Як визначити коефіцієнт теплопровідності бетону та від чого він залежить

Однією з основних вимог сучасного будівництва є збереження тепла всередині приміщень, що впливає на економію коштів. Тому ще під час проектування будівлі інженери підбирають будівельні матеріали з низькою теплопровідністю. Це повною мірою стосується і бетонних конструкцій. Що це таке - теплопровідність бетону і від чого залежить цей показник?

Здатність матеріалів проводити тепло

По суті, цю властивість будь-якого матеріалу пропускати через свою структуру тепло. І що більше теплової енергії проходить, то вище теплопровідність. Щоб зберегти температуру всередині будинку, необхідні будматеріали з низьким коефіцієнтом.

Критерії залежності

Від чого залежить коефіцієнт теплопровідності бетону? На нього впливає кілька факторів, серед яких є основні та другорядні. До основних ознак можна віднести щільність бетону, його склад та якість компонентів, пористість та наявність у складі теплоізоляційних матеріалів, наприклад, керамзиту або перліту.

До другорядних відносять вологість бетонної конструкції, температуру навколишнього середовища, якісний стан бетону.

Класифікація бетонів

Основний поділ бетонних розчинів проводиться за їх густиною, ось чому цей технічний показник стоїть на першому місці визначення теплопровідності матеріалу. Щоб показати, як впливає щільність здатність проводити тепло, необхідно розглянути всі групи класифікації. Наведемо кілька прикладів бетонних розчинів, які найчастіше використовуються у будівництві. Ось таблиця їхньої теплопровідності.

Таблиця наочно демонструє, що чим важче наповнювач, тим вища теплопровідність бетонного розчину. Тобто велика вага матеріалу, а отже, івисока щільність говорять про те, що виріб з нього швидше пропускатиме тепло.

Тому коли у спорудженні фундаменту будинку застосовується класична рецептура виготовлення бетонного розчину, де використовується велика кількість щебеню, фахівці рекомендують таку основу додатково утеплювати (краще зовні).

За класифікацією бетонних розчинів виходить так: важкі види (щільністю 1800—2500 кг/м³) мають підвищену теплопровідність, а легкі (щільність 500—1800 кг/м³) знижену. Відповідно їх коефіцієнт варіюватиметься в діапазонах:

важкий – 1.2-1,5 Вт/м;
легкий – 0,25-0,52 Вт/м.

Теплоізоляційний

Цей матеріал має найнижчий коефіцієнт теплопровідності. Щоправда, його міцність також дуже низька. Але призначення цієї марки – створення теплоізоляційних шарів. З нього не виробляються несучі конструкції.

Склад легких бетонів

Отже, нас цікавитимуть легкі бетони, які мають найнижчу теплопровідність і можуть використовуватися для спорудження несучих конструкцій. Позначимо два з них, які сьогодні все частіше почали застосовувати для спорудження будинків.

Це бетон, до складу якого входить перліт та керамзит. Відразу обмовимося, що перлітобетон має щільність 1200 кг/м³, а керамзитобетон 950-1000 кг/м³.

Перлітобетон

До речі, з цього розчину можна заливати як монолітні вироби, так і порожнисті. Так ось, марка першого завжди М50, а ось марка другого М35.

Керамзитобетон

Залежно від фракції наповнювача керамзитобетон може бути марки М50 або М35.

Як розрахувати коефіцієнт

Для визначення коефіцієнта теплопровідності бетону використовуютьсяспеціальні математично формули. Їх дві:

Формула Кауфмана: 0,0935•(m) 0,5•2,28m + 0,025, застосовується для сухих розчинів;
Формула Некрасова: (0,196 + 0,22 м2) 0,5 - 0,14, для вологих (3%) сумішей.

Вони буква m – це маса розчину, яку можна обчислити з його щільності. Наприклад, той самий керамзитобетон щільністю 1000 кг/м³, отже, його маса дорівнює 1,0 кг. Саме цей показник і враховується у формулах.

Якщо це число підставити в будь-яку з формул, то за Кауфманом, наприклад, вийде коефіцієнт - 0,238 Вт/м К. Температура розчину при розрахунках повинна дорівнювати +25 °С.

Міцність чи теплоізоляція?

Звичайно, є певні умови, за яких теплопровідність бетонної суміші або зменшуватиметься, або зростатиме. У першу чергу доведеться звертати увагу на товщину суміші, що заливається. Чим цей показник більший, тим нижча теплопровідність. Але при цьому збільшується витрата самого матеріалу, що впливає на собівартість робіт, що виконуються.

Ось чому, вирішуючи відразу дві задачі: збільшення теплоізоляційних характеристик конструкції та зниження її собівартості, в першу чергу необхідно дотриматися точного співвідношення міцності та кількості розчину.

У деяких випадках йдуть на те, щоб збільшити міцність, тобто використовувати важкі бетони, але при цьому знизити теплоізоляційні властивості. Або навпаки. У будь-якому випадку основна вимога – це міцність, а потім теплоізоляційні якості та інші характеристики.