialah.ru/www.youtube.com/watch?v=1hbfkbFtePQ

Выбирая материал для строительства дома, следует учитывать не только его теплопроводность и теплоемкость, но и то, как часто в таком доме будут проживать люди. Правильный выбор позволит поддерживать уют и комфорт в вашем доме на протяжении всего года.