Теплопроводность арболит: Страница не найдена — all-for-remont.ru

Содержание

Арболитовые блоки

Ответы на наиболее часто задаваемые вопросы:

Преимущество Ваших блоков, по сравнению с конкурентами?

— К преимуществам выпускаемых  нами блоков можно отнести плотность и соответственно прочность. Плотность составляет 600 кг/м³,  то есть кубометр нашего арболита весит 600 кг. Блоки  выдерживают более высокую нагрузку.
В настоящее время под заказ выпускаем еще  теплоизоляционные блоки с плотностью 420 кг/м³.

Из какой древесины производите арболитовые блоки?

— Из хвойных пород древесины, так как они обладают лучшими водоотталкивающими свойствами

Щепу изготавливаете сами?

-Да, щепу изготавливаем сами, на измельчителе.

Что применяете для нейтрализации сахаров?

-Для нейтрализации сахаров в древесине применяем в летнее время сульфат алюминия, в зимнее сульфат алюминия и хлористый кальций.

Оба вещества безвредные, в подтверждение этого можно привести пример применение их в пищевой промышленности.

Что будет если не выдерживать арболитовый блок в форме?

— Блок изменит геометрию, будет не ровный, не наберет конструкционной прочности.

Выдерживаете блоки в формах?

-Да, не менее 15 часов. Этого вполне достаточно, что бы блоки набрали прочность необходимую для перемещения, без ущерба  геометрии

Какая должна быть толщина стены для жилого дома?

-Для дома и коттеджа вполне достаточно 300 мм., по теплопроводности и по несущим способностям, с учетом использования железобетонных плит перекрытия.

Можно ли использовать арболитовые блоки для постройки бани?

— Блоки не разрушаются от влаги, обладают низкой теплопроводностью, поэтому для постройки бани подходят наилучшим образом. Так же при помощи блоков можно отремонтировать существующую баню, заменив на них сгнивший нижний рад бревен

Фоторепортаж о строительстве бани.

Какую толщину стен рекомендуете для бани.

— Бани строят в основном с толщиной стен 200мм. Бани получаются очень теплые, хорошо держат тепло.

Как можно отличить теплоизоляционный блок от конструкционного?

— Блок теплоизоляционный имеет меньший вес, порядка 13 кг, по внешнему виду не отличается.

Как быстро нужно отштукатурить стены из арболита, что бы оградить блоки от внешних факторов?

— Стены можно штукатурить в любое удобное время, как сразу, так и через несколько лет. Арболит не разрушается под воздействием атмосферных осадков и перепада температур.

Количество необходимых армопоясов несущих стен?

 

-При использовании готовых Ж/Б плит, армопояс рекомендуем делать под каждым перекрытием.
-При заливки Ж/б перекрытий на месте,  в армопоясе обходимости нет.
-При использовании деревянных перекрытий армопояса достаточно одного, на последнем ряду кладки или в данном случае можно от него отказаться.

Для армопояса выпускаем блок размером 200 х 300 х 500мм с выемкой для заливки бетона.

Так же рекомендуем использовать U-блоки над проемами для формирования балок..

Нужно ли использовать армирующую сетку?

— Использовать сетку между рядами кладки и вовремя штукатурки не нужно. Состав и механические свойства позволяют отказаться от дополнительного усиления

Чем утеплить стены из арболитовых блоков?

— Арболит имеет низкую теплопроводность, расчеты и практика показывает, что утеплять его не нужно.

—————————————————————

Хочу утеплить дом из арболитовых блоков пенопластом. Что скажите?

-В утепление арболит не нуждается. Дома из него получаются теплые и «дышащие», Пенопласт создаст вокруг стен не проницаемую оболочку,  у Вас в этом случае пропадет экологическая составляющая данного материала, на внутренней части пенопласта, возможно, будет скапливаться влага, со всеми вытекающими последствиями.
Если Вам  утепления все — таки принципиально,  то нужно подбирать паропроницаемый утеплитель. Но предварительно проанализируйте конструкцию строение,  потеря тепла через арболит я бы сказал, не возможна, обратите внимания на утепления пола и потолка

НДС выделяете?

-При получение товара выдается  полный пакет бухгалтерских документов с НДС

Как хранить арболитовые блоки на стройплощадке?

-Особых условий не требуется, блоки простоят не прикрытые под открытым небом сколь угодно длительный срок

Какая стоимость доставки?

— Доставка в каждом случае просчитывается в зависимости от объема арболитовых блоков и соответственно используемой техники. По городу и в прилегающие населенные пункты доставка манипулятором от 2000р, автомобилем от 300р (газель).

Что Вы думаете о монолитном строительстве своими силами?
При монолитном строительстве добиться конструкционной прочности арболита  трудновыполнимая задача в принципе. Что касается себестоимости, то с экономить удастся  на оплате труда,  она в производстве блоков не основная затратная часть и на  наценки  предприятия изготовителя, которая в условиях жесткой конкуренции то же не высокая.

Сырье обойдется, скорее всего, дороже.
Будут проблемы со щепой. Покупать измельчитель будет не рентабельно, приобретать  готовую щепу дорого. Можно попробовать использовать отходы в виде щепы деревообрабатывающих предприятий, но в них большое содержание коры, неподходящий размер и зачастую избыточная влажность, так как многие  выпаривают бревна перед использованием.

Из всего этого думаю, что изготовлять арболит для одного – двух, трех… домов не рентабельно, трудоемко, долго.

Почему покупатели выбирают ваши арболитовые блоки? — Многие потенциальные покупатели предварительно объезжают других производителей, выбирая качественный продукт, и останавливаются в итоге на нашем производстве, так как блоки действительно геометрически ровные, не осыпаются, имеют привлекательную стоимость.

В одном месте можно посмотреть продукцию готовую к отгрузки, производство и заключить договор. Отношение к клиентам вежливое, уважительное и добродушное. Отгрузку осуществляем в обговоренное время, простоя у строителей из-за отсутствия материала не было

«Решения всегда просты — после того, как их найдешь.
Но они простые, лишь когда ты их знаешь.»

Производство арболита под маркой Арболит Иваново основано нами в 2012 году, само предприятие с 2001г и занималось только реализацией товаров для промышленности. Прежде чем принять решение производить арболит долго изучали свойства данного материала и пришли к выводу, что он практически лишен недостатков.После запуска производства, мнение об уникальных свойствах арболита только окрепли. В первую очередь застройщики отмечают низкую теплопроводность арболита,  неприхотливость к погодным условиям, пока дом стоит без наружной отделки.

Минимальное количество сотрудников не занятых в производстве позволяет устанавливать невысокие цены на продукцию без ущерба качеству.

Как изготавливается арболитовые блоки?

Производственный процес начинается с изготовления щепы. Для этой цели предпочтительней хвойные породы древесины, так как онио бладают лучшими водоотталкивающими свойствами. Щепа перед использованием обрабатывается растворённым в воде сульфатом алюминия. Благодаря этому веществу происходит нейтрализация водоростворимых сахаров в древесине, которые препятствуют схватыванию цемента.

Затем этап формирования блоков. Замешивается  арболитовая смесь, состоящая из цемента м500, воды и щепы. Растворенный в воде цемент обволакивает каждую щепку. На вибропрессе смесь уплотняется и формируется в блоки. Каждый блок запечатывается в отдельную форму, благодаря чему достигается заданная геометрия. Вынимаются блоки из форм после просушки не менее чем через 15 часов. Более ранняя распалубка нарушает геометрию. Блоки мы выпускаем плотность 600 кг/м3, уплотнять смесь приходиться более чем на 40%.

 

Ранняя распалубка, когда цемент не достаточно схватился,  приводит к обратному процессу. Силы не окрепшего цемента не достаточно, что бы удержать смесь в необходимых размерах, блок начинает деформироваться.

После длительной выдержки арболитовых блоков в формах, геометрии ни что не угрожает

Арболит нами  производится круглый год. В зимнее время блоки  выдерживаются в отапливаемом складе.  

Так как блоки геометрически ровные, то швы при кладкет иметь минимальную толщину. Например один из покупателей рассказал что он измерил высоту стены, разделили на количество рядов, получил в результате толщину швов близкую к нулю. При это  через неделю после завершения кладки, решили внести в конструкцию изменения. Для. этого нужно было убрать несколько блоков с верхнего ряда. Но выбить  блоки не удалось. Кладка превратились практически в монолит.
Технология кладки у них была следующая: Клей наносился тонким слоем, равняли «гребенкой»,  затем устанавливался блок и вбивался  резиновым молотком в предыдущий ряд кладки и к блоку сбоку.

 

Компания «Черновский Арболит» — Строительство

Компания «Черновский Арболит» осуществляет полный цикл работ по строительству загородных домов из арболита — от стадии проектирования, до стадии «под ключ». Мы возьмем на себя хлопоты по организации всего процесса — от его начала и вплоть до его завершения. Наши специалисты проконсультируют Вас по всем, возникающим в процессе строительства дома вопросам. Использование в строительстве высококачественных арболитовых блоков собственного производства позволяет нам гарантировать качество всего загородного дома из арболита в целом.

Достоинства арболита как конструкционного материала для загородного строительства схожи с достоинствами остальных представителей легкого бетона только на первый взгляд. При более углубленном изучении свойств арболита — проявляется его превосходство над остальными стеновыми материалами. Сразу видно, что это упругий материал, в отличие от других представителей легкого бетона, за счет древесной щепы, которая «гасит» силы воздействующие на арболитовый блок — он не трескается при сезонных колебаниях фундамента.

Теплопроводность арболита равна 0,13-0,17 Вт*м2 и, как следствие благодаря этому, стены в доме из арболита оказываются намного теплее, чем стены из других традиционных стройматериалов. Есть еще одно очень важное и неоспоримое преимущество — арболит обладает непревзойденной теплоёмкостью. Коэффициент теплоемкости арболита = 2,30 — а это значит, что у всего дома из арболита в целом будут хорошие показатели тепловой инерции. Проще говоря, загородный дом из арболита будет дольше сохранять тепло, что особенно важно при отоплении в зимний период — ведь экономия на отоплении достигает 25-30%.

Почему загородное строительство из арболита набирает все большую популярность, а сам материал считается синонимом здорового и уютного дома? — рассмотрим самые важные причины ниже:

Препятствие развития грибка

В большинстве жилых районов с преимущественно холодным климатом регулярно проводятся исследования, направленные на изучение образования плесени и грибка в доме и развития ряда болезней из-за их появления. Недостатки некоторых современных строительных материалов, плохие дышащие способности стен, несоответствия технологиям строительства влекут к неизбежному образованию грибка как внутри стен так и на их поверхностях. Плохая система вентиляции, преимущественно в помещениях гигиены, усугубляет положение. Но если проблема внутренней чистоты вполне решаема, то появление сырости внутри стены устранению подвержена с трудом.

Блоки из арболита обладают уникальной способностью впитывать и отдавать влагу. На протяжении всего строительного процесса, вплоть до сдачи дома из арболита под ключ, блоки остаются практически сухими. Материал исключает появление главного фактора распространения грибка – влажности. Использование в качестве отделки известковой штукатурки, обладающей способностью быстро впитывать и равномерно отдавать влагу, улучшает общие теплофизические показатели стены в загородном доме из арболита.

Очень важным моментом является высокий уровень рН арболитовых блоков, равный 11-12, он делает его высокощелочным. Работая в “тандеме” с известковой штукатуркой, стена в загородном доме из арболита является надёжной преградой на пути образования грибка (известь, как щелочной материал, исторически использовалась для побелки зданий, конюшен, молочных амбаров). К тому же, использование штукатурки как отделочного материала, при строительстве из арболита — еще и снижает денежные затраты.

Дышащие стены в доме из арболита

Дышащие стены часто обсуждаются в отношении здорового дома. Такие стены гигроскопичны и обладают хорошей диффузией водяного пара. В сущности, это позволяет водяному пару и другим газам быть поглощёнными и выпущенными наружу, регулируя благоприятный климат в помещении. Стены, осуществляющие медленную и контролируемую диффузию, являются идеальными дышащими стенами. Арболитовые блоки не содержат вредных примесей. Все компоненты натуральны. Материал прекрасно диффузирует водяной пар, осущесвляя обмен СО2 и кислорода. Многие токсичные химические соединения выводятся материалом наружу, очищая внутренний воздух в помещении.

Хотя другие газы также рассеиваются через стены (например, происходит обмен СО2 и кислорода), водяной пар является основным определяющим элементом климата здорового загородного дома и всегда наиболее глубоко рассматривается. Структура стеновых блоков из арболита позволяет осуществлять беспрепятственный обмен водяного пара. Высокая пористость материала и присутствие статического воздуха делают блоки идеальным материалом для дышащих стен в загородном доме.

Отличная звукоизоляция стен

Арболитовые блоки отвечают требованиям современного жилого строительства по обеспечению необходимой звукоизоляцией внутренних помещений здания. Показатель звуконепроницаемости Rw находится в пределах 48-60 db (децибел), обеспечивая жильцов прекрасным звукоизолирующим климатом. Подтверждением вышесказанного является факт, что блоки из арболита, как идеально подходящий материал, активно используются в Европе и Северной Америке для создания шумоизоляционных барьеров вдоль автомагистралей и линий железных дорог.

Пожаростойкость арболита

ДОКАЗАНО! Материал чрезвычайно огнеупорен. Арболитовые блоки вследствие производственной обработки обладают сопротивляемостью огню в течении более 1,5 часов. При этом отсутствует открытое горение материала. Арболит гарантированно не поддерживает распространение открытого огня.


Строительство из арболита

Кто-то из застройщиков может сказать о непрестижности нашего материала, ссылаясь на то, что арболит на 90% состоит из древесной щепы, а она является отходом деревообрабатывающего производства. На наш взгляд это чисто субъективное мнение – ведь не существует проектов по строительству загородных домов, которые бы предлагались без внешней отделки стен, согласитесь. А значит, говоря об эстетике при строительстве домов из арболита, реальной разницы нет. Зато, при оштукатуривании внешних (да и внутренних) стен, Вам не потребуются армирующая сетка и прочие вспомогательные и крепежные материалы.

Наш опыт в строительстве загородных домов из арболита показал, что гигроскопичная и влагопроницаемая известковая штукатурка обеспечивает быстрой реакцией в изменении концентрации влаги, а высокопористый арболитовый блок способствует дальнейшей диффузии(испарения) избыточной влажности. Данный “тандем” является идеальной конструкцией дышащей стены, показав при исследованиях безупречный результат.

Так что здесь недостаток, мягко говоря, теоретический. Ведь по всем показателям арболитовый блок близок к «идеальному стеновому материалу для строительства загородного дома» — не горючий, не требует специальной квалификации строителей, экологически чистый и безупречный материал, который обладает высокой теплоёмкостью и высоким коэффициентом сопротивления теплопередачи.

Строительство загородного дома из арболита — Ваш путь к здоровому и уютному климату Вашего дома!

Основное назначение продукта: снять с заказчика сложный процесс загородного строительства и, тем самым, упростить сотрудничество с нашей компанией. Ведь зная стоимость одного квадратного метра Вашего будущего дома, Вы сможете проконтролировать стоимость договора подряда на протяжении всего срока строительства Вашего загородного дома!

Звоните и заказывайте строительство коттеджа из арболита «под ключ» в Самаре и области по телефонам: 

  • +7 (927) 264-30-98
  • +7 (927) 010-40-30

Полный Фотоальбом смотрите ЗДЕСЬ

Об арболите — Woodblok

Экологичый
Благодаря своему составу (древесная щепа, портландцемент и добавка, используемая также при промышленной очистке воды) арболит считается самым безопасным строительным материалом для здоровья человека.

Тёплый
ГОСТ Р 54854-2011 предписывает арболиту теплопроводность: от 0,07 до 0,19 Вт/ м•°С. По теплозащитным свойствам этот материал значительно превосходит все традиционные строительные материалы. Стена из арболита шириной всего 30 см по показателям теплопроводности соответствует кирпичной стене толщиной в 1 метр. Также как и дерево, стены из арболитовых блоков способны «дышать», обеспечивая тем самым отличный воздухообмен в доме. Стены не требуют дополнительного утепления и прекрасно сохраняют теп{«type»:»block»,»srcClientIds»:[«9ec409c2-2371-4403-b233-8a6824c90fcc»],»srcRootClientId»:»»}ло внутри дома.

Легкий
Арболитовые блоки достаточно легкие. Поэтому для постройки домов из него не требуется устройство сложного фундамента. Один блок, имеющий размеры 500х300х200 мм, имеет вес примерно 18-19 кг.

Облегченный фундамент
Средняя масса квадратного метра арболитовой стены в 3 раза меньше массы аналогичной стены из пенобетона и в 8 раз меньше кирпичной, поэтому не требуется устройство массивного фундамента.

Экономия по срокам строительства
При возведении коробки дома не требуется каких-либо особых навыков, кладку из арболита может выполнить любой человек, который умеет класть кирпич. Возведение занимает намного меньше времени, по сравнению со строительством аналогичного дома из кирпича или пенобетона.

Долговечный
Первые дома из арболита, построенные еще в начале 60-х годов прошлого века, отлично зарекомендовали себя, но утверждать, что они простоят сотню лет и более, пока рано. Хотя прошло уже несколько десятилетий, а здания находятся в отличном состоянии.
Чтобы продлить срок службы, можно после постройки дома внешнюю сторону арболита обработать грунтовкой. Это поможет закрепить цементную основу и снизить водопоглощение. Также дом можно обшить сайдингом, облицевать природным камнем или оштукатурить (оштукатуривание возможно без сетки, за счет шероховатой поверхности блоков).

Прочный
ГОСТ 54854-2011 подтверждает высокую прочность арболита на изгиб. Данный материал оказывает упругое сопротивление внешним механическим нагрузкам, поэтому трещины на нем не появляются, проживание в доме из арболита безопасно.
Стены из арболита, в отличие от пенобетона или газобетона, не трескаются и не дают усадки при колебаниях фундамента или перепадах температуры.

Биостойкий
В отличие от дерева, арболит обладает высокой биостойкостью, не гниет, не подвержен биологическому заражению (грибки, плесень и т.д.) и воздействиям химических веществ.

Морозоустойчивый
Арболит морозостойкий материал, он способен длительное время выдерживать многократное замораживание и оттаивание, но для этого блоки должны быть защищены от попадания внутрь их влаги.

Пожаростойкий
Хотя в арболитовых блоках содержится 90% древесной щепы, горение они не поддерживают и поэтому не являются пожароопасными. Он с трудом воспламеняется, тлеет, обугливается, но все процессы сразу же прекращаются при устранении воздействия высоких температур. Блок способен выдержать температуры до 400 С, при постоянном воздействии пламени в течении полутора часов. Следовательно, специальная огнеупорная защита для арболита не требуется.

Звукоизолирующий
Благодаря пористой структуре звук гасится внутри арболитовых блоков. Коэффициент звукопоглощения у арболита составляет 0,17-0,6 (в диапазоне 135-2000 Гц), что значительно превосходит показатели кирпича и дерева.

Легкий в обработке
В отличие от кирпича и пенобетона, прекрасно поддается сверлению, распиловке, рубке, что позволяет быстро подгонять его под нужные размеры. В стены прекрасно вкручиваются саморезы, вбиваются гвозди. По своим свойствам и характеристикам арболит превосходит все виды строительных материалов. Цена постройки дома из арболита примерно на 30 процентов ниже цены кирпичной постройки, а теплоизоляция намного выше. Опытные строители рекомендуют данный материал для возведения малоэтажных жилых и хозяйственных строений.

Обратно

Теплопроводность обычных материалов

В этой статье представлены данные о теплопроводности для ряда распространенных материалов. Теплопроводность измеряет способность материала пропускать тепло через проводимость.

Теплопроводность измеряет способность материала пропускать тепло через проводимость. Теплопроводность материала сильно зависит от состава и структуры. Вообще говоря, плотные материалы, такие как металлы и камень, являются хорошими проводниками тепла, в то время как вещества с низкой плотностью, такие как газ и пористая изоляция, плохо проводят тепло.

Теплопроводность материалов требуется для анализа сетей теплового сопротивления при изучении теплопередачи в системе.

Дополнительную информацию см. В статье «Значения теплопроводности для других металлов и сплавов».

В следующих таблицах показаны значения теплопроводности для обычных веществ.

Материал Температура
Теплопроводность
Температура
Теплопроводность
Почвы и земля
Глина 20 0. 600 68 0,347
Гравий 20 2,50 68 1,44
Недра (Влажность 8%) 20 0,900 68 0,520
Грунт, сухой песок 20 0,300 68 0,173
Влажный песок (Влажность 8%) 20 0,600 68 0,347
Строительные материалы
Кирпич (здание) 20 0.720 68 0,416
Кирпич (глинозем) 430 3,10 806 1,79
Клинкер (цемент) 20 0,700 68 0,404
Бетон, тяжелый 20 1,30 68 0,751
Бетон, изоляция 20 0,207 68 0,120
Бетон легкий 20 0. 418 68 0,242
Стекло 20 0,935 68 0,540
Дерево 20 0,170 68 0,098
Изоляция
Асбест 0 0,160 32 0,092
100 0,190 212 0,110
200 0.210 392 0,121
Силикат кальция 20 0,046 68 0,027
Пробка 30 0,043 86 0,025
Стекловолокно 20 0,042 68 0,024
Магнезия 85% 20 0,070 68 0,040
Магнезит 200 3.80 392 2,20
Слюда 50 0,430 122 0,248
Rockwool 20 0,034 68 0,020
Резина, мягкая 20 0,130 68 0,075
Твердая резина 0 0,150 32 0,087
Опилки 20 0. 052 68 0,030
Пена уретановая (жесткая) 20 0,026 68 0,015
Прочие твердые вещества
Алмаз 20 2300 68 1,329
Графит 0 151 32 87,2
Кожа человека 20 0,370 68 0.214
Жидкости
Уксусная кислота, 50% 20 0,350 68 0,202
Ацетон 30 0,170 86 0,098
Анилин 20 0,170 68 0,098
Бензол 30 0,160 86 0,092
Хлорид кальция, 30% 30 0.550 86 0,318
Этанол, 80% 20 0,240 68 0,139
Глицерин, 60% 20 0,380 68 0,220
Глицерин, 40% 20 0,450 68 0,260
Гептан 30 0,140 86 0,081
Ртуть 20 8. 54 68 4,93
28 8,36 82 4,83
Серная кислота, 90% 30 0,360 86 0,208
Серная кислота, 60 % 30 0,430 86 0,248
Вода 20 0,613 68 0,354
30 0.620 86 0,358
60 0,660 140 0,381
Газы
Воздух 0 0,024 32 0,014
20 0,026 68 0,015
100 0,031 212 0,018
Двуокись углерода 0 0,015 32 0.009
Этан 0 0,018 32 0,010
Этилен 0 0,017 32 0,010
Гелий 20 0,152 68 0,088
Водород 0 0,170 32 0,098
Метан 0 0,029 32 0. 017
Азот 0 0,024 32 0,014
Кислород 0 0,024 32 0,014
Вода (пар) 100 0,025 212 0,014
Статья Создана: 5 ноября 2013 г.
Теги статьи

Повышение термического сопротивления строительных материалов

Включение в бетон дополнительных материалов, улучшающих его термические свойства.

Теплопроводность

Теплопроводность — чрезвычайно важное свойство многих распространенных металлов и материалов, которое позволяет эффективно и рационально использовать их способность к нагреванию. Материалы с высокой теплопроводностью позволяют теплу и электричеству легко проходить через них и обеспечивать эффективную теплопередачу.

Прекрасным примером теплопроводящего материала, используемого в повседневной жизни, являются чугунные сковороды. Металл, из которого сделаны эти сковороды, позволяет легко передавать тепло от горячей поверхности плиты к сковороде, где это тепло может сохраняться и использоваться для приготовления яиц по утрам.Еще одна важная составляющая чугунной сковороды — это ручка. Большинство ручек для кастрюль и сковородок из-за их изоляционных свойств изготавливаются из дерева или пластика. Эти материалы классифицируются как термостойкие из-за медленной скорости прохождения тепла через них.

Термостойкость

Термическое сопротивление считается обратной величиной теплопроводности. Тепловое сопротивление материалов можно измерить по их способности сопротивляться проходящему через них потоку тепла.Многие материалы с высоким термическим сопротивлением известны как изоляторы и обычно используются для удержания или улавливания горячих или холодных участков. Например, охладитель из пенополистирола используется для охлаждения напитков, которые хранятся внутри него, поскольку он медленно передает тепло из окружающей среды в замкнутое охлаждаемое пространство внутри охладителя. Термостойкость — ключевой компонент в разработке тысяч продуктов, которые ежедневно используются по всему миру.

Одним из наиболее полезных и широко распространенных термостойких материалов является бетон, который используется при строительстве зданий и жилых домов.Здание можно легко сравнить с охладителем из пенополистирола. Фундамент и стены здания задерживают поток горячего или холодного воздуха снаружи и поддерживают равномерную температуру внутри. Строители при строительстве дома или здания принимают во внимание свойства термического сопротивления материалов, которые они используют для создания фундамента. Строительство из материалов с высоким термическим сопротивлением может значительно увеличить экономию энергии и, в свою очередь, экономию для будущего владельца этого дома или здания.Это главный фактор, который способствует резкому увеличению количества исследований, направленных на поиск наилучшего сочетания изоляционных материалов, которые можно использовать при строительстве домов и зданий.

Рисунок 1: Схема теплопотерь в стандартном проекте дома

Включение порошка магнетита в цементную смесь для улучшения термического сопротивления

В последнее время значительное количество исследований посвящено поиску материала, который может быть включен в цементную смесь, которая повысит свойства термического сопротивления цемента.Цемент состоит из смеси песка, гравия, щебня и воды. Цемент редко имеет однородный состав, а размер частиц варьируется по всей смеси. Из-за отсутствия у цемента «идеального рецепта» другие вещества могут быть легко включены в смесь. В недавнем исследовании, проведенном Sikora P. и соавторами, изучаются плюсы и минусы включения порошка магнетита в цементную смесь для улучшения ее термического сопротивления и прочности.

Порошок магнетита (МП) и другие железные композиты часто образуются как отходы при производстве стали.Промышленный бум 20-го века, последовавший за промышленной революцией 19-го века, привел к переизбытку отходов от эксплуатации различных типов ресурсов. Последние достижения в области рециркуляции и управления отходами позволяют исследовать новые способы использования дополнительных продуктов и энергии из отходов, образующихся во время первоначального производства материала. Объединение MP в цементную смесь является одним из примеров объединения производственных отходов в общий материал для улучшения некоторых его физических и химических свойств.

Рисунок 2: линейный график, отображающий мировое производство стали
с 01.01.2000 по 01.01.2012 в миллионах метрических тонн

Когда порошок магнетита (MP) вводится в цементную смесь, требуется меньше воды для связывания и твердения частиц. Одно только это улучшение могло бы сэкономить энергию строительным компаниям и свести к минимуму использование пресной воды. Результаты исследования также показали, что замена 20% песка в смеси на МП повысила гибкость и прочность цемента.

Рисунок 3: Изображение порошка магнетита

Чтобы проверить изменение термического сопротивления цемента при добавлении порошка магнетита, исследователи проанализировали внешний вид и теплопроводность цемента после воздействия различных температур. Было использовано десять различных цементных плиток с процентным содержанием MP от 5 до 50%. Каждый образец подвергался отверждению в течение 28 дней перед тем, как подвергнуться воздействию высоких температур. Тепловые и физические свойства каждой цементной плитки измерялись при повышенных температурах 200 ° C, 300 ° C, 450 ° C и 600 ° C.Образцы нагревали с постоянной скоростью 1 ° C в минуту до достижения желаемой температуры. Затем каждую плитку непрерывно нагревали при максимальной температуре в течение 1 часа, затем медленно охлаждали со скоростью 1 ° C в минуту.

Результаты эксперимента показали более высокую теплопроводность в плитах из цемента, у которых было более высокое MP об.%. Более высокая проводимость, вероятно, была связана с повышенным количеством металла, включенного в цемент. Металл является одним из лучших проводников тепла, поэтому даже небольшое количество, вероятно, снизит термическое сопротивление цемента.

Добавление MP действительно увеличило прочность цемента при воздействии более высоких температур. Эти выводы привели исследователей к неопределенному выводу о целесообразности включения МП в цементные смеси. Дальнейшие исследования могут привести к поиску желаемого об.% MP, который может быть добавлен в цемент, что повысит прочность и энергоэффективность, но также сохранит на высоком уровне термическое сопротивление цемента.

Рис. 4: Цементные плиты после воздействия высоких температур.

Концепция добавления дополнительных веществ в цемент открыла двери для других исследовательских проектов по проверке преимуществ включения различных материалов в цементную смесь. Если изоляционные материалы, такие как пластмассы и пена, будут включены в цемент, они в идеале могут увеличить термическое сопротивление цемента и минимизировать потери тепла через фундамент и стены домов и зданий. Использование переработанного пластика в производстве широко производимого материала, такого как цемент, решило бы многие проблемы утилизации муниципальных отходов.Единственный недостаток использования пластика в том, что он может не выдерживать экстремальных температур, не плавясь и не ломаясь. Другой проблемой может быть большое количество энергии, которое потребуется для разрушения пластмассовых изделий до размеров, достаточно малых для включения в однородную цементную смесь.

Продолжается прогресс в создании более экологически чистых и энергосберегающих продуктов и материалов, которые могут заменить и быть включены в нынешние расточительные производственные системы.Тепловой потенциал веществ будет одним из наиболее важных свойств, которые исследователь будет использовать для достижения наиболее энергоэффективного и экономичного решения для создания более экологичных материалов и экологически безопасных производственных систем.

Полезные инструменты

Последовательный калькулятор термического сопротивления
Калькулятор теплопроводности

Список литературы

Sikora, P., Abd Elrahman, M., Horszczaruk, E., Brzozowski, P., & Stephan, D. (2019).Включение порошка магнетита в качестве добавки к цементу для улучшения термического сопротивления и свойств защиты от гамма-излучения композитов на основе цемента. Строительные и строительные материалы , 204, 113-121. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2019.01.161

Источники изображений:
https://www-sciencedirect-com.proxy.hil.unb.ca/science/article/pii/S095006181930193X
https://www.greenhomegnome.com/energy-loss-homes-insulation/
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:World_steel_production.png
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iron_powder_on_mintage_stirrer_04_ies.webm

Основное изображение: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heat_Radiation_Transparent_2_(26046216082).jpg

Автор: Каллиста Уилсон, младший технический писатель Thermtest

Прогнозирование эффективной теплопроводности влажного паркетного бетона | Интернет-исследования в области здравоохранения и окружающей среды (HERO)

Заголовок

Прогноз эффективной теплопроводности влажного арболита.

Журнал

Journal of Physics D: Applied Physics
ISSN: 0022-3727
EISSN: 1361-6463

Абстрактный

Из набора существующих моделей, доступных для прогнозирования теплопроводности пористых материалов, таких как грунты, строительные материалы и т. Д.Для оценки теплопроводности влажного древесного бетона были выбраны две модели, основанные на двух различных подходах. Первая модель основана на строго математическом решении уравнения теплопроводности с использованием приближения сплошной среды. Во втором используется подход закона Ома. Помимо характеристик различных фаз, таких как теплопроводность каждой фазы и ее объемная доля, как модели Панде и Гори, так и модели Джексона и Блэка учитывают геометрическое расположение частиц путем введения морфологического параметра, такого как коэффициент эффективной сплошная среда, P и стереологическое понятие примыкания соответственно.Новый параметр, названный непрерывностью жидкость-жидкость, был введен, чтобы сохранить применимость модели, предложенной Джексоном и Блэком для насыщенности более 0,9. На основе той же электрической аналогии, что и Джексон и Блэк, было предложено выражение для расчета эффективной теплопроводности ненасыщенного материала. Новый коаксиальный термозонд, разработанный в LTHE (Франция), был использован для измерения теплопроводности при различной влажности. Оригинальной особенностью соответствующего зонда является его очень малая масса на единицу длины — менее 10 г м (-1).Это позволяет проводить измерения даже при очень плохом тепловом контакте. Расчетные значения эффективной теплопроводности этих материалов сопоставлены с экспериментальными измерениями. Было обнаружено, что эти модели дают прогнозы, которые довольно хорошо согласуются с экспериментальными данными для древесного бетона для различных количеств древесных заполнителей и степеней насыщения.

Влияние суррогатных заполнителей на теплопроводность бетона при температуре окружающей среды и повышенных температурах

Точная оценка теплопроводности бетона является важной частью проектирования здания с точки зрения термической эффективности и теплопроводности материалов при различных температурах.Мы представляем экспериментальную оценку теплопроводности пяти образцов с теплоизоляцией из бетона, изготовленных с использованием легких заполнителей и стеклянных пузырьков вместо обычных заполнителей. Для оценки надежности тепловых данных и оценки влияния различных типов датчиков используются четыре различных метода измерения. Бетонные образцы также оцениваются через каждые 100 ° C во время нагрева до ~ 800 ° C. Показано, что нормальный бетон имеет теплопроводность ~ 2,25 Вт · м -1 K -1 .Суррогатные агрегаты эффективно снижают проводимость до ~ 1,25 Вт · м -1 K -1 при комнатной температуре. Показано, что размер заполнителя не влияет на теплопроводность: каждый из мелких и крупных заполнителей приводит к аналогичным результатам. Методы оценки поверхностного контакта имеют тенденцию к заниженной оценке теплопроводности, предположительно из-за высокого термического сопротивления между преобразователями и образцами. Термогравиметрический анализ показывает, что стадии потери массы цементного теста соответствуют эволюции теплопроводности при нагревании.

1. Введение

Новые корейские стандарты энергосберегающего проектирования для новых зданий и домов, вступающие в силу с сентября 2013 года, направлены на повышение энергоэффективности жилых и офисных зданий, на которые в 2007 году приходилось 19,6% общего потребления энергии [1, 2] . Они стремятся снизить годовое потребление энергии домохозяйствами на отопление с уровня 2005 года 120 кВтч м -2 до менее 30 кВтч м -2 к 2017 году. мм полистирольной изоляции или более толстые бетонные стены [1], меры, которые ранее считались слишком дорогостоящими [3].Использование недорогого подогрева пола и внутренней изоляции в быстро возводимых высотных домах Кореи, возводимых с 1980-х годов, привело к образованию поверхностного конденсата и плесени из-за разницы температур между бетонными стенами и внутренней изоляционной панелью.

Внешняя изоляция может решить эту проблему, но ее установка будет дорогостоящей и трудоемкой, а также может быть затруднена по закону. Возможно, более практичной альтернативой является разработка бетона с высоким термическим сопротивлением.Теплопроводность бетона можно легко снизить, заменив один или несколько его компонентов теплоизоляционными материалами, такими как легкие крупные заполнители или стеклянные пузыри [4]. Легкие заполнители используются, например, в жилых домах в Японии, что позволяет сэкономить 20% энергии на отопление для поддержания температуры в помещении ~ 20 ° C по сравнению с обычным бетоном [5]. Стеклянные пузыри также широко используются в качестве теплоизоляции при производстве изолированных труб и теплоотражающих красок [6].Бетоны, как сложные смеси различного состава, могут демонстрировать широкий диапазон значений теплопроводности (например, 0,6 ~ 3,6 Вт · м -1 K -1 ) в зависимости от используемых заполнителей и условий влажности, а также от диапазона температур. и методика тестирования [7–9]. Оценка теплопроводности бетонов, смешанных с различными синтетическими материалами, и ее изменения при повышенных температурах является сложной и более сложной задачей, чем оценка обычного бетона. Следовательно, разработка методов точной оценки теплопроводности при различных температурах бетона с обычным или легким заполнителем (LWA) является важной частью проектирования теплоэффективной инфраструктуры.

Предыдущие экспериментальные и численные исследования показали тепловые свойства (например, теплопроводность, удельную теплоемкость и тепловую деформацию) конструкционного бетона и теплоизоляционного бетона, содержащего LWA и добавки, такие как волокно, переработанное стекло и метакаолин, при температуре окружающей среды и повышенных температурах. [10–13]. Плотность и теплопроводность бетона при нагревании часто снижаются. Однако изменение микроструктуры цементного теста при нагревании не было в достаточной степени проанализировано в бетонах с нормальными или легкими заполнителями.Роль легких заполнителей и других добавок также еще не выяснена. Более того, надежность измерения теплопроводности зависит не только от метода измерения в установившемся или переходном состояниях, но и от типа преобразователя (например, пластина с горячей защитой, термостат и термические игольчатые зонды) [4, 9 , 14, 15]. Важнейшими микроструктурными компонентами гидратированного цементного теста являются гидраты силиката кальция (C – S – H), составляющие до 67% продуктов гидратации, и гидроксид кальция [16].Эти компоненты определяют механические свойства пасты [17–19]. Дегидратация гидратов силиката кальция и дегидроксилирование гидроксида кальция объясняют потерю массы, наблюдаемую при нагревании. Связь между теплопроводностью и потерей массы микроструктурных компонентов гидратированного цементного теста четко не определена [19, 20].

Данная работа представляет собой исследование теплопроводности различных теплоизоляционных бетонов.Образцы, содержащие различные агрегаты и стеклянные пузырьки, сравнивают при температуре окружающей среды и повышенных температурах. Контрольный образец, содержащий нормальный заполнитель, сравнивается с пятью различными образцами из теплоизолированного бетона. Роли суррогатных агрегатов исследуются путем измерения теплопроводности образцов с использованием четырех различных методов испытаний: два, в которых используются встроенные зонды (термический игольчатый зонд и нагрев плоского источника), и два, которые используют методы контактной горячей проволоки. Одним из методов горячей проволоки является стандартный метод ASTM C1113 для оценки температурно-зависимой теплопроводности [21].Также оценивается влияние мелких и крупных агрегатов на теплопроводность. Термогравиметрический анализ (ТГА) используется для сравнения последовательности потери веса во время нагревания с соответствующим изменением теплопроводности. Затем оценивается взаимосвязь между микроструктурным составом цементных паст и их теплопроводностью.

2. Материалы и методы
2.1. Материалы

Различные комбинации обычного портландцемента (ASTM Тип I), мелкого заполнителя, нормального крупного заполнителя, двух типов легких крупных заполнителей и стеклянных пузырьков используются для изготовления образцов для испытаний.Мелкие и крупнозернистые агрегаты происходят из дробленых пород схожего происхождения: они имеют одинаковую минералогию; отличается только размер зерна (в Корее нет явного природного источника мелких заполнителей, таких как очищенный прибрежный песок). Стеклянные пузырьки микрометрового размера (3 M, Ltd.) испытываются в качестве частичной замены грубого заполнителя и для создания искусственных поровых пространств в бетоне. Два типа LWA (Argex от Argex NV, Ltd. и Asanolite от Taiheiyo Cement, Ltd.) испытываются в качестве замены оставшегося крупного заполнителя.Физические свойства различных заполнителей и стеклянных пузырьков перечислены в Таблице 1.


Свойства Мелкий заполнитель
Крупный заполнитель Стеклянные пузырьки
Нормальный Argex Асанолит

Сырье Гранит Гранит Глина Сланец Натронно-известковый боросиликат
Максимальный размер (мм) 1.2 25 8 19 0,065
Насыпная масса в сухом сыпучем состоянии (кг · м −3 ) 1480 1680 650 800 125
Водный адсорбент (%) 1,0 19,0 12,0

2.2. Подготовка образца

Теплоизолированный бетон получают путем замены крупного заполнителя стеклянными пузырьками и легкими заполнителями.Подробные пропорции смешивания перечислены в таблице 2. K обозначает образец со стеклянными пузырьками; добавленное число представляет объемную долю добавленных стеклянных пузырьков по отношению к общему объему заполнителя. Влияние размера заполнителя и объемной доли заполнителя на теплопроводность исследуется с использованием другой группы образцов: пасты, раствора и бетона (таблица 3).

908 93 — —

Образец Цемент
(кг · м −3 )
Летучая зола
(кг · м −3 )
Вода
(кг · м −3 ) )
Заполнители (кг · м −3 )
Мелкие Крупные Стеклянный пузырек LWA

Нормальные 288 32 175 934
K10 288 32 175 870 732 12
K20 288 870 494 24
K30 288 32 175 870 227 37
Argex 288 32 175 834 510
Асанолит 288 32 175 583

На рис. 1 показаны оптические изображения использованных здесь легких заполнителей.Argex содержит округлые частицы с внутренними порами произвольной формы; в Asanolite есть раковинные поры; оба показывают заметно большое разнообразие форм пор. Поры микрометрового размера, наблюдаемые с помощью сканирующей электронной микроскопии, подтверждают низкую плотность суррогатных агрегатов.


Все образцы подвергаются испытаниям на осадку и плотность в свежем виде, а затем отливаются в различные формы [22]. Теплоизолированные бетоны заливают в специально разработанные термические формы (200 мм × 200 мм × 300 мм) и три кирпичных формы (65 мм × 114 мм × 230 мм) для измерения теплопроводности.Три образца (паста, раствор и бетон) отливают в цилиндры Ф 70 мм × 100 мм. Все образцы вынимают из форм через 24 часа и выдерживают при комнатной температуре и относительной влажности 50% более 14 дней. Плотность и прочность на сжатие измеряли независимо на образцах Ф 100 мм × 200 мм.

2.3. Измерение теплопроводности

Сравниваются четыре метода оценки теплопроводности. Они различаются способом теплопередачи и типом преобразователя (рисунок 2).Методы и соответствующие образцы перечислены в Таблице 4.


Тип смеси W / C
соотношение
(%)
Объемное соотношение (%) Вес ( кг м −3 )
Цемент Вода Песок Гравий Цемент Вода Песок Гравий

Паста 34.7 48,2 51,8 320 111
Раствор 54,7 17,2 29,2 53,5 175 827
Бетон 54,7 10,8 18,2 33,4 37,6 320 175 827 939
90
9089 3 O

Методы Форма Нормальный K10 K20 K30 AG0 AS0
AS0
Игольчатый зонд Термоформа
(200 мм × 200 мм × 300 мм) для температуры окружающей среды
O O O O O O
Плоский источник тепла O O O O O O
Контактный электроконтакт O O O O
ASTM C1113 Форма для кирпича
(65 мм × 114 мм × 230 мм) как для окружающей среды, так и для повышенных температур
O O O O O

2.3.1. Термический игольчатый зонд (встроенный тип при переходных процессах)

Зонд (нержавеющая сталь, длина 60 мм, диаметр 1,3 мм) содержит нагревательный провод и термистор (East 30 Sensors Ltd.). Когда он находится в термической форме, он полностью погружается в образец. Постоянный ток генерирует тепло линейного источника в радиальном направлении от зонда, а температура одновременно контролируется каждые 0,5 с в течение 3 мин. Применимость метода к бетонам и другим строительным материалам, а также подробную теорию можно найти в других источниках [4, 23, 24].Зонд должен быть встроен в бетон перед отверждением, что ограничивает его полезность при испытании in situ бетонных конструкций.

2.3.2. Контактный метод горячей проволоки (тип контакта при переходном процессе)

Система тестирования (QTM-500, Kyoto Electronics Manufacturing, Co., Ltd.) следует принципам, аналогичным принципам термического игольчатого зонда. Однако датчик располагается на поверхности образца, и тепло от линейного источника распространяется только в одном направлении. Этот метод может быть легко применен in situ , хотя для звукоизоляции требуется плоская и полированная контактная поверхность.

2.3.3. Метод плоского источника тепла (встроенный тип в квазистабильном режиме)

Нагревательная пластина обеспечивает плоский источник тепла через образец, а последовательно встроенные термопары определяют пространственно-временное изменение температуры. Вся система теплоизолирована для минимизации потерь тепла. Зарегистрированные температурные профили интерпретируются с учетом сохранения энергии на основе закона Фурье. О надежности использования плоских источников тепла для измерения теплопроводности бетонов сообщалось ранее [4].Этот метод позволяет оценивать относительно большие образцы (размером в десятки сантиметров), хотя получение полного набора испытаний температурных профилей занимает несколько дней, поскольку система приближается к установившемуся состоянию.

2.3.4. ASTM C1113 (Постоянный контакт)

Этот метод был первоначально разработан для огнеупоров при повышенных температурах. Перед нагревом в печи три образца в форме кирпича помещают между ними термопары и нагревательные провода. Достигается первое тепловое равновесие (для испытаний при 600 ° C период выдержки для устойчивого теплового состояния занимает более 4 дней).Затем платиновый нагревательный провод нагревают, и разница температур, измеренная двумя термопарами, используется для расчета теплопроводности. Связь между преобразователями и поверхностью образца не такая полная, как при встроенных типах тестирования.

2.4. Процедуры испытаний

Термографическая форма, предназначенная для измерения при температуре окружающей среды, включает в себя два термических игольчатых зонда и пять последовательных термопар с интервалом 50 мм. После завершения измерения с использованием термального игольчатого зонда и плоского источника тепла форма разбирается, а поверхность образца тщательно очищается и полируется.Далее следует измерение с использованием контактной термоэлектрической проволоки (т. Е. Устройства QTM-500). Затем независимо получают значения теплопроводности кирпичей с использованием метода ASTM C1113 при 45 ° C, 100 ° C, 200 ° C, 300 ° C, 400 ° C, 500 ° C, 600 ° C, 670 ° C и 770 °. С. Измерение повторяют трижды при каждой температуре. Печь нагревается до 55 ° C час -1 . Образцы пасты, цемента и бетона (цилиндры Ф 70 мм × 100 мм) испытывают с помощью игольчатых термических зондов. Во время отверждения периодически измеряют содержание воды и удельный вес, а значения электропроводности оценивают независимо через 7, 14 и 28 дней отверждения.

2,5. Термогравиметрический анализ (TGA)

Термогравиметрический анализ позволяет оценить изменяющиеся пропорции гидрата силиката кальция (C – S – H) и гидроксида кальция в гидратированных цементах обычного бетона во время нагрева при 10 ° C мин. -1 от 25 ° C до 1000 ° C. Данные о массе и тепловом потоке получают при нагревании цементного теста. Затем тепловое поведение сравнивается с измеренной теплопроводностью при повышенных температурах, что позволяет выяснить взаимосвязь между химическими изменениями в образцах и их тепловыми свойствами.

3. Результаты и обсуждение

Сначала представлены данные по теплопроводности для различных методов испытаний. Контрольные образцы (паста, раствор и бетон) готовятся независимо, чтобы продемонстрировать влияние заполнителя и времени отверждения. Для образцов, нагретых до ~ 770 ° C, сообщается их зависящая от температуры теплопроводность с обсуждением их фазового перехода и связанных с ним химических реакций.

3.1. Теплопроводность

На рис. 3 сравниваются измеренные значения теплопроводности с данными, полученными методом термоигольчатого зонда.Нормальный бетон показывает теплопроводность ~ 2,25 Вт · м -1 K -1 ; значения имеют тенденцию к линейному уменьшению с увеличением доли стеклянных пузырьков, достигая ~ 1,3 Вт · м −1 K −1 в образце K30. Это 42% -ное снижение теплопроводности при добавлении стеклянных пузырьков при 30% -ной объемной доле агрегатов в основном объясняется наличием в стеклянных пузырьках воздушных пустот субмикрометрового размера. Изменение плотности с 2370 кг · м −3 (нормальный бетон) до 2011 кг · м −3 (K30) сопровождается снижением прочности на сжатие (с 43.9 МПа в нормальном бетоне до 24,6 МПа в К30). Образец бетона с заполнителем Argex показывает теплопроводность от 1,25 Вт м -1 K -1 до 1,54 Вт м -1 K -1 , что ниже, чем у образца, содержащего асанолит. Это связано с тем, что Argex имеет более низкую насыпную плотность и более высокую водопоглощающую способность, что позволяет предположить, что у него больше внутренних пор, чем у Asanolite. Плотность воздушно-сухих образцов с Argex и Asanolite составляет 1848 кг м −3 и 1817 кг м −3 соответственно; их соответствующие измеренные значения прочности на сжатие равны 37.7 МПа и 36,0 МПа. Следовательно, замена крупного заполнителя легким заполнителем более эффективно снижает плотность бетона, сводя к минимуму его ослабление, чем использование стеклянных пузырьков.

Методы тестирования со встроенными датчиками (термическая игла и плоский источник тепла) показывают аналогичные значения теплопроводности с меньшими отклонениями, чем два метода контактного типа, из-за минимального теплового сопротивления между датчиками и тестируемыми материалами (рисунки 3 ( а), 3 (б) и 3 (в)).Неполная связь, присущая методам контактной горячей проволоки и ASTM C1113, приводит к заниженной оценке теплопроводности на ~ 20%; однако эти два метода совместимы друг с другом (рис. 3 (d)). Влияние легких заполнителей и стеклянных пузырьков на теплопроводность четко представлено всеми методами, но встроенные методы, по-видимому, предоставляют количественно более точные данные благодаря определенному контакту между преобразователями и образцом. Методы контактного типа, вероятно, будут более применимы на практике, чем встроенные типы, потому что установка преобразователей не всегда возможна после строительства.

3.2. Влияние размера заполнителя

Сравнивается влияние мелких и крупных заполнителей на теплопроводность образцов пасты, раствора и бетона. Термические игольчатые зонды полностью вставлены в цилиндрические образцы (Φ 70 мм × 100 мм), а проводимость достигается через 7, 14 и 28 дней отверждения. Также отслеживаются изменения удельного веса и содержания воды (рис. 4). Паста имеет самое высокое содержание воды и самый низкий вес влажной единицы. Оба свойства со временем снижаются из-за испарения воды.Теплопроводность имеет тенденцию незначительно снижаться во время отверждения (рис. 5), хотя отверждение, по-видимому, имеет номинальный эффект. Образец пасты имеет наименьшее значение ~ 1 Вт · м −1 K −1 ; раствор и бетон имеют одинаковые значения ~ 2 Вт · м -1 K -1 .


Хотя присутствие крупного заполнителя могло способствовать теплопроводности, нет заметной разницы между образцами с крупным или мелким заполнителем, предположительно из-за того, что два агрегата имеют одинаковое происхождение и, таким образом, являются одинаково хорошими проводниками тепла независимо от зерна. размер.Это говорит о том, что межфазное термическое сопротивление не влияет на свойства заполнителей в цементном тесте и что объемная доля заполнителей в бетонах более сильно влияет на теплопроводность. Содержание воды влияет на теплопроводность, при этом более влажная паста показывает более низкую теплопроводность, чем раствор или бетон. Из рисунка 4 видно, что удельный вес образцов мало влияет на их теплопроводность. Поэтому желательно заменить любой агрегат суррогатами, чтобы уменьшить теплопроводность, при условии, что образцы не слишком сильно ослаблены.

3.3. Температурно-зависимая теплопроводность

На рисунке 6 представлены результаты термогравиметрического анализа нормальных образцов бетона. Во время нагрева из цементного теста начинает испаряться свободная вода при температуре 100 ° C ~ 120 ° C [25]. Затем диссоциация воды, связанной с C-S-H, происходит между 150 ° C и 400 ° C [14, 26]; дегидроксилирование гидроксида кальция (кристаллы гидроксида кальция разлагаются на оксид кальция и воду) следует при 400 ° C и 600 ° C, когда происходит большая потеря веса и разупрочнение бетонов [25].Постепенное снижение веса с 600 ° C до 825 ° C объясняется декарбонизацией кальцита до оксида кальция [27]. Процентные потери массы, соответствующие дегидратации C – S – H, дегидроксилированию гидроксида кальция и декарбонизации кальцита, сведены в Таблицу 5. Средние данные теплопроводности для нормального бетона (измеренные методом ASTM C1113, наложены на Рисунок 6) постепенно уменьшается в соответствии с наблюдаемыми потерями массы. Сплошная среда в гидратированном цементном тесте, по-видимому, теряется при нагревании из-за образования пор, которые изначально были заняты микроструктурами, такими как гидраты силиката кальция и гидроксид кальция.


Диапазон температур 145 ~ 400 ° C 400 ~ 600 ° C 600 ~ 825 ° C

Потеря массы (%) 2,75 1,80 0,87


Рисунок 7 суммирует эволюцию теплопроводности шести испытанных образцов при нагревании.Сплошная линия обозначает поведение обычного бетона для сравнения. Каждый образец показывает резкое увеличение теплопроводности около 100 ° C; выраженное изменение связано с испарением свободной воды, связанным с уменьшением скрытой теплоты при испарении [25, 28]. Хотя образование и распространение микротрещин, вызванных давлением пара после 300 ° C, может снизить теплопроводность, здесь они явно не проявляются. Образцы со стеклянными пузырьками демонстрируют значительное снижение теплопроводности на 400 ° C (обозначено как зона A) с последующим постепенным уменьшением (зона B).Бетоны из легкого заполнителя, которые показывают низкую теплопроводность при температуре окружающей среды, показывают наибольшие потери теплопроводности во время фаз испарения и обезвоживания ниже 400 ° C; Затем следует квазиасимптотическое поведение (рисунки 7 (e) и 7 (f)). Эти наблюдения показывают, что химические реакции при повышенных температурах не способствуют снижению теплопроводности. Присутствия пор в легких заполнителях, вероятно, достаточно для уменьшения теплопроводности и уменьшения эффектов любых дальнейших изменений химического состава, вызванных нагреванием.Мы также предполагаем, что поглощение воды легкими агрегатами во время смешивания частично препятствует обезвоживанию не испаряющейся воды из C – S – H; последующие химические реакции в легких бетонах из заполнителя при нагревании не следуют аналогичному поведению, наблюдаемому в обычных бетонах. Тем не менее очевидно, что тип крупного заполнителя не только существенно определяет теплопроводность при температуре окружающей среды, но и влияет на его поведение при нагревании.

4. Выводы

Термическое поведение теплоизолированных бетонов с легкими заполнителями и стеклянными пузырьками, заменяющими обычно используемый крупнозернистый заполнитель, было охарактеризовано при температуре окружающей среды и повышенных температурах. Увеличение объемной доли стеклянных пузырьков привело к снижению теплопроводности бетона при сохранении достаточной прочности на сжатие для его практического использования. Два легких заполнителя были испытаны в качестве замены крупного заполнителя: их макро- и микропоры также снижали теплопроводность в бетоне.Для оценки бетонов сравнивались четыре метода. Два метода с использованием датчиков поверхностно-контактного типа (контактный метод горячей проволоки и стандартный метод ASTM C1113) имели тенденцию к занижению теплопроводности. Наличие регулярного агрегата способствовало теплопроводности, но было обнаружено, что размер агрегата не влияет на теплопроводность. Термогравиметрический анализ цементных паст выявил последовательность изменений их химического состава в процессе нагрева, которые следовали за наблюдаемым ими уменьшением теплопроводности.Введение внутренних пор в образцы, содержащие легкие заполнители, что связано с термическим разложением их компонентов при нагревании, вероятно, имело доминирующее влияние на термическое поведение бетонов. Это физическое изменение оказало большее влияние на теплопроводность, чем сами изменения химического состава. Возникновение квазипостоянной теплопроводности выше 400 ° C может быть связано не только с изначально высокой пористостью легких заполнителей, но и с поглощением воды легкими заполнителями во время смешивания и задержкой дегидратации C – S – H.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Это исследование было поддержано грантом (Код 11-Технологические инновации-F04) Программы инновационных технологий строительства (CTIP), финансируемой Министерством земли, транспорта и морских дел правительства Кореи, Корейским центром исследований и разработок CCS ( KCRC) и грант Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемый правительством Кореи (MSIP) (No.2011-0030040, 2013035972).

Термические свойства щелочно-активированной шлаковой штукатурки для деревянных конструкций

Результаты прочности на сжатие и изгиб щелочно-активированной шлаковой вяжущей, песка и полипропиленового волокна показаны на рис. 5. Образцы с наименьшим содержанием песка (1,0 / 0,5) достиг максимальной прочности при сжатии через 28 дней (23,65 МПа). За счет уменьшения количества активированного щелочами шлака со связующим материалом PG (шлак + PG и песок и соотношения 1.0 / 1.0 и 1.0 / 2,0), прочность на сжатие была ниже на 13% и 51%, соответственно, при сравнении с образцами использовалось связующее и соотношение наполнителя 1,0 / 0,5. Как и ожидалось, уменьшение количества шлака с PG и увеличение количества песка постоянно снижало прочность образцов на сжатие.

Рисунок 5

Прочность на сжатие и изгиб шлаковых штукатурок, активированных щелочами, через 28 дней.

Предел прочности на изгиб образцов смеси (1,0 / 1,0) достиг максимальной изгибающей нагрузки.С частями (1,0 / 0,5) и (1,0 / 2,0) активированного щелочами шлака со связующим материалом PG прочность на изгиб была на 38% и 37% ниже, соответственно, как (1,0 / 1,0). Согласно нашим предыдущим исследованиям 13 образцы показали более высокую остаточную прочность при повышенных температурах, а эти образцы имели более высокую прочность при температуре окружающей среды. Кроме того, смесь с (1.0 / 1.0) показала лучшие механические свойства на деревянной поверхности. Смесь была достаточно крепкой и прилипала к деревянной поверхности.По этой причине для изготовления штукатурки был выбран этот тип образцов с меньшим количеством песка (1,0 / 1,0), который наносился на деревянную поверхность для последующих измерений.

В следующей части работы было исследовано влияние повышенной температуры на щелочно-активированный шлак без полипропиленового волокна и с ним. Термическое поведение шлака, активированного щелочью, определяли дилатометрическим анализом до 1000 ° C (рис. 6). Он показал изменение размеров образцов с повышением температуры.Обе кривые имели схожий характер. Изменение усадки образцов шлакового гипса, активированного щелочью, было постоянным в течение всего периода нагрева. Вода постепенно выходит из образцов, и по этой причине они сжимаются. В случае пожара штукатурка может разрушиться из-за давления воды, вызванного испарением воды при ее быстро повышающейся температуре. Однако в гипсе полипропиленовое волокно размягчается при температуре 160 ° C и плавится при температуре 590 ° C, создавая микроканалы в областях, подверженных нагреву 25 .

Рисунок 6

Относительная линейная усадка шлаковых штукатурок, активированных щелочью, во время дилатометрических анализов.

Конечная усадка (при 1000 ° C) была ниже в образце с полипропиленовым волокном, поскольку волокно образовывало микроканалы для выхода водяного пара. В этом случае водяной пар может выделяться из материала с помощью этих микроканалов. В результате, даже после испарения наибольшего количества водяного пара, материал становится более стабильным и имеет меньшую усадку (-1.360%) по сравнению с образцом без усадки полипропиленовых волокон (-1,941%). Эта меньшая усадка может быть связана с более плотной структурой 26 .

Кривые коэффициента термической усадки штукатурок показаны на рис. 7. Первый пик коэффициента термической усадки при температуре 190 ° C может быть связан со свободной водой и потерями воды, связанными с гидратационными соединениями в геле типа CSH и алюмосиликатный гель 27 . Вторые пики, идентифицированные около 600-800 ° C, были связаны с разложением карбонатов: CaCO 3 и гидроталькита 28,29 .Следует отметить, что первый и второй пики гипса с полипропиленовым волокном смещаются к более низким температурам 140 ° C и 630 ° C, чем гипс без полипропиленового волокна. Это смещение первого и второго пиков может быть результатом изменения размеров испытуемого материала, когда в материале появляются микроканалы, образованные волокном, для выделения водяного пара, когда температура нагрева ниже 600 ° C. Это связано с тепловыми свойствами полипропиленового волокна. Эндотермические пики расположены при ~ 900 ° C, что может быть связано с кристаллизацией другой аморфной фазы 30 .

Рисунок 7

Коэффициент термоусадки щелочно-шлаковых штукатурок без полипропиленовой фибры и с ней.

При испытании с односторонним нагревом использовались образцы двух типов. Первыми образцами были незащищенные деревянные доски (№ 1) толщиной 25 мм. Другой тип образцов (№ 2, № 3 и № 4) был защищен слоем щелочно-активированной штукатурки. На доски нанесен щелочно-активированный штукатурный слой толщиной 5 мм. Во время первого вида образцы древесины подвергали воздействию повышенных температур в заданном режиме до тех пор, пока температура внешней термопары не поднялась до 141 ° С.65 ° С. В то время температура в камере печи была 795,6 ° C. Результаты нагрева показаны на (рис. 8). Во время испытания на образцах наблюдались трещины в древесине, и испытание было прекращено через 22 минуты. Деревянные доски, как и контрольные образцы, покрывали активированной щелочью штукатуркой толщиной 5 мм.

Рисунок 8

Наружная температура штукатурок, измеренная термопарой в регистрирующем устройстве. Примечания: №1 — незащищенный образец дерева; №2, №№ 3 и № 4 защищена активированной щелочью штукатуркой из дерева.

Деревянные доски, а также контрольные образцы были покрыты щелочно-активированной штукатуркой толщиной 5 мм. Эти образцы были изготовлены с использованием деревянных досок того же размера, толщины и свойств, что и контрольный образец, и, кроме того, на одну сторону досок был нанесен слой активированной щелочью штукатурки толщиной 5 мм. Для установления подобия вариации результатов нагрева были испытаны три образца. Эти образцы были изготовлены в абсолютно таком же состоянии.Образец был аккуратно прикреплен к односторонней нагревательной печи, которая была запрограммирована на регулирование температуры нагрева во время нагрева в соответствии с условиями испытаний. Каждый образец подвергался воздействию повышенных температур до тех пор, пока образец не перестал выдерживать нагрев, и на ненагретой стороне образца возникли дефекты или обугленные трещины. Результаты нагрева показаны на (рис. 8). Температура неотапливаемой стороны незащищенного деревянного образца начинала повышаться через 1–2 минуты. Между тем, в то время температура печи достигала 300 ° C.При этой температуре вода в древесине полностью испаряется, и на деревянной поверхности начинается процесс пиролиза. Температурная кривая поднимается с постоянной скоростью до тех пор, пока не станут видны трещины на краях образца древесины, а наружная температура не достигнет 141,65 ° C. Во время испытания незащищенного деревянного образца на образцах наблюдались трещины, и испытание было прекращено через 22 минуты.

При нагревании образцов с защитным слоем процедура испытаний использовалась так же, как и для контрольного образца.Во всех трех тестах повышение наружной температуры происходило с задержкой и ниже. Из температурной кривой видно, что внешняя температура образцов начинает повышаться через 10 минут после начала испытания. В начале нагрева из гипса нужно было удалить свободную воду, и полипропиленовая фибра начала плавиться. Температура плавления полипропиленового волокна составляет 160 ° C, а температура горения составляет 590 ° C. Через 8–10 минут внутри духовки температура достигла 600 ° C.При этой температуре полипропиленовое волокно должно было полностью расплавиться и начать гореть. В соответствии с температурой горения полипропиленового волокна и внешней температурой образца, определенной во время испытания, можно предположить, что начало процесса обугливания поверхностного слоя древесины t ch происходит через 10 минут после начала нагрева.

Средняя температура внешней термопары трех испытанных образцов поднялась до 74,3 ° C. Затем средняя температура в камере нагревательной печи составила 856 ° С.0 ° С. Результаты нагрева показаны на рис. 9. Во время испытания наблюдались трещины в древесине через защитный материал образца и деревянный слой, после чего испытание было прекращено. Среднее время после появления трещин и ожогов на ненагретой стороне образцов составило 33 мин.

Рисунок 9

Деревянный образец после теплового эксперимента. Примечания: ( a ) — деревянный образец со слоем штукатурки, ( b ) — эксперимент по нагреву проводился для образца без активированного щелочами шлакового гипса, и ( c ) — эксперимент по нагреву проводился с образцом. со щелочно-активированной шлаковой штукатуркой.

При извлечении образца из печи штукатурный слой раскалился горячим, а деревянный слой попытался загореться. Образцы мгновенно охлаждались, после чего штукатурный слой диффундировал с образцов из-за резкого изменения температуры. Без охлаждения процесс обугливания образцов не прекращался. Деревянные образцы прошли через слой штукатурки, но не загорелись (рис. 9а).

После испытания облицовочный слой был очищен, и оставшийся неповрежденный деревянный слой был измерен.В зависимости от габаритов образцов рассчитывается среднее минимальное значение неповрежденного слоя древесины. Наибольшее повреждение образцов составило 15 мм (рис. 9б). Значительно меньшее повреждение образцов было обнаружено для образца со щелочно-активированной шлаковой штукатуркой (рис. 9в), и в этом случае глубина поврежденного слоя составляла около 4–5 мм.

Визуальный осмотр активированного шлакового гипса после температурного воздействия показал, что с повышением температуры структура образца становится стабильной и трещины не обнаруживаются.Влияние повышенной температуры на изменения микроструктуры гипса показано на рис. 10. На поверхности щелочно-активированного шлакового связующего можно было обнаружить сетку из полипропиленового волокна и частицы песчаного наполнителя (рис. 10а). После воздействия повышенных температур расплавленное полипропиленовое волокно и каналы, созданные вместо волокна, можно было обнаружить на поверхности гипса (рис. 10b). Есть микротрещины, вызванные испарением воды при нагревании.

Рисунок 10

Изображения щелочно-активированного шлакового гипса: до ( a ) и после воздействия повышенных температур. ( b ) Увеличение в 10 раз.

При сравнении защищенного и незащищенного образца на рис. 11, можно заметить, что слой штукатурки влияет на скорость обугливания древесины. Глубина обугливания и время эксперимента (рис. 11) оштукатуренного образца древесины отличаются от контрольного (незащищенного) образца дерева.

Рисунок 11

Зависимость глубины обугливания (мм) деревянного образца от времени испытания (мин).Обратите внимание на ch начало обугливания.

Поперечное сечение незащищенного образца полностью обуглено в результате процесса пиролиза. На поверхности образца возникли трещины и дефекты. Точная глубина образца не была определена точно, потому что все поперечное сечение образца было деформировано. Используя усредненные результаты, была определена глубина обугленного слоя и рассчитана скорость обугливания βn — 1,04 мм / мин. Скорость обугливания древесины незащищенных образцов отличается от стандартной скорости обугливания древесины из-за малых размеров и влажности древесины образца.Влажность древесины оказывает значительное влияние на скорость обугливания древесины.

Расчетная скорость обугливания защищенной древесины, начиная с начала обугливания поверхности древесины t ch (10 минут) β — 0,65 мм / мин. Это соответствует очень низкой скорости обугливания древесины, описанной в экспериментальных испытаниях 18 .

Деревянные конструкции широко используются в строительстве, но их горючесть — одна из самых больших отрицательных характеристик. Плотность, влажность и порода древесины оказывают значительное влияние на скорость обугливания древесины.

Баланс между тепловыми и механическими свойствами древесины указывает на то, что эти материалы необходимо дополнительно защищать от высокой температуры в случае пожара с помощью пассивных изоляционных материалов, которые могут быть механически прикреплены к деревянной конструкции.

Тепловая эффективность — Автоклавный газобетон Aercon AAC

Чтобы сравнить внешнюю стену AERCON с традиционными методами возведения стен (каркас из деревянных каркасов и бетонная кладка), Центр солнечной энергии Флориды определил эквивалентные значения R для стены AERCON.Данные о погоде для Орландо, Флорида, разработанные в базе данных «Типичный метеорологический год» (TMY 1981), послужили основой для определения внешних условий. Чтобы отделить эффект ориентации стенок, предполагалось, что на внешних поверхностях стен будет присутствовать только диффузное излучение.

Исследование включало расчеты для шести условий: средние зимние и летние дни, зимние и летние пиковые дни, а также сезоны охлаждения и нагрева. В исследовании сравнивалась стена AERCON толщиной 8 дюймов как с обычной стеной с деревянным каркасом, так и со стеной из блоков CMU.Типичные исследованные сечения стенок показаны на рисунке A. Расчетные статические значения R- и U без учета тепловых массовых эффектов показаны в таблице 1.

Результаты исследования, которые включают тепловые массовые эффекты, показаны в Таблице 2. Они представляют собой значение изоляции, которое необходимо добавить либо к деревянной каркасной стене, либо к блочной стене CMU для достижения эквивалентной тепловой системы. Например, в обычный летний день 8-дюймовая стена AERCON работает как стена с деревянным каркасом, утепленная R-20.4 изоляция из стекловолокна или 8-дюймовая стена из блока CMU, изолированная жесткой изоляцией R-8.6. Это означает, что необходимо добавить почти 6 дюймов ватной изоляции к стене деревянного каркаса и более 2 дюймов жесткой полистирольной изоляции к стене блока CMU, чтобы сравняться с характеристиками стены AERCON, как показано на рисунке B!

Следует отметить, что одно из упрощающих предположений, сделанных для этого исследования, заключалось в том, что на внешних поверхностях стен будет присутствовать только диффузное излучение, т.е.е. на стены не попадал прямой солнечный свет. Если бы исследование было расширено и включило эффекты прямого излучения, результаты показали бы, что стена AERCON будет работать даже лучше!

Тепловые свойства пенобетона с различной плотностью и добавками при температуре окружающей среды

[1] Пенобетон BCA: состав и свойства.Отчет Ref. 46. ​​042, Слау, (1994).

[2] M.A. Othuman Mydin, Легкий пенобетон с тонкостенными стальными корпусами: новый подход к изготовлению многослойного композитного материала.Австралийский журнал фундаментальных и прикладных наук, 5 (2011): 1727-1733.

[3] Х.Г. Кесслер, Ячеистый легкий бетон, Concr.Англ. International, 1998, стр. 56-60.

[4] M.A. Othuman Mydin, Y.C. Ван, Структурные характеристики облегченной системы стен из пенобетона и стали при сжатии.Журнал тонкостенных конструкций, 49 (2011): 66-76.

DOI: 10.1016 / j.tws.2010.08.007

[5] М.A. Othuman Mydin, Y.C. Ван, Механические свойства пенобетона при воздействии высоких температур. Журнал строительства и строительных материалов, 26 (2012): 638-654.

DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2011.06.067

[6] М.Мыдин А. Ван, Термические и механические свойства легкого пенобетона (LFC) при повышенных температурах. Журнал конкретных исследований, 64 (2012): 213-224.

DOI: 10.1680 / macr.10.00162

[7] С.Л. Хуанг, Свойства структуры пор материалов, Фу-Хан, Тайвань, 1980, стр. 34-43.

[8] С. Сулейманзаде, М.А.Отуман Мидин, Влияние высоких температур на прочность на изгиб пенобетона, содержащего летучую золу и полипропиленовое волокно, Международный инженерный журнал, 26 (2013): 365-374.

DOI: 10.5829 / idosi.ije.2013.26.02b.02

[9] М.А. Отуман Мидин, Экспериментальное исследование теплопроводности легкого пенобетона для теплоизоляции. Jurnal Teknologi, 63 (2013): 43-49.

DOI: 10.11113 / jt.v63.1368

[10] М.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *