Теплопроводность пенобетона: Теплопроводность пенобетона различной плотности

автор alexxlab

Содержание

Теплопроводность пенобетона различной плотности

Приведены таблицы значений теплопроводности пенобетона и других ячеистых строительных материалов различной плотности. Коэффициент теплопроводности рассмотренных пеноматериалов указан при температуре 20…30°С.

Кроме того, в таблицах дано среднее количество ячеек на 1 см2 поверхности материала и средний диаметр ячеек. Плотность пенобетона в таблице находится в пределах от 282 до 927 кг/м3. По данным таблицы видно, что плотность пенобетона меньше плотности воды — этот пеноматериал будет плавать на ее поверхности.

Теплопроводность пенобетона зависит от его плотности и среднего диаметра ячеек и может составлять от 0,069 до 0,234 Вт/(м·град). Снижение плотности пенобетона и уменьшение размера ячеек приводит к падению его теплопроводности.

Следует отметить параметры, при которых пенобетон имеет наименьшее значение коэффициента теплопроводности. Из рассмотренных в таблице типов пенобетона минимальной теплопроводностью обладает пенобетон с плотностью 293 кг/м

3 и средним диаметром ячеек 0,63 мм. Теплопроводность такого пенобетона составляет 0,069 Вт/(м·град).

Теплопроводность пенобетона в зависимости от плотности
Плотность пенобетона, кг/м3Среднее количество ячеек на 1 см2 поверхностиСредний диаметр ячеек, ммТеплопроводность пенобетона, Вт/(м·град)
282531,280,087
2932210,630,069
314231,860,101
366880,970,098
3682010,640,088
370601,170,102
373161
0,71		0,088
4151860,660,096
4151230,810,102
420421,380,112
5392020,610,11
550940,890,14
5591450,710,127
5632840,510,129
6113000,490,14
620221,790,158
633701,070,154
9163130,410,217
927580,960,234

Во второй таблице рассмотрена теплопроводность пенистых строительных материалов таких, как пеногипс, пеноангидрид и пенодиатомовый кирпич.

Наименьшей теплопроводностью и плотностью из представленных материалов обладает пенодиатомовый кирпич. Коэффициент теплопроводности этого пеноматериала составляет 0,095…0,108 Вт/(м·град).

Пеногипс и пеноангидрид являются более плотными и теплопроводными. Их теплопроводность находится в диапазоне от 0,142…0,204 Вт/(м·град).

Теплопроводность ячеистых пеноматериалов различной плотности
Плотность, кг/м3Среднее количество ячеек на 1 см2 поверхностиСредний диаметр ячеек, ммКоэффициент теплопроводности, Вт/(м·град)
Пеногипс
623221,610,154
640441,130,15
6411800,560,142
71525
1,41		0,178
7401100,680,169
846420,950,204
8501750,460,199
Пенодиатомовый кирпич
41216000,220,095
41514440,230,097
4306250,340,106
4605290,370,106
4656760,330,106
4754840,380,108
Пеноангидрид
7211370,670,171
725351,330,177

Источник:
Чиркин В.

С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967.

Теплопроводность пенобетона — на что влияет коэффициент

Теплопроводность – одна из важнейших характеристик пенобетона, отражающая его способность транспортировать тепловую энергию. Этот критерий определяет область и возможность применения стройматериалов, его эксплуатационные свойства. Не стоит забывать о том, что тепловодность неразрывно связана с основными параметрами, такими как плотность и прочность материала. От данного сочетания зависит, насколько будет дом теплым и прочным.  Неоспоримая ценность пенобетона состоит в низкой теплопроводности.

Что влияет на показатель теплопроводимости?

Существуют прямолинейная зависимость между плотностью и теплопроводностью пенобетона. В структуре материала имеется значительное количество пор, которые заполнены воздухом. Показатель теплопроводности воздуха – 0,026 Вт/м°С, что почти на порядок ниже, чем у обычного бетона, содержащего легкие наполнители.

Именно наличие воздуха в стройматериале существенно снижает его теплопроводность.

Огромное влияние на данный показатель оказывает плотность материала (D). Пеноблоки с плотностью D300 обладают теплопроводностью 0,08 Вт/м°С, а при плотности D1200 показатель достигает 0,38 Вт/м оС. Чем выше плотность блоков, тем хуже их теплоизоляционные свойства.

Для достижения требуемого уровня теплоизоляции необходимо увеличить толщину стен либо проложить дополнительный слой утеплителя. Данные меры способствуют удорожанию строительства и требуют заливки более прочного фундамента.

Оптимальным выбором для возведения жилого дома является пенобетон D600. Используя данный материал, можно построить 2-3-этажный дом с толщиной стен 30-40 см.

Коэффициент теплопроводности

Для обозначения коэффициента теплопроводности пенобетона используют λ и единицу измерения ВТ/м*К.

Если сравнивать данный показатель с характеристиками традиционных строительных материалов ( керамический или силикатный кирпич, известняк или шлакоблок) пенобетон заметно выигрывает.

Например, стена толщиной 30 см, выложенная из пеноблоков, имеет показатель 0,18 ВТ/м*К, в то время как для шлакоблока данный параметр будет достигнут только при толщине стены 108 см, из керамического кирпича – при 138 см.  

Теплопроводность пенобетона обратно пропорциональна показателям прочности и плотности.

Блоки плотность 400-500 кг/м3 используются в качестве утеплителя. Материал плотностью 1100-1200 кг/м3 способен выдерживать серьезные нагрузки и применяется в строительстве 1-2 этажных домов, но при этом хуже сохраняет тепло.  Пенобетонные блоки с плотность 600-700 кг/м3 выдерживают нагрузку плит перекрытий и обладают достаточной теплостойкостью. Именно они чаще всего используются в малоэтажном жилом строительстве.

На степень теплопроводности материала оказывает влияние размер внутренних пустот. Теплоизолирующие свойства блоков тем выше, чем больше воздушных пузырьков внутри массы материала. Не менее важна геометрическая точность производства пеноблоков, потому как от нее зависит расход специального клеящего состава. Если толщина кладочного раствора составляет 2-3 мм, то стена практически монолитная. При использовании неровных блоков производится выравнивание кладки за счет раствора, в результате чего толщина шва может достигнуть 10-12 мм. В дальнейшем это приведет к возникновению «мостиков холода» и повлечет за собой значительные теплопотери.

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).


Теплопроводность пеноблока разных марок, от чего зависит, расчет толщины стен

Пенобетон – это строительный блочный ячеистый материал. Именно благодаря порам, он обладает низким коэффициентом теплопроводности. Получается пористая структура в результате добавления в раствор пенообразующего компонента. От его объема зависит количество ячеек в пенобетоне. Чем их больше, тем меньше он проводит тепло. Низкий коэффициент теплопроводности достигается за счет наличия в ячейках воздуха, а он, в свою очередь, имеет самое меньшее значение теплопередачи.

Что такое теплопроводность?

Эта характеристика показывает, какое количество тепла передает материал за определенное время. Влияет на эту величину плотность пенобетона и влажность.

Теплопроводность различных марок пеноблоков сильно отличается, так как они имеют разную структуру. Изготавливается пенобетон трех видов:

  • конструкционный;
  • теплоизоляционный;
  • конструкционно-теплоизоляционный.

Конструкционные пеноблоки являются самыми плотными и содержат наименьшее количество пор с воздухом. Поэтому они имеют самый высокий коэффициент теплопроводности – 0,29-0,38 Вт/м·К. Такие пеноблоки используются для строительства фундаментов и несущих конструкций. Но так как они довольно-таки сильно проводят тепло, то требуется дополнительная отделка утепляющими материалами. Выпускаются марок Д900-Д1200.

Теплопроводность пенобетона конструкционно-теплоизоляционного типа несколько ниже. Они обладают как хорошей прочностью, так и оптимальным показателем теплопередачи – 0,15-0,29 Вт/м·К. Именно эти пеноблоки чаще всего применяются в частном домостроительстве для возведения несущих стен и перегородок. Производятся марок Д500, Д600, Д700 и Д800.

Теплоизоляционные пеноблоки имеют наилучший коэффициент теплопроводности – 0,09-0,12 Вт/м·К. Но из-за большого количества пустых ячеек, они обладают слабой прочностью, поэтому их не применяют для строительства, а только в качестве теплоизоляции уже отстроенного сооружения.

Производятся марок Д300-Д500.

Чтобы не снизить коэффициент теплопроводности блоков пенобетона, для кладки используется не цементно-песчаный раствор как для обычных кирпичей, а специальный клей. Толщина шва не должна быть больше 2-3 мм. Иначе в местах швов образуются мостики холода, и через них будет уходить немалая часть тепла. Таким же образом проводится монтаж газоблоков.

Чтобы кладка была ровной, а швы одинаковыми, следует приобретать качественные пеноблоки с ровными гранями. Такой материал изготавливается известными и крупными производителями. Если проводить кладку из пеноблоков разных размеров и форм, швы не получатся одинаковой толщины. В итоге конструкция будет сильнее терять тепло.

Теплопроводность блоков пенобетона разных марок:

МаркаКоэффициент теплопередачи
Д3500,09
Д4000,10
Д5000,12
Д6000,14
Д7000,18
Д8000,22
Д9000,25
Д10000,29

Пенобетон в сравнении с газобетоном имеет несколько лучшую теплопроводность. Но это относится только к пеноблоку теплоизоляционного типа. Показатели теплообмена газоблока (0,075-0,183 Вт/м·К), конструкционного и конструкционно-теплоизоляционного блоков практически одинаковые.

Средняя теплопередача дерева – 0,15 Вт/м·К. Пенобетон уступает ему лишь немного, а некоторые теплоизоляционные пеноблоки удерживают тепло даже несколько лучше. Коэффициент теплообмена строительного кирпича находится в диапазоне 0,2-0,7 Вт/м·К, что намного хуже, чем у пенобетона.

На способность передавать тепло влияет и окружающая среда, а точнее, процент влажности и температура. Чем больше внутри газоблока и пенобетона влаги, тем сильнее они проводят тепло. Также коэффициент теплообмена увеличивается при понижении температуры.

Как рассчитать толщину стены?

Чтобы узнать, какой толщины строить стены, нужно учесть показатели теплообмена всех материалов. Так, если конструкция будет состоять из кирпича (например, 0,5 Вт/м·К), штукатурки (0,58 Вт/м·К) и пеноблоков (Д800 – 0,22 Вт/м·К), то учитываются все их коэффициенты вместе.

По строительным нормам сопротивление стен теплопередаче должно быть не меньше 3,5 м2·К/Вт. Именно от этого числа отнимаются показатели теплообмена стройматериалов, которые будут использоваться для возведения конструкции, кроме пеноблоков. Чтобы вычислить сопротивление теплопередаче кирпича, нужно его толщину 12 мм (0,12 м) разделить на коэффициент его теплопроводности: 0,12/0,5=0,24. Точно так же для штукатурного слоя в 2 см: 0,02/0,58=0,034.

Теперь эти результаты отнимают от 3,5 м2·К/Вт: 3,5-0,24-0,034=3,226. Чтобы узнать необходимую толщину стен, полученное число умножают на коэффициент теплопроводности блоков пенобетона: 3,226*0,22=0,71. Значит, толщина стены должна быть не меньше 70 см при применении пеноблоков Д800.

Пенобетон не только хорошо удерживает тепло, но и является таким же экологически чистым материалом, как и дерево. Так как для его производства используется цемент, песок, вода и натуральный пенообразующий компонент. В доме, построенном из него, всегда будет комфортный микроклимат.

Пенобетон: достоинства и недостатки

Пенобетон — один из видов бетона, структура которого после высыхания представляет пористые замкнутые ячейки по всему объему. Благодаря содержащемуся в ячейках воздуху, материал имеет высокие теплоизоляционные свойства (его теплоизолирующая способность в 3-3,5 раза выше, чем у кирпичной стены). А текучесть позволяет заливать его в любые формы. Все это и привело к активному применению пенобетона в строительстве.

Производство пенобетона состоит из приготовления цементно-песчаной смеси, рабочего раствора пенообразователя и получения пенобетона. В зависимости от соотношения цемента, песка, воды и концентрата пенообразователя, плотность получаемого пенобетона может меняться от 200 до 1500 кг/м3. Для пенобетона средней плотности цемент и песок берутся в отношении 1:1, на 1 кг цемента добавляется 3-4 кг концентрата пенообразователя. Пенобетон изготавливают не посредством химической реакции, а механическим перемешиванием предварительно подготовленной пены с бетонной смесью, поэтому он не содержит токсичных компонентов.

Заливка пенобетона производится в опалубку, кассеты или формы. Для смазки форм применяются специальные вещества, не содержащие масла. Это делается для того, чтобы поверхность пенобетонных блоков легче поддавалась штукатурке и шпатлевке. Готовые формы можно резать до блоков нужных размеров.

Пенобетон широко используется для строительства домов, тепло- и звукоизоляции стен зданий, монолитном домостроении. Его используют для тепло- и звукоизоляции крыш и полов, при утеплении труб, для изготовления сборных блоков и панелей перегородок в зданиях. Пенобетон повышенной плотности используют для изготовления этажных перекрытий и фундаментов.

Пенобетон имеет высокий уровень теплосбережения, что дает до 30% экономии при отоплении помещения. Теплопроводность пенобетона сравнима с этим показателем для минеральной ваты или натуральной пробки. Стена из пеноблоков стандартного размера (200х188х388мм), выложенных в один ряд, сохраняет тепло так же хорошо, как кирпичная стена толщиной 60-80 см.

Пенобетон — один из наиболее бюджетных материалов, при его изготовлении не задействуются большие производственные мощности. Это легкий и прочный материал, что позволяет транспортировать его без особых материальных затрат и использовать для строительства трехэтажных домов без установки железобетонного каркаса. Легкость позволяет изготавливать блоки достаточно больших размеров – как следствие, в несколько раз ускоряется процесс возведения здания по сравнению, скажем, с кирпичом.

Пенобетон обеспечивает высокий уровень шумоизоляции и может применяться при строительстве вблизи мест с шумовой загрязненностью. Материал пожароустойчив, может продержаться в огне два часа и не воспламениться. Пенобетон не имеет ограничений по срокам эксплуатации и по мнению специалистов, постройки из него с годами становятся только прочнее.

Пенобетон — экологичен и уступает по этому параметру лишь дереву. Ячеистая структура материала позволяет стенам дышать, поддерживая в помещении нормальную влажность и микроклимат.

Огромное количество мелких пор обеспечивает воде достаточно возможностей для миграции при замерзании. Благодаря морозостойкости пенобетон сохраняет свойства даже при очень низких температурах.

Низкая плотность материала также облегчает его обработку и монтаж. В отличие от железобетона или керамического кирпича с отверстиями, пеноблоки имеют абсолютно однородную мелкопористую структуру по всей толще материала. Это позволяет применять к ним практически все методы механической обработки, включая пиление, сверление, штробление и пр. Пеноблоки подходят как для возведения наружных стен, так и межкомнатных перегородок. Из пенобетона можно легко изготовить нестандартные архитектурные формы – арки, зигзазообразные проемы и др.

К недостаткам материала можно причислить относительно низкую физико-механическую прочность по сравнению с железобетоном, высокий уровень влагопоглощения, что ведет к необходимости отделки. Влажностная усадка материала существенно снижает срок эксплуатации зданий, построенных с применением пенобетона. Особенно страдает его прочность при растяжении и изгибе – материал хрупок и недостаточно трещиностоек. Отделку пенобетонной стены рекомендуется начинать не ранее чем через год после строительства, потому что во время усадки материал может дать трещину. Высокий уровень влагопоглощения ведет к тому, что стены, впитавшие влагу в течение осенних месяцев, имеют все шансы промерзнуть зимой, а потом растрескаться.

Почему из наших блоков дом получается теплее?

Почему из наших блоков дом получается теплее?


На теплопроводность стен из пенобетонных блоков влияют следующие факторы: плотность пенобетона (кг/м3), структура пенобетона (размер и количество воздушных пузырьков в пенобетонной массе), толщина и качество швов кладки. В общем случае можно сказать, что теплопроводность материала напрямую зависит от его плотности, чем меньше плотность, тем меньше тепла передает материал.

То есть в идеале дома надо строить из пенопласта – он, пожалуй, самый легкий (а значит и наименее теплопроводный) из доступных строительных материалов, но, к сожалению горюч и не прочен. Легкий пенобетон (плотность менее 400 кг/м3) очень хорош как теплоизоляционный материал, но, к сожалению, по своим прочностным характеристикам не годиться для возведения стен. Оказывается, что оптимальным вариантом для малоэтажного строительства является пенобетон плотностью 600 кг/м3.

Используя современные технологии, удается получать пеноблоки имеющие необходимые прочностные характеристики и обладающие большим тепловым сопротивлением. При увеличении плотности можно добиться большей прочности, но при этом резко снижается тепловое сопротивление. Помимо плотности пенобетона имеет значение размер воздушных пузырьков в пенобетонной массе. Чем размер меньше – тем хуже теплообмен за счет конвекции воздуха внутри пузырька. Помимо этого чем пузырьки меньше, тем, при постоянной плотности пенобетона, их содержится больше на единицу объема, и толщина перегородок соответственно меньше, что дополнительно увеличивает тепловое сопротивление. То есть для получения наиболее «теплого» пенобетона его структура должна состоять из как можно более мелких пузырьков. Нам удается делать пенобетонные блоки со средним размером воздушных пузырьков 0.1- 0.3мм.

При строительстве из пенобетонных блоков наиболее теплопроводным элементом стены является кладочный шов. Если блоки отличаются размером друг от друга или имеют неудовлетворительную геометрию, приходиться все огрехи компенсировать именно толщиной кладочного шва. При этом толщина шва в отдельных местах может достигать 2 см. В этих местах в холодное время года будет образовываться конденсат, что будет еще больше снижать тепловое сопротивление стены — вплоть до промерзания. То есть ясно, что кладочный шов должен быть как можно тоньше. Точность размеров производимых нами блоков позволяют вести из них кладку со швом 2-3 мм. При такой толщине шва стена представляет собой практически равномерную структуру с максимально возможным тепловым сопротивлением. Мы рекомендуем для кладки использовать специальный клей. Он наносится зубчатой кельмой. Технология такая же, как для укладки кафельной плитки на ровную поверхность. При этом кладочный шов получается с тепловыми промежутками, что еще больше увеличивает тепловое сопротивление.


Возврат к списку


Внимание! При копировании информационных материалов прямая ссылка на наш сайт обязательна!
Все тексты сайта охраняются законом — Об авторском праве от 09.07.1993 г. N 5351-1.

Смотрите также


Теплопроводность пеноблока

Одной из важнейших характеристик строительных материалов и в том числе характеристик пеноблока, является теплопроводность. Теплопроводность пеноблока — демонстрирует его возможности по передаче тепла. Чем выше коэффициент теплопроводности у строительного материала, тем холоднее будет в вашем доме в зимнее время, стены которого выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности. Важнейшее преимущество пеноблоков заключается в его пористой структуре, благодаря которой теплопроводность пенобетонных блоков является низкой. Но иногда появляется необходимость утеплить дом из пеноблоков.

Для того что бы лучше понять это, сравним теплопроводности различных строительных материалов, наиболее часто используемых для возведения стен:

  • Силикатный кирпич — 0,8-0.9 Вт/м*ºK
  • Керамический кирпич — 0.8 Вт/м*ºK
  • Шлакоблок — 0,65 Вт/м*ºK
  • Пеноблок — 0,2 — 0,4 Вт/м*ºK

Судя по вышеприведенным данным, становится ясно, что теплопроводность пеноблока самая низкая из всех приведенных в списке популярных строительных материалов.

Для более понятного объяснения можно сравнить толщину стен обеспечивающих одинаковое сохранение тепла в доме:

Стена из пеноблоков стандартного размера 300 мм в толщину (теплопроводностью 0.2 Вт/м*ºK), будет обеспечивать сохранность тепла в доме, точно так же как и стена из шлакоблоков толщиной в 100 см или стена из керамических кирпичей в 120 см.

Теплопроводность пеноблока изменяется в зависимости от его плотности, а соответсвенно и прочности. Самые легкие, соответственно наименее прочные пеноблоки используются для теплоизоляции стен дома, а так же могут использоваться для строительства межкомнатных перегородок, речь идет про блоки плотность которых 400-500 кг /м3.

Существуют пенобетонные блоки  со значительно более высокой плотностью, 1100-1200 кг /м3, они за счет уменьшения размера пор внутри блока, становятся наиболее прочными, подходят для возведения несущих стен, но они хуже сохраняют тепло, чаще всего такие блоки применяются в качестве строительного материала для возведения стен, 1-2 этажных домов. Побетонные блоки средней плотности, 600-700 кг /м3 так же могут спокойно выдерживать нагрузку от перекрытий и к тому же являются достаточно теплостойкими, что делает их наиболее популярными при строительстве частных домов, коттеджей и таунхаусов.

Важно понимать, что теплопроводность пенобетона зависит от количесва и размера пор внутри. Важным параметром пеноблоков является и точность исполнения пеноблоков, поскольку от этого на прямую зависит размер слоя раствора для кладки пеноблоков. Если из-за неточности изготовления пеноблоков (например если блоки были изготовлены на минизаводе по производству пеноблоков) толщина швов будет увеличиваться от положенных 2-4 мм до 10-12 из-за неровностей, то велика вероятность образования так называемых «мостиков холода», которые приведут к снижению тепла в доме и другим негативным последсвиям.

Метки: Метки Теплопроводность пеноблока

(PDF) Тепловые свойства пенобетона с различной плотностью и добавками при температуре окружающей среды

Тепловые свойства пенобетона с различной плотностью и

добавками

при температуре окружающей среды

Шанкар Ганесан

1, a

, Мид Азри Отуман

1, b *

,

Mohd Yazid Mohd Yunos

2, c

, Mohd Nasrun Mohd Nawi

3, d

1

School of Housing Building and Planning, Малайзия Пенанг, Малайзия

2

Кафедра ландшафтной архитектуры, Факультет дизайна и архитектуры, Университет Путра

Малайзия

3

Школа управления технологиями и логистикой, Колледж бизнеса, Университет Ютара

Малайзия, 06010 Синток, Кедах , Малайзия

a

shan27donz @ gmail.com,

b

[email protected],

c

[email protected],

d

[email protected]

Ключевые слова: пенобетон, тепловые свойства, огнестойкость , легкий бетон, плотность

Аннотация. В этой статье основное внимание будет уделено экспериментальному исследованию влияния различных плотностей

и добавок на термические свойства пенобетона с помощью анализатора констант Hot Disk Thermal

, чтобы получить несколько фундаментальных термических свойств для прогнозирования возгорания.

сопротивление сопротивление.Для этого исследования были исследованы образцы трех различных плотностей: 700 кг / м

3

, 1000 кг / м

3

и 1400 кг / м

3

и различные добавки, чтобы изучить влияние плотности и

. добавки по тепловым свойствам пенобетона. В качестве добавок, используемых в этом исследовании, использовались пылевидная зола (PFA)

, микрокремнезем, топливная зола пальмового масла (POFA), древесная зола, полипропиленовое волокно, стальное волокно

и кокосовое волокно.Следует отметить, что самая низкая плотность пенобетона

(700 кг / м

3

) обеспечивает наилучшие теплоизоляционные свойства из-за большого количества пор и высокого процента захвата воздуха

, поскольку воздух является самым плохим проводником тепло, чем твердое и жидкое. Кроме того, пенобетон

с кокосовым волокном имеет самую низкую теплопроводность, поскольку он обладает высокой термостойкостью

из-за большого процента гемицеллюлозы и лигнина и демонстрирует высокую теплоемкость, как

, хорошо из-за образования однородных пор и пустот во вспененном материале. конкретный.

Введение

В наши дни критически важной проблемой для общества является изменение климата и необходимость значительной экономии энергии

в строительстве. Выбор подходящих строительных материалов, которые могут действовать в качестве теплового барьера в

, чтобы предотвратить нагревание и возгорание, должен быть сделан, чтобы минимизировать потребление энергии и увеличить зону комфорта

внутренней среды [1]. Пенобетон имеет отличные теплоизоляционные свойства

, а значение типичной теплопроводности находится между 0.23 и 0,42 Вт / мК при

1000 кг / м

3

до 1200 кг / м

3

соответственно [2]. Изменения значения плотности из-за образования пор

оказывают значительное влияние на тепловые характеристики пенобетона. На практике, толщина бетона нормального веса

должна быть в пять раз больше, чем у пенобетона, чтобы получить аналогичную теплоизоляцию

[3]. Пенобетон может широко использоваться в неструктурных приложениях [4], таких как уклон кровли

, выравнивание полов и изоляционные слои стен и проекты заполнения пустот [5].Более того, термические свойства пенобетона

могут быть рассчитаны путем изменения таких параметров материала, как цементная паста

, размер пены и объем фракции [6]. По механическим свойствам эти материалы

могут использоваться в качестве изоляционного материала как для полунесущих, так и для изоляционных элементов

[7]. Наконец, фундаментальные значения термической стойкости были экспериментально исследованы для

, предсказывая его характеристики огнестойкости и восполняя пробел в знаниях об использовании различных типов добавок

.

Прикладная механика и материалы Vol. 747 (2015) pp 230-233 Отправлено: 11.12.2014

© (2015) Trans Tech Publications, Швейцария Принято: 11.12.2014

doi: 10.4028 / www.scientific.net / AMM.747.230

Все права защищены. Никакая часть содержания этого документа не может быть воспроизведена или передана в любой форме и любыми средствами без письменного разрешения TTP,

www.ttp.net. (ID: 103.5.182.15-01 / 03 / 15,04: 25: 04)

[PDF] Эффективная теплопроводность пенобетона разной плотности

1 т.2 (1) март 2011 г. Эффективная теплопроводность пенобетона разной плотности Md Azree Othuman Mydin 1 1 Sc …

Md Azree Othuman Mydin

CRL Letters

www.crl.issres.net

Vol. 2 (1) 2011

Т. 2 (1) — март 2011 г.

Эффективная теплопроводность пенобетона различной плотности 1

Md Azree Othuman Mydin1 Школа жилищного строительства, строительства и планирования, Universiti Sains Malaysia, 11800, Пенанг, Малайзия

Резюме Основная цель данного исследования заключается в исследовании теплопроводности пенобетона. Были изготовлены образцы пенобетона различной плотности от 650, 700, 800, 900, 1000, 1100 и 1200 кг / м3 с постоянным цементно-песчаным соотношением 2: 1 и водоцементным соотношением 0,5. Данное исследование ограничивалось влиянием плотности, пористости и размера пор на теплопроводность пенобетона. Для определения теплопроводности пенобетона при различных плотностях использовался метод горячей защищенной плиты. Величину пористости пенобетона определяли с помощью прибора вакуумного насыщения. В свою очередь, чтобы изучить влияние размера пор на теплопроводность пенобетона, измерения размера пор проводили под микроскопом с 60-кратным увеличением.Пенобетон с меньшей плотностью означает более низкую теплопроводность. Плотность пенобетона контролируется пористостью, где пенобетон более низкой плотности указывает на большую пористость. Следовательно, теплопроводность значительно изменяется в зависимости от пористости пенобетона, поскольку воздух является самым плохим проводником по сравнению с твердым и жидким из-за его молекулярной структуры. Ключевые слова: пенобетон, теплопроводность, жаропрочная плита, тепловые свойства, легкий бетон, пористый материал

1.

Введение

Энергоэффективность — важная проблема для высококачественного жилья. Энергия не только соответствует высокому проценту эксплуатационных расходов зданий, но также оказывает основное влияние на тепловой комфорт жителей. В наши дни спрос на энергоэффективное проектирование и строительство становится все более жизненно важным с ростом затрат на энергию и повышением осведомленности о последствиях глобального потепления. Здания в том виде, в каком они спроектированы и используются сегодня, создают серьезные экологические проблемы из-за чрезмерного потребления энергии и других природных источников.Тесная связь между использованием энергии в зданиях и экологическим ущербом возникает из-за того, что энергоемкие решения, направленные на строительство здания и удовлетворяющие его потребности в отоплении, охлаждении, вентиляции и освещении, вызывают серьезное истощение драгоценных ресурсов окружающей среды.

1

Автор для переписки: Md Azree, Электронная почта: [электронная почта защищена] © 2009-2012 Все права защищены. ISSR Journals

181

Эффективная теплопроводность пенобетона разной плотности

Одним из способов снижения энергоемкости зданий является подбор строительных материалов.Нагрузку на обычную энергию можно снизить за счет использования материалов с низким энергопотреблением и эффективного проектирования конструкций. Выбор материалов также помогает добиться максимального комфорта в помещении. Например, использование материалов и компонентов с небольшой внутренней энергией или низкой теплопроводностью повысило комфорт внутри здания. Таким образом, высокий уровень изоляции при разработке любого нового материала является важным шагом на пути к энергоэффективному дизайну. Теплопроводность k — это процесс передачи высокотемпературной тепловой энергии внутри объекта или между двумя контактирующими объектами, что снижает температуру.В физике теплопроводность k — это свойство материала, описывающее его способность проводить тепло. Он появляется в основном в законе Фурье для теплопроводности. Когда объект нагревается, колебания молекул или атомов и плавание свободных электронов разряжают тепловую энергию до более низких температур в процессе передачи кинетической энергии. Согласно молекулярной динамике, температура объекта прямо пропорциональна средней кинетической энергии его состава [1]. 2 Теплопроводность (Вт / м · К) является результатом теплопроводности (см / с), удельной теплоемкости (Дж / г · К) и плотности [2] и зависит от его собственных минеральных характеристик, пористой структуры, химического состава, влажности. и температура.Энергетические характеристики здания во многом зависят от теплопроводности строительных материалов, которая отражает способность тепла проходить через материал при наличии разницы температур [3]. Теплопроводность обычных теплоизоляционных материалов составляет от 0,034 до 0,173 Вт / м · К [1]. Следовательно, использование строительных материалов с низкой теплопроводностью важно для уменьшения поступления тепла через оболочку в здание в таких странах с жарким климатом, как Малайзия. Пенобетон известен своими превосходными теплоизоляционными и звукоизоляционными характеристиками благодаря своей ячеистой микроструктуре. Теплопроводность пенобетона обычно составляет от 5 до 30% от теплопроводности бетона с нормальным весом и составляет от 0,1 до 0,7 Вт / мК для значений плотности в сухом состоянии от 600 до 1600 кг / м3 соответственно [4,5]. На практике бетон нормального веса должен быть в 5 раз толще пенобетона для достижения аналогичной теплоизоляции [6]. Сообщается, что теплопроводность пенобетона плотностью 1000 кг / м3 составляет одну шестую от значения типичного цементно-песчаного раствора [7].Поскольку пенобетон изготавливается путем нагнетания воздуха в смесь на основе цемента, плотность пенобетона напрямую зависит от воздуха внутри пенобетона. Ожидается, что плотность пенобетона должна сыграть важную роль в определении его тепловых свойств. Уменьшение плотности пенобетона на 100 кг / м3 приводит к снижению его теплопроводности на 0,04 Вт / мК [8]. Это исследование направлено на изучение теплопроводности пенобетона разной плотности и установление ключевых факторов, влияющих на теплопроводность этого материала. пенобетон семи плотностей (650, 700, 800, 900, 1000, 1100 и 1200 кг / м3) будет отлит и испытан при температуре окружающей среды для получения его эффективной теплопроводности с использованием метода горячей защиты. 2.

Экспериментальная программа

Пенобетон — относительно новый строительный материал по сравнению с бетоном нормальной прочности. Основным фактором, ограничивающим использование пенобетона в приложениях, является недостаточное знание характеристик материала при повышенных температурах. При применении в строительстве наиболее важными требованиями безопасности являются несущая способность и огнестойкость.Чтобы понять и в конечном итоге предсказать характеристики систем на основе пенобетона, на первом этапе необходимо знать свойства материала при температуре окружающей среды и повышенных температурах. Чтобы можно было предсказать огнестойкость строительной конструкции, необходимо определить ее температуру. Для количественной оценки структурных характеристик важно знать механические свойства материала при повышенных температурах. Будут установлены механические свойства пенобетона, в том числе на сжатие

182

Md Azree Othuman Mydin

CRL Letters

Vol.2 (1) 2011

Прочность, модуль упругости при сжатии, деформация при максимальной прочности на сжатие, зависимость напряжения от сжатия при сжатии, виды отказов, предел прочности при изгибе и модуль упругости при изгибе. 2.1. Материалы Пенобетон, использованный в этом исследовании, был изготовлен из обычного портландцемента (OPC), мелкого песка, воды и стабильной пены. Основными целями этого исследования являются определение теплопроводности пенобетона при температуре окружающей среды, поэтому только постоянное соотношение цемента и цемента 2: 1 и соотношение воды и цемента 0.5 будет использоваться для всех партий пенобетона, изготовленных для данного исследования. Водоцементное соотношение 0,5 было признано удовлетворительным для достижения достаточной удобоукладываемости [9]. Как правило, используется следующее сырье. 2.1.1. Цемент Портландцемент, полученный от Cima Group of Companies Sdn. Bhd. (Перак, Малайзия). Используемый портландцемент соответствует портландцементу типа I согласно ASTM C150 [10] и BS12 [11]. 2.1.2. Отшлифуйте Мелкий песок с дополнительным просеиванием для удаления частиц размером более 2.Для улучшения текучести и стабильности пенобетона в смеси было использовано 36 мм, как в BS12620 [12]. 2.1.3. Вода В ходе этого экспериментального исследования для изготовления образцов пенобетона использовалась водопроводная вода. 2.1.4. Поверхностно-активные вещества В качестве поверхностно-активных веществ (пенообразователя) использовался Noraite PA-1 (на белковой основе), который подходит для пенобетона плотностью от 600 до 1600 кг / м3. Noraite PA-1 происходит из природных источников, имеет вес около 80 грамм / литр и расширяется примерно в 12,5 раз при использовании с генератором пены.Стабильная пена была получена с помощью пеногенератора Portafoam TM2 System [13]. 2.2. Составы пенобетона В текущем исследовании образцы пенобетона размером 300 мм x 300 мм x 50 мм были изготовлены с семью различными плотностями, а именно 650, 700, 800, 900, 1000, 1100 и 1200 кг / м3. Все образцы пенобетона были изготовлены собственными силами. Цемент был смешан с песком, и вода перемешивалась в смесителе в течение нескольких минут. Затем постепенно добавляли пену до получения желаемой плотности. Соотношение цементно-песчаной и пенной смеси составляло 2: 1: 0.5. Были приготовлены три идентичных образца для каждой плотности и были протестированы с использованием метода горячей пластины через 14 дней после смешивания. Более подробная информация о пропорциях компонентов смеси и плотностях представлена ​​в таблице 1. Целевой объем пенобетона, необходимый для каждой конструкции смеси, составлял 0,1 м3.

183

Эффективная теплопроводность пенобетона разной плотности

ТАБЛИЦА 1: СОСТАВЛЯЮЩИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРОПОРЦИИ ПЕНОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ (кг / м3)

Целевая влажная плотность (кг / м3)

Цемент: 650

700 800 900 1000 1100 1200

774 826 929 1033 1136 1239 1343

2: 1 2: 1 2: 1 2: 1 2: 1 2: 1 2: 1

Вода: цемент

Содержание портландцемента (кг / м3)

Содержание песка (кг / м3)

ПАВ Noraite PA-1 (м3)

0.5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

39 41 46 52 57 62 67

19 21 23 26 28 31 34

0,063 0,060 0,055 0,050 0,045 0,040 0,035

2.3. Испытания пластин с горячей защитой Тест HGP проводился в соответствии с процедурой ASTM, описанной в [14]. Испытание плиты с горячей защитой обычно признано основным абсолютным методом измерения свойств теплопередачи гомогенных изоляционных материалов в виде плоских плит. Этот метод испытаний в установившемся режиме был стандартизирован ASTM International как стандартный метод испытаний ASTM C 177.Основной метод HGP состоит в основном из горячей и холодной пластины. При испытании HGP испытуемый образец помещают на узел плоского пластинчатого нагревателя, состоящего из электрически нагреваемой внутренней пластины (основного нагревателя), окруженной защитным нагревателем. Нагреватель ограждения тщательно контролируется для поддержания одинаковой температуры с обеих сторон зазора, разделяющего основной и защитный нагреватели. Это предотвращает боковой тепловой поток от основного нагревателя и гарантирует, что тепло от электрического нагревателя течет в направлении образца.На противоположной стороне образца расположены дополнительные плоские нагреватели (холодная пластина), которые регулируются при фиксированной температуре, выбранной оператором. При заданном подводе тепла к основному нагревателю температура узла горячей плиты повышается до тех пор, пока система не достигнет равновесия. Конечная температура горячей пластины зависит от потребляемой электроэнергии, теплового сопротивления образца и температуры холодной пластины. Средняя теплопроводность образца k определяется из уравнения теплового потока Фурье следующим образом: k =

Вт d  1 ×  A  ∆T … (1) где W — подводимая электрическая мощность к основного нагревателя, A — площадь поверхности основного нагревателя, ∆T — разность температур на образце, d — толщина образца.

2.4. Измерения пористости Величина пористости пенобетона была определена с помощью прибора вакуумного насыщения [15] для всех плотностей, рассмотренных в данном исследовании. Измерения пористости пенобетона проводились на срезах стержней диаметром 68 мм, вырезанных из центра

184

Md Azree Othuman Mydin

CRL Letters

Vol. 2 (1) 2011

Кубики 100 мм. Образцы сушили при 105 ° C до достижения постоянного веса, а затем помещали в эксикатор под вакуумом не менее чем на 3 часа, после чего эксикатор заполняли деаэрированной дистиллированной водой.Пористость рассчитывалась по следующему уравнению: ε =

(Wsa t — Wdry) (Wsa t — Wwa t)

× 100… (2)

где ε — пористость (%), Wsat — вес в воздух насыщенного образца, Wwat — вес насыщенного образца в воде, а Wdry — вес высушенного в печи образца. 2.5. Измерение размера пор Для того, чтобы наблюдать влияние размера пор на теплопроводность пенобетона, необходимо установить размер пор для каждой плотности. Для целей данного исследования подготовка образца для измерения размера пор немного отличалась от рекомендованной ASTM C 457.В стандарте ASTM C 457 указаны размер и толщина образца, а также длина перемещения в методе линейного перемещения (LTM) в зависимости от размера заполнителя. Однако смеси из этого исследования не содержат грубых заполнителей, а состоят из большого количества воздуха (пены). Для обеспечения стабильности стенок воздушных пор во время полировки, особенно в более слабых образцах (меньшей плотности), все образцы были пропитаны в вакууме медленно схватывающейся эпоксидной смолой. Чтобы обеспечить согласованность результатов, все образцы были приготовлены с использованием аналогичных методов в одинаковых условиях окружающей среды, как указано ниже.Прежде всего, образцы размером 45 х 45 мм с минимальной толщиной 15 мм были вырезаны из центра двух случайно выбранных кубиков диаметром 100 мм с помощью алмазного резца. Лицевая сторона образца вырезалась перпендикулярно направлению литья. Образцы заданного размера пропитывали ацетоном, чтобы остановить дальнейшую реакцию гидратации, перед сушкой при 105 ° C. Для обеспечения устойчивости стенок воздушных пор при полировке высушенные и охлажденные образцы пропитывали в вакууме медленно схватывающейся эпоксидной смолой. Пропитанные образцы полировали согласно ASTM C 457.После полировки и очистки образцы сушили при комнатной температуре в течение 1 суток. Наконец, для измерения размера пор рассматривался эффективный размер 40 x 40 мм. Размер пор измеряли в соответствии с ASTM C 457 под микроскопом с увеличением 60x на двух образцах, приготовленных в соответствии с процедурой, описанной ранее, для каждого образца пенобетона. Система анализа изображений состояла из оптического микроскопа и компьютера с программным обеспечением для анализа изображений. 3.

Результаты и обсуждения

Результаты испытаний всех образцов пенобетона приведены в Таблице 2.Дальнейшие обсуждения разделены на категории в зависимости от влияния плотности, размера пор и пористости на теплопроводность пенобетона.

185

Эффективная теплопроводность пенобетона разной плотности

ТАБЛИЦА 2: СВОДКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

Плотность (кг / м3)

Теплопроводность, k (Вт / мК)

Пористость (%)

Эффективная размер пор (мм)

650700800900 1000 1100 1200

0,23 0,24 0,26 0,28 0,31 0,34 0.39

74 71 64 57 51 47 44

0,72 0,69 0,63 0,59 0,55 0,51 0,48

3,1. Влияние плотности на теплопроводность Результаты показывают, что теплопроводность всех образцов пенобетона прямо пропорциональна плотности (рис. 1). Например, теплопроводность пенобетона снизилась с 0,39 до 0,28 Вт / мК, а затем снизилась до 0,23 Вт / мК для соответствующих плотностей 1200, 900 и 650 кг / м3 соответственно. Результаты подтвердили, что более низкая плотность трансформируется в более низкую теплопроводность, что сопоставимо с выводами других исследователей [16, 17].Как будет сказано в разделе 3.2, плотность пенобетона определяется его пористостью. Пенобетон высокой плотности будет иметь меньшее значение пористости по сравнению с пенобетоном низкой плотности, поэтому это повлияет на теплопроводность этого материала.

Теплопроводность (Вт / мК).

0,4

0,35

0,3

0,25

0,2 ​​600

700

800

900

1000

1100

1200

3

Плотность теплопроводности пенобетона различной плотности 186

1300

Md Azree Othuman Mydin

CRL Letters

Vol.2 (1) 2011

3.2. Влияние пористости и размера пор на теплопроводность На рис. 2 представлены типичные микроскопические изображения внутренней структуры пор пенобетона плотностью 1000 и 650 кг / м3. Ясно, что размеры пор неоднородны. Однако эти две цифры ясно показывают, что существует преобладающий размер пор, и что преобладающий размер пор в первую очередь зависит от плотности пенобетона. Преобладающий размер пор имеет тенденцию к увеличению по мере уменьшения плотности пенобетона из-за большего количества используемой пены (рис.3). На данный момент, из микроскопического анализа внутренних изображений пенобетона двух плотностей, доминирующий размер пор пенобетона плотностью 650 и 1000 кг / м3 был определен как 0,72 мм и 0,55 мм соответственно. Плотность пенобетона определяется пористостью или количеством воздуха внутри материала. Из рисунка 4 видно, что меньшая плотность пенобетона указывает на большую пористость или большее количество воздуха (больший размер пор). В результате теплопроводность существенно меняется в зависимости от пористости пенобетона, потому что воздух является самым плохим проводником по сравнению с твердым и жидким из-за его молекулярной структуры.

(а) Плотность 650 кг / м3

(б) Плотность 1000 кг / м3 Рисунок 2 Размеры пор пенобетона для плотностей 650 и 1000 кг / м3

187

Эффективная теплопроводность пенобетона разной плотности

Эффективная Размер пор (%)

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4 600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0003

1300

000 / м) Рисунок 3 Эффективный размер пор пенобетона при различной плотности 4.

Заключение

Было проведено экспериментальное исследование по определению теплопроводности пенобетона разной плотности и факторов, влияющих на теплопроводность, методом Hot-Guarded Plate. По результатам испытаний можно сделать следующие выводы: 1. Поскольку пенобетон изготавливается путем нагнетания воздуха в смесь на основе цемента, плотность пенобетона напрямую зависит от воздуха (пористости) внутри пенобетона. Поэтому плотность пенобетона играет важную роль в определении его теплопроводности.Пенобетон меньшей плотности указывает на большую пористость. 2. Теплопроводность заметно меняется в зависимости от пористости пенобетона, потому что воздух является самым плохим проводником по сравнению с твердым и жидким из-за его молекулярной структуры. 3. Пенобетон с меньшей плотностью означает более низкую теплопроводность. 4. Преобладающий размер пор пенобетона в первую очередь зависит от плотности пенобетона, который имеет тенденцию к увеличению по мере уменьшения плотности пенобетона из-за большего количества пены. Выражение признательности Выражаем признательность Universiti Sains Malaysia в качестве организации, финансирующей это исследование.Автор также признателен за помощь, оказанную академическими членами и сотрудниками Школы жилищного строительства, строительства и планирования Университета Саинс Малайзия. Ссылки [1]

Huang, C. L. Свойства структуры пор материалов, Fu-Han, Тайнань, Тайвань, 1980.

[2]

Yunsheng, X., Chung, D.D.L. Влияние добавления песка на удельную теплоемкость и теплопроводность цемента. Джем. Concr. Res. 2000. 30 (1): с. 59-61 188

Md Azree Othuman Mydin

CRL Letters

Vol.2 (1) 2011

[3]

Будаиви, И., Абду, А., Аль-Хомуд, М. Вариации теплопроводности изоляционных материалов при различных рабочих температурах: влияние на охлаждающую нагрузку, вызванную оболочкой. J. of Archaeological Engineering 2002. 8 (4): p 125-132.

[4]

BCA. Пенобетон: состав и свойства. Отчет Ref. 46.042, Slough: BCA, 1994.

[5]

Джонс, М. Р., Маккарти, А. Предварительные взгляды на потенциал пенобетона в качестве конструкционного материала.Mag. Concr. Res. 2005. 57 (1): p 21-31.

[6]

Кесслер, Х.Г. Ячеистый легкий бетон, Concrete Engineering International, 1998. стр. 5660.

[7]

Олдридж, Д., Анселл, Т. Пенобетон: производство и проектирование оборудования, свойства, применение и потенциал. В: Материалы однодневного семинара по пенобетону: свойства, области применения и новейшие технологические разработки, Университет Лафборо, 2001.

[8]

Weigler, H., Карл, С. Конструкционный бетон на легком заполнителе пониженной плотности Пенобетон на легком заполнителе. Int. J. Lightweight Concr. 1980. 2 (2): p 101-104.

[9]

Md Azree, O. M. Влияние добавок на прочность на сжатие легкого пенобетона. Магистерская диссертация, Школа жилищного строительства, строительства и планирования, Научный университет Малайзии, Пенанг, 2004 г.

[10] ASTM. C 150-02a. Стандартные технические условия на портландцемент. ASTM, Вест Коншохокен, Пенсильвания, 2002.[11] BS EN 12. Спецификация портландцемента. Британский институт стандартов, Лондон, 1991. [12] BS EN 12620. Заполнители для бетона. Британский институт стандартов, Лондон, 2002 г. [13] Веб-сайт: www.portafoam.com [14] ASTM C 177-97. Стандартный метод испытаний для измерения стационарного теплового потока и свойств теплопередачи с помощью устройства с защищаемой горячей плитой. Американское общество испытаний и материалов, 1997. [15] Кабрера, Дж. Г., Линсдейл, К. Дж. Новый газопроницаемый пермеаметр для измерения проницаемости раствора и бетона.Mag. Concr. Res., 1998. 40 (144): p. 177-182. [16] Демирбога Р., Гул Р. Влияние вспученного перлитового заполнителя, микрокремнезема и летучей золы на теплопроводность легкого бетона. Concr. Res. 2003. 33 (10): p 723-727. [17] Нараянан, Н., Рамамурти, К. Структура и свойства газобетона: обзор. Цементно-бетонные композиты 2000. 22 (5): с. 321–329.

189

Экспериментальное исследование и корректировка модели

В этом исследовании сверхлегкий пенополистироловый пенобетон (EFC) был изготовлен методом химического вспенивания, а его теплоизоляционные свойства были измерены переходным методом при различных температурах окружающей среды (от — От 10 до 40 ° C).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. Было также 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 следует дополнительно снизить 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 исследования 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 пенополистироловый 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) 404 Прочность на сжатие (МПа)
Начальная установка Окончательная установка 3d 28d 3d 28d
PO 42.5 345.00 2105 150 8,0 16,5 46,2
NaO NaO
9044/904 Насыпная плотность (кг / м 3 )
SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Cao
58 30 4.3 1,5 2,8 3,2 2100 1086
904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904
9034 9034 904 г)		 w / b Объем пены (%)
A 1 193 157 0,48
6,3

соотношение w / b: вода-связующее.

2.2. Прибор для испытаний
2.2.1. Тестер теплопроводности

Для теста 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 приготовления

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 смешивались и перемешивались 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 применяли стандартное отверждение. Бетонный образец показан на рисунках 2 (а) и 2 (б).

2.3.2. Экспериментальные методы

Испытание образцов на плотность в сухом состоянии проводили в соответствии с китайским стандартом GB / T11969-2008. Измерения проводились после того, как образцы были высушены 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 68439 9034 9034 9034 904 904 904 904 904 904 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, мкм, был слишком большим, внутренняя структура пор была бы нестабильной, и некоторые большие поры могут быть разрушены.Это приведет к увеличению сухой объемной плотности образца и, таким образом, повлияет на теплопроводность EFC [28].


3.2. Влияние температуры на теплопроводность пенобетона из пенополистирола

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 рисунке 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 температурных градиентов. 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.

2 4
Объемная доля пенополистирола (%) λ = a ( T 2 ) + bT + c R 2
0 λ 25
0008 T 2 + 0,0008 T + 0,071		 R 2 = 0,995
5 λ 5 = -0,00

33 + 0,0749

 R 2 = 0,995
20 λ 20 = -0,000001 T 2 + 0,0009 T 2 + 0,0009 T + 0,0 0,0 = 0.998
55 λ 55 = −0,000009 T 2 + 0,0007 T + 0,0625 R 2 4
3.3. Влияние содержания пенополистирола на теплопроводность FC при различных температурах

Избыточное содержание пузырьков, введенных в цементную матрицу, вызовет некоторые трудности в 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, как показано в следующих уравнениях: Серийные модели: Параллельные модели:

4.1.2. Максвелл
— 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 представляют собой соединенные поры, 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 прогноза, 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 увеличивается 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 компенсировать изменение теплопроводности, вызванное изменениями температуры.(3) Частицы пенополистирола 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
k c : Теплопроводность цементно-зольной суспензии (Вт / (м · К))
k d : Воздух термический электропроводность (Вт / (м · К))
: 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 · K) / Вт)
T : Температура испытания (° C)
t ′ : Прогноз коэффициента коррекции объема
24 t x : Температурный поправочный коэффициент объемного содержания пены
: Пористость (%)
: Константа температурной поправки
λ : Эффективная теплопроводность / (м · К))
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 0439
: Модифицированная объемная доля дисперсной фазы (%)
: Корректировка температуры объемного содержания дисперсной фазы (%).
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 Хэйлунцзян (LBH-Z13045).

Оценка теплопроводности пенобетона на основе цемента, армированного полипропиленовыми волокнами.

  • 1.

    Kearsley E, Wainwright P (2002) Зольность для оптимальной прочности пенобетона. Cem Concr Res 32: 241–246. https://doi.org/10.1016/s0008-8846(01)00666-4

    Артикул Google ученый

  • 2.

    Олдридж Д. (2005) Введение в пенобетон: что, почему, как? В: Материалы международной конференции по использованию пенобетона в строительстве, Университет Данди, Шотландия.vol 5, pp 1–4

  • 3.

    Ochsner A, Murch G, Lemos M (2008) Ячеистые и пористые материалы. Wiley, Weinheim

    Забронировать Google ученый

  • 4.

    Аванг Х., Мидин МАО, Рослан А.Ф. (2012) Влияние добавок на механические и термические свойства легкого пенобетона. Pelagia Res Lib Adv Appl Sci Res 3 (5): 3326–3338

    Google ученый

  • 5.

    Джонс М., Маккарти А. (2005) Использование летучей золы необработанного угля с низким содержанием извести в пенобетоне.Топливо 84: 1398–1409. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2004.09.030

    Артикул Google ученый

  • 6.

    Goual M, Bali A, Quéneudec M (1999) Эффективная теплопроводность глинистого пенобетона в сухом состоянии: экспериментальные результаты и моделирование. J Phys Appl Phys 32: 3041–3046. https://doi.org/10.1088/0022-3727/32/23/310

    Артикул Google ученый

  • 7.

    Wei S, Yiqiang C, Yunsheng Z, Jones M (2013) Характеристика и моделирование микроструктуры и термических свойств пенобетона.Материал сборки 47: 1278–1291. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.06.027

    Артикул Google ученый

  • 8.

    Самсон Г., Фелипот-Марделе А., Ланос С. (2016) Термические и механические свойства гипсцементного пенобетона: влияние поверхностно-активного вещества. Eur J Environ Civ Eng 21: 1–20. https://doi.org/10.1080/19648189.2016.1177601

    Артикул Google ученый

  • 9.

    Kamseu E, Gouloure Z, Ali B., Zekeng S, Melo U, Rossignol S. et al (2015) Совокупный объем пор, распределение пор по размерам и просачивание фаз в пористых неорганических полимерных композитах: взаимосвязь микроструктуры и эффективной теплопроводности. Сборка энергии 88: 45–56. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.11.066

    Артикул Google ученый

  • 10.

    Papa E, Medri V, Kpogbemabou D, Morinière V, Laumonier J, Vaccari A. et al (2016) Пористость и изоляционные свойства пен на основе микрокремнезема.Сборка энергии 131: 223–232. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.09.031

    Артикул Google ученый

  • 11.

    Cheung A, Zhu HG, Leung CKY, Lin MSW (2012) Высокоэффективные вяжущие материалы с теплоизоляционными свойствами. В: 11-я международная конференция по бетонной технике и технологии. CONCET, Путраджая, Малайзия

  • 12.

    Ма С., Чен Б. (2017) Экспериментальное исследование приготовления и свойств нового пенобетона на основе фосфатно-магниевого цемента.Материал сборки 137: 160–168. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.01.092

    Артикул Google ученый

  • 13.

    Хуанг З., Чжан Т., Вэнь З. (2015) Дозирование и определение характеристик сверхлегких пенобетонов на основе портландцемента. Строительный материал 79: 390–396. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.01.051

    Артикул Google ученый

  • 14.

    Batool F, Bindiganavile V (2018) Количественная оценка факторов, влияющих на теплопроводность пенопласта на цементной основе. Цемент Конкр Компос 91: 76–86. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2018.04.015

    Артикул Google ученый

  • 15.

    Демирбога Р. (2003) Влияние минеральных добавок на теплопроводность и прочность раствора на сжатие. Сборка энергии 35 (2): 189–192. https://doi.org/10.1016/s0378-7788(02)00052-x

    Артикул Google ученый

  • 16.

    Демирбога Р., Тюркмен И., Бурхан-Каракоч М. (2007) Термомеханические свойства бетона, содержащего минеральные добавки с большим объемом. Сборка Environ 42 (1): 349–354. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2005.08.027

    Артикул Google ученый

  • 17.

    Batool F (2015) Влияние микроструктуры на теплопроводность цементной пены, факультет гражданского строительства Университета Альберты, доктор философии. Диссертация

  • 18.

    Zollo R, Hays C (1998) Технические свойства ячеистого бетона, армированного фиброй (FRCC). ACI Mater J 95: 631–635. https://doi.org/10.14359/405

    Артикул Google ученый

  • 19.

    Ramamurthy K, Kunhanandan Nambiar E, Indu Siva Ranjani G (2009) Классификация исследований свойств пенобетона. Цемент Конкр Компос 31: 388–396. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2009.04.006

    Артикул Google ученый

  • 20.

    Амран Ю., Фарзадня Н., Абанг Али А. (2015) Свойства и применение пенобетона; Обзор. Строительный материал 101: 990–1005. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.112

    Артикул Google ученый

  • 21.

    Фаллиано Д., Де Доменико Д., Риккарди Г., Гуглиандоло Э. (2019) Прочность на сжатие и изгиб пенобетона, армированного фиброй: влияние содержания волокна, условий отверждения и плотности в сухом состоянии. Строительный материал 198: 479–493.https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.197

    Артикул Google ученый

  • 22.

    Фаллиано Д., Де Доменико Д., Риккарди Г., Гуглиандоло Э. (2019) Повышение изгибной способности экструдированного пенобетона с двунаправленной арматурой из стекловолокна: экспериментальное исследование. Compos Struct 209: 45–59. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.10.092

    Артикул Google ученый

  • 23.

    Dawood E, Mohammad Y, Abbas W, Mannan M (2018) Прочность, эластичность и физические свойства для оценки пенобетона, армированного гибридными волокнами. Гелион. 4: e01103. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2018.e01103

    Артикул Google ученый

  • 24.

    Ахмад М., Аванг Х (2012) Влияние стали и щелочно-стойкого стекловолокна на механические свойства и долговечность легкого пенобетона. Adv Mater Res 626: 404–410.https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.626.404

    Артикул Google ученый

  • 25.

    Ираван Т., Салома, Идрис Ю. (2019) Механические свойства пенобетона с добавлением ананасового волокна и полипропиленового волокна. Журнал Физики: конф., 1198: 082018. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1198/8/082018

    Артикул Google ученый

  • 26.

    Папайянни И., Милуд А. (2005) Производство пенобетона с использованием летучей золы с высоким содержанием кальция.В: Материалы международной конференции по использованию пенобетона в строительстве, Университет Данди, стр. 23–28

  • 27.

    Li L, Chu S, Zen K, Zhu J, Kwan A (2018) Роли толщины водяной пленки и фактор волокна в удобоукладываемости раствора, армированного полипропиленовым волокном. Цемент Конкр Компос 93: 196–204. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2018.07.014

    Артикул Google ученый

  • 28.

    Биндиганавиле В., Хосейни Х (2008) Пенобетон, разработки в рецептуре и армировании бетона, Миндесс, стр. 231–256

  • 29.

    Карахан О., Атиш С. (2011) Прочностные характеристики бетона, армированного полипропиленовым волокном из золы-уноса. Mater Des 32: 1044–1049. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.07.011

    Артикул Google ученый

  • 30.

    CAN / CSA A3000 (2013) Справочник по цементным материалам, Канадские стандарты, 2013, Ассоциация Миссиссауга, Онтарио, Канада

  • 31.

    ASTM C618 (2012) Стандартные спецификации для угольной летучей золы и сырой или кальцинированной природной золы. пуццолан для использования в бетоне.В: ASTM International, 2012, West Conshohocken, PA

  • 32.

    ASTM C1240 (2012) Стандартные технические условия на микрокремнезем, используемый в цементных смесях. В: ASTM international, West Conshohocken, PA

  • 33.

    ASTM C869 (2012) Стандартные спецификации для пенообразователей, используемых при изготовлении предварительно отформованной пены для ячеистого бетона. В: ASTM international, West Conshohocken, PA

  • 34.

    ISO / DIS 22007-2.2, Стандарты, (2008)

  • 35.

    Batool F, Bindiganavile V (2017) Распределение размеров воздушных пустот в цементной основе пена и ее влияние на теплопроводность.Construct Build Mater 149: 17–28

    Статья Google ученый

  • 36.

    ASTM C566 (2013) Стандартный метод определения общего содержания испаряемой влаги в заполнителе путем сушки. В: ASTM international, West Conshohocken, PA, 2013

  • 37.

    ASTM C39 (2018) Стандартный метод испытания прочности на сжатие цилиндрических образцов бетона. В: ASTM international, West Conshohocken, PA

  • 38.

    Batool F, Bindiganavile V (2020) Свежие свойства пенопласта на основе цемента, армированного волокном, с пуццоланами.Иран J Sci Technol Trans Civ Eng. https://doi.org/10.1007/s40996-020-00357-1

    Артикул Google ученый

    • Тепловые свойства пенобетона с различной плотностью и добавками при температуре окружающей среды

    [1] BCA Пенобетон: состав и свойства.Отчет Ref. 46. ​​042, Slough, (1994).

    [2] M.A. Othuman Mydin, Легкий пенобетон с тонкостенными стальными корпусами: новый подход к изготовлению многослойного композитного материала.Австралийский журнал фундаментальных и прикладных наук, 5 (2011): 1727-1733.

    [3] Х.Г. Кесслер, Ячеистый легкий бетон, Concr.Англ. International, 1998, стр. 56-60.

    [4] M.A. Othuman Mydin, Y.C. Ван, Структурные характеристики облегченной системы стен из пенобетона и стали при сжатии.Журнал тонкостенных конструкций, 49 (2011): 66-76.

    DOI: 10.1016 / j.tws.2010.08.007

    [5] М.A. Othuman Mydin, Y.C. Ван, Механические свойства пенобетона при воздействии высоких температур. Журнал строительства и строительных материалов, 26 (2012): 638-654.

    DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2011.06.067

    [6] М.Мыдин А. Ван, Термические и механические свойства легкого пенобетона (LFC) при повышенных температурах. Журнал конкретных исследований, 64 (2012): 213-224.

    DOI: 10.1680 / macr.10.00162

    [7] С.Л. Хуанг, Свойства структуры пор материалов, Фу-Хан, Тайвань, 1980, стр. 34-43.

    [8] С. Сулейманзаде, М.А.Отуман Мидин, Влияние высоких температур на прочность на изгиб пенобетона, содержащего летучую золу и полипропиленовое волокно, Международный инженерный журнал, 26 (2013): 365-374.

    DOI: 10.5829 / idosi.ije.2013.26.02b.02

    [9] М.А. Отуман Мидин, Экспериментальное исследование теплопроводности легкого пенобетона для теплоизоляции. Jurnal Teknologi, 63 (2013): 43-49.

    DOI: 10.11113 / jt.v63.1368

    [10] М.A. Othuman Mydin, Y.C. Ван, Термические свойства легкого пенобетона при повышенных температурах. Журнал строительства и строительных материалов, 25 (2011): 705-716.

    DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2010.07.016

    Теплопроводность пенобетона

    Используйте этот идентификатор для цитирования или ссылки на этот элемент: https: // scholarbank.nus.edu.sg/handle/10635/17572

    Название: Теплопроводность пенобетона Авторы: WONG KIT HAN Ключевые слова: теплоизоляция, пенобетон, теплопроводность, полимер, пустотная доля, FLUENT Дата выдачи: 5 января 2007 г. Образец цитирования: WONG KIT HAN (05.01.2007). Теплопроводность пенобетона.Репозиторий ScholarBank @ NUS. Abstract: Систематическое исследование теплопроводности пенобетона для различных значений (i) содержания пены (25%, 50% и 70%), (ii) водоцементного отношения (0,35-0,55) и (iii) ) содержание полимера (от 5 до 20% от веса вяжущего материала). Эксперименты проводились с использованием измерителя теплового потока в соответствии с ASTM C 518-02. Результаты экспериментов показывают, что теплопроводность уменьшается с увеличением содержания пены, водоцементного отношения и увеличения содержания полимера.Численный анализ с использованием программного обеспечения FLUENT показывает, что теплопроводность определяется общей пустой фракцией пенобетона и теплопроводностью цементной матрицы, а не размером или формой пузырьков воздуха в образце. Пенобетон оказался подходящим и эффективным теплоизоляционным материалом для кровельных систем зданий. URI: http://scholarbank.nus.edu.sg/handle/10635/17572
    Собирается в коллекции: Магистерские диссертации (Открытые)

    Показать всю запись об элементе

    Элементы в DSpace защищены авторским правом, все права защищены, если не указано иное.

    Эффективная теплопроводность пенобетона разной плотности

    Прочность бетона

    Прочность бетона При проектировании и контроле качества бетона обычно указывается прочность.Это связано с тем, что по сравнению с большинством других свойств испытать прочность относительно легко. Кроме того,

    Дополнительная информация

    Глава 8 Проектирование бетонных смесей

    Глава 8 Проектирование бетонных смесей 1 Основная процедура расчета бетонных смесей применима к бетону для большинства целей, включая тротуары. Бетонные смеси должны встречаться; Технологичность (просадка / вебе) на сжатие

    Подробнее

    Пожарные и бетонные конструкции

    Пожарные и бетонные конструкции Авторы: Дэвид Н.Билоу, P.E., S.E., директор по проектированию конструкций, Portland Cement Association 5420 Old Orchard Road, Skokie, IL 60077, телефон 847-972-9064, электронная почта: [email protected]

    Подробнее

    1.5 Бетон (Часть I)

    1.5 Бетон (Часть I) В этом разделе рассматриваются следующие темы. Составляющие бетона Свойства затвердевшего бетона (Часть I) 1.5.1 Составляющие бетона Введение Бетон — композитный материал

    Подробнее

    Всасывание почвы.Полное всасывание

    Всасывание почвы Полное всасывание Полное всасывание почвы определяется в терминах свободной энергии или относительного давления пара (относительной влажности) влажности почвы. Ψ = v RT ln v w 0ω v u v 0 (u) u = частичное

    Подробнее

    Фильтр вспомогательной фильтрации

    Вспомогательный фильтр Фильтрация Фильтрация — это отделение твердых частиц от жидкостей путем принудительного протекания жидкости через пористую среду и осаждения твердых частиц на ней.Фильтрующее средство (мелкодисперсный материал

    Подробнее

    Устойчивая теплопроводность

    Устойчивая теплопроводность. В термодинамике мы рассматривали количество теплопередачи, когда система претерпевает процесс перехода из одного состояния равновесия в другое. Гермодинамика не показывает, как долго

    Подробнее

    Свойства свежего бетона

    Свойства свежего бетона Введение Потенциальная прочность и долговечность бетона данной пропорции смеси очень зависит от степени его уплотнения.Поэтому очень важно, чтобы

    Подробнее

    ИНЖЕНЕРНЫЙ КВАРЦЕВОЙ КАМЕНЬ

    ИНЖЕНЕРНЫЙ 2 КВАРЦЕВОЙ КАМЕНЬ 18 ХОРОШИЕ ОТРАСЛЕВЫЕ ПРАКТИКИ 2 ИНЖЕНЕРНЫЙ КВАРЦЕВОЙ КАМЕНЬ Натуральные камни, особенно гранит, использовались для изготовления полов и материалов столешниц в элитных домах из-за их красоты и

    Подробнее

    2. ПОДГОТОВКА ИСПЫТАНИЙ.

    Выщелачивание цементной футеровки в недавно проложенных водопроводах (Часть II) Онг Туан Чин и др.Школа гражданского строительства и окружающей среды им. Вонг Сук Фан, Технологический университет Наньян, 5 Наньян-авеню, Сингапур

    Подробнее

    Североамериканский нержавеющий

    Североамериканский плоский прокат из нержавеющей стали Лист нержавеющей стали 310S (S31008) / EN 1.4845 Введение: SS310 — это высоколегированная аустенитная нержавеющая сталь, предназначенная для работы при повышенных температурах.

    Подробнее

    ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ КОММЕРЧЕСКОГО ЗДАНИЯ

    РАСШИРЕННЫЙ ПОЛИСТИРОЛ ДЛЯ КОММЕРЧЕСКОГО ЗДАНИЯ www.falconfoam.com Изоляция из пенополистирола для коммерческих зданий. Подробнее

    Лекция 9, Тепловые заметки, 3.054

    Лекция 9, Тепловые заметки, 3.054. Тепловые свойства пен Пенопласты с закрытыми ячейками, широко используемые для теплоизоляции. Аэрогели (как правило, хрупкие и слабые) и вакуумные

    — это материалы с более низкой проводимостью. Подробнее

    Внутренняя система предотвращения плесени

    Внутренняя изоляция и ремонтные панели Система компонентов, которые были разработаны для идеальной работы вместе для устранения повреждений, вызванных плесенью.Система состоит из досок, изоляционных клиньев, откос

    Подробнее

    Затвердевший бетон.

    No related posts.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Copyright © 2019 "DoorsStyle" Все правва защищены. Политика конфиденциальности right