Автор Теплопроводность арболитовых блоков в таблицах
Желание при строительстве получить хорошее сооружение и при этом вписаться в рамки небольшого бюджета является вполне естественным. Именно поэтому проводится тщательный анализ показателей материалов и их ценовой принадлежности. Отличным вариантом для строительства дома, который имеет оптимальное сочетание характеристик и стоимости, является арболитовый блок. Основным достоинством считается теплопроводность арболита. Именно о ней и пойдет речь дальше.
Сравнение технических характеристик разных материалов
Благодаря чему достигаются отличные показатели теплопроводности арболитовых блоков?
В целом, теплопроводностью называют способность материала пропускать из себя тепловую массу из одной стороны поверхности элемента к другой. Получается, что чем ниже эта характеристика, тем лучше блоки способствуют аккумуляции тепла в доме, не пропуская его за пределы сооружения.
На этот показатель в первую очередь влияет структура материала.
Чем эффективнее было выполнено уплотнение, чем меньше в структуре находится пустот с воздухом, и, следовательно, уменьшается способность сохранять тепло. Именно поэтому блоки, в зависимости от прочности, разделяют на теплоизоляционные и конструктивные.
Также большое значение на способности теплосбережение оказывает и наполнитель. Для подробного ознакомления можете воспользоваться таблицей №1.
| Вид арболитовых блоков | Показатель класса прочности на сжатие | Маркировка прочности при осевом сжатии | Плотность ср., т/мЗ, арболита на | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| мелкой древесине | костре льна или раздробленных стеблях хлопчатника | костре конопли | дробленой рисовой соломе | |||
| Теплоизоляционные | В 0,35 | Марка 5 | 0. 4 — 0.5 | 0.4 — 0.45 | 0.4 — 0.45 | 0.5 |
| В 0,75 | — | 0.5 — 0.65 | 0.55 — 0.65 | 0.55 — 0.65 | 0.6 — 0.7 | |
| В 1,0 | Марка 15 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | — | |
| Конструкционные | В 1,5 | — | 0.5 — 0.65 | 0.55 — 0.65 | 0.55 — 0.65 | 0.6 — 0.7 |
| В 2,0 | Марка 25 | 0.5 — 0.7 | 0.6 — 0.7 | 0.6 — 0.7 | — | |
| В 2,5 | Марка 35 | 0.6 — 0.75 | 0.7 — 0.8 | — | — | |
| В 3,5 | Марка 50 | 0.7 — 0.85 | — | — | — | |
Таким образом можно приблизительно ориентироваться в том, какой коэффициент теплопроводности будет у самостоятельно изготовленного арболита.
Как узнать настоящую теплопроводность арболитового блока?
Узнав точные показатели плотности арболита можно точно определить его теплопроводность.
Но тут есть некоторая проблема: большинство строительных фирм немного украшают свой продукт и приводят некорректные данные. Именно поэтому реальные показатели (таблица №2) добываются исключительно опытным путем.
| Показатель плотности в кг/м3 | Показатель теплопроводности Вт/м3 в Цельсиях |
|---|---|
| 700 | 0,14 |
| 650 | 0,13 |
| 600 | 0,12 |
| 550 | 0,11 |
| 500 | 0,9 |
| 400 | 0,8 |
Только при условии использования точных данных можно провести расчет будущих характеристик теплосбережения «голой» конструкции и правильно выбрать тип и количество теплоизоляции. Учитывайте только реальный коэффициент теплопроводности
Теплопроводность арболита — показатель его качества
Арболит – современный строительный материал, из которого возводят надёжные и долговечные дома.
Особенно примечательна теплопроводность арболита, которая даже превышает показатели «чемпионов» в этой области – вспененных и газобетонных блоков. Помимо этого, подобные изделия обладают отличным показателем прочности и довольно просты при самостоятельной укладке. И все эти чудесные свойства обернуты в блестящую упаковку, манящую привлекательной стоимостью, позволяющей значительно сэкономить на постройке дома. Все это гарантируют производители и продавцы арболита, воспевая хвалебные дифирамбы своему продукту. Но правдивы ли они или это только рекламные уловки?
Что такое арболит
Чтобы понять насколько качественный материал, вернее всего, обратиться к технологии его изготовления и непосредственно сырью, из которого он был сделан. Оттого насколько правильно выполняются технологические и производственные требования, а также от качества составляющих, зависит долговечность и функциональность конечного продукта.
Согласно классификации строительных материалов арболит относится к группе легких бетонов с крупноячеистой структурой.
Он представляет собой композитный материал, состоящий из наполнителя, замоноличенного раствором. Как и в других разновидностях легких бетонов в этом случае наполнитель играет особую роль.
Для создания подобных изделий используют:
- древесную стружку и щепу;
- шелуху от семян;
- отходы, образовавшиеся в результате производства льна;
- рисовую соломку;
- хвою;
- стебельки хлопчатника;
- другие органические отходы.
Самый распространённый наполнитель, вводящийся в состав такого бетона – древесная щепа размерами не более 4 х 1 х 0,5 см. Для увеличения долговечности сырья, не допускается даже малейший контакт материала с водой. Помимо этого, древесная стружка дополнительно обрабатывается специальными составами.
Обычно при самостоятельном производстве такого стенового материала, для обработки наполнителя используют раствор гашенной извести, однако лучше всего приобрести специализированные составы. Несмотря на высокую стоимость таких добавок, они с лихвой окупятся, благодаря приданию готовым изделиям большей долговечности.
Если не обрабатывать стружку, то она насытится влагой, а это неизбежно приведет к затворению цемента водой. Вследствие этого начнется гниение и разрушение блока.
Перед любыми работами с древесными материалами лучше всего дать им отстояться на свежем воздухе более 3-х месяцев. При этом необходимо качественно защитить стружку от намокания. Если погода стоит сухая и жаркая, то срок выдерживания можно сократить вдвое.
Вводят добавки и в сам бетон:
- хлористый кальций;
- хлористый алюминий;
- алюминий сернокислый.
В качестве вяжущего используют только портландцемент или сульфатостойкий цемент маркой не ниже М400 Д0. Пуццолановые же цементы использовать крайне не рекомендуют.
Характеристики блоков из арболита
Так какими же качествами наделяют составляющие арболитовые изделия?
Теплопроводность
Одним из самых ценных качеств стенового материала, а в частности, арболита, является его способность удерживать и накапливать прогретый воздух – теплоемкость.
Особую роль отдают теплопроводности – показателю, характеризующему способность отдавать тепло наружу. И чем он меньше, тем теплее внутри здания.
Увеличивают эти показатели именно древесные наполнители блоков, которые сами по себе являются замечательным утеплителем. Давайте рассмотрим в сравнении показатели теплопроводности различных стеновых материалов.
Эти показатели верны для идеальных условий использования, то есть при минимальном уровне влажности и только в сухом состоянии. В реальной жизни условия строительства отличаются от идеальных, соответственно и эти показатели будут увеличиваться, а с ним и значение теплопроводности. Следовательно, характеристики будут ухудшаться.
В сравнении с другими материалами этот важнейший показатель имеет весьма приличную величину, но недостаточную для строительства неутепленного дома. Чтобы уменьшить теплопроводность и продлить долговечность таких блоков стены, их следует обязательно утеплять.
Если же в этом свете рассмотреть выше сравниваемые материалы, то для центральной и северной части России, стены из них также в обязательном порядке необходимо утеплять.
Чаще всего возведенные стены утепляют перлитовыми теплыми штукатурными системами, которые наносятся слоем не более 2 см. Если же предполагается строительство помещений с непостоянным отоплением, то в целях экономии, производят кладку на ребро блока.
Для возведения стен различного предназначения используются изделия разной плотности. От ее величины будет зависеть и показатель теплопроводности.
| Плотность, кг/м3 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 | 850 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Показатель теплопроводности, Вт (м х 0С) | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,1 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | 0,14 | 0,15 | 0,16 |
Прочность
Как видно из таблицы, чем ниже плотность арболита, тем выше его показатель теплопроводности.
Но стоит отметить, что плотность также влияет на его прочность, следовательно, и на несущую способность. Чем ниже ее показатель, тем меньше прочностные характеристики. Поэтому будьте внимательны и приобретайте изделия с более подходящей плотностью, достаточной для выдерживания всех несущих нагрузок и при этом максимально сохраняющей тепло.
| Плотность, кг/м3 | 400-500 | 450-500 | 500 | 500-650 | 500-700 | 600-750 | 700-850 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Марка | М 5 | М 10 | М 15 | — | М 25 | М 35 | М 50 |
| Класс | В 0,35 | В 0,75 | В 0,1 | В 1,5 | В 2,0 | В 2,5 | В 3,5 |
Обычно для возведения основных стен зданий (не выше трех метров), используют блоки классом больше В 0,1.
Изделия с маркой ниже идеально подходят для теплоизоляции здания. При строительстве двух и трехэтажных зданий применимы блоки с классами В 2,0 и В 2,5.
Помимо этого, стоит отметить высокую стойкость арболита к разрушающим нагрузкам, действующим на изгиб, сопротивление которым может доходить до 10 МПа. Это значит, что трещинообразование блокам из арболита совершенно не грозит. Но это является основной проблемой других ячеистых бетонов. Прочность же на изгиб, как и у любого другого легкого бетона оставляет желать лучшего, но при правильной строительной методике ее вполне достаточно для возведения небольшого частного дома.
Водопоглощение
Еще одна выдающаяся характеристика таких изделий – это степень водопоглощения, которая колеблется в районе 75 – 85 %. Интересное значение. Но как такое может быть? Чтобы ответить на этот вопрос лучше вернуться к структуре арболитовых блоков, которые состоят из замоноличенной древесной щепы. Ее частицы расположены относительно друг друга абсолютно в хаотичном порядке.
Поэтому если лить воду на блок, она просто пройдет сквозь него, а изделие очень быстро просохнет. Благодаря такому уникальному свойству арболит весьма популярен среди любителей строительства бань.
Но, несмотря на то, что этот материал быстро сохнет, фасады из арболита подлежат обязательной отделке, производя которую многие застройщики решают параллельно его утеплять. Обычно используют системы навесных фасадов или же обычное оштукатуривание по утепленному слою минеральной ваты. Чтобы максимально снизить возможность водопоглощения используют специальные гидрофобные пропитки.
Морозостойкость
Характеристика, вытекающая из предыдущей, и говорящая о долговечности блоков – морозостойкость. Она представляет собой максимальную стойкость изделий к разрушениям, оказываемым расширением и сужением влаги, которой они напитались в теплый период. От таких перепадов внутренняя структура покрывается микротрещинами, что, как следствие, ведет к фатальному разрушению блоков.
Показатель морозостойкости блоков соответствует средней марке F50.
При таком уникальном водопоглощении арболита ему абсолютно не грозят скорые разрушения, но это при условии, что блоки обладают хорошим качеством. Чтобы максимально оградить стены от водонасыщения, как указывалось выше, их как можно скорее необходимо подвергнуть внешней отделки. Она не только будет снижать этот показатель, но и защищать стены от губительных атмосферных явлений.
Подверженность горению
Рассматривая любой материал, в котором присутствуют элементы древесной породы, невольно задаешься вопросом – насколько быстро сгорит подобное изделие? Но такие размышления совершенно неприменимы к арболитовым блокам. Они слабо подвержены воздействию огня, и относятся к малогорючим, трудновоспламеняющимся и малодымообразующим материалам. Невероятно, если учесть превалирующий объем древесной стружки в бетонном «теле».
Недостатки арболита
Из описанных выше характеристик можно сделать вывод, что арболит представляет собой прекрасный материал для строительства, который собрал в себе ключевые достоинства всех стеновых материалов. Но он не идеален. И в общий ансамбль позитива вплетаются нотки отрицательных качеств:
- высокая популярность рождает огромный спрос, поэтому среди предложений о покупке этого материала, довольно сложно найти стоящие, предлагающие действительно качественные изделия;
- если даже и удается найти «добротные» арболитовые блоки, то их геометрия все равно будет желать лучшего. Неровности поверхности вынуждают делать толстые кладочные швы, приводящие к промерзанию стен, а замена бетонного кладочного раствора на перлитовый отражается на конечной стоимости строительства;
- обязательное устройство «дышащих» фасадных отделок, не препятствующих естественной паропроницаемости. Поэтому прежде чем утеплять дом, нужно детально изучить этот вопрос;
- высокая стоимость. Несмотря на малокомпонентность и сравнительно небольшой ценник основного заполнителя, себестоимость арболита впечатляет. Возрастает она ввиду неотработанной технологии и нехватки специализированного оборудования.
Как видите, характеристики арболита тесно связанны, а его теплопроводность прямо и косвенно влияет на качество будущего строения.
Свойства арболита и других стеновых материалов в сравнении
Свойства различных стеновых материалов лучше всего сравнивать по 14 основным параметрам.
Перед началом строительства дома Вам необходимо определиться, что Вы хотите получить в итоге и какие свойства стеновых материалов для Вас наиболее важны.
Для начала давайте рассмотрим свойства арболита, а затем перейдем к сравнению арболита с другими стеновыми материалами по двум категориям: потребительские характеристики и строительно-технические характеристики.
|
1. Экологичность. Арболит является экологически безопасным строительным материалом на основе природных компонентов. Он безвреден для человека и окружающей среды. Арболит не подвержен гниению, то есть устойчив к действию плесневых грибков. Обладает хорошей воздухопроницаемостью (в доме из арболитовых блоков не бывает сырости). Паропроницаемость арболита близка к древесине (дом «дышит»). |
|
|
2. Низкая теплопроводность. Блоки из арболита являются одними из самых теплых строительных материалов. Стена, построенная из арболитных блоков и имеющая толщину всего 30 см равна по показателю теплопроводности стене из кирпича толщиной в 1 метр. |
|
3. Хорошая звукоизоляция. Коэффициент звукопоглощения арболитового блока составляет 0,17 – 0,6 единиц при частотах звука 125-2000 Гц, в то время как у кирпича при 1000 Гц коэффициент звукопоглощения не превышает 0,04, а у древесины 0,06-0,1. Это значит, что в доме из арболита будет отличная звукоизоляция. |
|
|
4. Негорючесть. По группе горючести арболит относится к трудногорючим материалам (группа горючести Г1 по ГОСТ 12.1.044-89), по воспламеняемости к трудновоспламеняемым (группа воспламенямемости В1 по ГОСТ 30402), по дымообразующей способности к малодымообразующим (Д1 по ГОСТ 12.1.044.89). |
|
|
5. Прочность. Блоки из арболита характеризуются высокими прочностными показателями – не трескаются. Это фактор является очень важным как строительстве и эксплуатации зданий, таки и при перевозке блоков. Другие строительные материалы не имеют таких уникальных свойств! |
|
|
6. Пластичность. Наполнитель блоков из арболита (древесная щепа) обеспечивает такое важное свойство как пластичность материала. То есть, в случае возникновения предельных нагрузок, арболитовые блоки не ломаются, а обратимо деформируются с возможностью восстановления первоначальной формы после снятия нагрузки. |
|
|
7. Легкий вес. Малый удельный вес арболитовых блоков. Так, 1 кубический метр блоков из арболита в 3 раза легче кирпича и в 1,5 раза легче керамзитобетона, что позволяет использовать более простые и соответственно более дешевые фундаменты при строительстве. |
|
|
8. Легкость обработки при строительстве и эксплуатации. Арболит обрабатывается без проблем. В него можно легко вбивать гвозди, ввинчивать шурупы и вешать крючки как на деревянную стену. Арболит свободно поддается сверлению, рубке и пилению, при этом получается точная и аккуратная подгонка блока до нужного размера. Поверхность блоков из арболита позволяет наносить штукатурку без использования дополнительного армирования. |
Почему Вам будет выгодно построить дом из арболитовых блоков?
Самое важное – это знать свойства материала в сравнении с другими альтернативными вариантами. Только так можно выбрать для себя самый лучший вариант. Чтобы Вам было легче это сделать, мы собрали все основные материалы в таблицу и сравнили их по 14 основным параметрам, важным при строительстве частного дома до 3-х этажей.
Сколько будет стоить дом из арболита?
Вы наверняка уже поняли, что у арболита хороший набор свойств, чтобы претендовать на роль одного из лучших стеновых материалов. Однако, одним из ключевых моментов при выборе материала для стен является ЦЕНА.
Теплопроводность арболита: коэффициент теплопроводности
Постоянно растёт потребность в использовании при строительстве зданий экологически чистых и энергосберегающих материалов. При возведении объектов используют различные виды блоков и кирпичей. Специалисты отмечают низкую теплопроводность арболита, поэтому материал всегда востребован.
Состав и характеристика
Арболит – это лёгкий, прочный, долговечный и экологически чистый материал. В его состав входят древесная щепа, портландцемент и органические добавки. Арболит – теплопроводность составляет 0,07-0,17 Вт/мК, на 90 процентов состоит из дерева.
В виде наполнителей по правилам технологического процесса добавляется:
- щепа хвойных и лиственных пород;
- стебельки хлопчатника;
- костра льна;
- рисовая солома.
Чтобы изделия служили долго, не допускается контакт материала с водой. Стружка дополнительно обрабатывается специализированным составом. В качестве добавок используют:
- хлористый алюминий;
- алюминий сернокислый;
- хлористый кальций.
Показатель теплопроводности арболитовых блоков
Важнейшим параметром для строительства здания является коэффициент теплопроводности арболита ?, определяющий количество тепла проникающего, в помещение через поверхность единичной длины и площади за единицу времени. Чем меньше значение, тем лучше теплоизоляция.
Теплоёмкость арболита – это свойство блоков поглощать и удерживать тепло. Значение её составляет 2,3 кДж/кгК, поэтому конструкция из этого материала нагреется быстрее.
Прочность зависит от плотности материала. Чем ниже показатели, тем больше страдает несущая способность блоков. Поэтому выбирая изделие для строительства объекта, надо выбирать оптимальную плотность. Чтобы в процессе эксплуатации здания, выдерживались заданные несущие нагрузки, и максимально сохранялось тепло.
Поглощение воды арболитом составляет 75-85 процентов. Поэтому материал часто используют при строительстве бань. Фасад конструкции из таких блоков обязательно надо штукатурить.
Блоки разрушаются в результате замерзающей воды в пустотах. Чем больше воды накапливается, тем меньше морозостойкость, которая влияет на срок службы.
Преимущества использования арболита в строительной отрасли:
- Не подвержен воздействию огня.
- Хорошо поглощает звук.
- Удобен для технологической обработки.
- Пластичен, обладает хорошими значениями прочности на изгиб.
Теплопроводность блоков в зависимости от плотности
Изделия из арболита делится на две группы: теплоизоляционный и конструктивный. Плотность материала зависит от качества и размеров щепы, а также от наполнителя, используемого для производства.
Сравнение теплопроводности арболита приведено в таблице.
| Вид арболита | Средняя плотность при использовании древесного наполнителя, кг/м3 | Показатель теплопроводности при использовании древесного наполнителя, Вт/м3 | Средняя плотность при использовании конопляной костры, кг/м3 | Показатель теплопроводности при использовании конопляной костры, Вт/м3 |
| Теплоизоляционный | 400-650 | 0,08-0,13 | 400-650 | 0,04-0,09 |
| Конструкционный | 500-850 | 0,11-0,14
| 550-700 | 0,07-0,1 |
Теплопроводность материала зависит от плотности: чем выше плотность, тем свойства ухудшаются.
Анализ строительных блоков из различных материалов
Чтобы выбрать для строительства здания лучший материал необходимо сопоставить показатели. Сравнительные характеристики теплопроводности строительных материалов приведены в таблице.
| Материал | Теплопроводность, Вт/м К | Плотность, кг/м3 | Морозостойкость, циклов |
| Арболитовые блоки | 0,08-0,17 | 400-850 | 25-50 |
| Пенобетонные блоки | 0,14-0,38 | 200-1200 | 35-75 |
| Газобетонные блоки | 0,18-0,28 | 600-800 | 35-80 |
| Керамзитобетонные блоки | 0,5-0,7 | 900-1200 | 25-50 |
| Шлакобетонные блоки | 0,2-0,6 | 900-1400 | 15-50 |
| Кирпич | 0,56-0,95 | 1550-1900 | 15-50 |
| Деревянный брус | 0,15-0,32 | 450-600 | 25-100 |
Отдавая предпочтение арболитовым блоком, следует помнить о недостатках:
- высокое поглощение воды;
- требуется гидроизоляция фундамента;
- не предназначен для строительства высоких зданий.
Материал подойдёт для возведения объектов в шумных районах с большим перепадом температур.
Теплопроводность арболита. — gyvaisol
Коэффициент теплопроводности в настоящее время является одним из важнейших параметров для строительной отрасли. В связи с постоянно растущими ценами на тепловую энергию, теплопроводность стройматериалов имеет большое значение для возведения зданий.
Традиционно в состав арболита входит: портландцемент, древесная щепа и органические добавки. Но не каждый из вас знает что, существует разновидность арболита, в состав которого входит конопляная костра. За счет пористой структуры (около 60% объема воздуха), у блоков и плит из костры конопли очень маленькой коэффициент теплопроводности λ, порядка 0,06-0,09 Вт / мК. Коэффициент λ определяет количество тепла, проникающего в здание с единичной площадью поверхности при разнице температур между поверхностями. Чем меньше коэффициент, тем лучше теплоизоляция. Именно поэтому арболит на основе конопляной костры обладает более высокими теплоизоляционными показателями, при тех же технических характеристиках.
Существует два типа арболитовых блоков, которые отличаются своей плотностью и соответственно имеют различные тепловые коэффициенты.
| Тип арболита | Класс по прочности на сжатие | Марка прочности при осевом сжатии | Средняя плотность кг/м3, согласно ГОСТ 19222-84 арболита на | Показатель теплопроводности Вт/м3 согласно ГОСТ 19222-84 | ||
| Древесный наполнитель | Конопляная костра | Древесный наполнитель | Конопляная костра | |||
| Теплоизоляционный |
ВО,35 |
М5 |
400-500 |
400-450 |
0.08 | 0.04-0.05 |
|
ВО,75 |
— |
500-650 |
500-650 |
0.09-0.13 | 0.06-0.09 | |
| В1,0 | М15 | 500 | 500 | 0.09 | 0.06 | |
| Конструкционный |
В1,5 |
— |
500-650 | 550-650 | 0.11-0,13 | 0.07 -0.09 |
| В2,0 | М25 | 500-700 | 600-700 | 0,14 | 0.08-0.10 | |
| В2,5 | М35 | 600-750 | — | |||
| В3,5 | М50 | 700-850 | — | |||
Как мы видим коэффициент теплопроводности арболита во многом зависит от его плотности. Из конструкционных блоков и плит можно создавать однослойную стену (без дополнительной изоляции), а теплоизоляционные больше подходят для внутренних стен или в качестве изоляционного слоя.
Влияние состава арболита на его теплоизоляционные и технические свойстваАрболитовые блоки состав согласно ГОСТу 19222-84:
— 10% — портландцемент, не меньше 400 марки – вяжущее вещество;
— 80-90% — измельченные древесные щепы или конопляная костра, очищенные от коры, гнили и грязи. Органический наполнитель влияет на прочность и теплоизоляцию арболита; — вода с растворенным сульфатом алюминия и хлоридом кальция (известный коагулянт), удерживает частицы цемента на поверхности органического наполнителя, что делает материал долговечным.
Показатели прочности и теплопроводности арболита во многом зависят от его состава.
| Показатель | Заполнитель древесная щепа | Заполнитель конопляная костра |
| Средняя плотность, кг/м3 | 600-650 | 600-700 |
|
Прочность при сжатии, МПа |
0.5-1 | 1.2 |
|
Теплопроводность арболита, Вт/м х С |
0.12 | 0.04-0.06 |
|
Прочность при изгибе, МПа |
0.7-1 | 0.7-1 |
| Морозостойкость, цикл | 25-50 | 25-50 |
| Водопоглощение, % | 40-85 | 40-80 |
| Усадка,% | 0.4-0.5 | 0.4-05 |
| Биостойкость | V группа | Vгруппа |
| Огнестойкость | 0.75-1.5ч | 1.4ч |
| Звукопоглощение 126-2000Гц | 0.17-0.6 | 0.17-0.6 |
Благодаря органическому составу в холодное время года теплопроводность арболита обеспечивает максимальное накопление тепловой энергии в доме. Летом теплоизоляция не пропускает тепло окружающей среды и, таким образом, дом не нагревается, несмотря на летние 30-градусные температуры.
Как выбрать строительные блоки?Для того, чтобы выбрать лучший материал для строительства теплого и надежного дома необходимо сравнить характеристики каждого материала.
Сравнительная характеристика:
| Наименование материала | Плотность кг/куб.м | Теплопроводность Вт/м, х С | Морозостойкость, циклов |
|
Арболит |
400-850 |
0.08-0.17 |
25-50 |
| Костробетон | 400-700 | 0.04-0.06 | 25-50 |
| Кирпич силикатный | 1700-1950 | 0.85-1.15 | 25 |
| Керамзитобетон | 900-1200 | 0.5-0.7 | 25 |
| Газобетон | 600-800 | 0.18-0.28 | 35 |
| Пенобетон | 200-1200 | 0.14-0.38 | 35 |
| Дерево | 450-600 | 0.15 | — |
Как вы можете видеть, одними из лучших материалов для строительства жилого дома являются арболитовые блоки, панели на основе конопляной костры.
Выбор этих уникальных, экологически чистых материалов, их надлежащая конструкция и технология монтажа гарантирует безопасность, обеспечит тепловой, акустический и влажный комфорт в вашем доме. При этом низкие затраты на материалы, снизят расходы, связанные с долгосрочной эксплуатацией здания.
Теплофизические свойства арболита
При работе с арболитом средней плотности 650-800 кг/м3 в условиях эксплуатации А и Б, прописанных в СНиП 11-3-79 (учет зон влажности территории РФ и влажностного режима помещений) получены следующие результаты:
Средняя плотность арболита в сухом состоянии, кг/м3 | Удельная теплоемкость в сухом состоянии, кДж/(кг°С) | Расчетная влажность по массе, % | Расчетные коэффициенты | |||||||||
А | Б | теплопроводности, Вт/(м°С) | теплоусвоения, Вт/(м2°С) | паропроницаемости, мг/(м∙ч∙Па) | ||||||||
сухое | А | Б | А | Б | А и Б | |||||||
600 | 2,5 | 10 | 15 | 0,116 | 0,175 | 0,233 | 4,54 | 5,44 | 0,105 | |||
800 | 2,5 | 10 | 15 | 0,163 | 0,244 | 0,302 | 6,20 | 7,15 | 0,105 | |||
Для расчета были взяты средние показатели, поэтому при их изменении указанные параметры теплопроводности, теплоусвоения, паропроницаемости могут варьироваться. Специалистами в ходе исследования было установлено, что внутренние стороны арболитовых стен в помещениях сухие, не имеют конденсации. Не отмечено нарушение целостности материала. Даже по прошествии 10-12 лет постоянной эксплуатации здания не отслаиваются фактурные слои и сохраняется изначальный цвет материала. Как видно из таблицы, теплофизические характеристики позволяют использовать арболит для возведения жилых домов, а также животноводческих и птицеводческих ферм, так как стены из него отлично сохраняют тепло и защищают от холодов.
Теплопроводность — Балтийский Арболит
Арболит имеет марки прочности М 5; М 10; М 15; М 25 и в зависимости от плотности подразделяется на:
- теплоизоляционный — со средней плотностью до 500 кг/м3;
конструкционный — со средней плотностью свыше 500 до 850 кг/м3.
| Показатель | Заполнитель — древесная щепа |
|---|---|
| Средняя плотность, кг/м 3 | 400-850 |
| Прочности при сжатии, МПа | 0,5-3,5 |
| Прочности при изгибе, МПа | 0,7-1 |
|
Теплопроводность арболита Вт/(м х°C) |
0,08-0,17 |
| Теплоемкость кДж/(кг•°С) | 2,30 |
| Морозостойкость, цикл | 25-50 |
| Водопоглащение, % | 40-85 |
| Усадка, % | 0,4-0,5 |
| Биостойкость | V группа |
| Огнестойкость | 0,75-1,5 ч |
| Звукопоглощение, 126-2000 Гц | 0,17-0,6 |
А теперь попробуем объяснить в доступной форме, что же скрывается за этими непонятными цифрами
Средняя плотность 400-850 кг/м 3
За счет малого веса блоков не требуется изготавливать мощные, глубокозаглубленные фундаменты. Достаточно мелкозаглубленного ленточного фундамента. Стоимость фундамента в строительстве дома может достигать до 30% от общей стоимости всего дома.
Прочность при сжатии, 0,5-3,5 МПа
Данной прочности достаточно, чтобы возводить здания до 3-х этажей, с любыми типами перекрытий (деревянные, ж/бетонные, монолитные ж/б). Для этого не требуется никаких усиливающих каркасов.
Прочности при изгибе, 0,7-1 МПа – такой прочностью на изгиб не может (кроме дерева) «похвастаться» ни один стеновой материал, представленный на строительном рынке!
Этот показатель позволяет стене из арболита выдерживать сезонные колебания фундамента без разрушения и трещин. Это также еще один из показателей, который позволяет делать мелкозаглубленные фундаменты. Теплопроводность и теплоемкость — это два основных показателя, на которых мы остановимся более подробно в конце статьи.
Морозостойкость, 25-50 циклов – с этим показателем мы обратимся к ГОСТ 19222-84 и ГОСТ 7025-91.
Как происходит проверка на морозостойкость.
Испытуемый образец укладывают в морозильную камеру с температурой от минус 15 до минус 20 °С. Одно замораживание и последующее оттаивание составляют один цикл. Потеря прочности испытанных на морозостойкость образцов не должна превышать 15% прочности контрольных образцов, не подвергающихся испытанию на морозостойкость, а потеря массы не должна превышать 5%. При правильной эксплуатации дома, при условии, что стены не будут подвергаться сильному увлажнению, стены из арболита прослужат Вам не один десяток, а то и сотню лет.
Водопоглащение, 40-85 % — Это тот самый показатель, которым «пугают» потребителя и называют его самым главным недостатком арболита.
Попробуем разобраться в этом вопросе.
Действительно, за счет пористой структуры арболита, он очень хорошо впитывает влагу. Но почему-то никто не говорит, что он также хорошо и отдает эту влагу? Возникает резонный вопрос — если арболит хорошо впитывает и отдает влагу, то он будет впитывать влагу с улицы и передавать ее в внутрь помещения, а это значит, в помещении будет всегда сыро. Этот вывод был бы правильным, если бы не одно «НО»! Согласно, показаниям приборов, давление внутри дома всегда чуть выше давления снаружи. Поэтому арболит забирает влагу из помещения и отдает его наружу, а не наоборот. Про это свойство арболитовых стен и говорят, что дом «дышит».
Именно поэтому в арболитовых домах не бывает сырости!
Усадка, 0,4-0,5 %
Здесь все понятно. Дом из арболита практически не дает усадки, в отличие от того же дерева, что позволять практически сразу производить все отделочные работы.
Биостойкость — V группа
Это тоже очень важный показатель. Согласно исследованиям ученых установлено, что поражаемость грибками арболита на ПОРЯДОК ниже, чем у дерева, из которого он изготовлен. Здесь также нет никаких противоречий. Мы обволакиваем щепу химическим составом, и пусть Вас не пугает слово «химическим составом». Химию, которую мы используем, входит в реакцию с сахарами, которые присутствуют в дереве, нейтрализуют их, потом выпадают в осадок и никакого выделения вредных веществ наружу не происходит. Также эту химию используют для очистки питьевой воды. Да и сам цемент является хорошим антисептиком.
Огнестойкость — 0,75-1,5 ч.
Этот показатель говорит о том, что Вы через 15 минут, после возгорания, не сможете пожарить шашлык на углях Вашего дома. Арболит не поддерживает горения. Вот выдержка из научных трудов. … «Представляют интерес огневые испытания натурного фрагмента здания из арболитовых объемных блоков, проведенные Киевской пожарно-технической станцией. Двухэтажный фрагмент из четырех блоков во время испытания был нагружен нормативной статической нагрузкой, характерной для трехэтажного здания. В одном из блоков первого этажа был создан опытный пожар путем сжигания штабелей деревянных реек (50 кг на 1 м.кв. площади пола). Фрагмент здания не разрушился в процессе пожара длительностью более 1 ч. а после остывания выдержал удвоенную нормативную нагрузку».
Звукопоглощение, 126-2000 Гц — 0,17-0,6
Этот показатель говорит, что у арболита очень хорошая звукоизоляция.
Теперь хотим вернуться к двум характеристикам, о которых мы обещали поговорить в конце статьи.
Теплопроводность арболита — 0,08-0,17 Вт/(м х °С). Теплопроводностью называется количественная характеристика способности тела проводить тепло. Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В системе СИ единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).Что дает нам эта характеристика?
Низкая теплопроводность арболита по сравнению с кирпичом, керамзитоблоками, пеноблоками позволяет снизить материальные затраты на строительство, так как не требуется дополнительного утепления стен. Толщина стен в 40 см. соответствует по теплопроводности самым строгим нормам СНИПа. Небольшая толщина стен позволяет увеличить жилую площадь дома без дополнительных затрат. На этом можно было бы закончить описание характеристик арболита, но есть еще один показатель, вернее даже два показателя, о которых другие производители стеновых материалов никогда не упоминают – это теплоемкость и теплоусвоение.Первый показатель – это теплоемкость. Мы считаем, что это вообще один из самых главных показателей свойств любого материала.
Теплоемкость — свойство материала при нагревании поглощать теплоту, а при охлаждении — отдавать ее. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость. За счет химической природы одни материалы способны передавать энергию, оставаясь устойчивыми, а другие — накапливать ее до момента их разрушения. Другими словами, неорганические вещества являются проводниками тепла, а органические вещества — накопителями или изоляторами.
Климат в помещении существенным образом обуславливается теплоёмкостью материала.
Высокая теплоёмкость арболита приводит к ровному климату в помещении, так как сокращаются сильные колебания температуры (день -ночь, перемена погоды).
Современные строительные материалы обладают более высоким термическим сопротивлением, чем материалы традиционные. Это позволяет делать стены тоньше, а значит, дешевле и легче. Все это хорошо, но у тонких стен меньше теплоемкость (см.таблицу), то есть они хуже запасают тепло. Топить приходиться постоянно – стены быстро нагреваются и быстро остывают.
В нижеприведенной таблице сравнительные характеристики теплоемкости бетона, керамзитобетона, пено-газобетона. При разной теплопроводности от 1,5 Вт/(м •°С) у бетона и 0,14 Вт/(м •°С) у пено-газобетона, теплоемкость у этих материалов абсолютно одинаковая и составляет 0,84 кДж/(кг•°С).
Особо хотим обратить внимание на утеплители из стекловолокна! Их в основном используют для утепления внешних стен зданий . Теплопроводность такого утеплителя составляет 0,046 Вт/(м •°С), а вот теплоемкость такая же, как и у бетона – 0,84 кДж/(кг•°С).
Поэтому говорить о высоких энергосберегающих свойствах этого материала можно только с большой натяжкой.
Какое значение имеет коэффициент теплоемкости в процессе эксплуатации здания?
Теплоемкость воздуха составляет чуть больше 1 кДж/(кг•°С), поэтому вначале воздух при нагревании будет отдавать тепло стенам из кирпича, керамзитоблоков, пено и газоблоков, так как у них теплоемкость ниже, и только после обогрева стен, они начнут отдавать тепло воздуху внутри помещения.У домов из арболита сразу идет обогрев помещения, так как теплоемкость арболита в 2,5 раза выше воздуха, и внутреннее тепло он забирать не будет. В холодных районах при нерегулируемых автономно системах отопления эта характеристика имеет большое значение для поддержания устойчивых тепловых режимов в помещениях. В нижеприведённой таблице видно, что стена, возведённая из арболитовых блоков, имеет в 2 раза более высокую теплоёмкость, чем сопоставимая с ней в плане теплоизоляции стена из полистиролбетона, и в 3 и более раз, чем стена из керамзитабетона, пено-газобетона, кирпича.
Теплотехнические свойства строительных материалов (СНиП II-3-79)
| Наименование материала | Плотность | Удельная теплоёмкость | Коэффициент теплопроводности |
|---|---|---|---|
| Бетон | 2400 | 0,84 | 1,510 |
| Железобетон | 2500 | 0,84 | 1,690 |
| Керамзитобетон | 600 | 0,84 | 0,160 |
| Воздух | 1,29 | 1,005 | 0,026 |
| Пено-газобетон | 600 | 0,84 | 0,140 |
| Пено-газобетон | 800 | 0,84 | 0,210 |
| Полистиролбетон | 500 | 1,06 | 0,125 |
| Полистиролбетон | 600 | 1,06 | 0,145 |
| Известково-песчаный раствор | 1600 | 0,84 | 0,470 |
| Гипсокартон | 800 | 0,84 | 0,150 |
| Кирпич керамический | 1400 | 0,88 | 0,410 |
| Кирпич силикатный | 1800 | 0,88 | 0,700 |
| Сосна, ель вдоль волокон | 500 | 2,30 | 0,180 |
| Сосна, ель поперёк волокон | 500 | 2,30 | 0,090 |
| Арболит на портландцементе | 600 | 2,30 | 0,110 |
| Пакля | 150 | 2,30 | 0,050 |
|
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные |
150 | 0,84 | 0,061 |
|
Маты из стеклянного штапельного волокна «URSA» |
15 | 0,84 | 0,046 |
| Пенополистирол | 150 | 1,34 | 0,050 |
| Пенопласт ПХВ-1 и ПВ1 | 125 | 1,26 | 0,052 |
| Стекло оконное | 2500 | 0,84 | 0,760 |
| Песок строительный | 1600 | 0,84 |
0,350 |
И второй, не менее важный показатель материала – это теплоусвоение.
Теплоусвоение – способность материала поглощать тепло в контакте с другими материалами.
Если встать босой ногой сначала на деревянный пол, а затем на кафельный или на бетонный, то мы почувствуем, что деревянный пол теплее, хотя температура на поверхности пола — бетонного, кафельного или деревянного — будет одинаковой.
Это обусловлено значительной величиной теплоусвоения бетона и кафельной плитки, и тем, что организм человека реагирует не на температуру окружающей среды, а на интенсивность отдачи теплоты его телом. Поэтому арболитовый дом никогда не будет отнимать тепловую энергию Вашего тела.
Это еще одно из уникальных свойств дерева!
Кроме вышеперечисленных свойств, арболит еще и прекрасно пилится, рубится, в него легко забивать гвозди и вкручивать саморезы.
Влияние влажности на теплопроводность и коэффициент диффузии древесно-бетонного композита
Основные моменты
- •
Изучено влияние влажности на тепловые свойства арболита.
- •
Осветление бетона древесной стружкой увеличивает его теплоизоляционные свойства.
- •
Теплопроводность быстро увеличивается с увеличением содержания воды.
- •
Температуропроводность представляет собой максимум, соответствующий значению содержания воды Вт м .
- •
Значения температуропроводности зависят от используемой модели подсчета.
Реферат
Целью работы, представленной в данной статье, является определение влияния влажности на тепловые свойства древесно-бетонного композита, то есть теплопроводность и температуропроводность. Древесная стружка без предварительной обработки заделана в песчано-цементную смесь. Были приготовлены и исследованы пять составов, содержащих различный процент стружки.Результаты экспериментов показывают, что облегчение бетона деревянной стружкой увеличивает теплоизоляционную способность за счет снижения теплопроводности и коэффициента диффузии; однако эти свойства сильно зависят от содержания воды. Теплопроводность быстро увеличивается с увеличением содержания воды. Его экспериментальная эволюция с изменением содержания воды была подтверждена сравнением с тремя теоретическими моделями. Значения температуропроводности зависят от используемой модели счета. Результаты, полученные для трех наиболее часто используемых моделей, сравниваются между ними, и они показывают, что в целом коэффициент температуропроводности представляет собой максимум, соответствующий значению содержания воды Вт м .
Ключевые слова
Древесный бетон
Теплопроводность
Температуропроводность
Содержание влаги
Гигротермический эффект
Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)
Полный текстCopyright © 2013 Elsevier Ltd. Все права защищены.
Рекомендуемые статьи
Цитирующие статьи
* Большая часть от Янга, Хью Д., Университетская физика, 7-е изд. Таблица 15-5. Значения для аэрогеля алмаза и диоксида кремния из Справочника по химии и физике CRC. Обратите внимание, что 1 (кал / сек) / (см 2 C / см) = 419 Вт / м K. С учетом этого два приведенных выше столбца не всегда совпадают.Все значения взяты из опубликованных таблиц, но не могут считаться достоверными. Значение 0,02 Вт / мК для полиуретана можно принять как номинальное значение, которое определяет пенополиуретан как один из лучших изоляторов. NIST опубликовал процедуру численного приближения для расчета теплопроводности полиуретана на http://cryogenics.nist.gov/NewFiles/Polyurethane.html. Их расчет для полиуретана, наполненного фреоном, плотностью 1,99 фунт / фут 3 при 20 ° C дает теплопроводность 0.022 Вт / мК. Расчет для полиуретана с наполнителем CO 2 с плотностью 2,00 фунт / фут 3 дает 0,035 Вт / мК. | Индекс Таблицы Каталожный номер |
Теплоизоляция и энергоэффективность
Мосты холода деревянные пролетные
Теплопроводность используется для измерения изоляционных свойств строительного материала. Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем лучше будет теплоизоляция строительного материала.Краткий пример проиллюстрирует огромные различия:
Железобетон: теплопроводность 2,30 Вт / (м · К)
Строительная древесина: теплопроводность 0,13 Вт / (м / К)
Целлюлозная изоляция: теплопроводность 0,039 Вт / (м / К)
Тепловые мосты — это области, где, например, через переключатель в материалах теряется больше тепла, чем в соседних конструктивных элементах. Благодаря низкой теплопроводности из дерева , эффект теплового моста из деревянных конструктивных элементов очень слабый.Возникающие мосты холода можно свести к минимуму с помощью простых конструктивных мер.
При обычных конструкциях стен и крыш часто используемые опорные элементы (деревянные детали) чередуются с высокоэффективными изоляционными материалами. Таким образом, фактором, определяющим влияние тепловых мостов на деревянные конструкции, является доля строительной древесины в элементах конструкции.
Изоляция и тепловая защита
Деревянные каркасные конструкции обладают очень хорошими изоляционными свойствами, так как опорная конструкция и изоляционный материал находятся в одной плоскости, и почти все поперечное сечение стены может использоваться для тепловой защиты .Дополнительные слоя изоляционного материала например, снаружи или изолирующая монтажная секция внутри позволяет достичь уровней изоляции, которые требуются в пассивном доме (потребность в тепле <0,15 кВт / м²). Общая толщина конструктивного элемента в 30 см уже достаточна для выполнения этого стандарта пассивного дома .
Исследование теплопроводности древесины хвойных пород
Вы можете спросить, откуда берутся термины древесина твердых и мягких пород? Распространенное предположение связано с плотностью; древесина твердых пород имеет более высокую плотность и, следовательно, более долговечна, и наоборот.На самом деле название происходит от происхождения растения. Деревья лиственных пород прорастают из закрытых семян, называемых покрытосеменными, тогда как деревья хвойных пород растут из открытых семян голосеменных, которые прорастают, когда их переносят ветром. Наряду с различием в происхождении, также присутствует различие в структуре двух типов древесины. Древесина хвойных пород, как правило, имеет длинные линейные трубы для транспортировки воды и прочности ствола, тогда как древесина твердых пород имеет поры. Твердая древесина, такая как дуб и клен, как правило, используется для изготовления деревянных досок и полов из твердых пород дерева, тогда как мягкие породы древесины, такие как мех, сосна и ель, как правило, используются для изготовления пиломатериалов и декоративных элементов.Рисунок 1 . Сосна используется для множества применений, начиная от шпилек и ферм для жилищного строительства (слева) 1 , до полов и отделки внутренней части дома (справа) 2 .
В этом эксперименте исследователи из Thermtest решили измерить теплопроводность (Вт / м · К) соснового диска при 20 ° C с помощью измерителя теплового потока (HFM). HFM может измерять теплопроводность и тепловое сопротивление плоских изоляционных материалов, таких как пенопласт, твердые частицы и текстиль, с помощью метода устойчивого состояния.HFM измеряет свойства теплопередачи материалов в диапазоне теплопроводности от 0,005 до 0,5 Вт / м · К. Измеритель теплового потока также может моделировать реальные температуры окружающей среды, от низких -20 ° C до горячих 70 ° C, в соответствии со стандартом ASTM C518-15 — Стандартный метод испытаний устойчивых свойств теплопередачи с помощью Аппарат для измерения теплового потока.
Рис. 2. Измеритель теплового потока Thermtest (справа) — это стационарная система теплопередачи, измеряющая теплопроводность и тепловое сопротивление плоских изоляционных материалов, таких как сосна (слева), за одно измерение.
Для начала было выполнено стандартное измерение на образце NIST SRM 1450d аналогичного размера. Затем образец сосны (18,9 мм) был помещен в HFM, и стандартное измерение было загружено в программное обеспечение. Затем устанавливали параллельные пластины для автоматической регулировки по высоте образца. В методе автоматической настройки используются четыре цифровых энкодера, по одному в каждом углу верхней пластины, которые выполняют измерения толщины образца в каждом конкретном месте. Затем рассчитывается среднее значение этих значений толщины, и верхняя пластина настраивается на прижимание к образцу до средней толщины.
Две параллельные пластины, по одной с каждой стороны образца, создают устойчивый одномерный тепловой поток через сосновый диск при постоянных, но различных температурах (например, 10 ºC и 30 ºC). Температурный градиент, подобный этому, имитирует потерю тепла изнутри во внешнюю среду дома. Хотя размер камеры HFM может вместить образец размером до 12 «X 12» X 4 «, преобразователи теплового потока расположены в центре верхней и нижней пластин, что позволяет использовать образец любой формы и размера. как 6 ”X 6” X 0.4 ”. Путем соответствующей калибровки преобразователя (ов) теплового потока со стандартами, а также путем измерения температуры пластин и расстояния между пластинами закон теплопроводности Фурье используется для расчета теплопроводности (λ):
Теплопроводность сосны
Теплопроводность 0,1213 Вт / мК для сосны была результатом измерения HFM. В настоящее время древесина стала альтернативой кирпичу при строительстве домов. Это изменение в строительном материале можно объяснить тем, что теплопроводность древесины хвойных пород составляет примерно 1/7 теплопроводности кирпича.Благодаря более низкой теплопроводности материалов стен потери тепла изнутри сводятся к минимуму в холодную погоду, и в конечном итоге снижаются расходы на отопление.
При использовании HFM пользователи могут рассчитывать на точность выше 3% и повторяемость в пределах 0,5%. Полученные результаты соответствуют предложенной теплопроводности древесины хвойных пород 0,12 Вт / мК, что подтверждает высокую точность этого прибора. Измеритель теплового потока Thermtest — это простой, быстрый и точный метод измерения теплопроводности материалов за одно измерение в установившемся режиме.
Тепловые свойства — панели рабочих характеристик
Прочность конструкционных панелей из фанеры и OSB (ориентированно-стружечных плит) ниже при повышенных температурах, чем при нормальных температурах. В диапазоне от 0 ° F до 200 ° F прочность панели при содержании влаги 12 процентов или более будет увеличиваться или уменьшаться примерно на 1/2 процента на каждый градус увеличения или уменьшения температуры от 70 ° F. Панели, подвергающиеся воздействию температур до 200 ° F в течение года или более, могут не испытывать какой-либо значительной или постоянной потери прочности.Если происходит высыхание, увеличение прочности из-за высыхания может компенсировать потерю прочности из-за повышенной температуры.
Тепловое расширение древесины намного меньше расширения из-за поглощения воды. По этой причине тепловым расширением можно пренебречь в тех случаях, когда древесина подвержена значительному набуханию и усадке. Тепловое расширение может иметь значение только в сборках из других материалов, где содержание влаги поддерживается на относительно постоянном уровне. Фанера и дерево расширяются при нагревании, как и практически все известные твердые тела.Однако тепловое расширение древесины довольно мало и требует точных методов его измерения.
Влияние температуры на размеры фанеры связано с процентной долей толщины панелей в слоях, имеющих волокна, перпендикулярные направлению расширения или сжатия. Средний коэффициент линейного теплового расширения составляет примерно 3,4 x 10 -6 дюймов / дюйм на градус F для фанерной панели с 60 процентами слоев или менее, расположенными перпендикулярно поверхности.Коэффициент теплового расширения для толщины панели составляет приблизительно 16 x 10 -6 дюймов / дюйм на градус F.
Электропроводность
Способность материала проводить тепло измеряется теплопроводностью k. Этот термин обычно выражается в единицах британских тепловых единиц в час на квадратный фут на градус Фаренгейта на дюйм толщины. Чем выше значение k, тем больше способность материала проводить тепло; чем ниже k, тем выше значение изоляции.Примеры k: 2700 для меди (проводник тепла), 427 для оконного стекла и 0,27 для стекловаты (теплоизолятор).
В таблице ниже приведены репрезентативные значения теплопроводности k для групп видов фанеры, как определено в PS 1. Значения, представленные в таблице, представляют собой средневзвешенные значения для пород древесины, включенных в каждую группу пород. Обратите внимание, что эти значения будут точными только в том случае, если все виниры в каждой панели принадлежат к указанной группе. На практике фанера либо вообще не имеет группового обозначения, либо описывается видовой группой лицевых слоев, при этом во внутренних слоях допускаются виды других групп.
Средняя теплопроводность | |
Группа видов | k (БТЕ / час / кв. Фут / градус |
1 | 1.02 |
2 | 0,89 |
3 | 0,86 |
4 | 0,76 |
Сопротивление
Для большинства практических целей нет необходимости или возможности определять фактический видовой состав фанерной панели.Для определения общего коэффициента теплопередачи (значение U) строительной конструкции в публикациях APA для древесины хвойных пород используется значение k = 0,80, согласно списку Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Использование этого единственного значения упрощает вычисления и дает лишь незначительные различия в результирующих расчетных тепловых потерях. В таблице ниже показано термическое сопротивление R для нескольких толщин фанерных панелей, исходя из k = 0,80. Термическое сопротивление представляет собой способность материала замедлять тепловой поток и является обратной величиной k, скорректированной с учетом фактической толщины материала.
Термостойкость | |
Толщина панели | Тепловое сопротивление R |
1/4 « | 0,31 |
5/16 « | 0.39 |
3/8 дюйма | 0,47 |
7/16 « | 0,55 |
15/32 « | 0,59 |
1/2 « | 0.62 |
19/32 « | 0,74 |
5/8 « | 0,78 |
23/32 « | 0,90 |
3/4 « | 0.94 |
7/8 « | 1.09 |
1 « | 1,25 |
1-1 / 8 « | 1,41 |
Воздействие сильной жары
С точки зрения внешнего вида, незащищенную фанеру нельзя использовать при температуре выше 200 ° F (93 ° C).При температуре выше 200 ° F фанера подвергается медленному термическому разложению, что необратимо снижает ее прочность. При понижении температуры между 70 ° F и 200 ° F потеря прочности восстанавливается. Между 70 ° F и 200 ° F необходимость корректировки конструкции зависит от того, снижается ли содержание влаги в фанере из-за повышенной температуры. Воздействие длительных температур выше 200 ° F (93 ° C) приведет к обугливанию и потере веса. Использование фанеры в приложениях, предполагающих периодическое воздействие температур от 200 ° F до 302 ° F (от 93 ° до 150 ° C), должно основываться на количестве воздействия и степени разложения, которые могут быть допущены без ухудшения работоспособности панели.
Одним из примеров использования фанеры в экстремальных условиях являются фанерные поддоны, используемые в печи для отжига. Хотя температура достигает 350 ° F, фанера работает хорошо, несмотря на небольшое обугливание и обесцвечивание.
Термическое разложение и точка воспламенения
Когда температура сухой древесины поднимается выше 212 ° F (100 ° C), происходит медленное экзотермическое разложение. Это разложение включает потерю диоксида углерода и летучих материалов, таких как экстрактивные вещества, в виде газов или паров.Скорость зависит от температуры и циркуляции воздуха.
Термическую деградацию и температуру воспламенения древесины и фанеры можно обобщить следующим образом:
- 110–150 ° C (230–302 ° F) : Со временем древесина обугливается с образованием древесного угля. Если тепло не рассеивается, существует вероятность самовозгорания. Примеры термического разложения кленовых блоков:
- 1050 дней при 107 ° C (225 ° F) : 10-процентная потеря веса и небольшое обесцвечивание.
- 1235 дней при 248 ° F (120 ° C) : 30-процентная потеря веса и шоколадный цвет.
- 320 дней при 140 ° C (284 ° F) : 60% потеря веса и внешний вид древесного угля.
- От 302 ° до 392 ° F (от 150 ° до 200 ° C) : Обугливание происходит с несколько большей скоростью. Если источник тепла находится близко к дереву, температура поверхности может быть выше температуры окружающего воздуха из-за лучистого нагрева.Газы, выделяющиеся при таких температурах, не могут легко воспламениться от внешнего источника пламени. Если тепло не рассеивается, увеличивается вероятность самовозгорания.
- При испытаниях через 165 дней при 302 ° F (150 ° C) кленовые блоки показали потерю веса на 60%, а образцы имели вид древесного угля.
- 392–536 ° F (200–280 ° C) : Уголь образуется с большой скоростью. Вероятно самовозгорание.
- 536 ° F (280 ° C) и выше : Самовозгорание произойдет через короткий промежуток времени.
Было предпринято несколько попыток измерить определенную температуру воспламенения древесины, но безуспешно. Трудно определить конкретную температуру, потому что существует множество факторов, способствующих, таких как размер и форма материала, циркуляция воздуха, скорость нагрева, влажность древесины и т. Д. Оценки варьируются от 510 ° до 932 ° F (от 270 ° до 500 ° C), но никакие значения не следует принимать за абсолютные.
Криогенные температуры
Исследования древесины при низких температурах до -300 ° F (-184 ° C) показали повышение механической прочности. Увеличение до трех раз превышает показатель, измеренный при комнатной температуре, в зависимости от прочностных свойств и содержания влаги. Это увеличение согласуется с другими материалами, которые демонстрируют повышенную устойчивость к изменениям формы при понижении температуры. Чередование замораживания и оттаивания, похоже, не влияет на свойства самой древесины, но может снизить прочность некоторых креплений на целых 10 процентов.
При практическом применении изделий из дерева увеличение прочности из-за воздействия субнормальных температур будет иметь тенденцию компенсировать потери прочности, вызванные другими факторами. Что касается характеристик клея, исследования показали, что на прочность соединения фанеры, изготовленной с использованием фенольных, карбамидных и казеиновых клеев, температура -68 ° F (-56 ° C) не влияет.
На основании имеющейся информации об испытаниях опубликованные напряжения для фанеры считаются применимыми при температурах до -300 ° F (-184 ° C).
Фанера успешно использовалась в качестве изоляционной оболочки для корпусов судов, транспортирующих сжиженный природный газ (СПГ). Этот газ поддерживается в жидком состоянии при температуре примерно -250 ° F (-157 ° C). Фанера используется вместе с изоляционной пеной, и ее рабочая температура достигает приблизительно -150 ° F (-101 ° C). Конструкторы очень довольны характеристиками фанеры для этой цели.
Для получения дополнительной информации о тепловых свойствах деревянных структурных панелей обратитесь к ICC Evaluation Service Отчет об оценке ICC-ES ESR-2586 и деревянные структурные панели APA как термобарьеры, форма TT-060.
Влияние угла зерна и породы на теплопроводность некоторых выбранных пород древесины :: BioResources
Япич, Ф., Озчифчи, А., Эсен, Р., и Курт, С. (2011). «Влияние угла волокон и породы на теплопроводность некоторых выбранных пород древесины», BioRes. 6 (3), 2757-2762.Abstract
В этом исследовании была определена теплопроводность различных древесных материалов. Для этих целей сосна обыкновенная ( Pinus sylvestris L.), Улудаг Пихта ( Abies Bornmülleriana Matff), Бук восточный ( Fagus orientalis L), Дуб ( Quercus robur L.) и Каштан Анатолийский ( Castanea sativa Mill.). В ходе испытания теплопроводность древесины измеряли в соответствии с процедурой стандартов ASTM C 1113-99. Наименьшая теплопроводность была получена в перпендикулярном направлении образцов сосны обыкновенной как 0.156 Ккал / мч ° C. Наибольшая теплопроводность была получена при перпендикулярном направлении образцов из бука восточного и составила 0,331 ккал / мч ° C.
Скачать PDF
Полная статья
Влияние угла волокон и породы на теплопроводность некоторых выбранных пород древесины
Fatih Yapici, a, * Ayhan Ozcifci, a Rasit Esen, a и Seref Kurt a
В этом исследовании была определена теплопроводность различных древесных материалов.Для этого используются сосна обыкновенная ( Pinus sylvestris L.), Uludag ель ( Abies Bornmülleriana Matff), бук восточный ( Fagus orientalis L), дуб ( Quercus robur L.) и древесины каштана Анатолии ( Castanea sativa Mill.). В ходе испытания теплопроводность древесины измеряли в соответствии с процедурой стандартов ASTM C 1113-99. Наименьшая теплопроводность была получена в перпендикулярном направлении образцов сосны обыкновенной как 0.156 Ккал / мч ° C. Наибольшая теплопроводность была получена при перпендикулярном направлении образцов из бука восточного и составила 0,331 ккал / мч ° C.
Ключевые слова: теплопроводность; Перпендикулярное направление; Параллельное направление; Древесный материал; Угол зерен
Контактная информация: Карабукский университет, факультет технического образования, Карабук 78050 Турция
* Автор для переписки: [email protected]
ВВЕДЕНИЕ
Древесина может быть определена как природный композитный материал лигноцеллюлоза, который состоит из компонентов, имеющих различную химическую природу.Из-за колебаний температуры кристаллическая структура цепей целлюлозы может измениться, что приведет к необратимой потере прочности и значительным изменениям в физическом поведении, включая ее способность проводить тепло (Avramidis 1992).
Дерево также можно охарактеризовать как неизотропный материал; таким образом, теплопроводность в направлении волокна, как сообщается, в 2-3 раза выше, чем в перпендикулярном и параллельном направлениях (Takegoshi et al. 1982). Хорошо известно, что на эффективную теплопроводность образца древесины влияет его влажность (Yokende 1990).Тепловые свойства древесины необходимы в таких областях, как переработка топлива, строительство зданий и другие области промышленности (Kamke and Zylkowski 1989).
Кроме того, древесину можно охарактеризовать как пористый материал. Пористость — это параметр, который может влиять на величину, а также на температурную зависимость тепловых свойств.
Несколько исследователей разработали методы измерения, известные как метод переходного линейного источника с горячей проволокой (Glatzmaier and Ramirez, 1985; Backstrom, 1982; Cull, 1974), переходной горячей полосы и методики источника с переходной плоскостью (Gustafsson et al.1979; Густафссон 1991). Для измерения теплопроводности строительных материалов были разработаны вариации методов переходного горячего провода (THW) и переходного линейного источника (LST). Большое количество строительных материалов, таких как бетон, гипсовая штукатурка, строительные растворы, дерево, бетон и т. Д., Являются сильно неоднородными и пористыми композитными материалами (Morabito 1989).
Большинство опубликованных измерений теплопроводности образцов древесины проводилось с помощью стандартных устройств с нагревательными плитами, в которых образцы для испытаний помещались в постоянные условия на достаточный промежуток времени, чтобы обеспечить равномерный градиент температуры по всему образцу.Регистрировали температуру испытуемых поверхностей и рассчитывали скорость теплового потока, исходя из электрического тока, подаваемого на нагревательный элемент (MacLean, 1941; Skaar, 1988).
В аналогичном исследовании Uysal et al. (2008) обнаружили, что некоторые антипирены влияют на теплопроводность древесины тополя. Когда они сравнивали непропитанные и пропитанные испытательные образцы, наибольшее значение было получено для древесины тополя, пропитанной борной кислотой.
Целью данного исследования было определение влияния угла волокон и породы древесины на теплопроводность.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Древесные материалы
Особое внимание было уделено выбору древесных материалов. Соответственно, были отобраны чистые, без дефектов, без сучков, нормально растущие (без зональной линии, реакционной древесины или гниения) породы древесины, произрастающие на месте. В качестве сырья сосна обыкновенная ( Pinus sylvestris L.), пихта Улудаг ( Abies Bornmülleriana Matff), бук восточный ( Fagus orientalis L), дуб ( Quercus robur L). .) и древесины каштана Анатолии ( Castanea sativa Mill.).
Подготовка образцов для испытаний
Образцы древесины, вырезанные только из заболони, кондиционировали при 20 ± 2 ° C и относительной влажности 65 ± 3% до тех пор, пока их вес не стал стабильным, путем выдерживания их в течение 8 недель в комнате для кондиционирования. Всего было приготовлено 100 образцов из пяти пород древесины и двух типов угла зерен (5x2x10), по десять образцов для каждого параметра.После этого, когда влажность образцов для испытаний достигла в среднем 12%, образцы были вырезаны до размеров 20x50x100 мм.
Выполнение теста
Был использован быстрый измеритель теплопроводности, основанный на ASTM C 1113–99, , метод горячей проволоки . Вариак (источник питания; измеритель QTM 500; Kyoto Electronics Manufacturing, Токио, Япония) использовался для подачи постоянного электрического тока на сопротивление. Диапазон измерения — 6 Вт / мК.Точность измерения составляла 5% от значения считывания на эталонную пластину. Воспроизводимость была дана как 3% от считываемого значения. Температура измерения находилась в диапазоне от 100 до 1000 ºC (внешняя ванна или электрическая печь для температуры, отличной от комнатной).
Время измерения стандартное, от 100 до 120 с. Во время испытания температура горячей проволоки быстро повышается, и это повышение температуры распространяется по образцам наружу. Размеры образцов должны быть достаточно большими, чтобы температура на внешней поверхности образца могла оставаться постоянной во время измерения теплопроводности.
Анализ данных
Данные для каждого теста были статистически проанализированы с помощью SPSS. Дисперсионный анализ (ANOVA) использовался для проверки значимости различий между факторами и уровнями. Когда дисперсионный анализ показал значительную разницу между факторами и уровнями, сравнение средних значений было выполнено с использованием теста Дункана.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Плотность в сухом воздухе образцов сосны обыкновенной, пихты Улудаг, бука восточного, дуба и каштана Анатолии составила 0.47, 0,45, 0,60, 0,80 и 0,52 г / см 3 соответственно. Средние значения теплопроводности, определенные на исследуемых образцах, приведены в таблице 1.
Таблица 1. Средние значения теплопроводности в зависимости от направления угла зерен
Наибольшее значение теплопроводности было получено для образцов бука восточного и составило 0,3314 ккал / мч ° C в направлении, параллельном углу между зернами. Наименьшее значение было получено для сосны обыкновенной — 0.1563 Ккал / мч ° C в направлении, перпендикулярном углу зерен. На величину теплопроводности образцов могли повлиять анатомическое строение и химические характеристики древесины. Дисперсионный анализ применительно к данным, относящимся к теплопроводности, определенной экспериментально, показан в таблице 2.
Орс и Сенель (1999) сообщили, что значения теплопроводности тополя, кедра, древесины восточного бука, ДСП и ДВП составили 0,1146, 0,1253, 0,1580, 0,1783 и 0.1998 (Ккал / мч ° C) соответственно. Принимая во внимание ожидаемое стандартное отклонение данных теплопроводности, было обнаружено, что настоящие результаты согласуются с литературными данными.
Согласно дисперсионному анализу, влияние типов древесины, направления угла волокон и взаимодействия между ними было признано статически значимым на уровне значимости 95%. Сравнение этих средних значений проводилось с использованием теста Дункана, чтобы определить, какие группы значительно отличались от других групп, и результаты представлены в таблице 3.
Таблица 2. Результаты дисперсионного анализа
Согласно результатам теста Дункана, значения теплопроводности находились в диапазоне от 0,1563 до 0,3314 ккал / мч ° C. Например, было обнаружено, что значения теплопроводности сосны обыкновенной очень близки друг к другу для перпендикулярного и параллельного направлений по отношению к годичным кольцам (от 0,1563 до 0,1573 ккал / мч ° C). Итак, они были отнесены к одной однородной группе. Изменения теплопроводности в виде угла зерен и породы дерева показаны на рис.1.
Рис. 1. Теплопроводность образцов
Таблица 3. Результаты теста Дункана
ВЫВОДЫ
На термические свойства древесных материалов влияет ряд основных факторов, таких как плотность, влажность, экстрактивность, направление волокон, структурные неровности и температура. В этом исследовании было показано, что на значение теплопроводности образцов могут влиять порода древесины и угол расположения волокон.Значения теплопроводности были между 0,156 и 0,331 (ккал / мч ° C). В то время как наибольшее значение теплопроводности было получено у бука восточного, наименьшее значение было получено в перпендикулярном направлении угла волокон, у сосны обыкновенной — 0,1563 ккал / мч ° C.
Согласно данным экспериментального исследования, значения теплопроводности, измеренные параллельно углу зерен, были относительно выше, чем перпендикулярное направление относительно годичных колец. Было сказано, что эта разница очень мала.В случае сосны обыкновенной существенной разницы не было. Показано, что с увеличением плотности образцов древесины значения теплопроводности увеличиваются. В то же время химический состав и тип экстрактивных материалов древесины являются очень важными факторами, влияющими на термические свойства.
ССЫЛКИ
ASTM C 1113-99. (2004). «Стандартный метод испытания теплопроводности огнеупоров горячей проволокой» (Методика платинового термометра сопротивления).ASTM International; Западный Коншохокен, США
Аврамидис С. и Лау П. (1992). «Термические коэффициенты древесных частиц методом нестационарного теплового потока», Holzforschung 46 (5), 449-453.
Бэкстрем, Г. (1982). «Определение тепловых свойств с использованием экранированной термопары», J. Phys. E: Sci. Инструмент . 15, 1049-1053.
Калл, Дж. П. (1974). «Датчики теплопроводности для быстрых измерений в горных породах», J. Phys. E: Sci. Инструмент .7 (9), 771-774.
Glatzmaier, G.C., and Ramirez, W.F. (1985). «Одновременное измерение теплопроводности и температуропроводности неуплотненных материалов методом нестационарной горячей проволоки», Rev. Sci. Инструмент . 56 (7), 1394-1398.
Густафссон, С. Э. (1991). «Методы переходных плоских источников для измерения теплопроводности и температуропроводности твердых материалов», Rev. Sci. Инструмент . 62 (3), 797-804.
Густафссон, С.Э., Каравацки Э. и Хан М. Н. (1979). «Переходный метод горячей полосы для одновременного измерения теплопроводности и температуропроводности твердых тел и жидкостей», J. Phys. D: Прил. Phys . 12, 1411–1421.
Камке, Ф.А., и Зылковски, С.С. (1989). «Влияние характеристик древесных панелей на теплопроводность», Forest Prod. J. 39 (5), 19-24.
Маклин, Дж. Д. (1941). «Теплопроводность древесины», Пип. Кондиционер . 13, 380-391.
Морабито, П.(1989). «Измерение термических свойств различных бетонов», 11-я конференция ECTP.Pion Limited, Лондон.
Орс Ю. и Сенель А. (1999). «Коэффициенты теплопроводности древесины и древесных материалов», Тр. Журнал сельского и лесного хозяйства 23 Ek SayÝ 1, 239-245.
Скаар, К. (1988). Wood Water Relations , Springer, New York, 279.
Takegoshi, E., et al. (1982). «Метод измерения теплопроводности ортогональных анизотропных материалов методом нестационарной горячей проволоки», Trans.JSME, сер. В 48 (433), 1743-1750.
Уйсал Б., Курт Ч., Шахин Кол Х., Озджан К. и Йылдырым М. Н. (2008). «Тепловая проводимость тополя, пропитанного огнезащитным составом», Teknoloji Dergisi 11 (4), 239-251.
Йокендо, Т. (1990). Справочник по теплофизическим свойствам , Японское общество теплофизических свойств, Токио, стр. 210.
Статья подана: 11 ноября 2009 г .; Рецензирование завершено: 28 января 2010 г .; Доработанная версия получена: 18 апреля 2011 г .; Принята в печать: 29 мая 2011 г .; Опубликовано: 29 мая 2011 г.
Теплопроводность древесины под углом к основным анатомическим направлениям
Bučar B, Straže A (2008) Определение теплопроводности древесины методом горячей плиты: влияние морфологических свойств древесины ели ( Abies alba Mill .) к контактному термическому сопротивлению. Holzforschung 62: 362–367
Google Scholar
Дональдсон Л. (2008) Угол микрофибриллы: измерение, вариации и взаимосвязи — обзор.IAWA J 29 (4): 345–386
Статья Google Scholar
Eitelberger J, Hofstetter K (2011) Прогнозирование транспортных свойств древесины ниже точки насыщения волокна — подход многомасштабной гомогенизации и его экспериментальная проверка, часть 1: теплопроводность. Compos Sci Technol 71: 134–144
Статья Google Scholar
Frandsen HL (2005) Моделирование переноса влаги в древесине: современное состояние и аналитическое обсуждение.Деревообработка и деревообработка. 1, 2 изд. Кафедра строительных технологий и структурной инженерии, Университет Ольборга, Дания
Гриффитс Э., Кей Г. (1923) Измерение теплопроводности. Proc Roy Soc Lond Ser A 104 (724): 71–98
Статья CAS Google Scholar
ISO 8302 (1991) Теплоизоляция — определение термического сопротивления в установившемся режиме и связанных с ним свойств — устройство с защищенной горячей плитой
Kollmann FFP, Côté WA (1968) Принципы древесной науки и технологии.1. Массив дерева. Springer, Берлин
Забронировать Google Scholar
Kühlmann G (1962) Исследование термических свойств древесины и ДСП в зависимости от влажности и температуры в гигроскопическом диапазоне (на немецком языке). Holz Roh Werkst 20 (7): 259–270
Артикул Google Scholar
Lichtenegger H, Reiterer A, Stanzl-Tschegg SE, Fratzl P (1999) Изменение углов микрофибрилл целлюлозы в мягких и твердых породах древесины — возможная стратегия механической оптимизации.J Struct Biol 128: 257–269
Статья CAS PubMed Google Scholar
MacLean JD (1941) Теплопроводность древесины. Конденсатор воздуха для теплового трубопровода 13: 380–391
Google Scholar
Маку Т. (1954) Исследования теплопроводности в древесине. Бюллетень научно-исследовательского института древесины Киотского университета 13: 1–80
Нараянамурти Д., Ранганатан В. (1941) Теплопроводность индийской древесины.Proc Indian Acad Sci 13 (4): 300–315
Google Scholar
Ratcliffe E (1964a) Обзор данных теплопроводности — 1. Вуд 29 (7): 49–51
Google Scholar
Ratcliffe E (1964b) Обзор данных теплопроводности — 2. Вуд 29 (8): 46–49
Google Scholar
Ratcliffe E (1964c) Обзор данных теплопроводности — 3.Дерево 29 (9): 50–54
Google Scholar
Роули Ф. (1933) Теплопроводность древесины при климатических перепадах температур. Конденсатор воздуха для теплового трубопровода 5: 313–323
Google Scholar
Schneider A, Engelhardt F (1977) Vergleichende Untersuchungen über die Wärmeleitfähigkeit von Holzspan- und Rindenplatten (Сравнительные исследования теплопроводности древесно-стружечных плит и плит коры) (на немецком языке).Holz Roh- Werkst 35 (7): 273–278
Статья Google Scholar
Sonderegger W, Hering S, Niemz P (2011) Температурное поведение ели европейской и бука европейского в основных анатомических направлениях и между ними. Holzforschung 65: 369–375
CAS Google Scholar
Торговников Г., Винден П. (2009) Модификация древесины с помощью СВЧ высокой интенсивности для повышения проницаемости.Forest Prod J 59 (4): 84–92
Google Scholar
Вэй О., Оберсрибниг М., Мюллер У., Коннерт Дж., Гиндл-Альтмуттер В. (2013) Изучение теплопроводности древесины на уровне клеточной стенки с помощью сканирующей термической микроскопии (СТМ). Holzforschung 67 (2): 155–159
Статья CAS Google Scholar
Wagenführ R (1996) Holzatlas. 4. Auflage, Fachbuchverlag Leipzig
Wangaard F (1940) Поперечная теплопроводность древесины.