Пеноблоки теплопроводность: Теплопроводность пеноблока разных марок, сравнение с деревом, кирпичом и газобетоном

Содержание

Теплопроводность пеноблока разных марок, сравнение с деревом, кирпичом и газобетоном

Пенобетон появился в распоряжении застройщиков сравнительно недавно и сразу вызвал к себе большой интерес, что объясняется его пористой структурой. Он не впитывает влагу, имеет небольшой вес и высокую прочность. В построенном из пеноблоков здании всегда будет присутствовать оптимальный микроклимат. Теплопроводность материала гарантирует снижение затрат на обогрев помещений.

Термическое сопротивление конструкции из ячеистых плит успешно справляется с передачей тепла от нагретых предметов к более холодным. Характеристика энергии определяется количественной единицей потока, проходящего сквозь поверхность заданной толщины за установленное время, что применяется при расчете разных профильных изделий.

Теплопроводность пенобетона зависит от структуры, то есть чем больше количество пустот в заданном параметре, тем выше свойство. На показатель наличия воздуха в порах влияет плотность. Правильная геометрическая форма поверхностей блоков обеспечивает уменьшение зазоров при их сборке. Чтобы стена имела монолитный вид, промежутки не должны превышать 2-3 мм. Расстояние большего размера станет причиной сырости основания.

При расчете коэффициента теплопереноса, необходима информация о плотности. Параметр обозначают буквой D с различными цифровыми значениями: при маркировке D800, кубометр пенобетона весит 800 кг.

Теплопроводность по видам

Чтобы выяснить необходимые параметры, следует учитывать подразделение на типы, в зависимости от плотности и предназначения. Теплопроводность различных марок пеноблоков в таблице:

ВидПредназначениеМаркаКоэффициент теплопроводности
КонструктивныйФундаменты, подвалы, подземные гаражи, несущие стеныD1000, D1100, D12000,30-0,40 Вт/м°С
Конструктивно-теплоизоляционныйПерегородки и несущие стеныD500, D600, D700, D800, D9000,15-0,30 Вт/м°С
ИзоляционныйКонтур стенD300, D350, D400, D5000,10-0,14 Вт/м°С

В микроячейках пенобетона жидкость находится в закрытом состоянии и не преобразуется в лед даже при очень сильном холоде. Показатель морозостойкости составляет 15, 35, 50, 75 единиц соответственно для марок D600, D700, D800, D1000. Плотность напрямую связана с коэффициентом передачи тепла и несущими свойствами. Поэтому оптимальным вариантом, при возведении монолитных перекрытий с обустройством армопояса, считается конструкционно-изоляционный вид. В многослойных сооружениях пенобетон используют в качестве контурной оболочки.

Сравнительные характеристики

Основной вопрос, который возникает у застройщика при планировании: как определиться с выбором материала, ведь необходимо учесть свойства, затраты на обработку и монтаж. Для этого можно сопоставить некоторые особенности разных видов:

1. Самым ценным качеством дерева является экологичность. Пеноблоки в этом не уступают, так как содержат натуральные компоненты в своем составе. Благодаря воздушным порам в структуре, происходит естественная регулировка влажности. Кроме того, деревянные дома уступают в скорости постройки. Так как пенобетон имеет большую плотность, он эффективнее сохраняет микроклимат в помещении.

2. При высоком показателе передачи тепла кирпича он в три раза уступает ячеистым блокам. Если сравнить морозостойкость данных материалов, для возведения жилья из пенобетона потребуется уложить один слой, а стены из кирпича строят двойной толщины.

3. Газобетон – это пористый материал, пустоты в котором открыты и сформированы немного иначе, так как технология производства имеет свои особенности. Плотность пенобетона выше, что влияет на теплопроводность. В вопросе экологичности газобетон также проигрывает из-за имеющегося в его составе алюминия.

Теплоизолирующие свойства пеноблоков зависят от формирования внутренних ячеек. Чем больше пор, тем лучше микроклимат помещения. Важно учитывать геометрические параметры, чтобы при строительстве дома не допускать холодных мостиков, которые влияют на потерю энергии.

Теплопроводность пеноблока

Такое свойство материала как теплопроводность можно считать одним из основных, пеноблок не является исключением. Это свойство показывает, как материал проводит тепло сквозь свою толщину при большой разности температур на разных поверхностях. Рассматриваемое свойство материала сначала исследуют, а затем определяют области строительства, которых можно применять исследуемый материал.

Теплопроводность величина зависима, прежде всего она зависит от плотности пенобетонных блоков, то есть из изменением плотности величина теплопроводности меняется. При увеличении плотности теплопроводность пеноблока уменьшается и наоборот.

Сам материал имеет небольшую теплопроводность, это связано с его структурой. Известно, что пенобетон состоит из большого количества пор, в которые заключён воздух, если его взять отдельно, то он имеет минимальную теплопроводность, всего 0,026 Вт/м оС. Такая величина теплопроводности достаточно мала, даже если сравнивать с керамзитобетоном. Как показывают исследования в отдельном пеноблоке имеется достаточно большой процент воздуха, поэтому и теплопроводность его небольшая.

Теплопроводность пеноблоков влияет на их свойства. Величину теплопроводности следует понимать так – чем она выше, тем хуже теплоизоляционные качества пеноблоков.

Теперь можно рассмотреть влияние плотности материала на его теплопроводность. Плотность пеноблока маркируется буквой Д, и измеряется в пределах от Д300 до Д1200. А сейчас рассмотрим теплопроводность материала при минимальной и максимальной плотности.

Если используется материал с плотностью Д300 то теплопроводность пеноблока составит 0,08 Вт/м ºС; при изменении теплопроводности до Д1200 теплопроводность изменится до 0,38 Вт/м ºС. Из этого следует сделать выводы, что изменение плотности в 4 раза понижает теплопроводность материала почти в 5 раз.

При создании проектов зданий ведётся учёт необходимого уровня теплоизоляции стен, поэтому в некоторых случаях нужно увеличить толщину стены или устроить дополнительное утепление.

Специалисты рекомендуют использовать пенобетон средней плотности, а конкретнее Д600 – он прочный и хорошо держит тепло. Толщина стены зависит от конкретного региона с его климатическими условиями. 

Теплопроводность пеноблока

Многих строителей, да и простых обывателей не имеющих опыта работы с пенобетоном, терзает вопрос: чем он так хорош, что буквально за последнюю пятилетку создал серьезную конкуренцию традиционным строительным материалам? Изучив состав пеноблока, ответ на него становится очевиден: пористая структура наделяет эту разновидность легкого бетона сочетанием качеств, значимость которых трудно переоценить. Исключением не стала и теплопроводность пеноблока, демонстрирующая уровень его возможности пропускать тепло.

Можно проследить закономерность зависимости коэффициента теплопроводности от величины его плотности, и соответственно от прочности, а секрет такого соотношения кроется в микропорах, составляющих основу бетонного тела. Так, блоки обладающие малой плотностью отличаются значительными размерами структурных ячеек, это обстоятельство не только увеличивает способность их к сохранению тепла, но и снижает стойкость к воздействию динамических нагрузок, а особо прочный пенобетон, хуже сохраняет тепло в здании и имеет большую плотность, влияющую на вес изделия.

Выбор плотности вспененного бетона

Конечно, в первую очередь нормируемое значение прочности и плотности пенобетонных изделий определяются проектными данными будущего здания. Если же все расчеты производятся самостоятельно, то при вычислении теплопроводности стен учитываются следующие нормативные показатели:

  1. Значения теплотехнических параметров всех изделий и материалов, используемых при возведении здания.
  2. Сопротивление передачи тепла самого сооружения.
  3. Показатель градусосуток района строительства, его значение можно узнать из СНиПа 2-3-79.

После выявления этих параметров, следует простой математический расчет, заключающийся в суммировании величин сопротивления теплопередачи всех слоев несущей стены.

Как правило, постройка дома из пеноблоков, высота которого не превышает 3-х этажей, оптимальным вариантом будет качественный блок, обладающий плотностью D800. Стены, выполненные из них, обладают достаточным пределом прочности, чтобы выдержать нагрузки бетонной или монолитной плиты перекрытия, но только при обязательном устройстве армопояса. Если же предполагается перекрытие из дерева, то дополнительное усиление не понадобится. Еще одна вариация их применения при возведении надежного и теплого здания, является возложение функций несущего материала на кирпич, а для утепления берут пенобетонные блоки малой плотности.

Преимущества перед другим материалом

Дабы убрать оставшуюся долю сомнений о качестве выбора пенобетона на роль основного материала, стоит еще раз пересмотреть сравнительные преимущества этих изделий над другими материалами.

Дерево

В сравнении с деревом, у него намного выше прочность и ниже себестоимость, к тому же он выделяется отличной огнестойкостью, что нельзя сказать даже об обработанной специальными противопожарными веществами древесине. Уровень комфортабельности и экологичность пеноблочного строения не уступают зданию, построенному из дерева, при этом их на много проще монтировать.

Кирпич

По всем параметрам, за исключением прочности, обычный кирпич уступает пенобетону, именно поэтому при возведении зданий, высотностью более 3 этажей, предпочтение отдается кирпичу, а теплоизоляционными пеноблокам устраивается утепление. Такой вариант является самым качественным и экономичным, при строительстве многоэтажных зданий.

Газоблок

Газобетон хоть и хороший стеновой материал, но все-таки в его арсенале имеются серьезные отрицательные характеристики, он наиболее чувствителен к продолжительному воздействию воды. Поэтому для устройства гидроизоляции применяются дорогостоящие материалы, а для зданий с очень высоким уровнем влажности таких как бани, котельные, бассейны — газоблок категорически не рекомендуется, также у стен, возведенных из такого материала, присутствуют «мостики холода». Плюс ко всему, пеноблоки не такие вредные для окружающей среды, нежели газобетон.

Шлакоблок

Несмотря на то, что шлакоблок намного дешевле пеноблока, применять их в строительстве менее целесообразно, нежели ячеистые вспененные блоки. Во – первых, пенобетонные изделия имеют больший пространственный объем и меньшую плотность, следовательно блоки изготовленные из пенобетонной смеси в разы легче и экономичнее в плане расходов на кладочный раствор. Поэтому укладывать и перевозить их на много легче и быстрее, нежели шлакоблоки, во-вторых, ячеистые изделия имеют лучший показатель теплопроводности, чем шлакоблок, а вот прочность практически одинакова у обеих разновидностей.

Вывод

Отдавая предпочтение пеноблоку, хорошо изучите его качественные показатели для каждой плотности, и уже исходя из этих значений и из показателей погодных условий вычисляйте толщину стен и уровень теплопроводности здания. Неправильные расчеты могут привести к промерзанию строения, что выразится в больших затратах на отоплении здания.

Удачной стройки!

Теплопроводность разных марок пеноблоков - Портал о цементе и бетоне, строительстве из блоковПортал о цементе и бетоне, строительстве из блоков

Дата: 12.06.2014

Пенобетон стал очень популярен среди строителей благодаря целому ряду своих положительных качеств, но ведущей из них остается теплопроводность.

Это свойство пенобетонных блоков определяет их возможность сбалансировать процесс прохода теплоты при условии разных температур снаружи и внутри. Качество провождения напрямую связано с другими техническими параметрами блоков, но особенно зависит от плотности. Все происходит по принципу прямой однолинейной корреляции: чем больше коэффициент плотности блока, тем выше теплопроводность пенобетона. Из-за того, что у воздуха очень маленькая свойство перемещать теплоту, его присутствие в пенобетоне существенно понижает это качество.

Практическое значение показателя

Теплопроводность пенобетонных блоков демонстрирует его теплоизоляционные свойства. Но важно помнить, что чем больше коэффициент теплопроводности, тем хуже он утепляет здания. Насыщенность передачи тепла за счет этого свойства имеет прямую зависимость от соотношения разницы температур на разных концах к интервалу между ними.

В реальных условиях все выглядит таким образом: в холодное время года, как не пытайся протопить (или обогреть) помещение, а остатки тепла в любом случае выйдут наружу, а в жаркий период в доме температура будет такая же, как и на улице.

Существует шкала, которая непосредственно связывает плотность (обозначается латинской буквой D) пенобетона марок 300, 400, 500, 600 c его теплоизоляционными свойствами.

Для того чтобы правильно сделать расчет теплопроводности стен из пенобетона, необходимо учитывать следующие показатели:

  1. знать о теплотехнических параметрах других материалов, задействованных при строительстве;
  2. помнить о сопротивлении постройки передаче тепла;
  3. высчитать показатель ГСОП.

Он измеряется как сумма сопротивлений всех слоев.

Сравнительная теплопроводность выигрывает на фоне других стройматериалов

Пенобетон в сравнении с:

  • деревом — более выгоден, его плотность выше, а себестоимость меньше и производится легко, как в домашних условиях, так и на стройплощадке.
  • газобетоном — используется при большом уровне влажности. Плюс ко всему не является таким вредным для окружающей среды.
  • кирпичом — уступает лишь в показателе прочности (для возведения многоэтажного здания лучше предпочтение отдать кирпичу, или хотя из него сделать несущие стены).

Автоклавный пенобетон имеет более высокую прочность, более низкий коэффициент проводимости тепла (0,09-0,18 Вт/ (м*°С). У неавтоклавного меньшие свойства по энергоемкости и энергосбережению (коэффициент 0.07 до 0.2 Вт/м*°С).


ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕНОБЕТОННЫХ БЛОКОВ, ПРЕИМУЩЕСТВА БЛОКОВ ИЗ ПЕНОБЕТОНА

Основные характеристики пенобетонных блоков (пеноблоков)

Главные физико-механические свойства пеноблоков:

1. По плотности, блоки из пенобетона делятся на следующие виды:

Конструкционные: марки D1000, D1100, D1200. Применяют для возведения фундаментов, цокольных этажей зданий, несущих стен.

Конструкционно-теплоизоляционные: марки D500, D600, D700, D800, D900. Можно использовать для устройства перегородок и несущих стен.

Теплоизоляционные: марки D300, D350, D400, D500. Этот вид пеноблока предназначен для теплоизоляционного контура стен.

2. Показатель теплопроводности зависит от предназначения блока:

Конструкционные марки имеют теплопроводность от 0,29 до 0,38 Вт/м•°С, что ниже теплопроводности глиняного кирпича.

Конструкционно-теплоизоляционныеот 0,15 до 0,29 Вт/м•°С.

Теплоизоляционные от 0,09 до 0,12 Вт/м•°С. Для сравнения: теплопроводность дерева варьируется от 0,11 до 0,19 Вт/м•°С.

3. Морозостойкость пеноблоков достаточно высока. Дело в том, что в его микропорах, вода находится в связанном состоянии, и не переходит в лёд, даже если на улице очень низкая температура. Она равна: 15, 35, 50 и 75 циклов.

Всегда можно подобрать блок с нужной прочностью и морозостойкостью. Пенобетон с морозостойкостью F75 можно применять в северных районах.

 

Основные характеристики пеноблоков

 

Вид пенобетона
Марка пенобетона по средней плотности
Пенобетон неавтоклавный
 
класс по прочности на сжатие марка по морозостойкости
Теплоизоляционный

D300

D350

D400

D500

В0,35

В0,5

В0,75

В1

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

Не нормируется

Конструкционно – теплоизоляционный

D600

D700

D800

D900

B2,5

B3,5

В5

В5; B7,5

F15

F15, F25

от F15 до F75

от F15 до F50

Конструкционный

D1000

D1100

D1200

В7,5

B10

В12,5

от F15 до F50

от F15 до F50

от F15 до F50

 

Основные преимущества пеноблоков

У пеноблоков много преимуществ, которые позволяют существенно превосходить другие строительные материалы.

Пористая структура пеноблоков хорошо действует на микроклимат в помещении, который ни в чем не уступает микроклимату в деревянных домах.

1. В отличие от большинства материалов, пенобетонные блоки со временем только повышают свою прочность. Поэтому долговечность строений из пенобетона практически не имеет предела.

2. Пеноблок экологически чистый материал, в состав которого входят только экологически чистые компоненты: цемент, песок и вода. Пенобетонный блок не оказывает вредного воздействия на человека и окружающую среду, так как не содержит ядовитых соединений, которые могли бы выделяться в процессе эксплуатации.

3. Пеноблоки крупнее и легче керамзитоблоков или кирпича. Поэтому их проще доставить и выгрузить. Меньшее число рабочих нужно привлекать для кладки стен. И самое главное, можно существенно уменьшить затраты на фундамент.

4. Пенобетонный блок легко выдерживает неблагоприятные внешние воздействия, такие как зимние температуры или ветер. За время использования пеноблокам не грозит гниение и коррозия, плесневые грибки, они не осыпаются.

5. Высокая прочность в сочетании с легкостью материала, это делает пеноблоки практичными и экономичными. Пеноблок выдерживает сжатие 2-7,5 Мпа в зависимости от марки.

6. Пеноблок отвечает всем требованиям пожарной безопасности. Это огнестойкий и негорючий материал, выдерживающий высокую температуру.

7. Пенобетонный блок имеет высокие теплоизолирующие свойства. По сравнению с керамзитоблоком или кирпичом пеноблок сохраняет тепло на 30% лучше. В доме из пеноблоков будет тепло зимой, прохладно летом, что уменьшает затраты на отопление зимой и кондиционирование летом. Кроме того, можно исключить мостики холода в месте стыка блоков. Так, если керамзитоблок или кирпич кладется на цементный раствор, то пеноблок можно класть на слой клея, который гораздо тоньше слоя цемента.

8. Пеноблок легко пользоваться при строительстве и отделки, благодаря легкости обработки. К пеноблоку легко прикрепить дополнительные элементы конструкции. Все дизайнерские и бытовые решения доступны. Пенобетонный блок можно фрезеровать, штробить, пилить, сверлить, прикреплять к нему дополнительные элементы.

9. Пенобетонный блок обеспечивает высокую степень звукоизоляции от шума с улицы. Хорошая звукоизоляция добавляет уюта и спокойствия в помещении.

10. Пеноблоки пропускают воздух, создавая благоприятный микроклимат внутри помещения.

11. Строительство при использовании пеноблоков ведется чрезвычайно быстро. Этому служит небольшой вес блоков при большом объеме (по сравнению с керамзитоблоками или кирпичем). Пеноблоки имеют высокую геометрическую точность. Благодаря этому укладка стены дома происходит быстрей, требует меньше расходных смесей и уменьшает количество рабочих при строительстве.

12. Пеноблоки имеют низкие значения коэффициента водопоглощения, что позволяет использовать их при строительстве зданий и сооружений во влажном климате или в сырую погоду.

13. Легкость и низкий коэффициент усадки пенобетонных блоков позволяют не беспокоиться об усадке дома, даже если строительство велось на подверженных частым оседаниям почвах.

Таким образом, что пеноблок легок в использовании и прослужит очень долгое время.

Уникальные свойства пеноблока делают его выгодным строительным материалом не только для малоэтажного строительства, но и для многоэтажного строительства, благодаря чему он и стал столь популярен.

 

Характеристики стеновых материалов

 

Наименование ПОЛИСТИРОЛБЛОКИ ПЕНОБЛОКИ керамзитоблоки ГАЗОБЛОКИ ГАЗОСИЛИКАТНЫЕ БЛОКИ силикатный кирпич керамический кирпич Брус (сосна)
Прочность на сжатие, кг/см2 7,4 - 37 10 - 64 5 - 400

Автоклав. 28-40

Неавтоклав. 10-12

Автоклав. 25-50

Неавтокл. 10-15

55 – 300 100 – 300 380 – 440
Прочность на растяжение при изгибе, кг/см2 0,8 – 7,4 низкая низкая низкая низкая 16 – 40 16 - 40 50-100
Объемный вес (средняя плотность), кг/м3 150 - 600 400 - 1100 350 - 1800 400 - 600 200 - 700 1200 - 1900 1100 - 1900 400 – 600
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м ℃) 0,055 - 0,145 0,08 – 0,49 0,14 – 0,66 0,10 - 0,3 0,08 - 0,17 0,38 - 0,87 0,3 – 0,7 0,10 - 0,18
Морозоустойчивость, цикл 100-150 от 35 15 - 300 от 25 от 25 15 - 50 50 – 100 от 70
Усадка, мм/м не более 1,0 не более 2 0,3 - 0,5

Автоклав. 0,2-0,5

Неавтоклав. 2,0-5,0

Автоклав. 0,5-0,7

Неавтоклав. 3,0

 0,03 - 0,01 0,03 – 0,1 5,0 – 10,0
Водопоглощение, % от массы не более 4% 10 - 20% до 50% до 90% до 90% 6 - 16% 6 - 14% 23 - 30%
Паропроницаемость, мг/(м*ч*Па) 0,135 - 0,068 0,6 - 0,3 0,3 - 0,9 высокая 0,15 - 0,30 0,11 0,14 – 0,17 0,06 – 0,32
Огнестойкость, класс Г1 НГ НГ НГ НГ НГ НГ Г
Звуконепроницаемость, Дб до 37 40 - 58 45 - 50 до 50 до 50 64 Хорошая Средняя
Толщина стены, при R=3,15, м 0,153 – 0,305 0,2 – 0,4 0,7 – 1,6 0,16 – 0,35 0,16 – 0,35 2,7 1,35 0,45
Вес 1 кв.м. стены, кг 45 - 160 100 - 360 360 - 1970 80 -300 80 – 300 4860 1900 225
Основные недостатки - использование специальных дюбелей (для легких бетонов)

- высокая хрупкость при изломе 

-использование специальных дюбелей (для легких бетонов)

- хрупкость при изломе

- высокая гигроскопичность*

- большой вес.

- Хрупкость при изломе

- Высокая гигроскопичность*

- вероятность образования грибка

- Использование специальных дюбелей (для легких бетонов)

- хрупкость при изломе

- высокая гигроскопичность*

- вероятность образования грибка

- использование специальных дюбелей (для легких бетонов)

- трудоемкость работ

- высокая теплопроводность

- большой вес

- трудоемкость работ

- высокая теплопроводность

- большой вес

- большая усадка

- высокая гигроскопичность*

-   вероятность появления грибка

- огнеопасен

 

Рекомендации по кладке

Кладка пенобетонных блоков рекомендуется производить на клеевую смесь для легких бетонов, при этом исключаются “мостики холода”. Каждый третий ряд пеноблоков укладывается армирующая сетка для создания максимальной жесткости стены.

 

 

Что необходимо знать о теплопроводности пеноблока

Теплопроводность строительных материалов влияет на то, как долго будет удерживаться тепло в доме. Применение пеноблоков позволяет сбалансировать переход тепла при разных температурах наружного воздуха.

Коэффициент теплопроводности пеноблоков определяет способность строительного материала передавать тепло. Обозначают его литерой λ, измеряют в Вт/м°С. Чем выше этот показатель, тем холоднее будет в доме зимой. У пеноблоков данный коэффициент составляет в среднем 0,1-0,38 Вт/м°С. Среди стеновых материалов теплопроводность пеноблоков одна из самых оптимальных для сохранения тепла, с их применением можно снизить расходы на отопление до 30%.

Технические характеристики блоков

Вид Прочность на сжатие Марка пенобетона по средней плотности Коэффициент теплопроводности
Теплоизоляционный стеновой контур B 0,75 D400 0,09-0,10
B 1 D500 0,10-0,12
Несущие и теплоизоляционные пеноблоки B 2,5 D600 0,13-0,14
B 3,5 D700 0,15-0,18
B 5 D800 0,18-0,21
B 7,5 D1000 0,23-0,29
Несущие стены B 10 D1100 0,26-0,34
B 12,5 D1200 0,29-0,38

Что влияет на теплопроводность

  1. Размер внутренних пустот – воздушные пузырьки внутри блока способствуют сохранению тепла. Чем они меньше, тем лучше теплоизолирующие свойства материала;
  2. На теплопроводность влияет плотность стройматериала – чем меньше пор внутри, тем хуже пеноблок будет сохранять тепло. Но плотные блоки более прочные, поэтому их применяют для возведения несущих конструкций;
  3. Показатель реальной теплопроводности может отличаться от указанной производителем, на величину коэффициента влияют геометрическая точность изготовления блоков и то, насколько толстый шов делается при кладке (швы в 10-12 мм превращаются в мосты холода и приводят к образованию конденсата и теплопотерям).

Как рассчитать теплопроводность пеноблока

Чтобы обеспечить прочность здания и достаточный для сбережения тепла показатель теплоизоляции, необходимо выполнить теплофизический расчет:

  1. Формула расчета теплового сопротивления R = d/λ, где λ – теплопроводность, а d – толщина стены;
  2. Необходимый уровень теплоизоляции для конкретной климатической зоны указан в нормативных документах (СНиП), среднее значение R=3,14;
  3. Подставив в формулу значения R и λ (для выбранного стройматериала), легко рассчитать толщину стены (расчет ведется в миллиметрах).
  4. При использовании дополнительных средств теплоизоляции стоит учитывать их в расчетах.

При выборе строительных материалов важно отдать предпочтение продукции проверенного производителя и не гнаться за низкой ценой. Соблюдение технологии и соответствие указанным параметрам теплопроводности обеспечит сохранение тепла в доме и существенную экономию на отоплении.

Компания «БЛОКСНАБ» является одним из крупнейших производителей пеноблоков в Москве и Московской области. С 2007-го года мы выпускаем безопасную для окружающей среды и здоровья людей продукцию, которая сертифицирована по стандарту качества ISO. Наша компания готова сотрудничать с оптовыми и розничными клиентами. Мы гарантируем высокое качество и выгодную цену блоков от производителя для вашей экономии.

видео-инструкция по монтажу своими руками, коэффициент, фото

Практически каждый застройщик мечтает о том, чтобы его дом был теплым в холодные зимы, и прохладным – жарким летом. При этом они прибегают к разным ухищрениям для того, чтобы сделать условия проживания комфортными.

Одним из самых популярных материалов стал пенобетон, и очень важным параметров является низкая теплопроводность пеноблоков, из которых строятся новые жилые здания.

Теплопроводность – одна из основных характеристик пеноблоков

Причины применения пеноблоков

Вопросы экономии

Стоимость единицы объема невелика

Цена единицы объема относительно невысока, значит общая стоимость строительства значительно меньше такого же процесса, но с использованием другого материала для строительства. К примеру, использование пеноблоков дает экономию до 20%, по сравнению со строительством дома из кирпича. Характеристики здания, построенного из пеноблоков, ни в чем не уступают кирпичному зданию, а по некоторым параметрам его превосходят. (см. также статью Можно ли построить гараж из пеноблоков своими руками)

Пенобетон обладает практически такой же теплопроводностью, как и натуральная древесина. Теплопроводность кирпича выше почти в три раза, что приводит к дополнительным потерям тепла.

Как показывает практика, чтобы обогреть кирпичное здание, у которого стены имеют толщину в 40 см, требуется тепла почти в три раза больше, чем для здания с такой же толщины пеноблочными стенами. В наши дни, при постоянном росте цен на энергоносители, пенобетон приносит существенную экономию.

Достоинства пенобетона

Скорость кладки – одно из достоинств пеноблоков

  1. Сравнивая теплопроводность кирпича и пеноблока, нужно сказать, что теплоизоляционные свойства пенобетонов несколько раз лучше таких же свойств керамического и силикатного кирпича. Поэтому, при одинаковых теплоизоляционных показателях, стены могут иметь гораздо меньшую толщину.
    И значит, увеличивая толщину стен дома пенобетонными блоками, значительно улучшается теплотехника дома. (см. также статью Стена из пеноблоков своими руками – крепкая и надежная конструкция)
  2. Пенобетонные блоки обладают гораздо меньшей плотностью, чем кирпич, стены дома гораздо меньше весят, по сравнению с аналогичными – кирпичными. В результате существенно уменьшается нагрузка на фундамент, и значит он может быть сделан более облегченным.
  3. Использование лучших теплотехнических свойств пенобетона, существенно уменьшает затраты, связанные с обогревом здания.

Структура пенобетона

Большое количество воздуха в блоках

Своими великолепными качествами пенобетон обязан тому, что он имеет пористую структуру. Более 4/5 объема занимают полые замкнутые ячейки, то есть пенобетонный блок состоит как бы из окружающего нас воздуха.

Эти своеобразные воздушные капсулы отлично изолированы внутри бетона, и изменение температуры происходит очень медленно. Имея такие свойства стена, сложенная из пеноблоков, становится как бы термосом.

Изготовление пеноблоков

Процесс изготовления блоков

При производстве пеноблоков используется пеногенератор и смеситель, в котором под давлением пена перемешивается с раствором цемента. Чтобы ускорить процессы отвердевания, схватывания в раствор добавляются специальные присадки.

На выходе происходит получение ячеистого бетона, вода из которого удаляется естественным путем. Воздушные пузырьки равномерно распределяются по всему объему раствора, в результате чего плотность бетона значительно уменьшается. Кроме легкости пенобетон приобретает высокие характеристики, касающиеся тепло- и звукоизоляции.

Использование в строительстве

Фото дома из пеноблока

Пенобетонные стены возводятся чаще всего из блоков марки Д600, стандартные размеры которых составляют 20х30х60 см. Из пеноблока можно возводить дома до 3-х этажей.

Производство таких блоков позволяет практически идеально соблюдать их геометрию, что облегчает процесс кладки. Также стену можно выкладывать не на раствор, а на специальный клей, и при этом такая стена будет выглядеть ровно и монолитно.

Стены из пенобетона обладают долговечностью, так как этот материал, как и обычный бетон, добавляет в своей прочности с течением времени.

Еще один интересный материал – шлакоблок

Виды шлакоблока

Тепловые характеристики

Выбирая какой-либо строительный материал, нужно отталкиваться от его технических характеристик. И в частном домостроении получает широкое распространение шлакоблок. Одной из причин можно назвать довольно низкую его себестоимость, согласно которой его можно отнести к самым дешевым.

Но не только цена может привлечь внимание, но и его технические параметры, в частности низкая теплопроводность шлакоблока.Эта характеристика одна из самых низких среди всех материалов, использующихся при возведении стен.

Коэффициент теплопроводности шлакоблока лежит в пределах 0,27 – 0,65 Вт/м*К, а у кирпича этот показатель гораздо выше. Но с другой стороны проводимость тепла материалом определяется тем наполнителем, который используется при производстве шлакоблоков.

Если наполнителем служит ракушечник или древесные опилки, то показатели теплопроводности лежат в нижних пределах. В случае использования крупного щебня, то такие блоки будут менее теплыми, и теплопроводность шлакоблоков будет наибольшей. Зато они будут самыми прочными.

Кладка шлакоблока

Инструкция по кладке шлакоблока своими руками:

  1. Первый шаг – выставление углов. Делается это так, чтобы наружные стены образовали правильный прямоугольник, лежащий в горизонтальной плоскости. В каждый угол кладется шлакоблок, выравнивается с помощью уровня, натягивается леска или шнур, которые и будут ориентиром для кладки.
  2. На гидроизоляцию, расположенную на фундаменте наносится раствор и укладывается первый ряд.

    Кладем гидроизоляцию

Внимание: Первый ряд — самый важный, так как определяет то,насколько ровными будут последующие ряды.
Поэтому контроль горизонтальности и вертикальности должен быть очень тщательным.

  1. Раствор должен иметь толщину не более 1,5 см, так как это отрицательно скажется на теплоизоляционных свойствах кладки.
  2. Кладка каждого последующего блока, производится с помощью резинового молотка, для более плотного расположения материала.

Кладем шлакоблок

  1. Выступающий раствор удаляется кельмой, и используется при кладке следующих блоков.
  2. Кладка верхних рядов выполняется со строительных лесов.

Совет: Не стоит класть шлакоблок со стремянки.
Она недостаточно устойчива, на ней мало места и ее постоянно придется передвигать.

Вывод

Выбор того или иного материала остается за хозяином стройки, и только он знает все требования, которые предъявляются к стенам. В представленном видео в этой статье Вы найдете дополнительную информацию по этой теме.

(PDF) Численное и экспериментальное исследование влияния пенобетона в качестве наполнителя на расчетную теплопроводность легкого кирпичного блока

коэффициенты теплопроводности в вертикальном и горизонтальном направлениях

для различных кирпичных стен. Кроме того, они отметили

, что теплопередача вниз за счет конвекции была незначительной

для всех площадей поперечного сечения, тогда как естественная теплопередача вверх

исчезла только для очень высоких и узких пространств.

Li et al. [11] выполнили комплексные численные аналитические исследования

для определения эквивалентной теплопроводности

пластичности многоперфорированного глиняного кирпича. Они исследовали влияние на теплопроводность 50 типов

комбинаций отверстий и расположения в кирпиче. Они

выбрали разницу температур внутри и снаружи, которая варьируется от 20 до 50 C. Влияние на теплопроводность факторов

, таких как излучение поверхности отверстий, количество отверстий по ширине и длине

, а также разница температур внутри и снаружи помещения

, было исследовано Li et al.В результате исследования

был сделан вывод, что излучение

между поверхностями отверстия оказывает значительное влияние на эквивалентную теплопроводность

, и поэтому следует принимать во внимание

. Кроме того, они сообщили, что число

и расположение отверстий очень сложным образом влияют на теплопроводность

.

Бушар [12] предложил теоретическую модель для изучения

стационарных термических свойств глиняных кирпичей в теплоизоляции стен

.В ходе исследования изоляционные материалы

, такие как гранулированная пробка и пенополистирол, были помещены в некоторые полости кирпича. Компьютерное моделирование и расчеты для стационарных условий показали, что улучшение общего термического сопротивления кирпичей

составляет около 18–20% от увеличения высоты полости.

Бушар также заявил, что заживление можно улучшить на

89–93%, если добавить кирпичный изоляционный материал.Кроме того,

исследователь определил скорость заживления как 73–78%

, когда коэффициент излучения поверхности пустоты снизился до 0,3. Изменение термического сопротивления кирпича

исследовали путем размещения изоляционных материалов

в полостях кирпича и увеличения высоты полости

. При этом k

конструкция

теплопроводность кирпича улучшена на

.

С другой стороны, очень важно дать

правильное определение теплопроводности.В данном исследовании было использовано

полистирольных материалов, их теплопроводность

, что хорошо известно. Измерения проводились с помощью прибора для измерения расхода тепла

, а результаты были изучены с использованием литературы

[13]. В своем исследовании Лакатос работал над уменьшением потерь

тепловой энергии в здании и упомянул о важности теплоизоляции

. В исследовании представлены два различных метода измерения

: метод горячего ящика и расходомер тепла

.В этом исследовании в дополнение к результатам были использованы термографы

, визуализирующие структуры слоев [14].

В настоящее время теплоизоляция является наиболее важным методом

для снижения потерь энергии и выбросов парниковых газов

как для новых, так и для старых зданий. По этой причине разработка новых изоляционных материалов имеет большое значение. В этом исследовании

было исследовано, как на тепловые характеристики повлияло использование аэрогеля

в качестве ингредиента стенок, и были проведены измерения

с помощью тестового устройства измерителя теплового потока [15].

Пенобетон - разновидность легкого бетона. Пенобетон

получают добавлением пены к смеси цемента

, воды и мелкого заполнителя. Может содержать закрытые поры

до 75–80% по объему. Свежий пенобетон

обладает высокой текучестью. Теплопроводность пенобетона низкой плотности

очень низкая. Обладая этими свойствами, пенобетон

потенциально может быть альтернативным строительным и изоляционным элементом в зданиях [16].

Пенобетоны впервые производятся и запатентованы под номером

1923, и в последние годы они находят область применения как несущие, так и несущие колонны

. В 1954 г. Valore и в

1963 Rudnai et al. проведены исследования химического состава, свойств, областей применения и структуры пенопласта

крит. Джонс и Маккарти провели исследования по истории,

, свойствам горючести, теплопроводности и акустическим

свойствам пенобетонов и оценили некоторые практики

, которые используются во всем мире [16].Рамамурти и др. классифицировал

пенобетонов

по химическому составу, составу смеси

и свойствам свежего и затвердевшего бетона

[17,18]. Все исследования в литературе, которые были выполнены на обычных бетонах

, выполнены и на пенобетонах

[19–21]. Производство стабильных пенобетонов

зависит от правильного выбора пенообразователя, способа приготовления пены,

от правильного выбора добавки для создания однородных пор в бетоне

и дизайна смеси.

Лю и др. [22] подчеркнули, что пенобетон является одним из

обычно используемых строительных изоляционных материалов, и провели

исследований того, как пальмовое масло влияет на теплопроводность пенобетонов

. Они измерили теплопроводность испытательного образца

в соответствии со стандартом EN 12664. Они определили, что при использовании пальмового масла в пенобетоне

,

теплопроводность (k) испытуемого образца ниже

22–48, что равно 0.47 Вт м

-1

K

-1

затем обычные брикеты

и кирпичи.

Чен и Лю [23] провели исследование того, как содержание пены

влияет на механические, термические и технологические свойства их

исходных пенобетонов с добавлением пенополистирола. Они подчеркнули

, что для свежих пенобетонов с удельной массой 400 и

800 кг м

-3

, их предел прочности при растяжении изменился на

3–13 МПа и теплопроводность

0.09–0,25 Вт м

-1

K

-1

, и они заявили, что добавка EPS

хорошо влияет на технологичность.

Sayadi et al. [24] исследовали, как частицы EPS

влияют на воспламеняемость, теплопроводность и прочность на сжатие

пенобетонов. Были приготовлены образцы

с удельной массой 150–1200 кг м

-3

. Они измерили теплопроводность

методом измерителя расхода тепла, и

они обнаружили, что при увеличении процентного содержания добавки EPS снижается теплопроводность

.

Palvik et al. [25] провели экспериментальное исследование

для определения теплопроводности кирпича, заполненного

. Численное и экспериментальное исследование влияния пенобетона в качестве наполнителя на конструкцию…

123

Пенополистирол (пенополистирол): использование, Структура и свойства

Что такое пенополистирол (EPS)?

Что такое пенополистирол (EPS)?

E xpanded P oly S Тирол (EPS) - белый пенопласт, изготовленный из твердых шариков полистирола.Он в основном используется для упаковки, изоляции и т. Д. Это жесткий пенопласт с закрытыми ячейками, изготовленный из:
  • Стирол, образующий ячеистую структуру
  • Пентан, используемый в качестве вспенивателя

И стирол, и пентан являются углеводородными соединениями и получаются из побочных продуктов нефти и природного газа.

EPS очень легкий, с очень низкой теплопроводностью, низким влагопоглощением и отличными амортизирующими свойствами. Одним из серьезных ограничений пенополистирола является его довольно низкая максимальная рабочая температура ~ 80 ° C.Его физические свойства не изменяются в диапазоне рабочих температур (т.е. до 167 ° F / 75 ° C) при длительном температурном воздействии.

По химической стойкости он практически эквивалентен материалу, на котором он основан - полистиролу.

EPS на 98% состоит из воздуха и подлежит вторичной переработке.

Как производится пенополистирол?

Как производится пенополистирол?

Превращение вспененного полистирола в пенополистирол осуществляется в три этапа: предварительное расширение, созревание / стабилизация и формование.

Полистирол производится из стирола, полученного при переработке сырой нефти.Для производства пенополистирола гранулы полистирола пропитываются пенообразователем пентаном . Гранулят полистирола предварительно вспенивается при температуре выше 90 ° C.

Эта температура вызывает испарение пенообразователя и, следовательно, раздутие термопластичного основного материала в 20-50 раз от его первоначального размера.

После этого шарики выдерживают 6-12 часов, позволяя им достичь равновесия. Затем шарики транспортируются в форму для изготовления форм, подходящих для каждого применения.


Производство листов / форм из пенополистирола
На заключительном этапе стабилизированные шарики формуются либо в виде больших блоков (процесс формования блоков), либо разрабатываются в нестандартные формы (процесс формования).

Материал может быть модифицирован добавлением таких добавок, как антипирен, для дальнейшего улучшения огнестойкости EPS.

Свойства и основные преимущества пенополистирола

Свойства и основные преимущества пенополистирола

EPS - легкий материал с хорошими изоляционными характеристиками, обладающий такими преимуществами, как:
  • Тепловые свойства (изоляция) - EPS имеет очень низкую теплопроводность из-за своей закрытой ячеистой структуры, состоящей на 98% из воздуха.Этот воздух, задержанный внутри ячеек, является очень плохим проводником тепла и, следовательно, обеспечивает пену отличными теплоизоляционными свойствами. Теплопроводность пенополистирола плотностью 20 кг / м 3 составляет 0,035 - 0,037 Вт / (м · К) при 10 ° C.

    Стандартные технические условия ASTM C578 для теплоизоляции из жесткого ячеистого полистирола касаются физических свойств и эксплуатационных характеристик пенополистирола в том, что касается теплоизоляции в строительстве.


  • Механическая прочность - Гибкость производства делает EPS универсальным по прочности, которую можно регулировать в соответствии с конкретным применением. EPS с высокой прочностью на сжатие используется для тяжелых нагрузок, тогда как для образования пустот может использоваться EPS с более низкой прочностью на сжатие.

    Как правило, прочностные характеристики увеличиваются с увеличением плотности, однако амортизационные характеристики упаковки из пенополистирола зависят от геометрии формованной детали и, в меньшей степени, от размера валика и условий обработки, а также от плотности.


  • Стабильность размеров - EPS обеспечивает исключительную стабильность размеров, оставаясь практически неизменным в широком диапазоне факторов окружающей среды. Можно ожидать, что максимальное изменение размеров пенополистирола составит менее 2%, что соответствует требованиям метода испытаний ASTM D2126.

Плотность (pcf) Напряжение при сжатии 10% (фунт / кв. Дюйм) Прочность на изгиб (фунт / кв. Дюйм) Прочность на разрыв (psi) Прочность на сдвиг (фунт / кв. Дюйм)
1.0 13 29 31 31
1,5 24 43 51 53
2,0 ​​ 30 58 62 70
2,5 42 75 74 92
3,0 64 88 88 118
3.3 67 105 98 140
4,0 80 125 108 175

Типичные свойства формовочной упаковки из пенополистирола (температура испытания 70 ° F)

(Источник: EPS Industry Alliance)


  • Электрические свойства - Диэлектрическая прочность EPS составляет приблизительно 2 кВ / мм. Его диэлектрическая проницаемость, измеренная в диапазоне частот 100-400 МГц и при полной плотности от 20-40 кг / м 3 , находится между 1.02-1.04. Формованный пенополистирол можно обрабатывать антистатиками в соответствии со спецификациями электронной промышленности и военной упаковки.

  • Водопоглощение - EPS не гигроскопичен. Даже при погружении в воду он впитывает лишь небольшое количество воды. Поскольку стенки ячеек водонепроницаемы, вода может проникать в пену только через крошечные каналы между сплавленными шариками.

  • Химическая стойкость - Вода и водные растворы солей и щелочей не влияют на пенополистирол.Однако EPS легко подвергается воздействию органических растворителей.

  • Устойчивость к атмосферным воздействиям и старению - EPS устойчив к старению. Однако воздействие прямых солнечных лучей (ультрафиолетовое излучение) приводит к пожелтению поверхности, которое сопровождается легким охрупчиванием верхнего слоя. Пожелтение не имеет значения для механической прочности изоляции из-за небольшой глубины проникновения.

  • Огнестойкость - EPS легко воспламеняется. Модификация антипиренами значительно снижает воспламеняемость пены и распространение пламени.

Экструдированный полистирол против пенополистирола

Экструдированный полистирол против пенополистирола

XPS часто путают с EPS. EPS (вспененный) и XPS (экструдированный) - это жесткая изоляция с закрытыми порами, изготовленная из одних и тех же основных полистирольных смол. Однако разница заключается в их производственном процессе.
Пенополистирол (EPS) Экструдированный полистирол (XPS)
  • EPS производится путем расширения сферических шариков в пресс-форме с использованием тепла и давления для сплавления шариков вместе.Хотя каждая отдельная гранула представляет собой среду с закрытыми ячейками, между каждой гранулой есть значительные открытые пространства

  • Бусины из пенополистирола формуются в виде больших блоков, которые затем разрезаются на листы с помощью термоэлектрической проволоки или любой специальной формы или формы с помощью компьютерных систем

  • Вспениватель EPS довольно быстро покидает шарики, образуя тысячи крошечных ячеек, заполненных воздухом

  • EPS поглощает больше воды, чем XPS, что приводит к снижению производительности и потере изоляционной мощности (значение R)
  • XPS производится в процессе непрерывной экструзии, в результате которого получается однородная матрица с «закрытыми ячейками», каждая ячейка которой полностью закрыта стенками из полистирола

  • XPS «экструдируется» в листы.Полистирол смешивается с добавками и вспенивающим агентом, который затем плавится вместе с помощью красителя

  • Вспенивающий агент XPS остается в материале в течение многих лет

  • XPS часто выбирают вместо EPS для более влажных сред, требующих более высокого значения сопротивления диффузии водяного пара

  • Прочность на сжатие у XPS больше, чем у EPS

Также прочтите: Экструзия пенопласта - основы и введение
Источник: Owens Corning

EPS - безопасность, устойчивость и возможность вторичной переработки

EPS - Безопасность, устойчивость и возможность вторичной переработки

Изоляция EPS состоит из органических элементов - углерода, водорода и кислорода - и не содержит хлорфторуглеродов (CFC) или гидрохлорфторуглеродов (HCFC).EPS пригоден для вторичной переработки на многих этапах жизненного цикла.

Пенополистирол на 100% пригоден для вторичной переработки и имеет идентификационный код пластмассовой смолы 6.

Однако сбор пенополистирола может быть серьезной проблемой, поскольку продукт очень легкий. Компании по переработке полистирола создали систему сбора, в которой пенополистирол доставляется на небольшие расстояния на предприятие, где материал подвергается дальнейшей переработке:

  1. Грануляция - пенополистирол добавляется в гранулятор, который измельчает материал на более мелкие кусочки.
  2. Смешивание - материал помещается в блендер для тщательного перемешивания с аналогичными гранулами.
  3. Экструзия - материал подается в экструдер, где расплавляется. Может быть добавлен цвет, а затем из экструдированного материала формируется новый продукт с добавленной стоимостью.

Материалы EPS можно переработать и превратить в новую упаковку или товары длительного пользования

В нескольких странах во всем мире действуют официальные программы рециркуляции пенополистирола.

Преимущества устойчивого развития , связанные с EPS:

  • При производстве EPS не используются разрушающие озоновый слой ХФУ и ГХФУ
  • При производстве не образуются твердые остаточные отходы
  • Он способствует экономии энергии, поскольку является эффективным теплоизоляционным материалом, который помогает снизить выбросы CO 2
  • EPS подлежит вторичной переработке на многих этапах жизненного цикла
  • EPS инертен и нетоксичен. Не выщелачивает какие-либо вещества в грунтовые воды

Посмотрите интересное видео о переработке пенополистирола!


Источник: Moore Recycling Associates

Спецификация

- Полиизоциануратная (полиизо) изоляция и пенополистирол (EPS)

ISO-HT
® Полиизоциануратная изоляция
2.Плотность 5 фунтов / фут³ (40 кг / м³) для более высоких температур

ISO-HT - это жесткая полиизоциануратная изоляция из полиизоцианурата с закрытыми порами 2,5 фунта / фут³ компании Dyplast Products, предназначенная для применения при высоких температурах до 350 ° F (177 ° C) с периодическим воздействием до 375 ° F (190 ° C). ISO-HT подходит для сред с постоянной температурой или циклическим нагревом. ISO-HT сертифицирован независимой лабораторией на соответствие строгим требованиям к распространению пламени и образованию дыма класса 1 согласно ASTM E84. ISO-HT полностью соответствует строгим требованиям ASTM C591.Dyplast предлагает ISO-HT в виде связки или листов и блоков с допусками до 1/32 дюйма на поверхности. Наша обширная сеть производителей может предоставить специальные формы для труб, фитингов, сосудов или других механических применений.

Полиизоцианурат демонстрирует наивысшее отношение R-ценности (изоляционного качества) к толщине коммерчески доступной изоляции на единицу стоимости, а ISO-HT обеспечивает более высокие R-значения и меньшее термическое старение. Идеально подходит для применения в широком диапазоне температур до 350 ° F (от криогенных жидкостей до низкотемпературного пара), ISO-HT предлагает превосходную производительность по сравнению с альтернативами из полистирола, полиуретана, фенола, стекловолокна, аэрогеля и пеностекла. .Когда температура ограничивается значением ниже 300 ° F, наша линейка продуктов ISO-C1 также доступна с плотностями 2, 2,5, 3, 4 и 6 фунтов / фут³, каждая из которых обеспечивает последовательно улучшенную прочность и другие характеристики для приложений с высокими физическими требованиями.

Линия продуктов ISO

Dyplast производится в виде непрерывной пены. Для получения информации о размерах булочек обратитесь в отдел продаж.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ISO-HT разработан для использования в диапазоне температур от -297 ° F до + 350 ° F, что делает его идеальным для низкотемпературных паровых систем и жидкостей нефтепереработки, а также уникальных коммерческих и промышленных приложений, которые иногда могут работать при более высоких температурах. до + 375 ° F с перерывами, например, в нефтехимических, фармацевтических системах и системах горячего водоснабжения.

ПОГЛОЩЕНИЕ ВОДЫ

Поглощение воды изоляцией может ухудшить теплоизоляционные свойства. Исключительная стойкость ISO-HT к водопоглощению (0,27%) помогает гарантировать, что в течение длительного времени тепловые характеристики превосходят полистиролы, фенольные пенопласты, стекловолокно и пеностекло, которые, например, имеют водопоглощение <0,2% (по данным производителя), но также имеет значительно более низкую изоляционную ценность.

ПРИМЕЧАНИЕ ДЛЯ СПЕЦИФИКАЦИИ / ИНЖЕНЕРОВ И ПОДРЯДЧИКОВ

Посетите www.dyplast.com для легкодоступной информации о спецификациях в формате CSI, а также MSDS и другой информации по безопасности. Соответствующие документы можно найти в два клика с нашей домашней страницы.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОВЕРХНОСТНОГО ГОРЕНИЯ

Международный механический кодекс определяет изоляцию класса 1 как отвечающую требованиям по распространению пламени / дымообразованию 25/450. ISO-HT хорошо работает в этом диапазоне с рейтингом <25/350 (на 4 дюйма). При сравнении характеристик горения поверхности альтернативных продуктов необходимо учитывать установленную систему изоляции в целом, включая спринклерные системы.Например, хорошо продуманная система изоляции ISO-HT может улучшить общие противопожарные / дымовые характеристики полиизоизоляции. С другой стороны, воспламеняемость / дымность альтернативной изоляции может быть снижена из-за герметиков или оболочки, часто рекомендуемых поставщиками. Также существует вопрос целостности системы изоляции во время пожара. ISO-HT может обугливаться пламенем, но сохраняет свою целостность и продолжает защищать изолированную систему.

ДОЛГОСРОЧНАЯ ЗНАЧЕНИЕ R-VALUE

Высокая эффективность теплоизоляции достигается за счет наполнения ячеек газами с низкой теплопроводностью.Вся такая изоляция из жесткого пенопласта (включая полиуретан, экструдированный полистирол и полиизоцианурат), таким образом, со временем теряет небольшую часть своих изоляционных свойств, поскольку воздух вытесняет изоляционные газы. Более компактная и прочная ячеистая структура ISO-HT и наш запатентованный состав ячеистого газа работают вместе, препятствуя переносу газа через границы ячеек, тем самым снижая потерю тепловой эффективности. При температуре 75 ° F средний R-фактор ISO-HT за 15-летний период сопоставим с шестимесячным «выдержанным» R-значением.Более толстая изоляция, пароизоляция и металлические ограничители также ограничивают диффузию газа. Текущие стандарты расчета LTTR в первую очередь применимы к «облицованным» полиизо-картонам и не подходят для шпаклевки ISO-HT.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТАНОВКЕ

ISO-HT разработан для постоянного температурного воздействия до 350 ° F непрерывно и 375 ° F периодически. ISO-HT следует устанавливать на трубу при температуре окружающей среды. Не рекомендуется установка на трубопроводы с высокой температурой или острым паром, так как это вызовет проблемы со стабильностью размеров.ISO-HT может использоваться с соответствующей ASJ или металлической оболочкой. См. Руководство по установке Dyplast.

Таблица 1 Сравнение пены ISO-HT ® с ASTM C591

Общие физические свойства 1,2,3 ISO-HT ® / 2,5 ASTM C591 Макс. Или Мин.
Рабочая температура, ° F (° C) (максимум 4 ) 350 (177) 300 (149)
(минимум) -297 (-183) -297 (-183)
12.1 7 Номинальная плотность, D1622, фунт / фут 3 (кг / м 3 ) 2,5 (40) ≥2,5 (40)
12.2 Сопротивление сжатию (прочность), D 1621 фунт / кв. Дюйм (кПа)
Параллельный 41,4 (285) ≥35 (241)
Перпендикуляр (длина) 33 (230)
Перпендикуляр (ширина) 30 (207)
12.3 Кажущаяся теплопроводность, C 177 8
(в возрасте 6 месяцев при 73 ± 4 ° F) Btu . дюйм / час . фут 2 ° F (Вт / м , ° K)
Средняя измеряемая температура -265 ° F (-165 ° C) 0,084 (0,012) Не указано
Средняя температура измерения -200 ° F (-129 ° C) 0,116 (0,017) ≤0,13 (0,019)
Средняя температура измерения -150 ° F (-101 ° C) 0.137 (0,020) ≤0,15 (0,022)
Средняя температура измерения -100 ° F (-73 ° C) 0,158 (0,023) ≤0,17 (0,025)
Средняя температура измерения -50 ° F (-45 ° C) 0,178 (0,026) ≤0,19 (0,027)
Средняя температура измерения -0 ° F (-17 ° C) 0,188 (0,027) ≤0,19 (0,027)
Средняя температура измерения + 50 ° F (+ 10 ° C) 0.183 (0,026) ≤0,19 (0,027)
Средняя температура измерения + 75 ° F (+ 24 ° C) 0,191 (0,028) ≤0,20 (0,029)
Средняя температура измерения + 150 ° F (+ 66 ° C) 0,229 (0,033) ≤0,24 (0,035)
Средняя температура измерения + 200 ° F (+ 93 ° C) 0,257 (0,037) ≤0,27 (0,039)
12,4 Характеристики горячей поверхности, C411 при
300 ° F (149 ° C) Прогиб, дюймы (мм)
Пройдено @ 0.09 (.22) ≤0,25 (6)
12,5 Водопоглощение, C272, об.% 0,27 ≤1,0
12.6 Паропроницаемость для водяного пара (передача), E96, Допуск (нг / Па · м) 1,93 (2,8) ≤3,5 (5,1)
12.7 Стабильность размеров 5 , D2126,% линейное изменение
-40 ° F, 14 дней 0.6 ≤1
158 ° F, 97% относительной влажности, 14 дней -1,6 ≤4
212 ° F, 14 дней -0,5 ≤2
12,8 Содержание закрытых ячеек, D6226,% 97 ≥90
СООТВЕТСТВУЕТ ASTM C591-17 ДА ДА

Таблица 2

Следующие свойства НЕ определены для ASTM C591, но часто упоминаются.
Характеристики горения на поверхности 6 (при необходимости), E84
Распространение пламени (при толщине 4 дюйма) ≤25
Плотность дыма (при толщине 4 дюйма) 350
Выщелачиваемый хлорид, C871, частей на миллион 58
Прочность на сдвиг, C273, среднее значение по 3 направлениям в фунтах на кв. Дюйм (кПа) 28 (195)
Модуль сдвига, C273, фунт / кв. Дюйм (кПа) 289 (2000)
Прочность на разрыв, D1623, фунт / кв. Дюйм (кПа)
Параллельный 51 (353)
Перпендикуляр 39 (271)
Модуль упругости при растяжении, D1623, фунт / кв. Дюйм (кПа)
Параллельный 2044 (14093)
Перпендикуляр 1481 (10211)
Прочность на изгиб, C203, фунт / кв. Дюйм (кПа)
Параллельный 65 (40)
Перпендикуляр 71 (490)
Модуль упругости при изгибе, C203, фунт / кв. Дюйм (кПа)
Параллельный 1042 (7190)
Перпендикуляр 1172 (8080)
Коэффициент линейного расширения, E228, среднее значение дюйм / дюйм.° F (м / м ° C) 34 x 10 -6 (61 x 10 -6 )
Цвет Желто-коричневый

УВЕДОМЛЕНИЕ: Не подразумевается освобождение от каких-либо патентов, принадлежащих Dyplast Products или другим лицам. Поскольку условия использования и применимые законы могут отличаться от одного места к другому и могут меняться со временем, Заказчик несет ответственность за определение того, подходят ли продукты и информация в этом документе для использования Заказчиком, а также за обеспечение соответствия рабочего места Заказчика и методов утилизации. применимые законы и другие постановления правительства.Dyplast Products не несет никаких обязательств или ответственности за информацию, содержащуюся в этом документе. НЕ ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ НИКАКИХ ГАРАНТИЙ; ВСЕ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ ГАРАНТИИ КОММЕРЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ ИЛИ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЦЕЛИ ЯВНО ИСКЛЮЧАЮТСЯ.

ОГРАНИЧЕНИЯ И ОТКАЗ ОТ ГАРАНТИЙ И ОБЯЗАТЕЛЬСТВ
Характеристики, свойства, рабочие характеристики материалов и технические характеристики, описанные здесь, основаны на данных, полученных в контролируемых условиях. Информация предоставляется при условии, что лица, получающие ее, сделают собственное определение ее пригодности для своих целей перед использованием.Dyplast Products не дает никаких подразумеваемых гарантий любого типа, включая, помимо прочего, любые гарантии товарной пригодности или соответствия назначению. Ни при каких обстоятельствах Dyplast Products не несет ответственности за ущерб любого характера, возникший в результате использования или доверия к этой информации или продукту, к которому относится эта информация. Ни один агент, торговый представитель или сотрудник не имеет права изменять, изменять или дополнять это положение, если это не одобрено в письменной форме должным образом уполномоченным должностным лицом Dyplast Products.

Эффективная теплопроводность пенополиуретана с открытыми порами на основе теории фракталов

На основе теории фракталов проиллюстрирована геометрическая структура внутри пенополиуретана с открытыми порами, который широко используется в качестве адиабатического материала. Создана упрощенная клеточная фрактальная модель. В модели описана методика расчета эквивалентной теплопроводности пористой пены и рассчитана фрактальная размерность. Выводятся математические формулы для фрактальной эквивалентной теплопроводности в сочетании с газом и твердой фазой, для эквивалентной теплопроводности теплового излучения и для полной теплопроводности.Однако полный эффективный тепловой поток складывается из теплопроводности твердой фазы и газа в порах, излучения и конвекции между газом и твердой фазой. Получено фрактальное математическое уравнение эффективной теплопроводности с учетом фрактальной размерности и вакансионной пористости в теле ячейки. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными, разница составляет менее 5%. Обобщены основные влияющие факторы. Исследовательская работа полезна для улучшения адиабатических характеристик пеноматериалов и разработки новых материалов.

1. Введение

Благодаря выдающимся адиабатическим характеристикам пенополиуретан с открытыми ячейками, с малой плотностью и низкой теплопроводностью (0,018 ~ 0,032200 Вт / (м · К)), применяется в различных областях, таких как строительство, холодильные камеры хранения продуктов. , и рефрижераторные перевозки грузов с целью сохранения тепла. Неправильная геометрическая конструкция пенополиуретана с открытыми порами делает его нестандартным по физическим свойствам. И это затрудняет теоретические исследования, особенно в отношении точных тепловых характеристик.На самом деле, теплопроводность адиабатических материалов можно измерить с помощью пластинчатого термозащитного устройства, но это неудобно для научных исследований и разработки пенополиуретана. Анализ и оценка эффективной теплопроводности пористой среды в течение долгого времени представляли собой масштабный исследовательский проект для теплофизической инженерии и гилологии [1]. Хотя в качестве исследовательского проекта для расчета теплопроводности используется пенопластовый материал пористой среды, он всегда считается соединительной виртуальной средой в крупномасштабном пространстве, то есть «средним объемом» в геометрическом распределении.Уитакер [2, 3] и Уитакер и Чоу [4] использовали метод виртуального «среднего объема» для описания процедуры тепломассопереноса внутри пористой среды. Считалось, что пористая среда объединена с твердофазным материалом, жидкостью и газом. Газовая фаза содержит сухой воздух и пар. Предположили, что все фазы в пористой среде представляют собой тепловые балансы, а размеры пор соответствуют «среднему объему», дюжине переменных, входящих в математическую формулу. Yu et al.[5, 6] также экспериментально исследовали их физическую модель связи и диффузии и вывели соответствующую математическую формулу.

В настоящее время существует два основных метода оценки теплопроводности материалов пористых сред. Во-первых, теплопроводность освещается как сложные математические функции пропорцией пор и параметрами микроструктуры. Лагард [7] вывел эквивалентную эффективную функцию теплопроводности насыщенных пористых материалов.Эквивалентная эффективная теплопроводность получается из где - теплопроводность жидкой фазы (), а - теплопроводность твердой фазы ().

Здесь было высказано предположение, что тепловые потоки через флюид в поре и через твердую фазу пористого тела индивидуальны и происходят одновременно. Однако теплообмен также происходил между жидкой фазой и твердой фазой одновременно. Таким образом, реальная модель была более сложной, чем выражение в (1).Поэтому Уильямс и Доу [8] разработали функцию следующим образом: куда. Фактор - это отношение, которое тепловой поток передает вместе с градиентами температуры к общему тепловому потоку, в то время как является фактором отсутствия соединения твердое тело-твердое тело и для существования соединения твердое тело-твердое тело и связи твердое тело-жидкость.

Фактически, в микропространственной структуре материалов пористой среды существование идеального равномерного распределения пор в пористом теле невозможно.Таким образом, существует большая ошибка между упомянутой выше идеальной моделью и реальным телом. Доступные идеальные модели и эмпирические уравнения для пенопластовых теплоизоляционных материалов обычно связаны только с пропорцией пор, которая является приблизительным отражением кажущейся теплопроводности в макропространстве. Но для реального вспененного материала с неравномерным распределением пор имеющиеся идеальные модели и эмпирические уравнения не относятся к микроструктуре и не могут раскрыть фактическую процедуру тепломассопереноса и распределение температуры и влажности.В результате большая ошибка - наличие в исследовательской работе.

Другой метод связан с теорией фракталов. Теория фракталов, введенная в оценочные и исследовательские работы по расчету теплопроводности пористых пеноматериалов, представляет собой новый путь развития теории тепловых характеристик материалов пористой среды. Теория фракталов была впервые выдвинута в 1975 году Мандельбротом, профессором Гарвардского университета в США. Некоторые эксперты, такие как Питчумани [9], Ю и Ли [5], а также Ма и др.[6], провели глубокие исследования эффективной теплопроводности гранулированной пористой среды с помощью теории фракталов и создали соответствующие математические уравнения. Основываясь на теории фракталов, Thovert et al. [10], Zhang et al. В [11] и др. Разработаны теоретические модели для расчета эффективной теплопроводности неоднородной пористой среды. Согласно концепции модели ковра Серпинского, Пичумани и Рамакришнан [12, 13] создали теоретическую модель распределения пор, но модель и математические уравнения были очень сложными во фрактальной размерности.Ma et al. [6] построили математическую модель эффективной теплопроводности для пористой среды в соответствии с теорией фракталов, которая показала, что теплопроводность пористой среды является функцией соотношения пор, соотношения площадей, соотношения теплопроводности в компонентах и ​​теплопроводности. контактное сопротивление все вместе. Это не имело ничего общего с эмпирическими константами и меньшим количеством параметров и просто вычислялось по формуле. Однако разные пористые среды не совпадают друг с другом по внутренней фрактальной сущности.Кроме того, на практике сложно оценить термическое контактное сопротивление пористой среды. Универсальность модели еще требует дополнительной проверки. Thovert et al. [10] осветили фрактальную пористую среду с помощью перколяционной математической модели и выполнили решение геометрической итерацией. После этого Адлер, Товерт и Томпсон добавили эмпирические константы, полученные в результате экспериментов, в функцию Адлера. И функция обычно описывается как где - теплопроводность жидкости в порах пористого материала ().А верхний индекс здесь определяется как: где фактор фрактальной размерности = 2.5–2.85, а спектральная размерность используется для описания процедуры перколяции в порах.

Яншэн [14], основанный на теории перколяции, установил взаимосвязь между диаметром пор в различных зернистых материалах и теплопроводностью. Но пористость пор, фрактальная размерность и микроструктура в модели не участвуют. Пичумани и Яо [15] рассчитали поперечные и продольные фрактальные измерения для освещения микроструктуры волокнистых материалов, а коэффициент теплопроводности был получен на основе традиционной теории теплопередачи.Но модель хорошо работает только с некоторыми волокнистыми пористыми материалами.

Итак, построить теоретически математическую модель эффективной теплопроводности, универсальную для пористой среды, значительно затруднительно. Следовательно, создание математической модели теплопроводности для одной определенной пористой среды, отражающей ее структурную характеристику во внутреннем мире, является важным развивающимся направлением исследований в области пористой среды.

2. Микроструктуры пенополиуретана с открытыми порами и описание фрактала
2.1. Микроструктуры

Полиуретан с открытыми ячейками состоит из твердых субстратов и ячеек. Под действием пенообразователя и агента открытия ячеек образуется большое количество ячеек, которые непрерывно распределяются внутри материала. Ячейки соединяются друг с другом бок о бок, и газ в порах может свободно течь через одну ячейку в другую. Это действительно преимущество для удаления пенообразователя и паров, скопившихся в порах. Между тем газ в порах легко вытесняется прочным соединением ячеек.Твердая подложка из полиуретана с открытыми порами имеет определенную прочность, чтобы поддерживать материал и предотвращать разрушение в вакууме. Таким образом, пенополиуретан с открытой структурой ячеек может широко использоваться в качестве основного материала вакуумной изоляционной панели.

Микроструктура полиуретана с открытыми ячейками, состоящая из каркаса твердой подложки (белая часть на рисунке) и ячеек (черная часть на рисунке), показана на рисунке 1 (полученном с помощью электронной микроскопии). Ячейки обычно имеют кубическую конструкцию в пространстве и непрерывно распределены в плоскости сечения, размеры отверстий находятся в диапазоне 140–220 м, а длина среднего каркаса составляет 125 м.Размеры ячеек различны, а распределение случайное и неравномерное.


2.2. Описание фрактала

Теория фракталов с момента своего зарождения вызвала интерес многих ученых благодаря своим уникальным преимуществам исследования нерегулярных и сложных геометрических объектов и успеху в решении многих задач геометрии, физики, геологии, гилологии и т. Д. на. Между тем, различные проблемы в научных дисциплинах также способствовали развитию теории фракталов.Теория фракталов - это эффективный подход к описанию нелинейных явлений в природе, сложных геометрических структур, внутренних объектов и пространственного распределения. Теория фракталов впервые провела исследование нелинейных сложных систем и проанализировала внутренние законы изучаемых предметов, которые не были упрощенными и абстрактными. В этом существенное отличие теории фракталов от линейного пути. Два предмета можно рассматривать как самоподобие, при этом значения фрактальной размерности равны согласно теории фракталов.Эксперты и исследователи построили различные фрактальные модели для материалов пористой среды, а многие исследователи применяют такие известные модели, как модель ковра Серпинского, модель губки Менгера и модель кривой Коха. Однако материалы почти пористой среды по своей природе не совпадают с упомянутыми выше моделями. Они не являются строгим подобием, но похожи по математическому расчету.

Согласно теории фракталов, это самоподобное масштабное соотношение между метрической мерой объектов и физической величиной, существующей в размерном евклидовом пространстве, включая площадь и объем, или длину пористого фрактала [16]:

Для одного фрактального тела значение фрактальной размерности находится в диапазоне от 2 до 3.Но для полиуретана с открытыми порами микроструктуры диаметры пор разные. Структура нерегулярная, а распределение случайное. Для пенополиуретана с открытыми порами наибольший размер пор ячеек = 220 мкм, а наименьший -; и предполагая длину такта для шага, объем ячейки V можно описать следующим образом:

На основании теории фракталов, распределение ячеек статистически автомодельно для пенополиуретана с открытыми ячейками.Уравнение (6) можно заменить следующим: где C - постоянная величина. Логарифмируя (7), (8) можно получить как

Согласно методу случайных фракталов ковра Серпинского, на Рисунке 1 вычислен фрактал, и результат показан на Рисунке 2. То есть, объем пенополиуретана с открытыми ячейками в этом исследовании имеет фрактальную характеристику, а значение фрактальной размерности относится к образцу.


Однако структура пористой среды нерегулярна, а распределение пор также является случайным.Физическая величина, количество пор, зависит от диаметра пор D . Итак, (5) можно переписать как или

Принимая дифференциальный коэффициент к (9), тогда

Итак, объединение с (10) и (12) может быть получено как

Здесь функцию вероятности распределения пор можно переписать как

Фрактальный эффективный диаметр L пор в полиуретане с открытыми ячейками можно рассчитать согласно функции вероятности распределения пор:

Основываясь на внутренней структуре полиуретановой формы с открытыми ячейками, мы предполагаем, что ячейки имеют кубическую форму и хорошо распределены, как на рисунке 3.


3. Эквивалентная теплопроводность фрактальной модели

Эквивалентная теплопроводность материалов пористой среды с открытыми ячейками является функцией переменной теплопроводности фаз, внутренней структуры и распределения пор [17]. Таким образом, эквивалентная теплопроводность может быть представлена ​​следующим образом: где - теплопроводность фазы и в материалах пористой среды. Для твердой фазы проводимость равна, а для газа в порах - пористость среднего объема.

Математическая модель для полиуретана с открытыми ячейками разработана на основе (15) в данной статье. Пренебрегая эффектом теплового излучения в ячейках и конвекции тепла газа, мы заключаем, что теплопередача в одной ячейке полиуретановой формы с открытыми ячейками зависит только от соседних ячеек. Для одной ячейки предполагаем, что структура представляет собой правильную призму, фрактальный диаметр L ; высота указана выше в (14), а высота твердых подложек d , как на рисунке 3.Таким образом, всю процедуру теплопередачи в ячейке можно проанализировать как передачу электричества в электрической цепи. Предположим, что тепловой ток течет сверху вниз через корпус элемента, тогда тепловое сопротивление элемента в основном состоит из четырех частей.

- термическое сопротивление вертикальной стойки 1, стойки уровня 2, газа между стойками уровня и газа в полости.

Упрощенная модель теплового сопротивления может быть описана как на рисунке 4.


Согласно взаимосвязанным знаниям о теплопередаче, мы можем легко получить, что где - полное тепловое сопротивление; - теплопроводность каркаса пены; - теплопроводность газа в ячейках; эффективная теплопроводность формы.

Из приведенного выше анализа мы можем сделать вывод, что

Из (3) и (17), (18) легко получить: где в (18) - эффективная теплопроводность при наличии статического газа в порах полиуретана с открытыми ячейками.

Здесь будет представлена ​​концепция пористости пористого полиуретана. Как правило, это отношение суммы объема вакансии ко всему объему блока материала. Используя методы расчета по теории фракталов, пористость может быть легко освещена как [18] Комбинируя (18) с (19), получим эффективную теплопроводность:

Из (20) можно сделать вывод, что эффективная теплопроводность полиуретановой формы с открытыми ячейками связана с фазами тела ячейки, фрактальной размерностью и структурой ячейки, то есть пористостью.

Теплопроводность будет уменьшаться с увеличением фрактальной размерности объема ячеек и увеличением пористости пор, и это соответствует теплопроводности. Чем больше фрактальная размерность и пористость, тем меньше твердые подложки и тем хуже теплопроводность.

4. Эффективная теплопроводность теплового излучения

Тепловое излучение является важным фактором для пенополиуретана с открытыми порами. Его можно рассматривать как среду серого тела для оценки радиационного теплового потока в ячейках [10].Таким образом, скорость радиационного теплового потока для ячейки равна где - постоянная Стефна-Больцмана, Вт / (K 4 · м 2 ), - коэффициент ослабления излучения для пористой среды, и - отдельно температуры теплового потока на входе и выходе.

Таким образом, мы можем получить эквивалентную радиационную теплопроводность для пористой среды:

5. Сравнение результатов теоретического расчета и эксперимента

Полная эквивалентная теплопроводность может быть получена в (23) при условии объединения теплопроводности и радиационно-проводящей теплопроводности вместе:

Определенная полиуретановая пена с открытыми ячейками, указанная выше, выбрана в качестве образца для испытаний в экспериментах, ее теплопроводность твердых субстратов составляет Вт / (м · К), теплопроводность газа в порах составляет Вт / (м · К). , а протестированный коэффициент затухания равен m −1 .Метод измерения теплопроводности образца - метод термозащитных пластин. Стандарт тестирования относится к GB / T3399-2009. Результаты представлены в таблице 1.


Образец Плотность кг / м 3 Пористость% Фрактальное измерение Средняя температура K Вт / (м · К) Разница
%

1 45 81 2.63 300 0,2804 0,0022 0,2826 0,280 -0,93%
355 0,2804 0,0028 0,2832 0,2832 9327 0,2832 9327 2 60 72 2,53 300 0,3186 0,0022 0,3208 0,330 2.8%
355 0,3186 0,0028 0,3214 0,332 3,2%

7 9 6. Заключение небольшая разница между результатами, рассчитанными по теоретической модели, представленной выше, и экспериментальными. Выводы по результатам исследования следующие.

Между экспериментальными и теоретическими расчетами, представленными в этой статье, наблюдается хорошее соответствие.Ошибка менее 5%. В частности, если взять пенополиуретан с открытыми порами в качестве сердцевины вакуумных изоляционных панелей, теплопроводностью газа в (18) можно пренебречь, что позволит упростить расчеты и получить более точные результаты.

Эффективная теплопроводность полиуретановой пены с открытыми порами зависит от свойств материала, внутренней микроструктуры и температуры окружающей среды. Теплопроводность во время теплопроводности в целом эффективная теплопроводность преобладает при нормальной температуре, тогда как эффективная теплопроводность во время излучения немного волнообразна, но значение не является первичным.Таким образом, увеличение пористости корпуса может улучшить все его теплоизоляционные свойства при условии, что его структурная прочность будет достаточной для пенополиуретана с открытыми порами.

Исследовательская работа явно установила связь между теплофизическими свойствами и внутренней микроструктурой пористой среды с помощью теории фракталов. Теоретическая работа могла бы стать важным справочным материалом для улучшения теплоизоляции пористой среды и полезной при разработке нового материала для защиты окружающей среды и энергосбережения.

Номенклатура
коэффициент 3 Объем ( ).
C : Постоянное значение
: Наименьший размер отверстия
: Наибольший размер отверстия
: Спектральный размер
d : Ширина модельной колонны
L : Длина модельной колонны
R : Тепловое сопротивление (м 2 · К / Вт)
T : Температура (K)
V :
Греческие символы
:
: Константа Стефна-Больцмана,
σ = 5,6697 × 10 м 2 )
: Коэффициент ослабления излучения
: Теплопроводность (Вт / (м · К))
: Изменяемая длина измерения (м)
Пористость пор в среднем объеме.
Нижние и верхние индексы
: Эффективные
: Излучение
g : Остаточная газовая фаза в порах
f : Жидкая фаза
S : Твердая фаза
всего: 9034 Ценность, полученная в результате экспериментов.
Выражение признательности

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы науки и технологий Шанхайского морского университета No. 20120091. Мы благодарны профессору Вэньчжэ Суну и профессору Дэну Цао за их советы и предложения по этому проекту. Авторы также выражают признательность доктору Вэньчжун Гао за ценные обсуждения и вклад в монтаж экспериментальных и установку устройств сбора данных.

Экспериментальное исследование и корректировка модели

В данном исследовании сверхлегкий пенополистироловый пенобетон (EFC) был изготовлен методом химического вспенивания, а его теплоизоляционные свойства были измерены переходным методом при различных температурах окружающей среды (от −10 до 40 ° C). ° С).Затем наблюдали влияние температуры и объемной доли EPS на теплопроводность и плотность EFC в сухом состоянии. В конечном итоге уравнение Ченга – Вачона было модифицировано путем введения температурного параметра. Результаты показали, что теплопроводность EFC уменьшается с повышением температуры. Также было продемонстрировано, что подходящий объем частиц EPS может не только уменьшить теплопроводность EFC, но также уменьшить влияние температуры на теплопроводность. Теплопроводность EFC при различных температурах была точно предсказана в этом исследовании с использованием предложенной модели.

1. Введение

Пенобетон (FC) - это тип легкого пористого материала на основе цемента с плотностью от 400 кг / м 3 до 1900 кг / м 3 , который широко используется в области строительства, особенно для снижения статической нагрузки конструкций и для сохранения тепла, демпфирования, звукоизоляции и заполнения пор [1]. По сравнению с органическими изоляционными материалами ТЭ имеет более высокую прочность, лучшую огнестойкость и долговечность [1–3]. Однако, чтобы соответствовать более высоким требованиям к теплоизоляционным характеристикам, плотность FC должна быть дополнительно снижена до менее чем примерно 400 кг / м 3 .В соответствующих исследованиях было установлено, что метод химического вспенивания больше подходит для сверхлегких ТЭ, чем механическое вспенивание [4–9].

Пенополистирол (EPS) был впервые представлен в качестве легкого заполнителя для бетона Куком в 1973 году [10]. Благодаря своей превосходной теплоизоляции и близким пористым свойствам частицы пенополистирола существенно влияют на тепловые характеристики FC. Например, Sayadi et al. [11] добавили регенерированные частицы EPS в FC и обнаружили, что теплопроводность образца FC с объемной долей EPS 82% была снижена на 45%, а плотность - на 62.5%. Видно, что EPS имеет широкие перспективы применения и большую потенциальную ценность в FC [12–14].

Теплопроводность - важный параметр, отражающий способность бетона передавать тепло. Многие исследователи изучали теплопроводность композиционных материалов и выявляли влияние различных факторов на теплопроводность [15]. Температура как внешнее условие оказывает важное влияние на теплопроводность бетона [16–20]. Рахим и др. [21] проверили теплопроводность трех бетонных материалов на биологической основе при различных температурных условиях (от 10 до 40 ° C) в установившемся состоянии с использованием метода защищенной горячей плиты.Они обнаружили, что теплопроводность бетонных материалов увеличивается с повышением температуры. Тандироглу [22] изучил теплопроводность легкого необработанного бетона с перлитовым заполнителем и установил функции взаимосвязи для теплопроводности, водоцементного отношения, количества перлита по массе и температуры. Предложенные эмпирические соотношения теплопроводности применимы в диапазоне температур от -70 до 30 ° C. Ли и др. [23] обсудили общие модели теплопроводности, основанные на экспериментальных данных, и предложили модель прогнозирования теплопроводности FC, но они не смогли учесть влияние внешних факторов окружающей среды на теплопроводность модели, таких как температура.Таким образом, теплопроводность различных типов бетона значительно различается при изменении температуры. В настоящее время теоретические модели теплопроводности ТЭ не учитывают температурные эффекты.

В данном исследовании сверхлегкий пенополистирол пенобетон (EFC) с различным содержанием пенополистирола готовится методом химического вспенивания, а его теплопроводность измеряется при различных температурах окружающей среды (от -10 до 40 ° C). На основе результатов испытаний и существующих моделей теплопроводности была получена модель теплопроводности EFC с поправкой на температуру.

2. Экспериментальные программы
2.1. Сырье и соотношение смеси

Загущенный материал, использованный в этом исследовании, был изготовлен из китайского обычного портландцемента 42,5 и летучей золы класса I. Соответствующие технические показатели для этих двух материалов показаны в таблицах 1 и 2. Добавление летучей золы может оптимизировать структуру пор FC и улучшить его теплоизоляционные характеристики. Кроме того, EPS имеет размер частиц от 2 до 4 мм, кажущуюся плотность 18,8 кг / м 3 и теплопроводность 0.0313 Вт / (м · К). Пенообразователь, использованный в этом тесте, представлял собой раствор перекиси водорода с концентрацией 30%. Стабилизатором служил стеарат кальция. Первым укрепляющим агентом был нитрит натрия, а загустителем - эмульсия акрилатного сополимера. Используемая вода была водопроводной. Соотношение воды и связующего, содержание пенообразователя и дозировка летучей золы были скорректированы для определения эталонного соотношения смеси, которое показано в таблице 3. Всего было приготовлено 12 испытательных блоков пенобетона с химическим вспениванием EPS путем изменения объемной доли EPS (0% ~ 60%).

0

Тип цемента Удельная поверхность (м 2 / кг) Время схватывания (мин) Прочность на изгиб (МПа) ) Прочность на сжатие (9034 МПа)
Начальная установка Окончательная установка 3d 28d 3d 28d

PO 42,5 345,00 150 150 8,0 16,5 46,2


9030 м3 (%)
Насыпная плотность (кг / м 3 )
SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Cao 90g327 NaO

58 30 4.3 1,5 2,8 3,2 2100 1086

г)
0 w / b Объем пены (%)

A 1 193 157 0,48 6,3 9327

соотношение w / b: вода-связующее.

2.2. Прибор для испытаний
2.2.1. Тестер теплопроводности

Для испытания теплопроводности использовался анализатор термических характеристик ISOMET 2114, произведенный в Словакии (рис. 1). Прибор может быть использован для определения теплопроводности, объемного теплового потока и температуропроводности композитов на основе цемента [24]. Он основан на принципе испытания на переходные процессы, а диапазон измерения температуры составляет 15 ~ + 50 ° C с точностью 1 × 10 -4 Вт / (м · К).Прибор можно проверить с помощью зонда или плоской пластины. В этом тесте используется поверхностный зонд с диапазоном измерения 0,04 ~ 0,3 Вт / (м · К).


2.2.2. Испытательный бокс при высоких и низких температурах

В этом испытании использовался испытательный стенд для моделирования высоких и низких температур, разработанный Северо-восточным сельскохозяйственным университетом. Его основные показатели производительности приведены в таблице 4.


Полезный объем 5 м × 4 м × 2,5 м
Диапазон температур −45∼ + 60 ° C
Колебания температуры ± (0.05∼0,1) ° C
Мощность нагрева 1500 Вт
Холодопроизводительность 1500 Вт

2.3. Технология приготовления и методика химического вспенивания пенобетона EPS
2.3.1. Технология подготовки

В соответствии с характеристиками пенополистирола и технологией формования химического пенобетона образцы пенополистирола с химическим вспениванием были приготовлены в соответствии со следующим процессом: (a) Частицы пенополистирола были влажными в течение одной минуты с одной третью общая вода.(b) Цемент для смешивания, летучая зола, другие твердые материалы, оставшаяся вода и загуститель смешивали и перемешивали до тех пор, пока смесь не стала однородной. Затем смоченные частицы EPS помещали в смесь и перемешивали в течение одной минуты. Температуру суспензии поддерживали на уровне 25 ° C. (c) Добавляли раствор нитрита натрия. Смесь перемешивали на низкой скорости в течение 30 секунд, а затем перемешивали на высокой скорости в течение 10 секунд. (D) В смесь вливали перекись водорода, и ее перемешивали в течение 10 секунд.(e) Смесь быстро вылили в форму и оставили на 24 часа при 20 ° C. Затем образцы вынимали из формы, когда они имели определенную прочность, и затем осуществляли стандартное отверждение. Бетонный образец показан на рисунках 2 (а) и 2 (б).

2.3.2. Экспериментальные методы

Испытание образцов на плотность в сухом состоянии проводилось в соответствии с китайским стандартом GB / T11969-2008. Измерения проводились после сушки образцов до постоянного веса. Окружающая среда с постоянной температурой обеспечивалась испытательным боксом при высоких и низких температурах.Теплопроводность образцов была проверена после двухчасового стояния при постоянной температуре. При постоянной температуре измеряли теплопроводность полированных образцов с обеих сторон с помощью анализатора тепловых характеристик. Теплопроводность некоторых образцов EFC при 20 ° C показана в Таблице 5. Из-за неоднородности FC были протестированы три положения лицевой поверхности, и было вычислено среднее значение результатов.


Объемная плотность в сухом состоянии (кг / м 3 ) Пористость (%) Средняя теплопроводность (Вт / (м · К)) Объемная плотность в сухом состоянии (кг / м 3 ) Пористость (%) Средняя теплопроводность (Вт / (м · К))

304 73.47 0,0838 291 73,04 0,0704
366 68,06 0,0926 230 79,93 0,0761 0,0921
362 70,07 0,1000 237 79,32 0,0750
336 71.99 0,0810 267 76,70 0,1037

3. Результаты и обсуждение
3.1. Взаимосвязь между объемной плотностью в сухом состоянии и теплопроводностью образцов EFC при различных температурах

Теплопроводность - это основной физический параметр, используемый для характеристики теплопередачи материалов. Механизм теплопроводности у разных веществ разный.Согласно теории теплопередачи [25, 26], свободная подвижность электронов и колебания решетки являются двумя основными независимыми механизмами теплопередачи твердого тела. В основном это упругая волна (или волна решетки), которая, создаваемая колебанием решетки в месте с более высокой температурой, вызывает колебание соседней решетки для передачи тепла в неорганических неметаллических твердых материалах. Поскольку бетон состоит в основном из твердых компонентов, механизм теплопередачи каркаса аналогичен механизму передачи тепла твердого тела.Поэтому теплопроводность бетона в первую очередь зависит от плотности материалов. Обычно низкая плотность соответствует низкой теплопроводности [27].

Закон изменения был получен путем подбора результатов испытаний объемной плотности в сухом состоянии и теплопроводности при различных температурах, как показано на Рисунке 3. Объемная плотность в сухом состоянии химического вспенивания пенобетона EPS положительно коррелирует с теплопроводностью.


Данные испытаний были подогнаны для получения соотношения между объемной плотностью в сухом состоянии и теплопроводностью EFC при температуре 0 ° C.Выражение отношения может быть записано как

. Содержание пены и содержание EPS определяют его объемную плотность в сухом состоянии в EFC и влияют на теплопроводность EFC. В тех же условиях количество пор в пористом материале определяет его теплопроводность. Когда количество пор такое же, теплопроводность увеличивается с увеличением размера пор. Однако соединенные поры увеличивают теплопроводность бетона. Кроме того, объемная доля EPS является ключевым фактором, изменяющим объемную плотность FC в сухом состоянии.На рис. 4 представлена ​​кривая влияния объемной доли EPS на объемную плотность FC в сухом состоянии. Согласно Фигуре 4, микропоры не изменились при добавлении небольшого количества частиц EPS до тех пор, пока не было добавлено 10% частиц EPS. В этот момент соотношение больших пор в образцах показало тенденцию к увеличению, что привело к уменьшению сухой объемной плотности. Однако, когда процент пор с диаметрами, достигающими 200-400 мкм м, был слишком большим, внутренняя структура пор была бы нестабильной, и некоторые большие поры могут быть разрушены.Это привело бы к увеличению сухой объемной плотности образца и, таким образом, повлияло бы на теплопроводность EFC [28].


3.2. Влияние температуры на теплопроводность пенобетона EPS

В этом эксперименте использовались пять температур, а именно -10 ° C, 0 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C. Эти температуры использовались для изучения теплоизоляционных характеристик EFC. Теплопроводность FC, смешанного с различным содержанием частиц EPS, была протестирована, чтобы получить закон изменения теплопроводности FC с различными объемными долями EPS в зависимости от температуры, как показано на рисунке 5.Как видно из рисунка 5, теплопроводность химического пенобетона положительно коррелирует с внешней температурой. При изменении температуры наибольшая амплитуда изменения ТЭ без частиц ЭПС достигла 52%, что свидетельствует о значительном влиянии температуры на теплопроводность ТЭ [29]. Это связано с тем, что теплопроводность FC связана не только с интенсивностью движения частиц в твердой, жидкой и газовой фазах, но также с силами взаимодействия между различными фазами частиц и их пространственным распределением.Из-за большой пористости FC высокая температура может усилить неравномерное движение и столкновение молекул газа в порах. Это усилило бы взаимодействие между различными фазами частиц, тем самым увеличив теплопроводность.


На рис. 5 показано сравнение с кривой теплопроводности FC без шариков из пенополистирола, другие кривые с шариками из пенополистирола, очевидно, более гладкие и с меньшими наклонами в том же диапазоне температурного градиента. Когда объемное содержание EPS составляло 55%, изменение температуры меньше всего влияло на теплопроводность.Этот результат демонстрирует, что надлежащее количество частиц EPS может не только снизить теплопроводность EFC, но и компенсировать изменения теплопроводности, вызванные изменениями температуры. Этот эффект является основным преимуществом структуры EPS и улучшения им структуры пор FC. Эмпирические корреляции между теплопроводностью ТЭ и температурой при различных объемных долях пенополистирола показаны в таблице 6.

7

8 = 0.998

01 = 0,987 9034

объемная доля пенополистирола (%) λ = a ( T 2 ) + bT + c R 2

0 λ 0.000008 T 2 + 0,0008 T + 0,071 R 2 = 0,995
5 λ 5 = −0,001088 + 0 2 T + 0,0749 R 2 = 0,995
20 λ 20 = −0,000001 T 2 + 0,0009 T
55 λ 55 = −0,000009 T 2 + 0,0007 T + 0,0625 R 2 = 0,987

3.3. Влияние содержания пенополистирола на теплопроводность FC при различных температурах

Избыточное содержание пузырьков, введенных в цементную матрицу, вызовет некоторые трудности при формировании бетона.Поэтому сложно снизить плотность и теплопроводность сверхлегкого ТЭ за счет увеличения количества пенообразователя. В этом исследовании определенная объемная доля частиц пенополистирола была добавлена ​​к химическому вспениванию пенобетона для изменения собственного веса и теплоизоляционных характеристик бетона.

Частицы EPS обладают хорошими тепловыми характеристиками. Влияние объемной доли EPS на теплопроводность FC при различных температурах показано на рисунке 6. Добавление частиц EPS значительно изменило теплопроводность FC.По сравнению с FC без EPS максимальная амплитуда изменения теплопроводности FC уменьшилась на 46% после добавления определенной объемной доли частиц EPS. Согласно рисунку 6, теплопроводность EFC сначала уменьшалась, а затем увеличивалась с увеличением содержания EPS. Это произошло в первую очередь потому, что частицы пенополистирола (98% воздуха и 2% полистирола) имеют внутри множество закрытых пор, и они обладают большим термическим сопротивлением. С увеличением содержания EPS соответственно увеличивалось тепловое сопротивление EFC.Следовательно, его теплопроводность снизилась. Недавние исследования показывают, что при добавлении пенопласта к бетону из пенополистирола пенообразователь создает структуру микропор между гранулами пенополистирола [30]. Однако, когда объемная доля EPS слишком велика, расстояние между частицами EPS будет уменьшаться. Это заставляет окружающую пену собираться вместе и соединяться, образуя более крупные поры. В результате увеличилась внутренняя связная пористость и значительно увеличилась теплопроводность, что даже повлияло на обычное вспенивание FC.


Как видно из рисунков 4 и 6, результаты показывают, что сверхлегкий пенобетон с химическим вспениванием EPS с плотностью в сухом состоянии менее 300 кг / м 3 и нормальной теплопроводностью от 0,0704 до 0,0767 Вт / (м · К) можно было получить, когда объемная доля EPS составляла 25% ~ 35%. Кроме того, по сравнению с обычным FC, он показал эффективную теплоизоляцию при изменении температуры.

4. Температурно-модифицированная модель теплопроводности для EFC
4.1. Базовая модель теплопроводности пенобетона
4.1.1. Последовательные и параллельные модели

Основной формой передачи тепла внутри бетонных материалов является теплопроводность. Хашин и Штрикман предложили эффективные модели теплопроводности двухфазной системы [31]. Последовательная и параллельная модели основаны на верхнем и нижнем пределах теплопроводности материалов соответственно. В этих моделях частицы пены и пенополистирола используются в качестве дисперсной фазы, а цемент, летучая зола и суспензия используются в качестве непрерывной фазы для расчета теплопроводности бетона.Выражения, как правило, можно записать в виде следующих уравнений: Серийные модели: Параллельные модели:

4.1.2. Maxwell
- Eucken Модель

Модель Максвелла-Ойкена предполагает, что пена состоит из однородных сфер, которые неравномерно распределены и не имеют сил взаимодействия. Более лаконично, модель утверждает, что теплообмен не может осуществляться между дисперсными фазами. На этой основе удалось успешно вывести минимальные границы теплопроводности изотропных и макроскопических однородных двухфазных материалов [32].

Когда пена замешивается в бетон, ее форма и распределение будут изменены из-за выдавливания суспензии, но модель учитывает только показатель пористости. Его выражение выглядит следующим образом [32]:

4.1.3. Модифицированная объемная модель для пенобетона

Li рассмотрела объемное содержание пены и предложила модифицированную модель, которая может быть применена к расчету теплопроводности FC путем объединения данных испытаний FC на основе модели теплопроводности Cheng-Vachon [23].Модель предполагает, что в бетонном растворе нет пор, а тепловая конвекция, излучение и контактное сопротивление не учитываются. Он в первую очередь корректирует объемное содержание дисперсной фазы и учитывает влияние сложных факторов, таких как путь теплопередачи и извилистость во время процесса теплопередачи. Эта модель может точно предсказать теплопроводность FC.

Ниже приведены уравнения для модели поправки на объем теплопроводности FC [23]:

Разница в теплопроводности между пеной и цементно-зольным раствором представлена ​​с помощью простого уравнения:

Модифицированный объемное содержание пены можно выразить следующим образом:

Из уравнений (5) и (6) эффективное тепловое сопротивление FC представляется следующим образом:

Тогда уравнение теплопроводности для FC равно

Оно должно быть отметили, что t - это поправочный коэффициент на объемное содержание пены, полученный путем подбора данных испытаний.

4.2. Оценка модели и определение параметров

Модель коррекции объема, предложенная Ли, была использована для проверки и изучения экспериментальных результатов FC в исследовании. Поскольку 98% частиц EPS были воздухом и разница в теплопроводности между ними была небольшой, пористость и EPS были упрощены до дисперсной фазы, а цементно-зольный раствор был непрерывной фазой. Сравнение между прогнозируемым значением и экспериментальным значением последовательных и параллельных моделей, модели Максвелла – Ойкена и модели поправки на объем показаны на рисунке 7.


Согласно рисунку 7, данные теплопроводности, предсказанные параллельной и последовательной моделями, находились в верхнем и нижнем пределах соответственно, и они значительно отличались от экспериментальных результатов. Теплопроводность, предсказанная моделью Максвелла – Эйкена, была намного больше, чем экспериментальные данные. Это произошло потому, что модель Максвелла – Ойкена предполагала, что устьица в тестовых блоках были однородными и независимыми сферами. В действительности эти формы пор сильно различаются, и некоторые из них являются связанными порами, что приводит к большому отклонению между прогнозируемым значением и экспериментальным значением.

Аппроксимация методом наименьших квадратов модифицированной объемной модели, предложенной Ли, была выполнена с использованием частичных тестовых данных. Когда t = 2,15, был получен эффект наилучшего соответствия, и прогнозируемый результат был наиболее близок к значению теста. Поэтому модифицированная объемная модель, предложенная Ли, была использована для прогнозирования и оценки теплопроводности EFC в этом исследовании.

Модель оценила влияние температуры на теплопроводность различных фаз на основе модифицированной объемной модели, предложенной Ли, и скорректировала поправочный коэффициент объема с помощью температурной функции.

В настоящем исследовании мы предлагаем новую корреляцию для дисперсной фазы:

Разница между двумя фазами в теплопроводности с поправкой была дана

Влияние температуры было введено в теплопроводность для корректировки объемного содержания Корректирующий коэффициент пены:

Затем были скорректированы пористости при различных температурах, можно записать, как показано в следующих уравнениях:

Объемный поправочный коэффициент пены после двухкратной коррекции можно записать следующим образом:

Корректирующее уравнение объемного содержания пены при различных температурах было следующим:

Комбинируя уравнения (9) и (15), было получено модифицированное термическое сопротивление FC

Тогда модифицированное уравнение теплопроводности FC можно выразить как упрощенная форма

Экспериментальные данные теплопроводности ЭПЧ при различных температурах введите данные в скорректированную модель теплопроводности EFC, чтобы получить рисунок 8.На рисунке предсказанные значения температурно-модифицированной модели при различных температурах сравниваются с экспериментальными значениями. Результаты показывают, что предсказанные значения совпадают с экспериментальными значениями при различных температурах, что указывает на хороший предсказывающий эффект модели. По сравнению с другими моделями прогнозирования, модель в этом исследовании не только отражала влияние температурных параметров, но также рассчитывала теплопроводность EFC при различных температурах.


5.Выводы

(1) Температура оказала значительное влияние на теплопроводность EFC. Теплопроводность EFC увеличивалась с повышением температуры. При изменении температуры амплитуда изменения теплопроводности одного и того же КТЭ достигала 28% -52%. (2) С увеличением содержания ЭПС влияние температуры на теплопроводность ТЭ снижалось, что указывало на что соответствующее количество частиц EPS может не только снизить его теплопроводность, но и смягчить изменение теплопроводности, вызванное изменениями температуры.(3) Частицы EPS имели хорошие тепловые характеристики. С увеличением объемной доли ЭПС теплопроводность ЭТЦ снижалась. Однако, когда объемная доля EPS была слишком большой, теплопроводность явно увеличивалась. Результаты показали, что химический пенополистирол сверхлегкий пенобетон с плотностью в сухом состоянии менее 300 кг / м 3 и нормальной теплопроводностью от 0,0704 до 0,0767 Вт / (м · К) может быть приготовлен, когда объемная доля пенополистирола составляла 25% ~ 35% при изменении температуры.Кроме того, по сравнению с обычным FC, он имел хорошую температурную стабильность. (4) Модель прогнозирования теплопроводности EFC, которая учитывала влияние температуры, была создана на основе модифицированной модели теплопроводности объема дисперсной фазы. Кроме того, предсказанные результаты были проверены с использованием экспериментальных данных, чтобы доказать их точность. Важно отметить, что модель применима только для прогнозирования теплопроводности EFC в условиях температуры наружного воздуха, и определение коэффициента температурной коррекции не было уникальным.

Список символов
электропроводность (Вт / (м · К)) 9032 (Эффективная теплопроводность) / (м · К))
k c : Теплопроводность цементно-зольной суспензии (Вт / (м · К))
k d 4:
: Модифицированная теплопроводность дисперсной фазы (Вт / (м · К))
: Теплопроводность пенобетона (Вт / (м · К) K))
: Модифицированная теплопроводность пенобетона (Вт / (м · К))
M : Коэффициент увеличения между двумя фазами
: Увеличение коррекции температуры коэффициент между двумя фазами
n : Пропорциональный коэффициент
: Модифицированное тепловое сопротивление ((м · К) / Вт)
: Температурная коррекция среднеквадратичное сопротивление ((м · К) / Вт)
T : Температура испытания (° C)
t ′ : Прогнозируемый коэффициент поправки на объем

t 905 x :

Температурный поправочный коэффициент объемного содержания пены
: Пористость (%)
: Константа температурной поправки
λ :
ρ : Объемная плотность в сухом состоянии (кг / м 3 )
λ 1 : Теплопроводность непрерывной фазы (Вт / ( м · К))
λ 2 : Теплопроводность дисперсной фазы (Вт / (м · К))
: Объемная доля дисперсной фазы (%) 9 0327
: Модифицированная объемная доля дисперсной фазы (%)
: Объемное содержание дисперсной фазы с поправкой на температуру (%).
Доступность данных

В статью включены данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку со стороны Национального фонда естественных наук Китая (51541901), ключевого проекта науки и технологий провинции Хэйлунцзян (GZ16B010) и финансовой помощи постдокторантам Хэйлунцзяна (LBH-Z13045).

Теплопроводность - выбранные материалы и газы

Теплопроводность - это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло. Теплопроводность может быть определена как

«количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала в направлении, нормальном к поверхности единицы площади - из-за градиента единичной температуры в условиях устойчивого состояния»

Теплопроводность единицами являются [Вт / (м · К)] в системе СИ и [БТЕ / (час фут ° F)] в британской системе мер.

См. Также теплопроводность изменения в зависимости от температуры и давления , для: воздуха, аммиака, двуокиси углерода и воды

Теплопроводность для обычных материалов и продуктов:

9140 (газ) (газ) 403 Коричневый 0.58 целлюлоза и регенерированная древесина.23 16,3 4 - 0,7 9140
Теплопроводность
- k -
Вт / (м · К)

Материал / вещество Температура
25 o C
(77 o F)

(257 o F)
225 o C
(437 o F)
Acetals 0.23
Ацетон 0,16
Ацетилен (газ) 0,018
Акрил 0,2
Воздух 0,2 0,0333 0,0398
Воздух, высота 10000 м 0,020
Агат 10,9
Спирт 0.17
Оксид алюминия 36 26
Алюминий
Алюминий Латунь 121
121
0,0249 0,0369 0,0528
Сурьма 18,5
Яблоко (85.6% влаги) 0,39
Аргон (газ) 0,016
Асбестоцементная плита 1) 0,744 листы асбеста 0,166
Асбестоцемент 1) 2,07
Асбест в сыпучей упаковке 1) 0.15
Фрезерная плита асбеста 1) 0,14
Асфальт 0,75
9034
Слои битума / войлока 0,5
Говядина постная (влажность 78,9%) 0.43 - 0,48
Бензол 0,16
Бериллий
Висмут 8,1 9034 9034 0,02
Весы котла 1,2 - 3,5
Бор 25
Блок латуни 10 - 0,20
Кирпич плотный 1,31
Кирпич пожарный 0,47
Кирпич изоляционный
Кирпич изоляционный 0,15 0,15 Кирпич общий ) 0,6 -1,0
Кирпичная кладка плотная 1,6
Бром (газ) 0,004
Bronze
Сливочное масло (содержание влаги 15%) 0,20
Кадмий
Силикат кальция 0,05
Двуокись углерода (газ) 0,0146
Окись углерода 0,0232
Чугун

Ацетат целлюлозы, формованный, лист

0,17 - 0,33
Нитрат целлюлозы, целлулоид 0,12 - 0,21
Цемент, строительный раствор 1,73
Керамические материалы
Мел 0.09
Древесный уголь 0,084
Хлорированный полиэфир 0,13
Никель Сталь
Хром
Хромоксид 0,42
Глина, от сухой до влажной 0.15 - 1,8
Глина насыщенная 0,6 - 2,5
Уголь 0,2
Кобальт Кобальт содержание) 0,54
Кокс 0,184
Бетон, легкий 0,1 - 0,3
Бетон средний
Бетон, плотный 1,0 - 1,8
Бетон, камень 1,7
Кориан (керамический наполнитель) 1.06
Пробковая плита 0,043
Пробка повторно гранулированная 0.044
Пробка 0,07
Хлопок 0,04
Хлопок 0,029 Сталь Углерод
0,029 Углерод 0,029
Мельхиор 30% 30
Алмаз 1000
0 Диатомовая земля (Sil-o-324)06
Диатомит 0,12
Дуралий
Земля, сухой 1,5 11,6
Моторное масло 0,15
Этан (газ) 0.018
Эфир 0,14
Этилен (газ) 0,017
Перья 0,034
Войлок 0,04
Стекловолокно 0.04
Фиброволоконная изоляционная плита 0,048
Фиброволокнистая плита 0,2
Кирпич огнеупорный глиняный 500 o327 9034 Фтор (газ) 9140 9140 Железо .58 9034 9034 , сухой 9034 9034 9034 M 159 9140 9034 9034 9034 вулканическая5 - 2,5 0,045 0,13 9140 9140 9140 9140 9140 9140 9140 9140 9140 9140 9140 9140 9140 17 9308 плохо для здоровья человека, когда крошечные абразивные волокна попадают в легкие, где они могут повредить легочную ткань. Это, по-видимому, усугубляется курением сигарет, в результате чего возникают мезотелиома и рак легких.

Пример - кондуктивная теплопередача через алюминиевый бак по сравнению с баком из нержавеющей стали

Кондуктивная теплопередача через стенку ванны может быть рассчитана как

q = (k / s) A dT (1)

или, альтернативно,

q / A = (к / с) dT

, где

q = теплопередача (Вт, БТЕ / ч)

A = площадь поверхности (м 2 , фут 2 )

q / A = теплопередача на единицу площади (Вт / м 2 , Btu / (h ft 2 ))

k = теплопроводность ( Вт / мК, БТЕ / (ч фут ° F) )

dT = t 1 - t 2 = разница температур ( o C, o F)

с = толщина стены (м, фут)
9000 3

Калькулятор теплопроводности

k = теплопроводность (Вт / мК, БТЕ / (час фут ° F) )

s = толщина стенки (м, фут)

A = площадь поверхности (м 2 , фут 2 )

dT = t 1 - t 2 = разница температур ( o C, o F)

Примечание! - общая теплопередача через поверхность определяется « общим коэффициентом теплопередачи », который в дополнение к кондуктивной теплопередаче зависит от

Кондуктивная теплопередача через алюминиевую стенку емкости толщиной 2 мм - разница температур 80
o C

Теплопроводность алюминия составляет 215 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(215 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м)] (80 o C)

= 8600000 (Вт / м 2 )

= 8600 (кВт / м 2 )

Кондуктивная теплопередача через стенку емкости из нержавеющей стали толщиной 2 мм - разница температур 80
o C

Теплопроводность для нержавеющей стали 17 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(17 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м) ] (80 o C)

= 680000 (Вт / м 2 )

= 680 (кВт / м 2 )

Изоляционная плита - обзор

Система внешней изоляции и отделки

Система внешней изоляции, также известное под аббревиатурой EIFS, это покрытие для наружных стен, которое в Руководстве по проектированию всего здания (WBDG) описывается как «облицовка наружной стены, в которой используются жесткие изоляционные плиты на внешней стороне обшивки стены с внешней обшивкой под штукатурку.«Международные строительные нормы и правила и ASTM International определяют EIFS как ненагруженную систему облицовки наружных стен, состоящую из изоляционной плиты, прикрепленной к основанию клеем или механически, или и тем, и другим вместе; целиком усиленное базовое покрытие; и текстурированное защитное финишное покрытие. Но некоторые опасения возникли в связи с EIFS, что при неправильной установке или обслуживании влага может проникнуть через отверстия в облицовке и застрять.

EIFS были впервые введены в Соединенных Штатах в конце 1960-х годов и сначала использовались в коммерческих зданиях, а затем и в домах.С годами были разработаны варианты системы EIFS. В случае конструкции с деревянным каркасом захваченная вода поглощается деревом, и древесная гниль, гниль, грибок и нашествие насекомых становятся проблемами, ни одна из которых не видна снаружи. Обратите внимание, что все EIFS являются проприетарными системами, и компоненты системы не должны изменяться сверх ограничений, указанных в документации производителя.

Согласно WBDG, «EIFS доступен в двух основных типах: система барьерных стен или система стенного дренажа.Стеновые системы Barrier EIFS в первую очередь полагаются на часть основного покрытия внешней обшивки, чтобы противостоять проникновению воды. Следовательно, все остальные компоненты внешней стены должны быть либо системами барьерного типа, либо должны быть должным образом герметизированы и прошиты, чтобы предотвратить попадание воды за EIFS в расположенные под ними стены или внутренние помещения. Стеновые дренажные системы EIFS похожи на полые стены; они устанавливаются над атмосферным барьером за изоляцией, которая действует как вторичная плоскость дренажа. Атмосферный барьер должен быть правильно установлен и согласован со всеми другими частями внешней стены, чтобы предотвратить попадание воды в нижележащие стены или внутренние помещения.”

Следует отметить, что на сегодняшний день EIFS - одна из самых проверенных и хорошо исследованных систем облицовки в строительной отрасли.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

0,0254
Пеностекло 0,045
Дихлордифторметан R-12 (газ) 0.007
Дихлордифторметан R-12 (жидкость) 0,09
Бензин 0,15
Стекло, стекло 0,18
Стекло, жемчуг, насыщенный 0,76
Стекло, окно 0.96
Стекло-вата Изоляция 0,04
Глицерин 0,28
9034 Гранит
Графит 168
Гравий 0,7
Земля или почва, очень влажная зона 1.4
Земля или почва, влажная зона 1,0
Земля или почва, сухая зона 0,5
Земля или почва, очень засушливая зона
Гипсокартон 0,17
Волос 0,05
ДВП высокой плотности 0.15
Твердая древесина (дуб, клен ..) 0,16
Hastelloy C 12
Гелий (газ) 9140 12,6% влажности) 0,5
Соляная кислота (газ) 0,013
Водород (газ) 0,168
газ сероводород.013
Лед (0 o C, 32 o F) 2,18
Инконель 15
Изоляционные материалы 0,035 - 0,16
Йод 0,44
Иридий 147
Капоковая изоляция 0,034
Керосин 0,15
Криптон (газ) 0,0088
0,14
Известняк 1,26 - 1,33
Литий
Магнезиальная изоляция (85%) 07
Магнезит 4,15
Магний
Магниевый сплав 70-145 9034
Ртуть, жидкость
Метан (газ) 0,030
Метанол 0.21
Слюда 0,71
Молоко 0,53
Изоляционные материалы из минеральной ваты, шерстяные одеяла
Монель
Неон (газ) 0,046
Неопрен 0.05
Никель
Оксид азота (газ) 0,0238
Азот (газ) 0,024 газообразный азот 0,024 Оксид азота
Нейлон 6, Нейлон 6/6 0,25
Масло для машинной смазки SAE 50 0,15
Оливковое масло 17
Кислород (газ) 0,024
Палладий 70,9
Бумага 0,05 9034 9034 Торф 0,08
Перлит, атмосферное давление 0,031
Перлит, вакуум 0.00137
Фенольные литые смолы 0,15
Формовочные смеси фенол-формальдегид 0,13 - 0,25
Пек 0,13
Карьерный уголь 0.24
Штукатурка светлая 0,2
Штукатурка металлическая 0,47
Штукатурка песочная 0,71
Пластилин 0,65 - 0,8
Пластмассы вспененные (изоляционные материалы) 0.03
Платина
Плутоний
Фанера 0,13
Полиэтилен низкой плотности, PEL 0,33
Полиэтилен высокой плотности, PEH 0.42 - 0,51
Полиизопреновый каучук 0,13
Полиизопреновый каучук 0,16
Полиметилметакрилат PP 0,1 - 0,22
Полистирол вспененный 0,03
Полистирол 0.043
Пенополиуретан 0,03
Фарфор 1,5
Калий 9034 Пропан (газ) 0,015
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) 0,25
Поливинилхлорид, ПВХ 0.19
Стекло Pyrex 1.005
Кварц минеральный 3
Радон (газ) 0,0033
Рений
Родий
Порода, твердая 2-7
Порода, пористая4
Изоляция из минеральной ваты 0,045
Канифоль 0,32
Резина, ячеистая
Рубидий
Лосось (влажность 73%) 0,50
Песок сухой 0.15 - 0,25
Песок влажный 0,25 - 2
Песок насыщенный 2-4
Опилки 0,08
Селен
Овечья шерсть 0,039
Кремнеземный аэрогель 02
Силиконовая литьевая смола 0,15 - 0,32
Карбид кремния 120
Силиконовое масло
Шлаковая вата 0,042
Сланец 2,01
Снег (температура <0 o C) 0.05 - 0,25
Натрий
Хвойные породы (пихта, сосна ..) 0,12
Почва, глина 1,1 материя 0,15 - 2
Грунт, насыщенный 0,6 - 4

Припой 50-50

50

50 0.07

Пар, насыщенный

0,0184
Пар низкого давления 0,0188
Стеатит 9140 91
Сталь, нержавеющая
Изоляция из соломенных плит, сжатая 0,09
Пенополистирол 0.033
Двуокись серы (газ) 0,0086
Сера кристаллическая 0,2
Сахар
Гудрон 0,19
Теллур 4,9
Торий
Древесина, ольха
Древесина, ясень 0,16
Древесина береза ​​ 0,14
Древесина лиственница
Древесина дубовая 0,17
Древесина осина 0,14
Древесина осина 0.19
Древесина, бук красный 0,14
Древесина, сосна красная 0,15
Древесина, сосна белая Древесина, сосна белая 0,15
Олово
Титан
Вольфрам
Уран
Уран021
Вакуум 0
Гранулы вермикулита 0,065 0,606
Вода, пар (пар) 0,0267 0,0359
Пшеничная мука 0.45
Белый металл 35-70
Древесина поперек волокон, белая сосна 0,12
Древесина поперек волокон, балка Древесина поперек волокон, сосна желтая, древесина 0,147
Древесина дуба 0,17
Шерсть, войлок 0.07
Древесная вата, плита 0,1 - 0,15
Ксенон (газ) 0,0051
цинк