Теплопроводность бетона

Автор: ДСК-Столица

2024.11.08 10:33 97

Теплопроводность является одним из ключевых факторов, влияющих на энергоэффективность строительных материалов и конструкций. В контексте современных строительных практик, особенно с учетом актуальности устойчивого развития и сокращения энергопотребления, понимание теплопроводности бетонных плит приобретает особое значение. Бетонные плиты широко используются в строительстве, и их теплофизические характеристики напрямую влияют на комфортность жилых и общественных пространств, а также на эксплуатационные расходы.

Параметры теплопроводности

• Коэффициент теплопроводности. Бетон имеет коэффициент теплопроводности, варьирующий от 1.2 до 2.0 Вт/(м·К), в зависимости от его состава и плотности. Этот параметр определяет, насколько эффективно материал проводит тепло;
• Плотность бетона: Бетоны с высокой плотностью, как правило, обладают лучшими теплоизоляционными свойствами, но могут иметь более высокий коэффициент теплопроводности. Легкие бетоны, в свою очередь, чаще используются для теплоизоляции, так как их теплопроводность ниже.

Влияние плотности на теплопроводность

• Чем выше плотность, тем лучше материал проводит тепло. Например, кирпич, имеющий высокую плотность, будет проводить тепловую энергию лучше, чем ячеистый бетон с более низкой плотностью. Это связано с тем, что в более плотных материалах частицы расположены ближе друг к другу;
• Сравнение толщины: кирпичная стена толщиной 500 мм обеспечивает такую же защиту от теплопотерь, как легкобетонная стена толщиной 300 мм, что также связано с различиями в теплопроводности.

Структура бетона и теплопроводность

Бетон представляет собой сложную неоднородную структуру, состоящую из различных компонентов, обладающих различной способностью к теплопередаче. Важные аспекты включают:

• Заполнитель: разные заполнители влияют на теплопроводность бетона. Например, железобетон, который плотнее керамзитобетона в три раза, будет более теплопроницаемым;
• Пористость: чем более пористый материал, тем хуже происходит передача тепловой энергии. Воздух в капиллярах цементного камня и микрополостях заполнителей оказывает наименьшее влияние на теплопроводность.

Влияние влажности на теплопроводность

• Влажность: теплопроводность бетона также зависит от его влажности. Вода проводит тепло в 20 раз лучше, чем воздух, и, заполняя поры бетона, ухудшает его теплоизоляционные качества;
• Промерзание: влажные слои ограждающих конструкций могут промерзать зимой, что дополнительно снижает их теплоизоляционные свойства.

Что такое коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплопроводности (𝜆) – это физическая характеристика материала, определяющая его способность проводить тепло. Он показывает, какое количество тепла проходит через единицу площади материала толщиной 1 метр за 1 секунду при разности температур в 1 градус Цельсия.

Единицы измерения

Коэффициент теплопроводности измеряется в ваттах на метр на кельвин (Вт/(м·К)) или ваттах на метр на градус Цельсия (Вт/(м·°C)).

Влияние структуры и влажности на коэффициент теплопроводности

• Структура материала: пористость, наличие заполнителей и микроструктура влияют на коэффициент теплопроводности. Например, воздух в порах является плохим проводником тепла, что снижает теплопроводность в целом;
• Влажность: вода имеет коэффициент теплопроводности около 0,6Вт что значительно выше, чем у большинства строительных материалов. Увлажнение бетона может увеличить его теплопроводность, ухудшая теплоизоляционные свойства. Например, при увеличении влажности до 5% значение λбетона может возрасти на 20-30%;

В итоге, для обычной бетонной плиты (без учета пористых и легких бетонов) можно принять коэффициент теплопроводности равным 1,7 Вт/(м·К). Это значение указывает на то, что бетон достаточно хорошо проводит тепло, что делает его менее эффективным в качестве теплоизоляционного материала. Для улучшения теплоизоляции применяются специальные легкие бетонные смеси или добавляются теплоизоляционные материалы.