Удельная теплоемкость строительных материалов. Их применение в строительно-ремонтных работах, фото, видео. Общие свойства материалов и их применение

Для уменьшения колебаний температуры воздуха в помещениях зимой (в условиях периодической работы отопления), а в южных районах — для устранения перегрева воздуха летом наружные ограждения должны обладать необходимой теплоустойчивостью.

Видео

Теплоемкость строительных материалов
Теплопроводность строительных материалов
Теплоемкость строительных материалов
Теплоемкость строительных материалов
Теплопроводность строительных материалов
Теплоемкость строительных материалов

Строительные конструкции внешних ограждений отапливаемых зданий должны отвечать требованиям прочности и устойчивости, огнестойкости и долговечносТи а также требованиям архитектурного оформления, экономичности и теплотехническим нормам. Ограждающие конструкции выбирают в зависимости от и конструктивного решения, и физических свойств материалов. В зданиях, внутренний воздух которых насыщен влагой, следует учитывать паропроницание и возможность накопления влаги в толще наружного ограждения, что снижает его сопротивление теплопередаче, приводит к появлению сырости, поражению древесным грибком, к деформации конструкции и коррозии металлов.

Для уменьшения колебаний температуры воздуха в помещениях зимой (в условиях периодической работы отопления), а в южных районах — для устранения перегрева воздуха летом наружные ограждения должны обладать необходимой теплоустойчивостью. Чтобы получить наиболее экономичное конструктивное решение, теплозащитные качества наружных ограждений определяют расчетом. Теплозащитные свойства внутренних стен, перегородок и междуэтажных перекрытий проверяют расчетом при разности температур в разделяемых помещениях более 10°С.

Теплоемкость строительных материалов

Удельная теплоемкость строительных материалов. Физические свойства строительных материалов характеризуются объемной массой, удельной теплоемкостью и коэффициентом теплопроводности, теплоус-воения, паро- и воздухопроницаемостью. 

Объемная масса материала (у) измеряется в кг/м3 с учетом пустот, присутствующих в его объеме.

Удельная теплоемкость "с" измеряется в ккал/ (КГ'°С) и обозначает количество теплоты, необходимое Аля нагрева 1 кг материала на 1°С.

Теплопроводностью называют свойство материала передовать теплоту от одной поверхности к другой. Это свойство является главным как для большой группы теплоизоляционных материалов, так и для материалов,применяемых при устройстве наружных стен и покры-

зданий. Тепловой поток проходит через "каркас"воздушные ячейки пористого материала.

Коэффициент теплопроводности материала (X) из-Ряется в ккал/ (м'Ч'°С) и определяет количествотеплоты в ккал, проходящее через плоскую однородную стенку площадью 1 мг и толщиной 1 м в течение 1 часа при разности температур на противоположных поверхностях стенки 1°С. Чем больше его объемная масса и влажность, тем больше теплопроводность. Теплотехнические характеристики основных строительных материалов и конструкций приведены в таблице 8.

Теплопроводность строительных материалов

Существенное значение для теплопроводности имеет химическая природа веществ, входящих в состав материала. Причем, чем тяжелее атомы или атомные группы, образующие кристаллы материала, тем слабее они между собой связаны, тем меньше теплопроводи-мость материала. Так, теплопроводность шлакобето-нов на металлургических шлаках меньше по сравнению со шлакобетонами такой же плотности, но на топливных (котельных) шлаках. Это объясняется тем, что в состав металлургических шлаков входит кальций, марганец и железо, относительная атомная масса которых значительно больше, чем относительная атомная масса углерода и серы, входящих в состав топливных шлаков.

Теплопроводность теплоизолирующих материалов зависит от их плотности пористости, структуры и формы пор, температуры, влажности, фазового состава влаги и других факторов. Для большинства строительных материалов, имеющих воздушные поры-пустоты, коэффициент теплопроводности находится в прямой зависимости от их объемной массы. На практике удобно судить о теплопроводности материала по его плотности (рис. 9 и 10). Известна формула В. П. Некрасова, связывающая теплопроводность с относительной плотностью каменного материала d:

Х= 1,1б\/0,0196 + 0,22(12-0,16)

Закон изменения теплопроводности сухих строительных материалов в зависимости от их температуры обычно близок к линейному (рис. 9, фрагмент Б). Увеличение количества мелких и замкнутых пор всегда существенно понижает теплопроводность материала. В крупных порах, а особенно в сообщающихся между собой, возникают конвективные потоки воздуха, снижающие теплоизолирующий эффект пористости. По мере уменьшения общей плотности материала количество крупных пор обычно увеличивается, и теплопроводность уменьшается. Заметную роль играет не только общая пористость, но и форма, размер и ориентация пор, поскольку направление потока тепла и излучения внутри пор оказывает большое влияние на общую теплопроводность материала.

Влажностный режим в зданиях (сухой, нормальный, влажный и мокрый) в условиях эксплуатации ограждающих конструкций принимают в зависимости от относительной влажности внутреннего воздуха по таблице 9.

Влага, находящаяся в порах материала, меняет его теплопроводность. Во влажном материале пустоты заполнены водой, что увеличивает его теплопроводность, поскольку Я воды примерно в 20 раз больше Я воздуха. При отрицательных температурах теплопроводность влажных строительных материалов определяется характером криогенных фазовых превращений влаги и может быть выше или ниже, чем в зоне положительных температур. Это объясняется тем, что при отрицательной температуре влага в межпоровом пространстве может не превращаться в лед, а выпадать в виде инея, теплопроводность которого ниже чем у льда и воды. Когда влаги недостаточно для заполнения крупных пор льдом, где в первую очередь происходят криогенные фазовые превращения, теплопроводность материала снижается. Причем лед сорбирует влагу из более мелких пор и тем самым как бы осушает материал.

При большом влагосодержании материала лед в его порах образует не вкрапления, а мостики холода, существенно увеличивая теплопроводность материала. Зависимость теплопроводности некоторых строительных материалов от их температуры и влажности показана на рис. 11 и 12. При эксплуатации зданий передача тепла через ограждения происходит в нестационарных условиях и характеризуется температуропроводностью материала ограждающей конструкции. Характер зависимости температуропроводности теплоизоляционных строительных материалов от их температуры и влажности аналогичен зависимости теплопроводности от этих параметров.

Термическое сопротивление - важнейшая характеристика качества наружных ограждающих конструкции, связанная с теплопроводностью материалов. От нее зависит толщина наружных стен и расход топлива на отопление зданий.

Теплоемкость определяется количеством теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг данного материала, чтобы повысить его температуру на 1°С. Теплоемкость неорганических строительных материалов (бетона, кирпича, природных каменных материалов) изменяется от 0,75 до 0,92 кДж/(кг*°С). Теплоемкость сухих органических материалов (например, древесины) около 0,7 кДж/(кг-ос). Вода имеет наибольшую теплоемкость — 4,19 кДж/(кг-°С), поэтому с повышением влажности материалов теплоемкость возрастает.

Огнеупорность — свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупорные материалы применяют для внутренней футеровки промышленных печей.

Огнестойкость — свойство материала сопротивляться действию огня в течение определенного времени. Эта характеристика зависит от сгораемости материала то есть от его способности воспламеняться и гореть. 

Общие свойства материалов и их применение

Любое сооружение строится из различных материалов, отличающихся как по своему внешнему виду, так и по своим внутренним качествам. Кирпич легко ломается и колется от сильных ударов, но хорошо переносит сжатие; он плохо проводит тепло, медленно нагревается, но будучи нагрет, медленно остывает. Сталь, наоборот, хорошо сопротивляется и растяжению и сжатию, не ломается при изгибе, легко проводит тепло.

Те или иные свойства материала предопределяют возможность его применения в отдельных частях сооружения. Для правильного выбора необходимого материала надо хорошо представлять себе те требования, которые следует предъявить к нему. Например, рассмотрим конструкцию стен отопительной печи. Стенки печи предохраняют окружающие предметы и людей от действия высокой температуры сжигаемого внутри печи топлива, т. е.. они не должны сильно накаляться, а после равномерного нагрева должны медленно остывать, сохраняя тепло возможно дольше. Материал стен не будет подвергаться ни изгибу, ни растяжению, он будет испытывать сжатие под действием собственного веса.

Всем этим требованиям вполне отвечает кирпич, который, обычно и применяется для кладки печей. Чтобы мастер правильно делал выбор материалов, он должен вполне отчетливо представлять себе, как данный материал «работает». Это значит, что мастер должен знать все основные свойства материала, употребляемого в дело. Рассмотрим следующие основные свойства материалов. Пористость. В сплошном массиве каждого материала есть ячейки, заполненные воздухом.В большинстве случаев эти ячейки настолько малы, что их не видно невооруженным глазом. Такие мелкие ячейки называют порами. Более крупные носят название пустот.

Отношение объема пустот к полному объему материала называется пористостью его. Чем больше объем пустот в материале, тем он пористее. Пористость гранита, например, меньше 1%, а пористого кирпича — около 75%. Существуют так называемые плотные материалы, в которых объем пустот практически отсутствует. Примерами таких материалов являются вода, стекло. Увеличение пористости уменьшает прочность, увеличивает воздухо-, влаго- и теплопроницаемость материалов. От большей или меньшей пористости материалов зависит их объемный вес.

Объемный вес. Вес единицы объема материала в его естественном состоянии (вместе с порами) называют объемным весом этого материала. При определении объемного веса материала измеряют его вес и объем, а затем делят вес на объем. Если объем трудно измерить, то исследуемый кусок материала взвешивают, затем погружают в сосуд, наполненный водой. Затем измеряют объем воды, вытесненной из сосуда, и вес тела делят на полученный объем. За единицу объема обычно принимают кубический метр (м3) или кубический сантиметр (см3), а вес выражают в килограммах (кг) или граммах (г). Объемный вес соответственно выражают или в килограммах на кубический метр (кг/м3), или в граммах на кубический сантиметр (г/см3). Для того чтобы сравнивать объемный вес, надо применять одни и те же единицы измерения. В табл. 1 приводятся сравнения объемных весов ряда строительных материалов.

Своими руками

Удельная теплоемкость разных материалов

Уде́льная теплоёмкость (обозначается как c) вещества определяется как количество тепловой энергии, необходимой для повышения температуры одного килограмма вещества на один кельвин.

Единицей СИ для удельной теплоёмкости является Джоуль на килограммКельвин (Дж/(кг К)).

Следовательно, удельную теплоёмкость можно рассматривать как теплоёмкость единицы массы вещества. На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C.

Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ

воздух (сухой)     газ     1,005
воздух (100% влажность)     газ     ≈ 1,030
алюминий     твёрдое тело     0,900
бериллий     твёрдое тело     1,824
латунь     твёрдое тело     0,377
медь     твёрдое тело     0,385
алмаз     твёрдое тело     0,502
этанол     жидкость     2,460
золото     твёрдое тело     0,129
графит     твёрдое тело     0,720
гелий     газ     5,190
водород     газ     14,300
железо     твёрдое тело     0,444
литий     твёрдое тело     3,582
ртуть     жидкость     0,139
азот     газ     1,042
масло     жидкость     ≈ 2,000
кислород     газ     0,920
кварцевое стекло     твёрдое тело     0,703
вода     газ     2,020
вода     жидкость     4,183
вода     твёрдое тело (0°С)     2,060
Значения приведены для стандартных условий, если это не оговорено особо.

Теплоемкость строительных блоков из арболита и других материалов

   Теплоемкость - свойство материала при нагревании поглощать теплоту, а при охлаждении отдавать ее. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость.

За счет химической природы одни материалы способны передавать энергию, оставаясь устойчивыми, а другие — накапливать ее до момента их разрушения. Другими словами, неорганические вещества, атомное строение которых имеет волновой характер, являются проводниками тепла, а органические вещества — накопителями или изоляторами.

Высокая теплоёмкость строительной детали приводит к ровному климату в помещении, так как сокращаются сильные колебания температуры (день -ночь, перемена погоды). Климат в помещении существенным образом обуславливается теплоёмкостью строительных деталей.

О чем говорят эти коэффициенты? Если мы приехали на дачу зимой и начнем ее протапливать, то в кирпичном или из пенобетона доме в начале будут прогреваться стены, а только потом внутреннее помещение, у домов из арболита сразу идет прогрев помещения.

В холодных районах при нерегулируемых автономно системах отопления эта характеристика имеет большое значение для поддержания устойчивых тепловых режимов в помещениях.

В нижеприведённой таблице видно, что стена, возведённая из арболитовых блоков имеет в 2 раза более высокую теплоёмкость, чем сопоставимая с ней в плане теплоизоляции стена из полистиролбетона и 3 и более раз чем из керамзитабетона, пенно-газобетона, кирпича.

Характеристики

Температура применения теплоизоляционных и огнеупорных материалов

Теплопроводность, плотность и температура применения теплоизоляционных и огнеупорных материалов и изделий. Асбест, асбозонолит, асбозурит, асбослюда, асботермит, диатомит молотый, зонолит (вермикулит), минеральная стеклянная вата, новоасбозурит, ньювель, совелит, ферригипс (паста феррои), шлаковая вата, альфоль, асбоцементные сегменты, вермикулитовые плиты, вулканитовые плиты, войлок, кирпич: диатомитовый, динасовый, керамический (красный), магнезитовый, пеношамотный, пенодиатомитовый, хромитовый, шамотный, пенобетонные блоки, торфяные сегменты, шлаковая и минеральная пробка, пеношамот, изделия силлиманитовые (муллатовые), корундовые (алундовые), цирконовые, карборундовые, плавленный шлак, песок кварцевый.

Теплофизические свойства огнеупоров: плотность (с порами и без пор), удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности, удельное электросопротивление.

Огнеупоры: графитовые изделия, динасовый кирпич, карборундовые изделия (карбофракс), корундовые (алундовые) изделия, рекристаллизованный корунд, магнезитовый кирпич, изделия из плавленного муллита, плавленный магнезитовый кирпич, окись бериллия, тория, полукислый огнеупорный кирпич, строительный (красный) кирпич, силлиманитовые и муллитовые изделия, угольные изделия, хромитовый кирпич, хромомагнезитовый кирпич, термостойкий хромомагнезитовый кирпич, циркониевые изделия, шамотный кирпич.

Статус: 
Обработан


  • Ощущение теплоты или холода зависит не только от температуры предмета, к которому мы прикасаемся, но и от скорости, с которой он передаёт или отбирает тепло наш...

    Мы все знакомы с понятием относительная теплопроводность дерева. Вернее будет сказать, с его не-теплопроводностью, поскольку дерево знаменито своими качествами теплоизоляции, а не теплопроводности. Образ «тёплого» дерева вполне объясним с точки зрения теории теплопроводности. Ощущение теплоты или холода зависит не только от температуры предмета, к которому мы прикасаемся, но и от скорости, с которой он передаёт или отбирает тепло нашей кожи. К примеру, если вы касаетесь холодного металла, то он отбирает тепло в...

  • Огнестойкость конструкционных материалов характеризуется пределом огнестойкости временем (ч) сопротивления воздействию огня до потери прочности. Предел огнестой...

    Степень огнестойкости строительных материалов - способность материалов и изделий сохранять физико-механические свойства при воздействии огня и высоких температур (до 10000С)*, развивающихся в условиях пожара. У одних материалов (известняк, доломит, мрамор, органические материалы) воздействие огня вызывает химическое разложение, другие (алюминий) плавятся, третьи (сталь, гранит, мрамор)...

  • Однако и сегодня он по-прежнему широко применяется при возведении зданий и сооружений различного назначения. Значительная доля кирпичного строительства приходит...

    Кирпич является из одним древнейших строительных материалов. Однако и сегодня он по-прежнему широко применяется при возведении зданий и сооружений различного назначения. Значительная доля кирпичного строительства приходится на жилье. Из кирпича строятся и многоэтажные здания, и индивидуальные жилые здания высотой в 1 – 3 этажа. Его популярность связана с тем, что кирпичная стена обладает хорошими физико-механическими...

  • В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-...

     

    В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-строителя требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

    Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и...

  • Выпускаемый кирпич соответствует ГОСТ 530-2007, а так же современным требованиям строительства и условиям строительного рынка России. Продукция имеет идеальную...

    "Ленинск-Кузнецкий завод строительных материалов" ( ООО "ЛКЗСМ") введен в эксплуатацию 5 ноября 1997 г. Продукция завода - высококачественный керамический кирпич из уникальной глины, придающей изделию терракотовый цвет ( терракота RAL 8004 по системе цветов Natural Color System (NCS( 4040-Y80R) с тремя высококачественными лицевыми поверхностями выпускаемый по технологии и на оборудовании немецких фирм "Keller" и "Handle".

     
    ...


Все статьи по данной теме внизу страницы

Теплоемкость строительных материалов
Ощущение теплоты или холода зависит не только от температуры предмета, к которому мы прикасаемся, но и от скорости, с которой он передаёт или отбирает тепло наш...
Теплоемкость строительных материалов
Огнестойкость конструкционных материалов характеризуется пределом огнестойкости временем (ч) сопротивления воздействию огня до потери прочности. Предел огнестой...
Теплопроводность строительных материалов
Однако и сегодня он по-прежнему широко применяется при возведении зданий и сооружений различного назначения. Значительная доля кирпичного строительства приходит...
Теплоемкость строительных материалов
В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-...