Теплопроводность полнотелого кирпича керамического: Теплопроводность кирпича, сравнение кирпича по теплопроводности

Включение опилок в керамическое тело, которое удаляется на этапе обжига, оставляет поры, размер которых зависит от размеров органических частиц.Более мелкие опилки образуют более мелкие поры, большинство из которых может быть устранено во время уплотнения, в то время как частицы большого размера образуют большие поры. Опилки большого размера улучшают сцепление на границе раздела опилки-глина, что препятствует деформации и усадке глины. Это обеспечивает высокую пористость, низкую плотность, низкую теплопроводность и низкую скорость изменения температуры на образце. Следовательно, коэффициент температуропроводности уменьшается с увеличением размера частиц опилок. Как правило, значения температуропроводности от B ₁ до B ₅ ниже, чем у A ₁ по A ₅ .Это результат мультипликативной пористости, создаваемой добавлением глины и опилок.

3.2. Химический состав

Процентный состав SiO ₂ составляет 68,0%, а процентный состав Al ₂ O ₃ составляет 22,0%. Согласно отчету Бюро энергоэффективности [23] о шамотных огнеупорах, шамотные огнеупоры низкой плотности состоят из силикатов алюминия с различным содержанием кремнезема от 67 до 77% и содержанием Al ₂ O ₃ от 23 до 33%.Химический состав глинозема в разработанных образцах может быть улучшен либо за счет обогащения сырья (каолин и шарообразная глина), либо за счет увеличения процентного состава каолина в образцах. Образцы глины содержат менее 9,0% флюсовых компонентов (K ₂ O, Na ₂ O и CaO).

3.3. Значение

Физическое значение низких значений температуропроводности связано с низкой скоростью изменения температуры в материале в процессе нагрева.Таким образом, образцы имеют низкие значения коэффициента температуропроводности и подходят для использования в качестве теплоизоляторов. Подходящим теплоизолятором является образец, содержащий комбинацию каолина и шаровой глины с размером частиц 125–154 мкм мкм с опилками с размером частиц 355–425 мкм мкм. Эта комбинация характеризовалась наименьшим значением температуропроводности 1,16 × 10 ⁻⁷ м ² с ⁻¹ и ее легко подготовить для промышленного производства теплоизоляционного кирпича.

4. Выводы

Результаты исследования показывают, что все проанализированные образцы являются хорошими теплоизоляторами, а на коэффициент температуропроводности напрямую влияет размер частиц комбинации минералов каолина и шаровой глины, а также размер частиц опилок. добавление. Таким образом, из проведенного общего экспериментального анализа было обнаружено следующее: (1) Коэффициент температуропроводности увеличивается с уменьшением размера частиц смеси каолина и шаровой глины при фиксированном размере частиц добавленных опилок.Добавление опилок с частицами большего размера снижает коэффициент температуропроводности даже при очень малых размерах частиц каолина и шариковой глины. (2) Коэффициент температуропроводности уменьшается с увеличением размера частиц добавленных опилок до фиксированного размера частиц каолина и шариковой глины. Включение каолина и шариковой глины с гораздо большим размером частиц дополнительно снижает коэффициент температуропроводности из-за мультипликативного эффекта более высокой пористости, создаваемой опилками и глинистыми минералами. (3) Образцы содержат подходящие композиции кремнезема и глинозема, которые подходят для легкие жаропрочные теплоизоляционные кирпичи.(4) Таким образом, образцы имеют низкие значения коэффициента температуропроводности и подходят для использования в качестве теплоизоляторов.

Конфликт интересов

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

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить сотрудников Университета Кямбого за их руководство и поддержку в ходе исследования. Также выражаем благодарность руководству и персоналу Института промышленных исследований Уганды, UIRI (Департамент керамики), за предоставленные лаборатории и оборудование для использования в исследованиях, а также Департаменту физики Университета Макерере.Авторы особенно хотели бы выразить признательность за финансовую поддержку, которую они получили от г-жи Наньямы Кристин, доктора Майеку Роберта и его жены г-жи Кейт Майеку.

(PDF) Теплопроводность выбранных керамических материалов при переходном тепловом потоке

J. Appl. Матер. Англ. 2020, 60 (1), 3–11; 10.35995 / jame60010001 4

1. Введение

Теплопроводность отливок зависит от их металлографической структуры. В процессе нагрева

кристаллизация и охлаждение металлов и сплавов влияет на температуру отдельных частей отливки.Они также влияют на накопление тепла в металле и, следовательно, на кристаллизацию всей отливки (Kosowski 2003).

По этим причинам очень важно знать теплофизические свойства материалов, используемых для литейных форм, включая все

их элементы, такие как различные вставки, которые они могут содержать, которые вступают в прямой контакт с жидким металлом,

. Аналогичным образом, свойства материалов, используемых в качестве изоляционных покрытий оголовков стояков, также имеют решающее значение, поскольку

они определяют эффективность головок.Это особенно важно для головок райзеров с большими диаметрами, которые

требуются для работы в течение длительных периодов времени, и эта цель может быть достигнута за счет замедления теплопередачи от головки к

окружающей среде (форме).

В случае головок стояков большого диаметра слои изоляционного просвета состоят из керамических кирпичей

, которые наносятся при возведении самой формы. Для оголовков райзера используются экзотермические или изолирующие прокладки специальных фирм

, размеры которых выбираются исходя из размера горячей точки, ее расположения, вида сплава

и т. Д.

Тепловой поток от отливки к песчаной форме является кратковременным, аналогично тепловому потоку от стояка

через слои керамического материала, нанесенного в качестве изоляционной просветки, на песчаную форму. Поскольку тепловой поток в случайно выбранном моменте

и на случайно выбранной поверхности теплообмена не является постоянным, мы можем сказать, что тепловой поток

имеет случайный характер. Изменения энтальпии происходят во всех переходных процессах. Эти изменения происходят в материалах

, выделяющих тепло (в нашем случае жидком металле), а также в материалах, получающих тепло — в нашем случае, в керамических кирпичах

в головке стояка.Тепловой поток от жидкого металла к керамическому кирпичу зависит от градиента температуры

на поверхности контакта между металлом и кирпичом и от процессов распространения и накопления тепла

в керамических кирпичах. Они, в свою очередь, зависят от теплофизических свойств материала керамического кирпича.

Эти свойства определяются факторами, связанными с материалом и состоянием изоляционных кирпичей, которые

соединены между собой (Szreniawski 1968).Теплопроводность материалов, используемых для производства песчаных форм

, была изучена в нескольких научных центрах и представлена ​​во многих статьях (Banaszak 2006; Binczyk et al.

2006; Ignaszak 2003; Technical Cards of Tested Bricks 2018), и (Левандовски 1991; Лонга 1972; Лонга и др.

1978; Павловский 1962; Шренявский 1968; Зих и др. 2015).

2. Собственные исследования

2.1. Предмет и методология исследования

Исследования, представленные в статье, носят сравнительный характер.Мы исследовали два вида керамических материалов, из которых

производил изоляционные слои для больших стояков стальных отливок. Изоляционный слой головки стояка, состоящий из керамических кирпичей

, показан на рисунке 1.

Эффективность изотермической очистки зависит от ее толщины и теплопроводности материала

отдельных ее сегментов (керамических кирпичей). . Коммерческие изоляционные материалы

содержат информацию об их теплопроводности; однако эта информация касается использования кирпичей в печах.Неизвестно, как этот же материал

ведет себя при прямом контакте с жидким металлом. Литая сталь разливается в формы при температурах

выше 1500

◦

C, что сильно перегревает элементы форм, в том числе изоляционный слой, состоящий из пористого керамического кирпича

. Поэтому было решено оценить изоляционную способность кирпичей в реальных условиях:

при прямом контакте с жидким металлом. Таким образом, мы оценили теплопроводность в условиях переходного течения

, которое произошло в литейной форме после заливки жидкого металла.Испытания на теплопроводность при кратковременном тепловом потоке

были основаны на анализе обоих процессов нагрева в слоях литейных форм — проведенных после заливки жидкого металла

на образцах керамических кирпичей, используемых в качестве изоляционных просветов оголовков стояков — и процесс охлаждения

отливки.

(PDF) Об анизотропии теплопроводности в керамических кирпичах

25

[26] Коуэн Р. Д., Импульсный метод измерения температуропроводности при высоких температурах, J.Прил. Phys.

Том 34, 1963 г., стр. 926–7. DOI: 10,1063 / 1,1729564.

[27] О’Нил М. Дж. Измерение функций удельной теплоты с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии,

Anal. Chem., Vol. 38, выпуск 10, 1966 г., стр. 1331–1336. doi: 10.1021 / ac60242a011

[28] ASTM C20, Стандартные методы испытаний на кажущуюся пористость, водопоглощение, кажущуюся удельную плотность

и объемную плотность обожженного огнеупорного кирпича и формы под действием кипящей воды, ASTM

International, West Conshohocken, PA, 2015.DOI: 10.1520 / C0020-00R15.

[29] Flegler SL, Heckman, JW Klomparens KL, Сканирующая и просвечивающая электронная

микроскопия: введение, Oxford University Press, 1993.

[30] Баларас К.А., Аргириу А.А., Инфракрасная термография для диагностики зданий, Energy Build .

Том. 34, 2002, с. 171–183.

[31] Литти Г., Хошдел С., Оденаерт А., Брет Дж., Оценка гигротермических характеристик традиционной кирпичной кладки

в исторических зданиях, Energy Build.Vol. 105, 2015, стр. 393–411.

[32] Реншоу Дж. Б., Гимараес М., Скотт Д. Б., Термографическое обследование массивных конструкций, AIP

Conference Proceedings, Vol. 1581, выпуск 33, 2014 г., стр. 978–984.

[33] Паолетти Д., Амброзини Д., Сфарра С., Бисенья Ф. Профилактическая термографическая диагностика исторических

зданий для консолидации, J. Cult. Herit., Vol. 14. 2013. С. 116–121.

[34] Килили А., Фокайдес П. А., Кристу П., Калогиру С.A., Инфракрасная термография (IRT)

Приложения для диагностики зданий: обзор, Applied Energy Vol. 134, 2014. С. 531–549.

[35] Меола К., Инфракрасная термография каменных конструкций, Инфракрасная физика. Technol., Vol. 49, 2007,

с. 228–233.

[36] Уайлд У., Бюшер К. А., Виггенхаузер Х., Амплитудно-чувствительная модуляционная термография для измерения влажности строительных материалов

, Proc. SPIE, Vol. 3361, 1998, стр. 156–163.

[37] Донателли А., Аверса П., Лупрано В. А. М., Установка экспериментальной процедуры для измерения коэффициента теплопередачи

с помощью инфракрасной термографии на лабораторных прототипах стен,

Infrared Phys. Technol. Vol. 79, 2016. С. 135–143.

[38] Чампа Ф., Махмуди П., Пинто Ф., Мео М., Последние достижения в активной инфракрасной термографии

для неразрушающего контроля аэрокосмических компонентов, Датчики Vol. 18, 2018, стр. 609.

керамика, шамот, красный, коэффициент, коэффициент изоляции воздушного шума кирпичной кладки, дерева и пеноблока, видео инструкция по монтажу своими руками, фото и цена.Теплопроводность силикатного кирпича. Плотность, вода

Современный строительный рынок все больше пополняется новыми материалами, которые радуют потребителя качественным исполнением, улучшенными свойствами, обновленными характеристиками. Их преимущества перед традиционными неоспоримы благодаря преобладанию сразу нескольких характеристик по многим значимым параметрам.

С появлением новых технологий в строительной отрасли нельзя забывать и о хорошо зарекомендовавших себя строительных материалах.Например, кирпичные материалы во все времена были востребованными, и никакие факторы не могли повлиять на уровень их популярности. Из них большинство построек было возведено, так как они обладают способностью противостоять различным климатическим условиям.

С давних времен и до наших дней это строительное изделие выдерживает большие нагрузки, оно проходит долгую проверку временем. Прочность, долговечность, экологические свойства, водостойкость, морозостойкость, звуко- и теплоизоляционные характеристики относят его к лучшим строительным материалам.

Что такое теплопроводность?

Тем не менее, одним из мощных свойств кирпича является теплопроводность (Т) — способность пропускать тепло через себя, несмотря на разные температуры. Он показывает, насколько теплая кирпичная стена, насколько этот материал способен проводить и передавать тепло.

Керамические изделия используются при возведении несущих стен, перегородок между комнатами, облицовки — дают возможность придать дому и прилегающему забору аккуратный и достойный вид, презентабельный вид, создать неповторимый стиль, а также повысить тепло в доме. .При выборе строительных материалов для возведения полов, стен и полов это самые важные факторы.

На вопрос: «Как определить значение тепловых характеристик?», Отвечают специалисты с богатым и многолетним опытом работы. Они авторитетно настаивают на том, что многочисленные виды кладки детально изучены в лабораторных условиях. В соответствии с полученными данными устанавливается определенный коэффициент теплопроводности кирпича.

Индикаторы указывают на разные температуры, так как тепловая энергия имеет способность постепенно переходить из горячего состояния в холодное. При достаточно высоких температурах этот процесс можно увидеть открыто. Высокая интенсивность теплопередачи за счет изменения температуры.

Коротко о законе Фурье

Для более глубокого изучения теплопроводности и теплового потока с учетом площади поперечного сечения ученые Фурье вывели специальный закон, показывающий, как существующие материалы отлично сохраняют тепло и улучшают их изоляцию.

Величина степени теплоотдачи обозначается специальным коэффициентом (QD) — λ, а тепловая энергия измеряется в ваттах. Последний снижает свой уровень при прохождении расстояния 1 мм с перепадом температур в 1 градус. В результате меньшая потеря энергии более выгодна, а строительный материал с небольшой КТ относится к более теплым.

Параметр теплопроводности во многом обусловлен плотностью, с уменьшением его уровня уменьшается и тепловой показатель.То есть плотные тяжелые образцы имеют более высокое значение Т, а меньший вес и меньшая прочность указывают на малую Т. Для увеличения Т они влияют на состав материала, его плотность, соблюдение способа изготовления, влагостойкость.

Теплопроводность кирпича разных типов

По справочным данным теплопроводность силикатного кирпича (сухой) составляет 0,8 Вт / м * К, Т кладки из него — 0,7 Вт / м * К. Значение этого параметра у керамического кирпича вверху, Т кладки из него — 0. .9 Вт / м * К. Следовательно, тепловой показатель передачи энергии у силиката меньше, чем у керамики, то есть первый дольше сохраняет тепло, поэтому его применяют для отделочных работ на фасадах зданий за счет лучшего обеспечения теплоизоляционных характеристик. .

Теплопроводность пустотелого кирпича составляет 0,3-0,4 Вт / м * К, то есть теплопотери увеличиваются почти вдвое. В результате такие постройки требуют дополнительного утепления.

Величина облицовки кирпича по этой характеристике зависит от вида, так как он делится на керамический, силикатный и клинкерный.Самый высокий уровень Т у клинкера, самый низкий — у керамики. Силикат намного холоднее керамики, и наиболее популярным в этом плане является гиперпрессованный. Чем плотнее и прочнее строительный материал, тем выше уровень его т.

Красный кирпич имеет коэффициент теплопроводности в зависимости от технологии его производства. За счет достаточной плотности и пустотности от 40% до 50% Т составляет 0,2 — 0,3 Вт / м * К. При таком значении толщина стен может быть значительно меньше, чем в здании из силиката.

Уровень тепловых характеристик шамотного кирпича очень важен из всех остальных показателей. Самое главное учитывать этот фактор при строительстве печей, а также каминов. Умение быстро отдавать тепло просто незаменимо, если вы хотите иметь такие виды отопления в своем доме.

Как известно, степень передачи тепловой энергии формируется такими различными качественными свойствами: массой, объемом, влажностью, пористостью, плотностью, влажностью, типами добавок.Большое количество пор, содержащих воздух, создает низкий уровень теплопроводности. Для обеспечения тепла в жилище следует выбирать стройматериалы с низким значением СТ, так как это напрямую влияет на выбор технологии утепления стен и системы отопления.

Итак, каждый тип кирпича имеет свой коэффициент теплопроводности (КТ), измеряемый в Вт / м ° C или в Вт / м * К. Для силикатных, керамических, полнотелых и пустотелых данные приведены выше. Облицовочная (лицевая) керамика имеет довольно низкий уровень — 0.3 — 0,5, а гиперпрессия, наоборот, — 1,1. Красная пустота — всего 0,3 — 0,5, «сверхэффективная» — от 0,25 до 0,26, полнотелая — от 0,6 до 0,7, глина — 0,56.

Кирпичные изделия разных производителей имеют разные физические характеристики. Поэтому строительные работы необходимо вести с учетом значений указанных коэффициентов, указанных в документации от производителя. Перед началом работ следует изучить всю сопутствующую информацию, прислушаться к рекомендациям опытных профессиональных строителей и только после этого быть готовым приступить к намеченному строительству.

Учитывается теплопроводность кирпича различных типов (силикатный, керамический, облицовочный, огнеупорный). Произведено сравнение кирпича по теплопроводности; Коэффициенты теплопроводности огнеупорного кирпича представлены при разных температурах — от 20 до 1700 ° С.

Теплопроводность кирпича существенно зависит от его плотности и конфигурации пустот. Кирпичи с более низкой плотностью имеют более низкую теплопроводность, чем высокую.Например, пенобетонный, диатомовый и изоляционный кирпич плотностью 500 … 600 кг / м 3 имеют низкое значение теплопроводности, которое находится в диапазоне 0,1 … 0,14 Вт / (м · град). .

Кирпич в зависимости от состава можно разделить на два основных типа: керамический (или красный) и силикатный (или белый). Величина теплопроводности кирпича этих типов может существенно различаться.

Кирпич керамический. Изготовлен из высококачественного красного цвета, составляющего около 85-95% его состава, а также других компонентов.Этот кирпич изготавливается методом формования, сушки и обжига при температуре около 1000 градусов по Цельсию. Теплопроводность керамического кирпича различной плотности составляет 0,4 … 0,9 Вт / (м · град).

Сфера применения керамического кирпича делится на рядовой строительный, огнеупорный и облицовочный. Лицевой декоративный (облицовочный) кирпич имеет ровную поверхность, однородный цвет и применяется для облицовки зданий снаружи. Теплопроводность облицовочного кирпича составляет 0,37 … 0,93 Вт / (м · град).

Кирпич силикатный. Изготовлен из очищенного песка и отличается от керамики по составу, цвету и теплопроводности. Теплопроводность силикатного кирпича несколько выше и составляет от 0,4 до 1,3 Вт / (м · град).

Теплопроводность кирпича зависит также от его структуры и формы:

• Пустотелый кирпич — изготавливается с пустотами, сквозными или глухими и имеет более низкую теплопроводность по сравнению с монолитным изделием.Коэффициент теплопроводности пустотелого кирпича составляет от 0,4 до 0,7 Вт / (м · град).
• полнотелый — используется, как правило, при основном возведении несущих стен и конструкций и имеет большую плотность. Полнотелый силикатный и керамический кирпич проводят тепло лучше пустотелого в 1,5-2 раза.

Печной или огнеупорный кирпич. Предназначен для использования в агрессивных средах, применяется для закладки печей, каминов или теплоизоляции помещений, находящихся под воздействием высоких температур.Огнеупорный кирпич обладает хорошей термостойкостью и может использоваться при температуре до 1700 ° С.

Теплопроводность огнеупорного кирпича при высоких температурах увеличивается и может достигать значений 6,5 … 7,5 Вт / (м · град). Более низкая теплопроводность по сравнению с различными пенобетонными и диатомитовыми кирпичами. Теплопроводность такого кирпича при максимальной температуре применения (850 … 1300 ° С) составляет всего 0,25 … 0,3 Вт / (м · град). Следует отметить, что коэффициент теплопроводности шамотного кирпича, который традиционно используется для кладки печей, выше и равен 1.44 Вт / (м · град) при 1000 ° C.

Источники:

1. Физические величины.Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина и другие; автор: ed. ЯВЛЯЕТСЯ. Григорьева — М .: Энергоатомиздат, 1991 — 1232 с.
2. Таблицы физических величин. Справочник. Эд. Акад. И.К. Кикоин. М .: Атомиздат, 1976. — 1008 с. Строительная физика, 1969 — 142 с.
3. Духовки промышленные. Справочное руководство по расчетам и проектированию. 2-е издание, дополненное и переработанное, Казанцев Э. И. М .: Металлургия, 1975 — 368 с.
4. Х. Вонг. Основные формулы и данные по теплопередаче для инженеров.Справочник. М:. Атомиздат 1979 — 212 с.

Кирпич в строительстве используется везде, как для крупногабаритных построек, так и для частных построек. Такая популярность оправдана, ведь этот строительный материал имеет множество параметров, в том числе прочность, долговечность и относительно хорошую звуко- и теплоизоляцию. Основным конкурентом в частном строительстве здесь является древесина, поэтому сравним теплопроводность кирпича и дерева.

Для начала разберемся, что такое кирпич, какие бывают его разновидности, что, где и когда используют.После этого вам будет представлен обзор деревянных строительных материалов с описанием их качеств и недостатков. Ну и в заключение делаем вывод, какой материал лучше и как его правильно применять в строительстве.

Конечно же, мы уделим много внимания теплопроводности, и опишем этот параметр для всех рассматриваемых здесь видов стройматериалов. Сравнение даст вам возможность сделать правильный выбор.

Виды кирпича

Клинкер

Эта разновидность имеет самую высокую теплопроводность.Именно поэтому, несмотря на прекрасные качественные показатели прочности, при возведении стен этот материал используется редко. Его чаще всего используют для мощения дорог и устройства полов в производственных помещениях.

Коэффициент (λ) равен значению — 08 — 09 Вт / (м * К). Это очень большой показатель, который делает бессмысленным использование клинкера для строительства утепленных конструкций. Для этих целей есть другие строительные материалы.

Силикат

Далее идет строительный материал из силиката.Разновидностей этого строительного продукта много, и уровень теплопотерь здесь напрямую зависит от веса агрегата. То есть, чем меньше весит силикатный брикет, тем меньше потерь тепла будет у построенного из него здания.

Таким образом, твердый брикет, например, двойной силикатный кирпич М 150, будет значительно терять тепло (λ — 0,7 — 0,8). Но уже щелевой силикат будет иметь коэффициент равный значению — 0,4, что почти вдвое эффективнее.

Однако силикат, будучи дешевым продуктом, требует качественной дополнительной изоляции.Да и показатели прочности и долговечности у него довольно посредственные.

Керамика

К ним относятся:

• Полнотелый
• Пустотелый.
• Огнеупор.
• Прорезь.
• Теплая керамика.

Все эти материалы используются при кладке. У каждого из них своя ценность сохранения и теплопотерь. Логично, что у полнотелого материала самый слабый показатель сохранения тепла — 05-0.8 Вт / (м * К). Это связано с его весом.

Отдельно стоят огнеупорные керамические строительные материалы. Например, теплопроводность шамотного кирпича принимает значение 06-08 Вт / (м * К). Этот индикатор практически идентичен индикатору.

Это совпадение неудивительно, ведь шамот — это брусок из обожженной глины с улучшенными огнеупорными качествами.

Прочие виды

Следует отметить, что теплопроводность керамического кирпича самая низкая среди всех видов строительных материалов такого типа.Понятно, что дело в том, что не вся керамика не теплопроводна, как было отмечено выше, многое зависит от веса строительного брикета.

Итак, наиболее токонепроводящей является керамика, а теплая керамика мы отмечали ранее. Пористый брусок, сделанный таким образом, что помимо имеющихся трещин он имеет еще и особую структуру, уменьшающую его собственный вес. Этот фактор дает возможность экономить тепло.

Или, может быть, дерево

Дерево — тоже вариант.

Преимущества деревянных конструкций

Как уже упоминалось в начале, мы сравниваем теплопроводность кирпичной кладки и деревянных конструкций.Естественно, у нас ничего не получится без обзора свойств самого этого дерева. Сравниваем не только теплопроводность, но и другие важные характеристики.

Итак, начнем с показателя сохранности тепла. Деревянные конструкции здесь лучше многих кирпичных аналогов. Дерево в силу своих особенностей имеет гораздо меньший коэффициент λ.

Но обо всем по порядку. Сравнивая теплопроводность дерева и кирпича, нужно понимать, что древесина бывает разной.

Вот наиболее часто используемые породы деревьев, а также изделия из них:

• Массив дуба.
• Хвойные породы.
• ДСП и аналогичные плиты.

Все они имеют коэффициент теплопроводности, который значительно меньше, чем у кирпичных строительных материалов. Самый низкий показатель древесины, которая разрезается вдоль волокон. Там λ равно 0,1.

Но даже для древесины, распиленной поперек волокон, показатель теплопотерь минимален — 0,18 — 0.23 Вт / (м * К). DSP имеет это значение в диапазоне 0,15 Вт / (м * К).

Недостатки деревянных конструкций

Становится ясно, что древесина больше подходит для возведения стен в зданиях, так как она обладает лучшими свойствами, необходимыми для экономии тепла. Но почему кирпичная кладка все же более распространена?

Ответ прост. Несмотря на то, что коэффициент теплопроводности кирпича выше, чем у деревянной конструкции, последняя имеет ряд недостатков, которые подталкивают строителей в пользу кладки.

К этим недостаткам относятся:

• Цена. Качественная древесина, особенно цельная (а другая для возведения стен и не подходит) стоит довольно больших денег.
• Прочность. Несмотря на свою стоимость, дерево недолговечно, подвержено таким неприятностям, как усадка, образование посинения, гниль и т. Д. Чтобы всего этого избежать и продлить срок службы, деревянные конструкции необходимо дополнительно обрабатывать специальными веществами. .
• Пожарная опасность Горит дерево.И горит очень хорошо. Кирпичная кладка, а тем более шамот, во много раз пожаробезопасна, чем деревянная конструкция.
• Воздействие факторов окружающей среды. Дерево очень боится солнца, осадков и прочего.

Понятно, что наличие столь существенных недостатков, устранение которых требует больших денежных затрат, отпугивает потенциального потребителя. Отличная теплопроводность деревянных конструкций не способна спасти положение, и большее количество потребителей отдают предпочтение кирпичным конструкциям.

В основном из дерева строят элитное жилье, на котором никто не думает экономить. Для обычных построек используется старый добрый строительный кирпич.

Приступаем к делу

Итак — выбор очевиден.

Что построить

Итак, мы решили, что лучшим вариантом для возведения стен будут керамические стройматериалы. Хотя эти изделия не блещут низкими теплопроводными свойствами, однако по другим показателям они намного привлекательнее дерева.

Понятно, что создать теплый дом из одного кирпича не удастся. Понадобится грамотная дополнительная изоляция.

Не будем здесь останавливаться на том, какими материалами лучше утеплить стены. Отметим лишь некоторые случайные моменты.

Коэффициент теплопроводности кирпичной стены, как уже говорилось, довольно высокий (доходит до значения 0,8 в зависимости от типа материала). При использовании в зимнее время кирпичной кладки и теплоизоляционного материала могут возникнуть проблемы, связанные с накоплением влаги внутри стены.Это очень негативно сказывается на его качественных свойствах и долговечности.

Чтобы предотвратить такую ​​ситуацию, есть одна инженерная уловка. Об этом и поговорим дальше.

Да, такая уловка называется воздушной прослойкой в ​​кирпичной кладке. О нем знают многие, но не все правильно его создают.

Вот инструкция по созданию воздушной прослойки:

• В первом ряду кладки между кирпичными брусками оставлены щели, которые нельзя заполнить цементным раствором.Расстояние между этими промежутками должно быть около 1 метра.
• По всей высоте стены между кирпичной кладкой и изоляцией остается небольшое пространство, через которое воздух должен «проходить».

Таким образом создается вентиляция и регулируется температура в помещении.

Примечание! Ни в коем случае нельзя делать стяжку или другое перекрытие на последнем ряду кладки, которое закрыло бы путь для циркуляции воздуха. Тем самым вы лишаете всю идею воздушной прослойки.

Наконец

Как видите, теплопроводность кирпичной кладки можно снизить, не прибегая к каким-либо радикальным методам. И самое главное, вам не нужно тратить большие суммы денег или жертвовать качественными показателями своего дома.

Кроме того, если вы решите построить стены из огнеупорного кирпичного материала, то вы получите дополнительную степень безопасности, которую вы не достигли бы, построив фундамент из дерева. Несмотря на то, что теплопроводность шамотного кирпича довольно высока, все же хороший выбор в пользу безопасности.

Также следует отметить и показатель изоляции воздушного шума кладки. Как и теплопроводность, сверхкачественных показателей у него нет, но вполне достаточно. А с дополнительной звукоизоляцией вы будете чувствовать себя очень комфортно.

При создании муфты из керамического материала показатель воздушного шума колеблется на границе 50 дБ. Это среднее значение с тенденцией к занижению.

Впрочем, вполне комфортно. При армировании кладки звукоизоляционными материалами можно увеличить значение шумоизоляции до стабильного среднего значения.

Вывод

Понятно, что кладку можно сделать своими руками. На нашем сайте вы найдете много информации о том, как это сделать. Вы найдете информацию о кладке, как из кирпича, так и из пеноблока. Этот материал, кстати, интересен многими своими характеристиками.

Говоря о теплопроводности красного кирпича, хотел бы закончить разговор на следующем. Этот показатель очень важен для дома: не пренебрегайте им, и тогда тепло не уйдет из вашего дома.Если у вас остались вопросы, то в представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Новые материалы не могут не восхищать своими характеристиками и возможностями. Польза строительных технологий с их помощью неоспорима. Искусственные и комбинированные строительные материалы превосходят традиционные сразу по нескольким ключевым параметрам, а зачастую и в несколько раз. Однако нельзя сбрасывать со счетов и традиционные материалы: кирпич, например, был и остается востребованным.

Большинство домов кирпичные: в этом нетрудно убедиться. То есть все знают о способности этого материала успешно противостоять атмосферным явлениям.

Известны также механическая прочность и долговечность этого материала, а также экологическая безопасность. Кроме того, кирпич обладает хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, морозостойкостью. Все эти качества делают его одним из лучших строительных материалов.

Виды кирпича

Ранее этот материал выпускался двух видов: белый (силикатный) и красный (керамический) полнотелый.Иногда встречались керамические пустоты. Современные керамические кирпичи бывают разных цветов и оттенков: желтого, кремового, розового, бордового. Их фактура тоже может быть разной. Однако по способу изготовления и составу они все же подразделяются на керамические и силикатные.

У них нет ничего общего, кроме геометрических параметров. Керамика состоит из обожженной глины (с различными добавками), а силикат — из извести, кварцевого песка и воды. Тактико-технические характеристики обоих типов регламентируются разными нормативными документами, которые обязательно учитываются в строительной отрасли.

Керамический кирпич более популярен. Его разновидности: полнотелые, пустотелые, облицовочные с разной текстурой поверхности. Свойства этого строительного материала и его эстетические качества, разнообразие цветов и форм делают его уникальным и подходящим для возведения любых построек.

Назначение кирпича различных типов и их отличительные особенности

Кирпич по назначению делится на специальный, строительный и облицовочный. Конструкция применяется для кладки стен, фасады — для украшения фасадов, а в особых случаях — для особых (например, для кладки печи, камина или дымохода).

Полнотелый кирпич содержит не более 13% пустот: он используется для возведения стен (внешних и внутренних), столбов, колонн и т. Д. Конструкции из такого материала способны нести дополнительную нагрузку за счет высокой прочности на сжатие, изгиб и хорошей морозостойкости керамического кирпича. Теплоизоляционные свойства зависят от пористости, а от нее зависит водопоглощение, способность материала сцепляться с кладочным раствором. Этот материал имеет не очень хорошее сопротивление теплопередаче, в связи с чем стены жилых домов должны быть выполнены достаточной толщины или дополнительно утеплены.

У пустотелого кирпича объем пустот может достигать до 45% от общего объема изделия, следовательно, его вес меньше, чем у полнотелого. Подходит для возведения светлых стен и наружных стен, они заполняют каркасы многоэтажных домов. Пустоты в нем могут быть как сквозными, так и закрытыми с той или иной стороны. Форма пустот — круглая, квадратная, овальная, прямоугольная. Располагают их вертикально и горизонтально (последнее менее удачно, так как такая форма менее прочная).

В пустотном кирпиче объем пустот может достигать 45% от общего объема изделия.

Пустоты могут сэкономить довольно много материала, из которого можно сделать кирпичи. Кроме того, он значительно повышает его теплоизоляционные свойства. При этом важно, чтобы консистенция раствора была настолько густой, чтобы он не заполнял воздушные полости.

Кирпич облицовочный применяют соответственно для облицовки зданий. Обычно его размеры такие же, как у стандартного, но в продаже есть и изделия меньшей ширины.Чаще всего его делают пустотелым, что определяет его высокие тепловые характеристики.

Среди специальных кирпичей наиболее распространены огнеупорный (обжиговый) и теплоизоляционный. Оба используются для строительства каминов и печей (в том числе мартеновских). Они сделаны из особой шамотной глины, но имеют другое предназначение. Огнеупор предназначен для выдерживания температур свыше 1600 ° С, а теплоизоляционный — для предотвращения нагрева наружных стен печей и потерь тепла. Если вы построите стены из этого материала, они хорошо сохранят тепло.Но слабая прочность материала позволяет только заливать их стены.

Клинкерный кирпич облицовывает цоколи зданий. Обладает высокой морозостойкостью и механической прочностью за счет использования при их изготовлении огнеупорных глин. Необработанный обжиг проводится при более высоких температурах, чем обычно.

Что такое теплопроводность

Этот термин относится к способности материала передавать тепловую энергию. Эта способность в данном случае выражает коэффициент теплопроводности кирпича.Для клинкера этот показатель составляет порядка 0,8 … 0,9 Вт / м К.

Силикат имеет меньшую теплопроводность и в зависимости от количества содержащихся в нем пустот делится на: щелевые (0,4 Вт / м · К), с техническими пустотами (0, 66 Вт / м К), полнотелая (0,8 Вт / м К).

Керамика еще легче, поэтому этот показатель еще меньше. Для полнотелого кирпича она находится в пределах 0,5 … 0,8 Вт / м К, для щелевого кирпича — 0,34 … 0,43 Вт / м К и для пористого кирпича — 0,22 Вт / м К. Характеризуется пустотелый кирпич. на 0.57 Вт / м К. Этот показатель непостоянен и варьируется в зависимости от пористости материала, количества и расположения пустот.

Утверждение о том, что кирпич обладает высокой теплопроводностью, не совсем верно: некоторые виды этого материала проводят тепло даже хуже, чем газобетонные блоки. Сочетание прочностных свойств полнотелого кирпича и теплоизоляционных свойств пустотелой (а еще лучше — пористой керамики) позволяет строить надежные и энергоэффективные здания.

Производство полых керамических изделий в России стало составлять около 80%.Значительно расширился ассортимент эффективных керамических изделий, в том числе из пористой керамики. Оборудование для производства пустотелого кирпича и камня в основном импортное, приобретение которого началось в первые годы перестройки. В кирпиче и камне допустимые размеры щелевых пустот увеличены с 12 до 16 мм, диаметр вертикальных цилиндрических пустот и размер стороны квадратных пустот — с 16 до 20 мм. Более крупные пустоты введены в ГОСТ 530-95.При этом Госстрой России планировал поручить НИИ совместно со строителями разработать новые технологии кладки, исключающие заполнение пустот раствором, аналогичным зарубежным.

Поскольку работы по новым технологиям не завершены, большинство строительных организаций продолжают кладку стен по технологии, разработанной для полнотелого кирпича. В результате расход раствора для кладки стен увеличился с 0.От 20-0,24 м 3 до 0,3-0,4 м 3, что привело к набегам цемента 50-100 кг на кубометр кладки и раствора до 300 кг. Попавший в пустоты раствор снижает теплозащитные свойства стен без улучшения их прочностных свойств. Экспериментальные исследования температурно-влажностного режима кладки из современного пустотелого кирпича и камня позволили ввести в новый ГОСТ 530-2007 требования, отражающие современную ситуацию в кирпичной промышленности и строительстве.Было бы неправильно вводить обязательные требования, ограничивающие размер пустот в кирпичах и камнях до 8-12 мм, так как это повлечет временную остановку для многих предприятий. При этом избежать заполнения раствором пустоты размером более 12 мм можно при возведении стен с применением различных технологических приемов. Решение, принятое в ГОСТ 530-2007, позволяет фабрикам и строителям самостоятельно выбрать для себя более приемлемый вариант.

Новые требования, внесенные в стандарт, отражают заинтересованность строительной отрасли в объективной оценке тепловых характеристик продукции и улучшении ее качества.Определение коэффициента теплопроводности пустотелой кирпичной и каменной кладки будет проводиться на фрагменте стены, выполненной по технологии, исключающей заполнение пустот кладочным раствором. то есть с такой же скоростью потока по сравнению с полнотелыми. Этот метод позволяет производителю сравнивать тепловые характеристики своей продукции с производимой на других заводах, так как изготовление фрагмента стены для испытаний полностью исключает эффект нарушений технологии кладки стены, часто допускаемых в строительных условиях. .Свалить вину за снижение теплозащитных качеств на кирпичных заводах на строителей будет практически невозможно. При этом не запрещается испытание пустотелого кирпича и камня на фрагментах стен или непосредственно на стенах эксплуатируемого здания, построенного по технологии, применяемой для кладки полнотелого кирпича, что должно быть зафиксировано в протоколе испытаний. Полученные значения теплопроводности кладки в обоих направлениях могут быть использованы при проектировании наружных стен при соблюдении соответствующих коэффициентов теплопроводности технологического регламента, являющегося неотъемлемой частью конструкции здания.Данные в таблице D.2, приведенные в стандарте, позволяют производителю принять разумное решение по улучшению тепловых характеристик керамических стеновых или стеновых кирпичей и камня. Для этих целей целесообразно увеличить количество щелевых пустот за счет уменьшения их ширины с перекрытием через теплопроводящие керамические диафрагмы, чтобы увеличить пористость черепка. Рациональный размер и расположение пустот в кирпиче позволят на 30% снизить теплопроводность кладки по сравнению с кладкой из кирпича с заполненными раствором пустотами стандартных размеров.Информация о тепловых свойствах кладки позволяет заказчику выбрать подходящую ему продукцию или поставить на заводе вопрос о производстве кирпича с уменьшенными пустотами и улучшенными теплозащитными свойствами. Дополнительные затраты заказчика на развитие производства пустотелого кирпича или камня с улучшенными теплофизическими свойствами окупятся при строительстве за счет снижения расхода цемента до 50-100 кг на кубометр кладки стен.

Установившаяся практика возведения стен из пустотелого теплоэффективного камня и кирпича по той же технологии, что и полнотелая, снизила конкурентоспособность огнестойких прочных конструкционных теплоизоляционных стен и облицовочного кирпича и камня по сравнению с явно худшими материалами в решении проблема энергосбережения и повышения прочности наружных стен.

В новый стандарт вводится новое требование, устанавливающее марку морозостойкости лицевого керамического кирпича не ниже Р 50. Это повышение связано с качественным изменением физических процессов в наружных стенах с повышенным уровнем термической стойкости. изоляция, что привело к большему количеству циклов внешних температурных переходов в облицовочном слое, что привело к преждевременному разрушению наружных стен.

Для определения морозостойкости кирпича принят метод объемного замораживания, более жесткий, чем метод одностороннего замораживания.Статистически обработанные результаты испытаний, полученные методом одностороннего замораживания, примерно на 20% дают больше, чем данные, полученные методом объемного замораживания. При разработке метода одностороннего замораживания считалось, что использование метода объемного замораживания приводит к «необоснованному» выбракованию практически прочных кирпичей и, как следствие, к дополнительным технологическим затратам. Также предполагалось, что пропущенный брак при проверке методом односторонней заморозки принесет меньший ущерб народному хозяйству, чем отбраковка хороших продуктов при замораживании в больших количествах.Но практика эксплуатации зданий показала, что стоимость ремонта поврежденных участков на фасадах стен из допущенных к строительству бракованных кирпичей после испытаний методом одностороннего замораживания значительно превышает стоимость производства лицевого кирпича повышенной морозостойкости. . Это также создает большие трудности при ремонте подбором цвета лицевого кирпича, что приводит к ухудшению внешнего вида фасада построек.

Реализация требований межгосударственного стандарта значительно повышает роль производителей пустотелого керамического кирпича и камня во взаимоотношениях с проектировщиками и строителями в решении задачи повышения теплозащитных качеств и долговечности наружных энергетических стен. -эффективные здания.

Если бы материалы кладки находились в эксплуатации в сухом состоянии, то высокое содержание цементно-известково-песчаного раствора плотностью 1800 кг / м 3 не привело бы к заметному снижению теплозащитных качеств наружного кирпичные стены, так как его коэффициент теплопроводности (λ), равный в этих условиях 0,58 Вт / (м * o C), при той же плотности, что и керамика (1800 кг / м 3), немного превышает его теплопроводность, равную 0,55 Вт / (м * o C). Но, к сожалению, они в условиях эксплуатации имеют существенно разную влажность, что значительно увеличивает λ стены.Сорбционная влажность цементно-известково-песчаного раствора приближается к 5%, а полнотелого керамического кирпича не превышает 1%.

Сорбционная влажность стеновых и облицовочных материалов из пористой керамики, например ОАО «Победа ГРП», как правило, не превышает 0,6%. Экспериментально определенная эксплуатационная влажность кирпичной кладки на образцах, отобранных со стен с массовым соотношением материалов (кирпич: раствор) 3: 1 при относительной влажности наружного воздуха φ n = 97%, соответствующей Шри в январе месяце (г. Москва). , Г.-Петербург), это значительно большее значение. Уместно отметить преимущество этой стены из пористой керамики (рис. 1). На его меньшее значение рабочей влажности повлияла не только особенность пористой структуры, но и значительно меньшее количество раствора в стенках из крупноформатных керамических камней. В условиях эксплуатации кирпичная стена собирает наибольшее количество влаги в период максимального накопления влаги, то есть в марте месяце. В этот период кирпич и раствор находятся в супервпитывающем состоянии.Собравший влагу раствор в результате контакта отдает ее порам кирпича, увеличивая общую влажность кладки. Влага, закрытая в крупные поры, имеет теплопроводность 0,55 Вт / (м * o C), что почти в 20 раз превышает теплопроводность влажного воздуха, равную 0,027 Вт / (м * o C). В сильные морозы часть накопленной влаги в известково-цементно-песчаном растворе и в гораздо меньшем объеме в керамике превращается в лед, теплопроводность которого равна 2.3 Вт / (м * o C), что в 4 раза превышает теплопроводность жидкой влаги. Кроме того, образующийся лед является преградой в стене на пути выхода пара из помещения. Это увеличивает влажность материалов и снижает теплозащитные качества стены и морозостойкость облицовочного кирпича в слое облицовки.

По этим причинам на основании результатов полевых и лабораторных исследований расчетное (нормативное) значение рабочей влажности плотной кирпичной кладки для условий эксплуатации B принято равным 2%, что значительно превышает максимальную сорбционную влажность керамики, равную 1%.Для раствора цементно-известкового раствора стандартное значение влажности для условий эксплуатации B принято равным 4%. Это немного ниже максимального значения сорбции 5-6%. Часть влаги из раствора переносится на соседнюю керамику. Особенно это заметно в кладке из пустотелого кирпича, которая имеет более развитую внешнюю поверхность, контактирующую с влажным раствором, почти в два раза превышающую размер полнотелой. Да и раствора в кладке из пустотелого кирпича на 30-40% больше, чем в кладке из полнотелого.Таким образом, пустотелый кирпич быстрее переходит в состояние эксплуатационной влажности.

Определение количественных зависимостей влияния кладочного раствора на влажностный режим стен проводилось в климатической камере на трех фрагментах стен размером 1,8 х 1,8 х 0,38 м, изготовленных в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко вместе с НИИСФ. В кирпичах использовался завод Голицына с шириной пазов 12, 16 и 20 мм. При изготовлении осколков измеряется расход раствора.Аналогичные испытания проводились в естественных условиях и в климатической камере на стенах толщиной 640 мм из кирпича с квадратными пустотами 20 х 20 мм. Изготовление фрагментов стен для испытаний производилось квалифицированными каменщиками с фиксированным расходом раствора 0,23 м3, 0,3 и 0,4 м3 на кубометр кладки. Раствор был нанесен цементно-известково-песчаный плотностью 1800 кг / м 3 состава 1: 0,9: 8 (цемент: известь: песок) по объему на портландцемент марки 400 с осадкой 9 см. Стены, испытанные в натурных условиях, были выполнены по технологии, разработанной для полнотелого кирпича, то есть с частичным заполнением пустот раствором.Консистенция и плотность раствора не контролировались. Было разрешено «омолодить» неиспользованный до обеда раствор, то есть с нарушениями технологических регламентов, присущих условиям строительства. Таким образом, результаты тепловых испытаний кладки стен в естественных условиях существенно в худшую сторону отличались от результатов, полученных в климатической камере. Анализ результатов испытаний проводился по данным, полученным в климатической камере. Фрагменты стен выполнены из 21-полого кирпича плотностью 1000 кг / м 3 и 1400 кг / м 3 с размером пустот 20 х 20 мм.Фрагменты укладывались на цементно-известково-песчаный раствор плотностью 1800 кг / м 3 с осадкой конуса 9 см. Толщина горизонтальных швов раствора составляла 12 мм, вертикальных 10 мм. Для сравнения теплотехнической эффективности фрагментов стены первый был выполнен по технологии, полностью исключающей заполнение пустот раствором, то есть по технологии соответствующая кладка из полнотелого кирпича. Расход раствора составил 0,23 м3. Второй и третий фрагменты выполнены соответственно с расходом 0.3 м 3 и 0,4 м 3 на один кубометр кладки, то есть с частичным заполнением пустот. Плотность кладки из пустотелого кирпича плотностью 1000 кг / м 3 соответственно составила 1180 кг / м 3, 1310 кг / м 3 и 1490 кг / м 3. Из пустотелого кирпича плотностью 1400 кг / м 3. плотность увеличилась до 1492 кг / м 3, 1618 кг / м 3 и 1798 кг / м 3.

Для достижения состояния равновесной влажности, соответствующего воздушно-сухому состоянию в климатической камере, перед испытаниями при t B = 20 o C, φ B = 40% фрагменты хранились в специальном помещении.Поскольку наступление стационарных условий диффузии водяного пара требует длительного времени, исследования в климатической камере проводились в течение трех месяцев при t H = -20 o C, t B = 20 o C. Были взяты образцы материалов для определения влажности. в соответствии с расходом на 1 м 3 стены. То есть при расходе 0,23 м 3 это соотношение составляло 1: 3 (одна часть раствора: три части керамики), на 0,3 м 3 брали 1: 2, а при 0,4 м 3 соответственно. 1: 1,5. В кладке, выполненной с нормой расхода 0.23 м 3 влажность керамики с 0,2% в воздушно-сухом состоянии увеличилась до 1,2% с максимальным значением 2,2% на расстоянии 0,33 толщины стенки от внешней поверхности. Влажность раствора в этом месте составляет 5,4% при среднем значении 3,3%. Среднее массовое соотношение влажности кладки составило 1,8% при максимальном значении 3,8%. При увеличении расхода раствора до 0,3 м 3 на 1 м 3 кладки из пустотелого кирпича среднее значение влажности кладки составляет 2.3%; при расходе раствора 0,4 м 3 влажность кладки увеличилась до 2,9% (рис. 2). В последних двух случаях среднее соотношение массы влаги, соответственно, было на 15% и 45% выше стандартного значения, равного 2%. Во всех трех случаях массовое соотношение влажности (максимальное и среднее значения) цементно-известково-песчаного раствора в кладке практически не увеличивается и, тем более, не уменьшается. Среднее значение влажности кладки растет быстрее, чем влажность раствора.Это, очевидно, связано со способностью раствора отдавать сверхабсорбированную влагу керамике при контакте и компенсировать потерянное количество из-за диффузии водяного пара из теплого помещения.

Коэффициент теплопроводности кладки из пустотелого кирпича с диапазоном плотности 1000-1400 кг / м 3, которой практически соответствует практически весь пустотелый кирпич, выпускаемый нашей промышленностью, при расходе раствора 0,23 м 3 в сухом состоянии составляет в диапазоне от 0,26 до 0,41 Вт / (м * o C). Разница не превышает 16%.

При увеличении расхода раствора до 0,3 м 3 плотность кладки, например, из пустотелого кирпича ϒ = 1000 кг / м 3 увеличивается с 1180 кг / м 3 до 1310 кг / м 3. При расходе 0,4 м 3 плотность кладки увеличивается до 1490 кг / м 3. Средняя влажность кирпичной кладки колеблется от 1,8% до 2,3% и 2,9% соответственно. Такое изменение влажности и плотности приводит к увеличению теплопроводности стены с 0,43 до 0.54 Вт / (м * o C) и 0,59 Вт / (м * o C), то есть на 25,6% и 37 соответственно на 2%. При плотности кирпича 1400 кг / м 3 в результате увеличения расхода раствора до 0,3 м 3 и 0,4 м 3 коэффициент теплопроводности кирпичной стены увеличивается с 0,56 Вт / (м * o С). до 0,65 и 0,70 Вт / (м * o С), то есть на 16% и 25,0%. Более значительное увеличение теплопроводности пустотелой кирпичной стены плотностью 1400 кг / м 3 происходит при использовании кладочного цементно-песчаного раствора плотностью 2000 кг / м 3, при том же расходе раствора равном 0.3 м 3 и 0,4 м 3 значение коэффициента теплопроводности увеличивается до 0,74 Вт / (м * o C и 0,77 Вт / (м * o C), то есть на 27,6% и 32,8%. Это также приводит к увеличению по плотности кладки (рис. 3, табл.). Однако следует отметить, что наличие кладки цементно-известково-песчаного раствора плотностью 1800 кг / м 3 в пустотах кирпича оказывает меньшее влияние на увеличение теплопроводности стены по сравнению с увеличением ее влажности, что связано с рыхлым состоянием раствора в пустотах, который представляет собой частицы (комки) неправильной формы, разделенные воздушными небольшими полостями.и примерно равной плотности уложенного пустотелого керамического кирпича (брутто).

Кроме того, раствор, попавший в пустоты, разделил большую воздушную полость на несколько воздушных пространств, каждая из которых в результате полного прекращения теплопередачи конвекцией имеет дополнительное тепловое сопротивление в стене. Создаваемое изменение условий теплообмена в какой-то мере компенсирует влияние избытка раствора на снижение теплозащитных качеств пустотелых кирпичных стен.Значительно худшие влажностные условия образуются в пустотах в результате применения кладочного тяжелого раствора плотностью 2000-2200 кг / м 3, особенно повышенной консистенции. Жидкий раствор легко проникает в пустоты, оседает в «литом» виде. Плотность, влажность и теплопроводность тяжелого раствора в воздушном зазоре практически не отличается от теплофизических параметров раствора, находящегося в горизонтальных швах кладки. Влажность тяжелого раствора в кирпичной кладке может увеличиваться до 6-8%, что изменяет влажность и теплопроводность стены на 30-40%.Разрушение кладочного раствора в пустотах создает для каменщиков большие проблемы в создании равномерного слоя раствора в горизонтальных швах кладки. Неудачный раствор образует щели в горизонтальных швах, создавая благоприятные условия для циркуляции воздуха в пустотах. Созданная таким образом продольная фильтрация воздуха снижает теплотехническую эффективность полых керамических стеновых и облицовочных материалов. Для того чтобы исключить условия попадания кладочного раствора в пустоты и создания ровного горизонтального шва без разрывов, ОАО «Победа ЛСР» начало реализацию крупноформатных пустотелых керамических изделий в обязательном порядке применять сетки с ячейками не более 10 х 10 мм. укладка в горизонтальные швы раствора.

Повышенная плотность и влагопоглощающая способность кладочного раствора в условиях эксплуатации наружных стен зданий значительно снижает теплозащитные свойства кирпича, уложенного на заводе. Негативное влияние тяжелого цементно-песчаного раствора может превышать тепловой эффект, получаемый от рационального расположения пустот и пористости керамики. Поэтому кладку пустотелого кирпича с пористой керамикой следует производить на легких (теплых) растворах с пониженной водопоглощающей способностью, достигаемой введением гидрофобных добавок.В зарубежной строительной практике при возведении стен руководствуются принципом соблюдения теплоизоляционных свойств кладочного раствора по теплоэффективности кирпича. Отечественной промышленностью для этих целей освоен выпуск широкого ассортимента теплых кладочных растворов плотностью от 1600 до 500 кг / м 3, теплопроводностью от 0,81 до 0,21 Вт / (м * o С). На строительном рынке большой объем аналогичной продукции и зарубежных фирм. Отмеченные выше различия теплофизических свойств кирпичной кладки из одного и того же кирпича, но на растворах с разными физическими параметрами создают определенные трудности при построении объективной зависимости коэффициента теплопроводности от плотности.Однако эта зависимость используется во многих зарубежных странах. В некоторых странах его устанавливают в зависимости от плотности кладки. Если установлена ​​зависимость теплопроводности от плотности кирпича, то указываются конкретные характеристики применяемого кладочного раствора. В отечественной строительной практике с 1962 года кладку производили на тяжелый раствор (СНиП НА. 7-62). Конкретное значение плотности и расхода раствора на кубометр кладки не указано. Из-за отсутствия информации о удельной плотности раствора значение теплопроводности кирпичной кладки, указанное в нормативном документе, в настоящее время не может быть четко понято, поскольку категория «тяжелые растворы» охватывает диапазон плотности от 1700 г. до 2200 кг / м 3 с разницей А до 40-50%.

Конечно, сегодня можно было бы признать, что приведенные данные соответствуют муфтам, сделанным на растворе плотностью 1800 кг / м 3, если в последующей редакции СНиП И-А. 7-71 ко всей кирпичной кладке плотностью от 1000 до 1800 кг / м 3 с одинаковыми значениями коэффициентов теплопроводности не указано, что они выполняются на каком-либо растворе. В редакции СНиП II-3-79 полностью сохранены значения А для пустотелой кирпичной кладки. Но для каждой плотности кладки добавлена ​​информация о плотности кирпича.Что касается слов «на любом растворе» или «тяжелом растворе», то они были заменены «на цементно-песчаный раствор» без указания плотности. В последующих редакциях СНиП 11-3-79 1982 и 1998 годов эти данные сохраняются. Они переехали в СП 23-101-2004 и отражают свойства, как и в 1962 году, трех типов пустотелого кирпича.

Такой неспецифический подход к нормированию теплопроводности керамического кирпича и камня был в некоторой степени терпимым до 1980 г. и даже до 1990 г., поскольку объем пустотелого кирпича в общем производстве керамических материалов не превышал 0.5%. В настоящее время его доля приближается к 80%. Номенклатура расширилась до 50 наименований. Заводы освоили новые технологии и перешли на более качественный уровень производства керамических изделий из пористой керамики в виде морозостойких кирпичей, крупноформатных камней, соответствующих размером от 4 до 15 условных кирпичей. Это позволило выполнить кладку из некоторых видов камней в несколько раз, чтобы снизить расход раствора. Использование пористой керамики, рациональное расположение пустот в кирпиче при большом разнообразии их форм позволило значительно улучшить тепловые свойства кирпича.

В нормативных документах СП 23-101-2004 пока не нашли отражения тепловые характеристики современных керамических изделий. Имеющиеся данные по трем типам пустотелого кирпича использовать нельзя, так как размер пустот в них не соответствует утвержденным параметрам в ГОСТ 530-95. Поэтому были проанализированы данные 70 заводов по теплопроводности производимых кирпичей и камней, полученные при испытаниях в аккредитованных лабораториях без заполнения пустот.Полученные статистически обработанные данные представлены на рис. 4.

По причинам, указанным выше, приведенные на рис. 4 данные по теплопроводности пустотелой кирпичной кладки плотностью 1000-1400 кг / м 3, выполненной без заполнения пустот раствором, несколько ниже приведенных данных. в СНиП о строительной теплотехнике с частичным заполнением пустот раствором, позже перенесенный в СП 23-101-2004. Наблюдаются некоторые различия в теплопроводности по сравнению с зарубежными данными.Например, кладка из крупноформатных камней пористой керамикой российского производства имеет более высокие значения теплопроводности.

Информация о теплофизических свойствах кладки из разных видов кирпича, которой будет располагать производитель, позволит заказчику выбрать подходящую ему продукцию или поставить на заводе вопрос о производстве кирпича с уменьшенными пустотами и улучшенными теплозащитными свойствами. Дополнительные затраты заказчика на развитие производства пустотелого кирпича или камня с улучшенными теплофизическими свойствами окупятся при строительстве за счет снижения расхода цемента до 50-100 кг на кубометр кладки стен.

Б / у книги

1. ГОСТ 530-80. Керамический кирпич и камень. Технические условия. М., 1980.
.
2. ГОСТ 530-95. Керамический кирпич и камень. Общие технические условия. М., 1995.
.
3. ГОСТ 530-2007. Керамический кирпич и камень. Общие технические условия. М., 2007.
.
4. СНиП II-А. 7-62. Строительная теплотехника. Стандарты дизайна. М., 1963.
5. СНиП II-А. 7-71. Строительная теплотехника. Стандарты дизайна. М., 1971.
6. СНиП II-3-79.Строительная теплотехника. Стандарты дизайна. М., 1979.
.
7. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. М., 2004.
.

Ананьев А.И. , НИИСФ РААСН
Абарыков Б.П. , Минмособлстрой
С.А. Бегулев , А.С. Буланы ОАО «Победа ЛСР»
Журнал «Строительные технологии» 4 (66) / 2009

Измерение теплопроводности и моделирование изоляционных материалов из керамического волокна (Журнальная статья)

Хедли, Александр Дж., Хилман, Майкл Б., Роббинс, Арон С., Пиекос, Эдвард С., Стирруп, Эмили К. и Робертс, Кристин К. Измерения теплопроводности и моделирование изоляционных материалов из керамического волокна . США: Н. п., 2019. Интернет. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2018.10.060.

Хедли, Александр Дж., Хайлман, Майкл Б., Роббинс, Арон С., Пиекос, Эдвард С., Стирруп, Эмили К. и Робертс, Кристин К. Измерение теплопроводности и моделирование изоляционных материалов из керамического волокна . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.10.060

Хедли, Александр Дж., Хайлман, Майкл Б., Роббинс, Арон С., Пиекос, Эдвард С., Стирруп, Эмили К. и Робертс, Кристин С. Пт. «Измерение теплопроводности и моделирование изоляционных материалов из керамического волокна».Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.10.060. https://www.osti.gov/servlets/purl/1485821.

@article {osti_1485821,
title = {Измерение теплопроводности и моделирование изоляционных материалов из керамического волокна},
автор = {Хедли, Александр Дж. и Хайлман, Майкл Б. и Роббинс, Арон С. и Пиекос, Эдвард С.and Stirrup, Emily K. and Roberts, Christine C.},
abstractNote = {Изоляционные материалы из керамического волокна используются во многих приложениях (например, в аэрокосмической, противопожарной и военной) из-за их стабильности и производительности в экстремальных условиях. Однако термические свойства этих материалов не были полностью охарактеризованы для многих условий, которым они будут подвергаться, таких как высокие температуры, давления и альтернативные газовые атмосферы. Возникающая в результате неопределенность свойств материала может усложнить проектирование систем, использующих эти материалы.В этом исследовании теплопроводность двух изоляционных материалов из керамического волокна, ламината Fiberfrax T-30LR и бумаги 970-H, была измерена как функция температуры окружающей среды и сжатия в воздушной среде с использованием метода источника переходной плоскости. Кроме того, вводится модель для учета изменений теплопроводности в зависимости от температуры, сжатия и окружающего газа. Модель была настроена на собранные экспериментальные данные, и результаты сравниваются. Наконец, настроенная модель также сравнивается с опубликованными наборами данных, полученными в средах аргона, гелия и водорода, и обсуждается согласие.},
doi = {10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2018.10.060},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1485821}, journal = {Международный журнал тепломассообмена},
issn = {0017-9310},
число = C,
объем = 129,
place = {United States},
год = {2019},
месяц = ​​{2}
}

научных принципов

Введение:

Керамика обладает характеристиками, позволяющими использовать ее в широкий спектр применений, включая:

• высокая теплоемкость и низкий нагрев проводимость
• коррозионная стойкость
• электрически изолирующий, полупроводниковый или сверхпроводящий
• немагнитные и магнитные
• твердый и прочный, но хрупкий

Разнообразие их свойств проистекает из их связи и кристаллические структуры.

Атомная связь:

В керамических материалах встречаются два типа механизмов связывания: ионный и ковалентный. Часто эти механизмы сосуществуют из того же керамического материала. Каждый тип связи приводит к разным характеристики.

Ионные связи чаще всего возникают между металлическими и неметаллическими элементами. элементы, которые имеют большие различия в своей электроотрицательности. Ионно-связанный конструкции, как правило, имеют довольно высокие точки плавления, так как связи прочные и ненаправленные.

Другим важным механизмом соединения в керамических структурах является Ковалентная связь. В отличие от ионных связей, по которым переносятся электроны, ковалентно связанные атомы разделяют электроны. Обычно элементы вовлечены неметаллические и имеют небольшую электроотрицательность различия.

Многие керамические материалы содержат как ионные, так и ковалентные связи. Общие свойства этих материалов зависят от доминирующего склеивающий механизм. Соединения, которые являются либо в основном ионными, либо в основном ковалентные имеют более высокие температуры плавления, чем соединения, в которых ни один из видов связи не преобладает.

Классификация:

Керамические материалы можно разделить на два класса: кристаллические и аморфные (некристаллические).В кристаллическом материалы, точка решетки занята либо атомами, либо ионами в зависимости от механизма связывания. Эти атомы (или ионы) расположены в регулярно повторяющемся узоре в трех измерений (т.е. имеют дальний порядок). В отличие, в аморфных материалах атомы обладают только ближним порядком. Некоторые керамические материалы, такие как диоксид кремния (SiO ₂ ), могут существуют в любой форме. Кристаллическая форма SiO ₂ результаты когда этот материал медленно охлаждается от температуры (T> T _MP @ 1723 ° C).Способствует быстрому охлаждению некристаллическое образование, так как время не отводится на заказ договоренности сформировать.

 Кристаллический диоксид кремния Аморфный диоксид кремния
(обычный образец) (случайный образец) 

Тип связи (ионная или ковалентная) и внутренняя структура (кристаллическая или аморфная) влияет на свойства керамические материалы.Механические, электрические, тепловые и оптические Свойства керамики будут рассмотрены в следующих разделах.

Тепловые свойства:

Важнейшие термические свойства керамических материалов: теплоемкость, тепловое расширение коэффициент и теплопроводность. Многие приложения керамика, например, ее использование в качестве изоляционных материалов, относится к эти свойства.

Тепловая энергия может храниться или передаваться твердым телом.Способность материала поглощать тепло из окружающей среды составляет его теплоемкость. В твердых материалах при T> 0 K атомы постоянно вибрирует. На колебания атомов также влияют колебания соседних атомы через связь. Следовательно, вибрации могут передаваться через твердое тело. Чем выше температура, тем выше частота вибрации и тем короче длина волны связанной с ней упругой деформации.

Потенциальная энергия между двумя связанными атомами может быть схематично представлено схемой:

Расстояние, на котором минимальная энергия (потенциальная яма) представляет собой то, что обычно называют длиной связи.Хороший аналогия — сфера, прикрепленная к пружине, с равновесием положение пружины, соответствующее атому на длине связи (потенциальная яма). Когда пружина сжимается или растягивается из положения равновесия, сила, тянущая его обратно к положение равновесия прямо пропорционально смещению (Закон Гука). После смещения частота колебаний равна наибольшая, когда есть большая жесткость пружины и шар с малой массой. Керамика обычно имеет прочные связи и легкие атомы.Таким образом, они могут иметь высокочастотные колебания атомов с малыми возмущения в кристаллической решетке. В результате они обычно имеют как высокую теплоемкость, так и высокую температуру плавления температуры.

С повышением температуры амплитуда колебаний связей увеличивается. Асимметрия кривой показывает, что межатомная расстояние также увеличивается с температурой, и это наблюдается как термическое расширение. По сравнению с другими материалами керамика с сильные связи имеют глубокие и узкие кривые потенциальной энергии и, соответственно, малые коэффициенты теплового расширения.

Проведение тепла через твердое тело связано с передачей тепла энергия между колеблющимися атомами. Продолжая аналогию, рассмотрим каждая сфера (атом) должна быть связана со своими соседями сетью из пружины (связки). Вибрация каждого атома влияет на движение соседних атомов, и в результате возникают упругие волны, которые распространяются через твердое тело. При низких температурах (до около 400), энергия проходит через материал преимущественно через фононы, упругие волны, которые проходят через скорость звука.Фононы — это результат колебаний частиц, которые увеличение частоты и амплитуды при повышении температуры. Фононы путешествуют через материал, пока не рассеиваются, либо за счет фонон-фононного взаимодействия *, либо на дефектах решетки. Фононная проводимость обычно уменьшается с повышением температуры в кристаллическом материалов по мере увеличения количества рассеяния. Аморфная керамика которые не имеют упорядоченной решетки, испытывают еще большее рассеяние, и поэтому плохие проводники.Те керамические материалы, которые состоит из частиц одинакового размера и массы с простыми структуры (такие как алмаз или BeO) подвергаются наименьшему количеству рассеивают и поэтому обладают наибольшей проводимостью.

При более высоких температурах фотон проводимость (излучение) становится преобладающим механизмом передача энергии. Это быстрая последовательность поглощения и испускания фотонов, которые путешествовать со скоростью света. Этот режим проведения особенно важно в стекле, прозрачный кристаллическая керамика и пористая керамика.В этих материалах теплопроводность увеличивается с повышением температуры.

Хотя на теплопроводность влияют неисправности или дефекты кристаллической структуры, изолирующие свойства керамика существенно зависит от микроскопических дефектов. В передача любого типа волны (фононной или фотонной) прерывается границами зерен и поры, поэтому более пористые материалы являются лучшими изоляторами. Использование керамических изоляционных материалов для печей и промышленных печи — одно из применений изоляционных свойств керамические материалы.

Электронный механизм переноса тепла относительно не имеет значения в керамике, потому что заряд локализован. Этот механизм очень важен, однако, для металлов, которые имеют большое количество свободные (делокализованные) электроны.

* Фонон-фононные взаимодействия — еще одно следствие асимметрия потенциала взаимодействия между атомами. Когда разные фононы перекрываются в месте расположения конкретного атома, колебательные амплитуды накладываются друг на друга.В асимметричном потенциале ну, кривизна меняется в зависимости от смещения. Этот означает, что жесткость пружины, с помощью которой удерживается атом, также изменения. Следовательно, атом имеет тенденцию колебаться с другая частота, что дает другой фонон.

Одно из самых интересных высокотемпературных приложений керамические материалы — их использование на космическом корабле. Почти весь экстерьер шаттла покрыт керамической плиткой. из волокон аморфного кремнезема высокой чистоты. Те, кто подвергается при самых высоких температурах добавлен слой стекла с высоким коэффициентом излучения. Эта плитка выдерживает температуру до 1480 C в течение ограниченное количество времени.Некоторые из испытанных высоких температур шаттлом во время входа и подъема показаны на рисунке 3.