Состав бетона: расчет коэффициентов теплопроводности

Коэффициент теплопроводности представляет собой одну из самых важных характеристик строительных материалов. Что характеризует этот показатель? Он характеризует способность тела проводить тепло, или, более точно, его значение показывает, какое количество теплоты пройдет через образец данного материала толщиной 1 м, площадью 1 м2 за одну секунду (или час) при условии разницы температуры на противоположных границах в один градус. По сути, он показывает, как быстро остынет помещение, которое вы долго нагревали, например, тепловой пушкой или инфракрасным обогревателем. Уже из этого примера видно, что сэкономив один раз на материале в пользу более дешевого и обладающего большим коэффициентом теплопроводности, можно существенно потерять в дальнейшем на счетах за электричество.

Для расчетов, связанных с теплопроводностью широко используются эмпирические зависимости, которые, однако, справедливы для узкого диапазона изменения параметров. Для решения этой проблемы мы используем методы математического моделирования, которые позволяют с высокой точностью определить практически все параметры бетонов. Тем не менее, для быстрой оценки, иногда удобнее пользоваться формулами Б.Н. Кауфмана (для сухого бетона) или В.П. Некрасова (для бетона с влажностью 3%)

λ = 0,0935·(m)0,5·2,28m + 0,025,

λ = (0,196 + 0,22 m2)0,5 – 0,14,

где m – объемная масса сухого и влажного (3%) бетонов, соответственно, в т/м3, а λ – коэффициент теплопроводности бетона при температуре +25оС, ккал/м·ч·оС.

Рассчитаем, для примера, во сколько раз коэффициент теплопроводности тяжелого бетона (с m = 2300 кг/м3) больше, чем у керамзитобетона (с m = 1000 кг/м3) в сухом состоянии. Соответственно, для тяжелого бетона, имеем:

λ = 0,0935·(2,3)0,5·2,282,3 + 0,025 = 1,195 ккал/м·ч·оС,

для керамзитобетона:

λ = 0,0935·(1,0)0,5·2,281,0 + 0,025 = 0,238 ккал/м·ч·оС.

Мы видим интересный факт, что в то время, как масса бетона отличается в 2,3 раза, коэффициент теплопроводности отличается в 5 раз (керамзитобетон является более качественным теплоизолятором).

Проведем теперь расчет коэффициентов теплопроводности для влажных тяжелого бетона и термозитоперлитобетона по условиям задачи, описанной здесь. Итак, у нас имеются объемные массы сухих бетонов:

а) тяжелого бетона – 2300 кг/м3

б) термозитоперлитобетона – 1260 кг/м3.

С учетом 3% влажности, объемные массы будут равны:

а) тяжелого бетона m = 1,03·2300 = 2370 кг/м3

б) термозитоперлитобетона m = 1,03·1260 = 1300 кг/м3.

Подставив эти значения в формулу Некрасова (см. выше), получим коэффициенты теплопроводности для:

а) тяжелого бетона ‑ λ = (0,196 + 0,22·2,372)0,5 ‑ 0,14 = 1,05 ккал/м·ч·оС

б) термозитоперлитобетона ‑ λ = (0,196 + 0,22·2,372)0,5 ‑ 0,14 = 0,47 ккал/м·ч·оС

И наконец, в данной статье мы представим сравнительную таблицу параметров тяжелого бетона и термозитоперлитобетона на основе данных, полученных также в статье, описанной тут:

Показатели

Виды бетонов

Соотношения показателей легкого и тяжелого бетонов, %

тяжелый

легкий

Состав бетона

1 : 2 : 5

1 : 0,3 : 3

Водоцементное отношение

0,6

1,2

200

Расход цемента, кг/м3

280

280

100

Объемная масса, кг/м3:

бетонной смеси

2408

1540

64

сухого бетона

2300

1260

55

бетона при влажности 3%

2370

1300

55

Коэффициент теплоемкости, ккал/кг·оС

бетонной смеси

0,26

0,375

сухого бетона

0,2

0,2

100

Удельная объемная теплоемкость сухого бетона, ккал/м3·оС

450

252

55

Коэффициент теплопроводности бетона при влажности 3%, ккал/м·ч·оС

1,05

0,47

45

Комментарии закрыты.