رسانایی حرارتی بتن: ویژگی ها، ضریب و جدول

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-17 18:49

البته یکی از مهم ترین ویژگی های بتن رسانایی حرارتی آن است. این شاخص می تواند به طور قابل توجهی برای انواع مختلف مواد متفاوت باشد. هدایت حرارتی بتن در درجه اول به نوع پرکننده استفاده شده در آن بستگی دارد. هر چه مواد سبک تر باشد، عایق بهتری در برابر سرما خواهد بود.

هدایت حرارتی چیست: تعریف

می توان از مواد مختلفی در ساخت ساختمان ها و سازه ها استفاده کرد. ساختمان های مسکونی و صنعتی در اقلیم روسیه معمولاً عایق بندی می شوند. یعنی در حین ساخت آنها از عایق های مخصوص استفاده می شود که هدف اصلی آنها حفظ دمای راحت در داخل محل است. هنگام محاسبه مقدار مورد نیاز پشم معدنی یا فوم پلی استایرن، هدایت حرارتی مواد پایه مورد استفاده برای ساخت سازه های محصور در نظر گرفته می شود.

بسیار اوقات، ساختمان ها و سازه ها در کشور ما از انواع مختلف بتن ساخته می شوند. برای این کار از آجر و چوب نیز استفاده می شود. در واقع، رسانایی حرارتی خود توانایی یک ماده برای انتقال انرژی در ضخامت خود در اثر حرکت مولکول ها است. برویک فرآیند مشابه می تواند، هم در قسمت های جامد ماده، و هم در منافذ آن. در مورد اول، هدایت نامیده می شود، در مورد دوم - همرفت. خنک شدن مواد در قسمت های جامد آن بسیار سریعتر است. هوا که منافذ را پر می کند گرما را به دام می اندازد، البته بهتر است.

چه چیزی شاخص را تعیین می کند

نتیجه گیری از موارد فوق به شرح زیر است. هدایت حرارتی بتن، چوب و آجر، مانند هر ماده دیگری، به آنها بستگی دارد:

• تراکم;
• تخلخل;
• رطوبت.

با افزایش چگالی بتن، درجه هدایت حرارتی آن نیز افزایش می یابد. هرچه منافذ مواد بیشتر باشد، عایق بهتری در برابر سرما است.

انواع بتن

در ساخت و سازهای مدرن می توان از انواع مختلفی از این متریال استفاده کرد. با این حال، تمام بتن های موجود در بازار را می توان به دو گروه بزرگ طبقه بندی کرد:

• سنگین؛
• فومی سبک یا با پرکننده متخلخل.

رسانایی حرارتی بتن سنگین: شاخص‌ها

این گونه مواد نیز به دو گروه اصلی تقسیم می شوند. بتن را می توان در ساخت و ساز استفاده کرد:

• سنگین؛
• به خصوص سنگین.

در تولید مواد نوع دوم از پرکننده هایی مانند ضایعات فلزی، هماتیت، مگنتیت، باریت استفاده می شود. به خصوص بتن های سنگین معمولاً فقط در ساخت تأسیساتی استفاده می شود که هدف اصلی آنها محافظت در برابر تشعشعات است. این گروه شامل موادی با چگالی 2500 کیلوگرم بر متر است3.

بتن سنگین معمولی با استفاده از انواع پرکننده هایی مانند گرانیت، دیاباز یا سنگ آهک که بر اساس سنگ خرد شده ساخته می شوند، ساخته می شود. در ساخت ساختمان ها و سازه ها از مصالح مشابه با چگالی 1600-2500 کیلوگرم بر متر استفاده می شود3.

هدایت حرارتی بتن در این مورد چقدر می تواند باشد؟ جدول زیر عملکرد انواع مختلف مواد سنگین را نشان می دهد.

رسانایی حرارتی بتن سنگین

نوع بتن	بسیار سنگین	سنگین برای سازه های RC	روی شن
رسانایی حرارتی W/(m°C)	1, 28-1, 74	در چگالی 2500 کیلوگرم بر متر مکعب - 1.7	در چگالی 1800-2500 کیلوگرم بر متر مکعب - 0.7

رسانایی حرارتی بتن سلولی سبک

این ماده نیز به دو گونه اصلی طبقه بندی می شود. اغلب از بتن های مبتنی بر پرکننده متخلخل در ساخت و ساز استفاده می شود. به عنوان دومی از خاک رس منبسط شده، توف، سرباره، سنگ پا استفاده می شود. در گروه دوم بتن های سبک از پرکننده معمولی استفاده می شود. اما در فرآیند ورز دادن، چنین موادی کف می کند. در نتیجه پس از بلوغ، منافذ زیادی باقی می ماند.

رسانایی حرارتی بتن سبک بسیار کم است. اما در عین حال، از نظر ویژگی های استحکام، چنین ماده ای نسبت به ماده سنگین پایین تر است. بتن سبک بیشتر برای ساخت انواع منازل مسکونی و مسکونی استفاده می شودساختمان های جانبی که در معرض بارهای جدی نیستند.

بتن های سبک نه تنها بر اساس روش ساخت، بلکه بر اساس هدف نیز طبقه بندی می شوند. در این رابطه موادی وجود دارد:

• عایق حرارت (با چگالی تا 800 کیلوگرم بر متر مکعب)؛
• ساختاری و عایق حرارت (تا 1400 کیلوگرم بر متر مکعب)؛
• ساختاری (تا 1800 کیلوگرم بر متر مکعب).

رسانایی حرارتی بتن سبک سلولی انواع مختلف در جدول ارائه شده است.

بتن سبک: نشانگرهای هدایت حرارتی

نوع بتن	عایق حرارت	عایق سازه و حرارتی	ساختمانی
حداکثر هدایت حرارتی مجاز W/(m°C)	0, 29	0, 64	استاندارد نشده

مواد عایق حرارت

از این قبیل بلوک های بتنی معمولاً برای پوشش دیوارهای مونتاژ شده از آجر یا ریخته شده از ملات سیمان استفاده می شود. همانطور که از جدول مشاهده می شود، رسانایی حرارتی بتن این گروه می تواند در محدوده نسبتاً زیادی متفاوت باشد.

رسانایی گرمایی سبک ترین بتن

مواد	بتن هوادهی	بتن منبسط
رسانایی حرارتی W/(m°C)	0، 12-0، 14	0, 23-0, 4

بتن از این واریته بیشتر مورد استفاده قرار می گیردبه عنوان مواد عایق اما گاهی اوقات انواع مختلف پوشش های ساختمانی بی اهمیت از آنها ساخته می شود.

مواد سازه ای، عایق حرارت و سازه

از این گروه فوم بتن، بتن سرباره- پوکه، بتن سرباره بیشتر در ساختمان سازی استفاده می شود. برخی از انواع بتن رسی منبسط شده با چگالی بیش از 0.29 W / (m ° C) را نیز می توان به این رقم نسبت داد.

بتن های سازه ای: هدایت حرارتی

مواد	بتن هوادهی	بتن پوکه سرباره	بتن سرباره
رسانایی حرارتی	0.3W/(m°C)	تا 0.63 W/(m°C)	0.6W/(m°C)

اغلب چنین بتن با رسانایی حرارتی پایین مستقیماً به عنوان مصالح ساختمانی استفاده می شود. اما گاهی اوقات از آن به عنوان عایق نیز استفاده می شود که سرما را از بین نمی برد.

چگونه هدایت حرارتی به رطوبت بستگی دارد

همه می دانند که تقریباً هر ماده خشکی بهتر از مرطوب در برابر سرما عایق می شود. این در درجه اول به دلیل درجه بسیار پایین هدایت حرارتی آب است. همانطور که متوجه شدیم، دیوارها، کف و سقف های بتنی را از دمای پایین در فضای باز محافظت می کنند، که عمدتاً به دلیل وجود منافذ پر از هوا در مواد است. هنگامی که مرطوب است، دومی توسط آب جابجا می شود. و در نتیجه ضریب هدایت حرارتی بتن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. در فصل سرد، گرفتار در منافذآب مواد یخ می زند. نتیجه این است که کیفیت حفظ حرارت دیوارها، کف ها و سقف ها بیشتر کاهش می یابد.

درجه نفوذپذیری رطوبت انواع مختلف بتن ممکن است متفاوت باشد. بر اساس این شاخص، مواد به چندین درجه طبقه بندی می شوند.

نفوذپذیری رطوبت بتن

عیار بتن	W4	W6	W8	W10-W14	W16-W20
نسبت آب به سیمان (نه بیشتر)	0, 6	0, 55	0, 45	0, 35	0, 30

چوب به عنوان عایق

هر دو بتن سنگین و سبک "سرد" که رسانایی حرارتی آنها پایین است، البته، از انواع مصالح ساختمانی بسیار محبوب و پرطرفدار هستند. در هر صورت، پی اکثر ساختمان ها و سازه ها از ملات سیمان مخلوط با سنگ خرد شده یا سنگ قلوه سنگ ساخته شده است.

مخلوط بتن یا بلوک های ساخته شده از آن برای ساخت پاکت های ساختمانی نیز استفاده می شود. اما اغلب از مواد دیگری برای مونتاژ کف، سقف و دیوارها استفاده می شود، به عنوان مثال، چوب. تیر و تخته، البته، مقاومت بسیار کمتری نسبت به بتن دارند. با این حال، درجه هدایت حرارتی چوب، البته، بسیار کمتر است. برای بتن، این شاخص، همانطور که متوجه شدیم، 0.12-1.74 W / (m ° C) است. در یک درخت، ضریب هدایت حرارتی بستگی دارد، از جملهاز جمله و از این نژاد خاص.

رسانایی حرارتی انواع مختلف چوب

نوع چوب	کاج	آهنگ، صنوبر	صنوبر	صنوبر، بلوط، افرا
رسانایی حرارتی W/(m°C)	0، 1	0, 15	0, 11	0, 17-0, 2

در سایر نژادها، این رقم ممکن است متفاوت باشد. اعتقاد بر این است که میانگین هدایت حرارتی چوب در سراسر الیاف 0.14 W / (m ° C) است. بهترین راه برای عایق بندی فضا از سرما، سرو است. رسانایی حرارتی آن تنها 0.095 W/(m C) است.

آجر به عنوان عایق

بعد، برای مقایسه، ویژگی ها را از نظر هدایت حرارتی و این مصالح ساختمانی محبوب در نظر بگیرید. از نظر خواص مقاومتی، آجر نه تنها کمتر از بتن نیست، بلکه اغلب از آن پیشی می گیرد. همین امر در مورد تراکم این سنگ ساختمانی نیز صدق می کند. تمام آجرهایی که امروزه در ساخت ساختمان ها و سازه ها استفاده می شود به دو دسته سرامیکی و سیلیکاتی طبقه بندی می شوند.

هر دو این نوع سنگ به نوبه خود می توانند:

• جذاب;
• با فضای خالی؛
• slotted.

البته، آجرهای جامد گرما را بدتر از آجرهای توخالی و شکاف دار حفظ می کنند.

رسانایی حرارتی آجر

آجر	سیلیکات/سرامیک کامل	سیلیکات/سرامیک با حفره	سیلیکات چاکدار/سرامیک
رسانایی حرارتی W/(m°C)	0، 7-0، 8/0، 5-0، 8	0, 66/0, 57	0، 4/0، 34-0، 43

هدایت حرارتی بتن و آجر تقریباً یکسان است. هر دو سنگ سیلیکات و سرامیک اتاق ها را نسبتاً ضعیف از سرما عایق می کنند. بنابراین، خانه های ساخته شده از چنین موادی باید علاوه بر عایق بندی شوند. به عنوان عایق هنگام پوشش دیوارهای آجری، و همچنین آنهایی که از بتن سنگین معمولی ریخته می شوند، اغلب از پلی استایرن منبسط شده یا پشم معدنی استفاده می شود. همچنین می توانید از بلوک های متخلخل برای این منظور استفاده کنید.

چگونه رسانایی حرارتی محاسبه می شود

این نشانگر برای مصالح مختلف از جمله بتن طبق فرمول های خاص تعیین می شود. در مجموع می توان از دو روش استفاده کرد. هدایت حرارتی بتن با فرمول کافمن تعیین می شود. به نظر می رسد:

0.0935x(m) 0.5x2.28m + 0.025، که m جرم محلول است.

برای محلول های مرطوب (بیش از 3%)، از فرمول Nekrasov استفاده می شود: (0.196 + 0.22 m2) 0.5 - 0.14.

بتن منبسط شده با چگالی 1000 کیلوگرم بر متر مکعب دارای جرم 1 کیلوگرم است. بر این اساس به عنوان مثال به گفته کافمن در این حالت ضریب 0.238 به دست خواهد آمد.رسانایی حرارتی بتن در دمای مخلوط 25+ درجه سانتیگراد تعیین می شود.برای مواد سرد و گرم شده، آنارقام ممکن است کمی متفاوت باشد.