Как определить коэффициент теплопроводности бетона и от чего он зависит

data-ad-format="link">

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.

Теплопроводность бетона

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).

Бетон для фундамента

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.

Легкие бетоны

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:

  1. Формула Кауфмана: 0,0935•(m) 0,5•2,28m + 0,025, применяется для сухих растворов;
  2. 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.