Теплофизические свойства беспесчаного керамзитобетона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан , diana94949494@mail.ru

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКАЯ СВОЙСТВА БЕСПЕСЧАНОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА

Ашимханова Д, Акмалаев К.А.

Аннотация. В статье рассматривается крупнопористый беспесчаный керамзитобетон для использования для наружных стен энергоэффективных зданий.Применение позволяет существенно сократить расход вяжущего материала, что связано с распределением его тонким слоем на поверхности зерен керамзита, а также повысить теплозащитные свойства керамзитобетона за счет равномерного распределения воздуха в его порах.

Abstract.The article discusses the macroporousclaydite for use in exterior walls of energy-efficient buildings. Use can significantly reduce the consumption of binder, which is associated with the distribution of a thin film on the surface of grains of expanded clay, as well as to increase the heat-shielding properties keramsit due to the even distribution of air in its pores.

Заполнитель вместе с вяжущим веществом в течение нескольких минут подвергается интенсивному механическому воздействию в специальных машинах - капсуляторах, где покрывается оболочкой (капсулой) вяжущего вещества, при последующем твердении которого образуется монолитная структура крупнопористого бетона [1].

К стеновым ограждающим конструкциям согласно СНиП 23-0-2003 «Тепловая защита зданий» предъявляются требования по ограничению их воздухопроницаемости. Воздухопроницаемость наружных стен жилых и общественных зданий должна быть не более 0,5кг/(м² *ч).

Воздухоизоляционные свойства строительных материалов и конструкций характеризуются сопротивлением их воздухопроницанию, определяемым по формуле:

² • ч • Па) /кг,

где д - толщина слоя материала, м; і - коэффициент воздухопроницаемости, кг/(м • ч • Па).

В ГОСТ 25891 - 83 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления воздухопроницаемости ограждающих конструкций» представлена методика определения воздухопроницаемости ограждающих конструкций.

В нормативной литературе отсутствует методика исследования воздухопроницаемости строительных и теплоизоляционных материалов, поэтому при создании экспериментальной установки в лаборатории теплотехнических испытанийбыли учтены рекомендации, приведенные в работах [2].

Согласно зависимость воздухопроницамости исследуемого образца от перепада давлений на его гранях имеет следующий вид:

при п=1 - для ламинарного режима движения воздуха в порах материала; п<1 - для турбулентного режима.

Логарифмируя уравнение (2), получим:

.

Величина коэффициента воздухопроницаемости исследуемого материала находится по формуле:

.

Сущность метода измерения воздухопроницаемости заключается в том, что через исследуемый образец диаметром 95 мм пропускают поток воздуха. После установления стационарного режима измеряют расход фильтрующегося через образец воздуха и перепад давления на его противоположных поверхностях.

По результатам измерений рассчитываются значения сопротивления воздухопроницанию и коэффициента воздухопроницаемости.

a) G, кг/(м²*ч)б)Ln G

Рис.1. Графики зависимости воздухопроницаемости от перепада давления для пробы из партии №1: а - в координатах G - ?P; б - в координатах LnG - Ln?P

В экспериментальной установке испытуемый материал устанавливается в специальной герметичной обойме. Величину перепада определяют по микроманометру с наклонной трубкой, в который залит этиловый спирт. Один конец трубки сообщается с атмосферой, а другой - с поддонным пространством обоймы.

Измерение разности давлений сводится к регистрации уровней в наклонной трубке.

Количество прошедшего воздуха измеряют газовым счетчиком, а время работы установки определяют по секундомеру.

Пылесос подключен к сети переменного тока через лабораторный автотрансформатор.

По представленной выше методике проведения испытаний строительных материалов на воздухопроницаемость были проведены исследования на воздухопроницаемость трех проб из каждой партии беспесчаного керамзитобетона.

На рис. 1 представлены графики зависимости расхода воздуха через испытуемые пробы от перепада давлений. Результаты испытаний на воздухопроницаемость проб из беспесчаного керамзитобетона приведены в таблице.

Из представленных в таблице 1 данных можно сделать вывод, что воздухопроницаемость беспесчаного керамзитобетона существенно выше воздухопроницаемости керамзитобетона на керамзитовом песке.

Поэтому для повышения сопротивления воздухопроницания в конструкции керамзитобетонного камня предусмотрена защита более плотными слоями из керамзитобетона толщиной 20мм как с наружной, так и с внутренней стороны.

Таблица 1. воздухопроницаемость беспесчаного керамзитобетона

Для реализации национального проекта «Доступное и комфортное жилье - гражданам Казахстан» требуются относительно недорогие долговечные стеновые строительные материалы, обладающие повышенными теплозащитными характеристиками. К таким материалам относятся стеновые камни из беспесчаного керамзитобетона.

Согласно ГОСТ 530-2007 теплопроводность кладки из климатической камере.

Для проведения данного вида испытаний необходимо выполнить фрагмент кладки из керамзитобетонных камней на цементно-песчаном или «теплом» растворе.

Эксперимент по определению сопротивления теплопередаче кладки из стеновых материалов проводится примерно через три недели после естественной сушки. В процессе эксперимента регистрируется влажность камней. По результатам испытаний в климатической камере устанавливается зависимость теплопроводности фрагмента кладки наружной стены от влажности материала.

Испытания в климатической камере требуют значительных материальных и временных затрат, и поэтому их следует проводить на стадии проведения сертификационных испытаний строительных материалов после выпуска опытной партии на действующей линии.

Сущность ее заключается в том, что теплопроводность кладки из керамзитобетонных камней определяется по температурным полям, полученным с помощью специализированного программного комплекса. При обработке результатов расчета используется методика, изложенная в СНиП 23-02-2003. В качестве исходных данных используются значения коэффициентов теплопроводности строительных материалов, полученные экспериментальным путем с помощью измерителя теплопроводности.

Паропроницаемость строительных материалов оценивается по методике. Для определения эквивалентного коэффициента паропроницаемости стеновых камней предлается использовать поля упругостей водяного пара, полученные с помощью программного комплекса, базирующегося на применении метода конечных элементов [3].

Предложенные методики определения теплопроводности и паропроницаемости в настоящее время используютсядля предварительной оценки теплофизических характеристик кладок из стеновых материалов.

При их использовании достаточно иметь в наличии всего лишь 2 - 3 камня из керамзитбетона. Образцы для определения коэффициентов теплопроводности и паропроницаемости керамзитобетона вырезаются непосредственно из стеновых камней.

После окончательного выбора состава керамзитобетонного камня необходимо провести испытания фрагмента наружной стены в климатической камере для определения теплопроводности кладки.

Сравнение результатов предложенного численного эксперимента по определению теплопроводности стеновых камней с данными, полученными в климатической камере, показывает расхождение числовых значении в пределах 10%. По изложенной выше методике определялись значения коэффициентов теплопроводности кладок из стеновых камней, изготовленных из беспесчаного керамзитобетона. В качестве примера приведем расчет коэффициента теплопроводности кладки из керамзитобетонных камней на «теплом» растворе с применением керамзитового песка (в условиях эксплуатации А) Значения теплофизических характеристик материалов, используемых для изготовления блока, представлены в таблице 2. Приведенный коэффициент теплопроводности рассматриваемого камня определяем по формуле:

л= д/R₀ - 1/б_в - 1/ б_н , Вт/(м*⁰С),

керамзитобетон беспесчаный стена

где д - толщина керамзитобетонного камня, м; б_вб_н - коэффициенты теплоотдачи со стороны внутренней и наружный поверхностей соответственно, Вт/(м*⁰С);

R₀ = t_B- t_H / q - сопротивление теплопередаче камня, м²* ⁰С/Вт; q - удельный тепловой поток Вт/м².

q=б_B* (t_B - ф_B), Вт/м²,

где ф_B-средняя температура внутренней поверхности камня, ⁰С, определяемая по температурному полю; б_B - коэффициенты теплоотдачи с внутренней стороны поверхности при 20 ⁰С.

Таблица 2. Значения теплофизических характеристик

Находимое значение коэффициента теплопроводности керамзитобетонного камня для условий эксплуатации А.

q=б_B * (t_B - ф_B) = 8,7 * (20-18,2) = 15,66 Вт/м²;

R₀ = t_B - t_H / q= 20-(-30)/15,66 = 3,19 м²* ⁰С/Вт;

л= д/R₀ - 1/б_в - 1/ б_н = 0,42/3,19-1/8,7-1/23=0,138 Вт/(м*⁰С)

Далее определяем значение коэффициента теплопроводности кладки из керамзитобетонных камней, руководствуясь требованиями к фрагменту, изложенными в ГОСТ 530-2007. Коэффициент теплопроводности кладки из керамзитобетонных камней в условиях эксплуатации А определяем по формуле:

л= д/R₀ - 1/б_в - 1/ б_н=0,42/2,88-0,0435-0,1149=0,154 Вт/(м*⁰С)

приведенная методика используется для исследования теплофизических характеристик стеновых камней из беспесчаного керамзитобетона.

Список литературы

1. Бикбау М.Я. Капсимэт - современная технология быстровозводимых зданий // Строительные материалы. 2004. №3. С. 12-13.

2. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий М.: АВОК-ПРЕСС, 2006.258с.

3. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. М.: Госстрой России, 2004.40с.

Размещено на Allbest.ru