Теплопроводность пенобетона: за что отвечает данная характеристика?

Главная |Виды бетона |Характеристики теплопроводности пенобетона

Дата: 3 октября 2018

Коментариев: 0

Не будет большим преувеличением утверждение, что в современных условиях использование пенобетона считается преобладающим в индивидуальном строительстве. И востребованность этого относительно нового для отечественного рынка строительного материала обусловлена не только фактором стоимости. Его технические характеристики по многим параметрам оказались намного лучше традиционного кирпича и классического бетона/железобетона.

Правда, если говорить исключительно о цене, то доступность данного стройматериала стала возможной благодаря появлению новых технологий его изготовления. В действительности он известен более столетия, но до недавнего времени пенобетон был непопулярен именно по причине недоступной стоимости.

Сфера применения

На западе пенобетон активно используется на протяжении нескольких десятилетий, у нас же он появился сравнительно недавно, но уже успел приобрести отличную репутацию как достойная альтернатива классическим стройматериалам. Единственным значимым недостатком можно считать меньшую прочность, поэтому в многоэтажном строительстве бетон и кирпич остаются вне конкуренции.

Рекомендуется применять пенобетон при строительстве дома не выше двух этажей

Применение комбинации «бетонный каркас + пеноблоки» предоставляет возможность возводить здания высотой более двух этажей, но такой вариант встречается редко. Основная же сфера использования пенобетона – малоэтажное строительство: дома, гаражи, подсобные помещения, здания коммерческого и промышленного назначения.

Как рассчитать необходимую толщину стен?

Всем трем подгруппам пеноблочного стройматериала присвоены значения теплопроводности, используя их, можно рассчитать нужную толщину камней для выкладки стены.

Для этого используется прописанный в строительных нормативах номинал сопротивления теплопередаче стенового каркаса в D =3,5 град.С*кв.м./Вт, а также вычисляются показатели теплового сопротивления каждого слоя. Далее по формуле рассчитывается нужная толщина стенки для пенобетонных блоков разной плотности:

Х = (D — D1 — D2)* λ, где

Х — толщина блоков; D1-d1 – сопротивление теплопередаче слоев стены; λ — коэффициент теплопроводимости пенобетона.

Например, если стена планируется 3-слойная: облицовочный кирпич, пенобетон, декоративная штукатурка, то:

• Для блоков Д600 значение Х будет находиться так:
  х = (3,5 — 0,21 (сопротивление теплоотдаче для кирпича) — 0,03 (сопротивление тепловой отдаче для оштукатуренных поверхностей)) * 0,14 (табличный коэффициент теплопроводности для пенобетона данной плотности) = 45 см.
• Для блоков Д800 значение Х будет равно:
  х = (3,5 — 0,21 — 0,03) * 0,21 = 68 см.
• Для блоков Д1000 значение Х будет равно:
  х = (3,5 — 0,21 — 0,03) * 0,29 = 94 см.

Тепловое сопротивление материалов определяется с ориентацией на нагрев до плюс сорока градусов C. Таким образом, чем выше плотность пенобетонных камней, тем толще должны быть стены, и, соответственно, затраты на стройку и тепловую защиту.

Более подробно о том, каковы требования к толщине стен из пеноблока и как правильно её рассчитать, можно узнать здесь.

Технология изготовления пенобетона

Представляя собой ячеистую разновидность классического бетона, этот стройматериал изготавливается из следующих компонентов:

• цемента;
• воды;
• песка;
• синтетического пенообразователя;
• добавок, улучшающих эксплуатационные свойства материала.

В настоящее время используется три технологии изготовления пенобетона.

Классический метод предполагает подачу пены в цементный раствор с помощью специального устройства – пеногенератора. Полученная смесь тщательно перемешивается, затем для затвердевания помещается в специальную камеру, обеспечивающую заданную температуру. На выходе получается ячеистый бетон, который считается наиболее качественным, надежным, долговечным.

Для создания пенобетона в домашних условиях, вам придется сильно потратится на необходимое оборудование, а так же это займет не мало времени

При использовании метода сухой минерализации пена добавляется в сухую смесь, и только после тщательного размешивания вводится вода в нужных пропорциях. Обычно такой способ применяется при непрерывном производстве. Ячеистый бетон, полученный таким способом, отличается большей прочностью, но характеристики теплопроводности уступают.

Метод баротехнологии характерен тем, что пенообразователь сначала смешивается с водой, и только потом в полученную смесь добавляют остальные компоненты. Чтобы получить пеноблоки приемлемого качества, используют барокамеры, которые обеспечивают процесс смешивания при избыточном давлении. Процесс затвердения не требует нагрева, но в целом длится намного дольше, при этом не исключена усадка и даже растрескивание материала.

Независимо от используемого метода изготовления каждый отдельный блок характеризуется замкнутой структурой воздушных пор, что и обеспечивает его прекрасные теплоизоляционные свойства.

Достоинства и недостатки пенобетона

Как и любой другой строительный материал, ячеистый бетон нельзя назвать универсальным. Тем не менее, перечень его достоинств выглядит внушительно:

• Долговечность. Срок службы здания, стены которого выстроены из блоков ячеистого бетона, составляет минимум 35 лет.

• Теплоизоляционные свойства. Теплопроводность пеноблоков – порядка 0.08-0.20 Вт/м°С предоставляет возможность снизить теплопотери на 30% по сравнению с кирпичным зданием. При этом в жаркое время года такая стена не будет нагреваться, формируя внутри помещения микроклимат, сравнимый по комфортности с деревянным строением.
• Экологичность, звукоизоляционные характеристики. Поскольку пеноблоки производятся из материалов естественного происхождения, они не гниют, не подвергаются воздействию грибков и плесени, уступая по экологичности только дереву. Звукоизоляционные свойства пенобетона также на высоте, позволяя обеспечить надежную защиту от любых внешних фоновых источников шума.
• Простота монтажа. Габариты блоков и их малый вес существенно упрощают возведение зданий, снижая временные потери и трудозатраты. Пеноблоки легко поддаются механической обработке, что обеспечивает формирование конструкций любой формы.
• Экономичность. Отличаясь малым весом и большими размерами, пеноблоки дешевле транспортировать, они требуют использования гораздо меньшего количества кладочного раствора.
• Эстетичность. Пенобетон – прекрасный стройматериал для формирования разнообразных архитектурных элементов: арок, колонн, порталов. Благодаря большим размерам не требуется приложения больших усилий, чтобы добиться идеальной ровности стен, чего не скажешь о кирпичной кладке.

Единственным недостатком вспененного ячеистого бетона можно назвать его относительно невысокую прочность, что при малоэтажном строительстве не далеко не решающий фактор.

Основные характеристики ячеистого бетона

В зависимости от плотности различают следующие марки пенобетона:

• Теплоизоляционный ячеистый бетон представлен марками D300-D500. Невысокая плотность (порядка 300-500 кг/кубический метр) обеспечивает блоки стандартных размеров небольшой массой (12-19 кг) и низкой теплопроводностью. Поскольку прочность таких пеноблоков невысока, они используются исключительно для формирования теплоизоляционного слоя;

Таблица сравнения пенобетона с остальными материалами

• Конструкционно-теплоизоляционный пенобетон (марки D600-800), обладая соответствующей плотностью и весом блока в пределах 25-35 кг, характеризуется оптимальным соотношением прочности-теплопроводности, поэтому именно эта марка – преобладающая при ведении малоэтажного строительства;
• Конструкционный ячеистый бетон – это блоки марок D900-1200, характеризующиеся весом 40-47 кг и плотностью 900-1200 кг/кубометр. Они в меру прочны и устойчивы к сжатию, поэтому (с определенными ограничениями) могут применяться при многоэтажном строительстве, требуя дополнительного слоя утепления;
• Конструкционно-поризованные пеноблоки (марки D1300-1600) отличаются высокой прочностью, позволяющей возводить объекты неограниченной этажности, но в промышленных масштабах они не изготовляется.

Виды пеноблоков

Пенобетон производят по единой технологии путем смешивания основных компонентов, разливки смеси в формы, сушки под давлением и высокой температурой в автоклаве, дальнейшей нарезки и складирования. Производство осуществляется по единой технологии, но вот состав раствора для заливки может быть разным. Чем меньше пенообразователя добавлено в смесь, тем более плотным и прочным, тяжелым получится материал.

Но за счет уменьшенного числа пор способность сохранять тепло у такого материала понижается пропорционально уменьшению количества пустот в структуре. По уровню плотности (а значит, и весу, прочности, теплопроводности) пенобетон делят на три основных категории – для теплоизоляции, строительства и комбинированный тип.

Основные виды пенобетонных блоков:

1. Конструкционные (марки D900-1200) – плотность и вес, прочность максимальные за счет малого количества пор в структуре, можно использовать материал для кладки фундамента, создания цокольных этажей, несущих конструкций. Теплопроводность самая высокая, в диапазоне 0.29-0.38 Вт/м*К. Блоки предполагают обязательное проведение мероприятий по теплоизоляции.

1. Конструкционно-теплоизоляционные (марки D500-800) – блоки демонстрируют средние показатели теплопроводности, плотности, прочности. Используются для кладки несущих стен, внутренних перегородок. Самый популярный материал на рынке, который чаще всего применяется в строительстве, особенно жилых зданий. Способность сохранять тепло средняя – теплопроводность в диапазоне от 0.15 до 0.29 Вт/м*К.
2. Теплоизоляционные (марки D100-400) – применяются исключительно с целью утепления, наименее плотные и прочные, с самым небольшим значением теплопроводности (показатель на уровне 0.09-0.12 Вт/м*К). В структуре материала содержится максимальное число ячеек с воздухом. Строить здания и класть стены из материала нельзя, он выступает только теплоизоляционным слоем.

Теплопроводность

Второй по значимости характеристикой стройматериала является его способность проводить тепло. При этом теплопроводность пенобетона связана обратно пропорциональной зависимостью с его прочностными показателями.

Воздух – эффективнейший природный теплоизоляционный материал. Присутствие в структуре пенобетонного блока большого количества заполненных воздухом пор позволило снизить его теплопроводность до уровня 0.08 Вт/м°С, что на порядок ниже, чем у бетона или кирпича.

Ключевым фактором при выборе материала есть — теплопроводность

Для рядового пользователя этот цифровой показатель мало о чем говорит, поэтому приведем сравнительные характеристики пенобетона, керамического кирпича и шлакоблоков: чтобы получить стену, имеющую теплопроводность порядка 0.18 Вт/м°С, необходим слой пенобетона марки D700 толщиной 300 мм. Для шлакоблоков толщина стены составит уже 1080 мм, для красного кирпича – 1400 мм.

Сравнение теплопроводности пенобетона с другими стеновыми материалами

Поскольку теплопроводность и факторы, влияющие на ее числовое значение у пенобетона мы уже изучили, стоит взглянуть, какие же изделия, предназначенные для возведения стен, могут похвастаться такими же, а может и лучшими показателями.

Таблица 7. Сравнение коэффициента теплопроводности и плотности пенобетона с другими стеновыми материалами:

Наименование материала	Теплопроводность	Показатель средней плотности кг/м3
Пенобетон	0,09-0,38	300-1200
Газобетон	0,08-0,34	300-1200
Арболит	0,08-0,17	400-850
Керамзитобетон	0,4-0,7	500-2000
Дерево	0,5	500
Кирпич	0,56-0,95	1550-1900

Как видно, пенобетон находится на первых строчках рейтинга по теплопроводности материалов.

Сравнение материалов

Прочность на сжатие

Прочностные характеристики оказывают непосредственное влияние на сферу применения ячеистого бетона. Если теплоизоляционные марки пенобетона, обладая невысокой прочностью на сжатие и низкой теплопроводностью, используются только в качестве теплоизоляционного слоя, то конструкционно-теплоизоляционные блоки отличаются достаточной прочностью, чтобы выдерживать плиты и балки перекрытия малоэтажных строений, а конструкционные можно использовать при возведении многоэтажных зданий.

Сравнительная таблица различных марок пенобетона

Прочность на сжатие марок пеноблоков (кг/кв. см):

• D400 – 9;
• D500 – 13;
• D600 – 16;
• D700 – 24;
• D800 – 27;
• D900 – 35;
• D1000 – 50;
• D1100 – 64;
• D1200 – 90.

Не менее важным свойством ячеистого бетона считается наличие внутренних пустот и точность соблюдения геометрических размеров блоков. От последнего параметра зависит расход кладочного раствора: при использовании неровных блоков толщину шва приходится увеличивать с 3 до 10 мм, что приводит к появлению «мостиков холода» и снижению энергоэффективности конструкции.

Требования для разных стен

По стандартам и нормативам внешнее теплосопротивление постройки (включая отделку) не должно быть менее 3,5 Вт*м* град. С, исходя их этого показателя высчитывают и нужную толщину возводимых из пеноблоков сооружений.

Несущих наружных и внутренних

Для несущих стен сооружений не выше трех этажей, необходимы пеноблоки с плотностью на уровне 800 кг/м³ (конструкционно-теплоизоляционные). Они способны держать вес перекрытия из бетона или монолита, однако для повышения предела прочности желательно их армировать. Если же перекрывать планируется деревом, усиливать пенобетонные блоки не требуется.

Для несущих стен многоэтажных построек применяют конструкционный пенобетон, поскольку они обладают повышенной прочностью и пределом сжимания (что очень важно для высотных домов).

Стандарт по размерам для такого стройматериала это:

• 0,6 х 0,3 х 0,2 м — для внутренних несущих стеновых перегородок;
• 0,6 х 0,4 х 0,2 м — для наружного несущего стенового периметра.

Ненесущих перегородок

Такие элементы в строительстве призваны разграничивать площади комнат. Ее толщина зависит от размеров получающихся помещений и их назначения.
Нормативы ГОСТа к толщине стройматериала для перегородок и простенков составляют от 5 до 10 см.

Помимо разграничительной нагрузки перегородки должны помогать сберегать тепло в помещениях, поэтому необходим пониженный уровень теплопроводимости, чему полностью отвечает теплоизоляционный вид пенного бетона.

Все подробности кладки перегородок из пеноблоков вы можете найти в отдельном материале.

Источник: furnilux.ru