Теплопроводность пеноблока: Пенобетон: характеристики и теплопроводность

Для расчета стены по второму варианту (пеноблок и штукатурка снаружи/внутри), значения будут такие: 3.5-0.06=3.44. А далее расчеты проводятся с учетом найденных значений в таблице, где указаны показатели теплопроводности для разных марок пенобетона.

• Оптимальная марка – обозначается индексом D, означает плотность, вес, прочность, теплопроводность. Чем выше марка, тем больше прочность/плотность, теплопроводность и вес.
• Толщина стены – высчитывают в каждом случае отдельно, с учетом используемых материалов, теплоизоляции и других аспектов.
• Качество пенобетона – материал лучше выбирать автоклавный, созданный в условиях завода, с применением специального оборудования, проверкой качества, выдачей сертификатов и гарантией соответствия всем указанным характеристикам.

Теплопроводность пенобетона – один из ключевых показателей, который обязательно нужно учитывать при выборе материала и составлении проекта будущего строения, выполнении расчетов, планировании всех этапов строительства.

за что отвечают данные показатели

Пенобетонные изделия

Теплопроводность — одна из основных характеристик пенобетона, ведь она отвечает за способность материала к теплосохранению. Данный критерий является зачастую определяющим в отношении сферы применения материала и оценки его эксплуатационных качеств.

В данном обзоре мы будем анализировать то, что такое теплопроводность пенобетона, от чего она зависит и каковы ее значения.

Содержание статьи

Что представляет собой пенобетон

Давайте, для начала, кратко познакомимся с самим материалом, и разберемся в его основных свойствах, ведь коэффициент теплопроводности пенобетона неразрывно связан со многими значениями иных характеристик.

Пенобетон – пористый материал, являющийся представителем ячеистых бетонов. Состоит он из смеси песка, воды, цемента и пенообразователя, который вызывает вспучивание раствора — и, как следствие, образование ячеек.

Пористая структура во многом определяет основной набор свойств, который мы сейчас и рассмотрим.

Структура пенобетонного блока, фото

Характеристики материала:

Плотность	Значение плотности пенобетона составляет от 300 до 1200 кг/м3. В зависимости от ее значения существует даже классификация, на которую мы обратим внимание чуть позже. Ведь коэффициент теплопроводности и показатель средней плотности неразрывно связаны между собой. Такой ассортимент материала, в отношении плотности, позволяет применять его в различных сферах, начиная от теплоизоляции — и заканчивая сооружением несущих конструкций.
Прочность	Марки прочности продиктованы ГОСТ и стоят в зависимости от вышеуказанного свойства. Минимальное значение для неавтоклавного пенобетона составляет В0,5, а максимальное (для автоклавного) – В12,5. Чем вше средняя плотность, тем выше и марка прочности.
Морозостойкость	Морозостойкость отвечает за способность материала выдерживать определенное количество циклов заморозки и оттаивания. В соответствии с требованием технической документации, минимальное значение должно составлять не менее 25 циклов, что касается исключительно материала, предназначенного для возведения наружных конструкций. А вот, например, для теплоизоляционных изделий и перегородочных марка не установлена вовсе. Максимальное значение может достигать 150 циклов.
Экологичность	О составе пенобетона мы уже говорили и смогли удостовериться в его экологичности, так как содержащиеся материалы не являются вредными.
Термоустойчивость	Пенобетон способен определенное время находиться под действием высоких температур, но этот промежуток времени не превышает 2-х часов. Материал не горюч.
Влагопоглощение	Гигроскопичность для материала свойственна. Однако, в сравнении с другими представителями легких бетонов, она несколько снижена благодаря тому, что структура пор у него — закрытая. Показатель составляет около 10-15%.
Усадка	Усадка также для пенобетона свойственна. И это — один из основных недостатков.

Также стоит сказать о том, что пенобетон имеет достаточно широкую классификацию. Материал разделяется на виды в зависимости от: типа кремнеземистого компонента, типа вяжущего, метода твердения, показателя плотности.

Пенобетон выпускается, как становится очевидным, не только в жидком виде, но и в форме различных изделий, которые обладают различными характеристиками и имеют разную область применения. Это — панели, блоки, плиты, перемычки и многое другое.

Что такое теплопроводность, и каковы ее значения у пенобетона

Теперь давайте перейдем непосредственно в основной теме нашей статьи. Итак, теплопроводность пенобетонных блоков и пенобетона в целом: на что влияет данное свойство?

Понятие теплопроводности, зависимость ее от иных характеристик

Теплопроводность – это способность материала к сохранению температуры. То есть, здание, возведенное из определенного конструктивного материала, может быстро или медленно остывать и нагреваться. Вот именно на это и влияет показатель теплосохранения.

Пенобетон может похвастать вполне конкурентными значениями, для изделий в сухом состоянии характерны показатели от 0,08 до 0,37 Вт*мС. В эксплуатационных условиях значение несколько повысится, но это касается не только пенобетона, но и любого другого материала.

Как уже упоминалось, способность к теплосохранению стоит в зависимости от плотностных показателей материала. Давайте рассмотрим более подробно.

• Коэффициент теплопроводности пенобетонных блоков, предназначенных для теплоизоляции, составляет около 0,08-0,10 Вт*мС. Называют такие изделия теплоизоляционными. Марка плотности у них – Д300, Д400.

Применение монолитного теплоизоляционного пенобетона низкой плотности

• Если говорить про конструкционно-теплоизоляционный пенобетон, теплопроводность его – несколько выше, и составляет около 0,11-0,18 Вт*мС, а марка плотности варьируется в промежутке от Д500 до Д900.

Конструкционно-теплоизоляционные блоки

• Если вы используете конструкционные пенобетонные блоки, теплопроводность которых будет составлять вплоть до 0,35 Вт*мС, знайте, что в противовес слабой способности к сохранению тепла, такие изделия характеризуются повышенными прочностными значениями. А плотность их достигает 1200 кг/м3.

Конструкционное изделие

Помимо теплопроводности, с повышением плотности возрастает и морозостойкость изделий — и, как правило, их долговечность.

Сравнительный анализ теплопроводимости пенобетона и других материалов

А теперь пришло время сравнить теплопроводность изделий из пенобетона с показателями ее у других популярных материалов для строительства.

Блоки пенобетонные: теплопроводность изделий и сравнение ее значений с другими материалами:

Как видно, прямая зависимость плотности и теплопроводности касается не только пенобетона, но и любого другого материала. Если изделие преуспевает в показателе плотности, то в способности к теплосохранению оно будет существенно уступать.

Лидером в такой способности, несомненно, является полистиролбетон, однако конструкционные его возможности сильно ограничены в виде не столь высоких показателей прочности.

Методы повышения способности к теплосохранению, расчеты минимальной толщины стены

На два вышерассмотренных показателя можно оказывать воздействие. Если говорить конкретно про изделия, то плотность их и теплопроводность устанавливаются еще в процессе производства, о чем мы и поговорим ниже. Но для начала попробуем рассчитать, какая же толщина должна быть у стены, возведенной из пенобетона, при сохранении высоких характеристик к теплосохранению.

Рассчитываем толщину стены из пеноблока с учетом региона

Для расчета оптимальной толщины стены необходимо знать, так называемый, показатель сопротивления теплоотдаче. Он указан в СНиП и индивидуален для каждого отдельного региона. Усредненное значение равно 3,4, на него мы и будем опираться.

Инструкция – следующая:

• Предположим, что использовать при кладке мы будем блок, плотностью Д500 с коэффициентом теплопроводности 0,17 Вт*мС.
• 3,4*0,17=0,578 м. Именно столько метров должна составлять толщина стены.
• Так как утепление обычно производится, следует отнять значение его теплопроводности применяемого для него материала, и снова перемножить значения.
• Допустим, что теплопроводность утеплителя составляет 0,02 Вт*мС.
• 0,17-0,02=0,15. 0,15*0,34=0,51 м. Это значит, что при планировании утепления, толщина стен может не превышать 50 см. Если утепление сделать более интенсивным, то значение можно уменьшить до укладки одного блока, шириной в 400 мм.

Коэффициенты сопротивления теплоотдаче по регионам

Методы изменения коэффициента теплопроводности будущего материала на стадии производственного цикла

Все показатели будущего материала определяются еще на стадии производства:

• Первым этапом станет составление рецептуры, а, точнее говоря, подбор состава. При начале выпуска производится определение номинального состава, чему предшествует составление специального задания, которое содержит все требования к будущим показателям.
• После разработки замешивается смесь и производится своеобразный тест, по завершении которого, в случае, положительного результата, состав передается на производство. Если же итоги не соответствуют планируемым, то делается корректировка.
• Все данные действия осуществляются, разумеется, при изготовлении материала в заводских условиях.
• При производстве изделий своими руками, все пропорции сырья измеряются вручную, руководствуясь при этом лишь рекомендациями, так как точной рецептуры изготовления пенобетонной смеси не существует.
• Именно поэтому при самостоятельном производстве не всегда удается получить необходимые показатели теплопроводности и плотности.

Варианты составов пенобетона

Обратите внимание! При изготовлении в домашних условиях пенобетона вы сможете значительно сократить бюджет на строительство, цена на блоки однозначно снизится. Единственным минусом являются большие трудозатраты, затраты времени и высокая вероятность несоответствия изделий требованиям ГОСТ.

Что именно влияет на изменение показателей?

1. Тип кремнеземистого компонента;
2. Соотношение цемента в составе: чем его больше, тем выше плотность и коэффициент теплопроводности;
3. Специализированные добавки;
4. Метод твердения материала. При автоклавном способе, как правило, блоки получаются с гораздо лучшим сочетанием обсуждаемых нами показателей, но для домашнего изготовления он недоступен.

Видео в этой статье продемонстрирует основные методы производства пенобетона.

Варианты утепления конструкций, возведенных из пенобетона

А вот повысить способность к теплосохранению стены вполне возможно при помощи утепления конструкции. Вариантов может быть очень много, а мы кратко рассмотрим самые популярные утеплители, используемые застройщиками.

Наиболее распространенные материалы для утепления стен из пенобетона:

Кратко о колодцевой кладке

Отдельно хотелось бы сказать о методе утепления конструкций посредством метода колодцевой кладки. Она используется исключительно при облицовке здания кирпичом.

• Кирпичная кладка при этом ведется параллельно с основной, а промежуток заполняется сыпучим утеплителем.
• Чаще всего применяется при этом керамзит, однако могут использоваться и другие материалы, такие как: гранулы полистирола, пеноизол, вермикулит, опилки, щебень, шлак и другие.
• Те материалы, которые не подвержены биологическому воздействию, применяются как сухая засыпка. А вот, например, опилки или иные органические материалы, используются совместно с вяжущими в виде легкого бетона с наполнителем.

Как итог, теплоизолирующая способность стены значительно возрастает. Из минусов можно выделить то, что процесс работ достаточно трудоемкий, и требует наличия определенных навыков.

Краткое описание колодцевой кладки

В заключение

Теплопроводность пенобетонных блоков – весьма значимый показатель, он отвечает за способность к теплосохранению, а значит, отчасти определяет расходы на утепление и отопление будущего здания. Для малоэтажного строительства пенобетон подходит практически идеально, ведь его прочностные характеристики вполне достаточны для возведения перегородок и стен — при сохранении пониженного коэффициента теплопроводности.

Какой должна быть толщина стен из пенобетона: мнение специалистов

Толщина стен

Пенобетон — пористый строительный материал, обладающий исключительными свойствами и повышенными физико-техническими характеристиками. Цена, малый вес блока и оптимальная толщина стен из пенобетона для возведения жилья с высокими теплоизоляционными свойствами, практически вывели его в лидеры среди аналогичных пористых строительных изделий.

Пенобетон производство

Технология производства блоков из пенобетона, инструкция:

• подготовка раствора, состоящего из цемента и кварцевого песка;
• подготовка пенообразователя;
• пенообразователь вводим в раствор, добавляем воду и интенсивно перемешиваем;
• готовую смесь пенобетона заливаем в формы.

Содержание статьи

Как выбрать пенобетонные блоки

Толщина стен пеноблочных

Какая должна быть в идеале толщина стены? Однозначно ответить на этот вопрос может только представитель проектной организации, который будет проектировать ваше жилище.

Если вы приняли решение сооружать жилье своими руками, не вдаваясь в научные расчеты, внимательно посмотрите видео в этой статье и проанализируйте, представленные ниже, характеристики пенобетонных блоков.

Блоки из пенобетона по своему назначению делятся на три основных категории:

• теплоизоляционные, служащие исключительно в целях изоляции;
• конструкционно – теплоизоляционные;
• конструкционные.

Теплоизоляционные блоки

Блоки из пенобетона марки D300 – D500 и плотностью 300 – 500 кг/м³ имеют высокое содержание воздушных ячеек (пор) в структуре материала. Благодаря такому строению обладают низкой теплопроводностью. Поэтому их используют только как дополнительный изоляционный материал в многослойных строительных конструкциях. (фото)

Теплоизоляционные блоки

Конструкционно-теплоизоляционные блоки

Пенобетон — толщина блока 300 – 400 мм и марка D600 – D900 активно применяется для возведения несущих ограждающих конструкций. Обладает высокими теплоизоляционными свойствами.

На территориях с мягким климатом допустимо возводить здания с толщиной наружных стен 300 мм. Для районов с холодным климатом рекомендуемая толщина пенобетона для внешних стен равна 600 мм.

Пенобетон кладка

Конструкционные блоки

Пеноблоки марки D900 – D1200, средней плотности 900 – 1200 кг/м³, называются конструкционными. Это блоки особой прочности с высоким пределом сжатия и предназначены для многоэтажного строительства.

Используется для устройства фундаментов и несущих стен. Дополнительно для увеличения прочности блок может армироваться специальным синтетическим волокном (фибра).

Пеноблоки

Стандартный размер для конструкционного блока из пенобетона — 60.30.20 см. Этот размер предназначен для возведения внутренних несущих стен, 60.40.20 см — для устройства наружных стен здания.

Расчет количества пеноблоков

Перегородки из пенобетонных блоков

пенобетонная перегородка

Пенобетонные межкомнатные перегородки применяют для разграничения площади помещений на комнаты согласно их функциональному предназначению. Толщина пенобетонной перегородки варьируется в зависимости от планируемой площади помещения и предпочтений заказчика.

Внутренние стены из пенобетона обеспечивают хорошую звукоизоляцию и имеют меньший вес, чем аналогичные перегородки из кирпича. Толщина блока из пенобетона для межкомнатных стен определяется ГОСТом и обычно равна 5, 7,5 или 10 см.

Использование пенобетонных блоков для перегородок имеет массу преимуществ:

1. Суммарный незначительный вес пеноблоков, приводит к минимальным нагрузкам на фундамент здания.
2. Малый вес и геометрически правильная форма блоков дает возможность производить кладку стен в кратчайшие сроки и с минимальными трудозатратами.
3. Благодаря своему пористому строению межкомнатные стены обладают высокой звукоизоляцией и хорошими теплоизоляционными свойствами.
4. Перегородки из пенобетона не горят, а значит создают дополнительную пожарную безопасность зданию.
5. Межкомнатные стены на основе пенобетонных блоков намного дешевле, чем аналогичные модели из кирпича или сборных деревянных конструкций.

Пенобетон перегородки

Блоки из пенобетона для межкомнатных стен получили широкое признание среди будущих домовладельцем. Однако не настолько как газобетонные или гипсовые.

Причина в том, что производством блоков для перегородок занимаются не только специализированные предприятия, а и мелкие разрозненные частные фирмы. Контроль качества у таких предприятий не на высоком уровне.

Недостатки пеноблока

В результате получаем изделия плохой геометрической формы. Этот недостаток и влияет на их признание и широкое распространение.

Подсказки: Для того чтобы проверить и сравнить геометрию стенового блока, необходимо найти ровную по уровню поверхность и установить друг на друга два образца. Тщательно со всех сторон исследовать размеры и плотность прилегания сторон пеноблоков. Это впоследствии сократит расход клея и штукатурного раствора в период проведения отделочных работ.

Преимущества пенобетона

В заключение: правильно подобранная толщина стены из пенобетона значительно сэкономит затраты на утепление наружных стен дома, а профессионально выбранная плотность пеноблока обеспечит идеальную звукоизоляцию и создаст благоприятный микроклимат в помещениях.

Теплопроводность газобетона: коэффициент теплопроводности

Газобетон, теплопроводность

Газобетон и изделия из него получили популярность, благодаря высоким показателям свойств и качеств, одним из которых является теплопроводность. Материал обладает высокой способностью к сохранению тепла, которая обусловлена особой структурой, составом и технологией производства изделий.

Давайте разберемся: теплопроводность газобетона — отчего конкретно она зависит? Какими преимуществами будет обладать строение, возведенное из данного материала? И почему тысячи застройщиков, несмотря на высокую конкуренцию, отдают предпочтение именно изделиям из газобетона, опираясь, в первую очередь, на показатель теплопроводности?

Содержание статьи

Краткая характеристика газобетона

Газобетон является разновидностью ячеистого бетона, и отличается от схожих стеновых материалов составом сырья и методом порообразования. Несмотря на схожесть его с аналогами, показатели теплопроводности и иных свойств, иногда существенно отличаются.

Для того, чтобы понять, что именно способно оказывать влияние на изменения числовых показателей характеристик, следует рассмотреть предварительно индивидуальные особенности материала.

Газобетон

Обзор основных свойств и качеств

Воспользуемся таблицей.

Основные характеристики газобетона:

Характеристики достаточно конкурентные. Однако все они колеблются в определенных пределах и, как уже было сказано, зависят от некоторых условий. В таблице указаны средние и минимальные значения.

Теплопроводность газобетонного блока в 0,09, характерна исключительно для теплоизоляционных изделий в сухом виде. А как она будет изменяться с повышением плотности, мы рассмотрим ниже.

Классификация и сфера применения

Учитывая тему данной статьи, актуальным будет разобраться, какие же существуют виды материала. Ведь теплопроводность газобетонных блоков зависит от многих факторов.

В соответствии со способом твердения, газобетонный блок может быть:

1. Автоклавным;
2. Неавтоклавным.

Автоклавный и неавтоклавный газобетон

Обратите внимание! Автоклавный газобетон еще также называют газобетоном синтезного твердения. Отличается он тем, что на заключительном этапе производства его обрабатывают в специальном оборудовании – автоклаве, при воздействии высокой температуры и давления. Как следствие, изделия обладают более высокими характеристиками, в том числе и более качественным соотношением плотности и теплопроводности. Но об этом поговорим позже.

Неавтоклавные изделия, или газобетон гидратационного твердения, достигают технической прочности естественным способом. Требования к нему, в соответствии с ГОСТ, несколько ниже. Сравним показатели данных видов газобетона при помощи таблицы.

Сравнение автоклавного и неавтоклавного газобетона:

Как видно, газобетон синтезного твердения во многом опережает своего конкурента — неавтоклава, и это касается практически всех характеристик. Следует отметить, что цена на последний также значительно ниже, и изготовление его возможно произвести своими руками.

Характеристика газобетона разной плотности

Также газобетон разделяют в зависимости от плотности.

В соответствии с этим, материал может быть:

1. Теплоизоляционным. Такие изделия отличаются низкой плотность (до 400) и теплопроводностью. Используются они в качестве материала для утепления, так как никаких существенных нагрузок блок выдержать не способен.
2. Конструкционно-теплоизоляционный газобетон обладает более высокой плотностью. Числовой показатель варьируется от 400 до 800. Однако коэффициент теплопроводности газобетонных блоков также вырастает. Используется материал при возведении стен и перегородок.
3. Конструкционный газобетон – наиболее прочный из всех. Плотность его равна 900-1200. Может выдержать значительные нагрузки, однако при этом, стены требуют дополнительного утепления, так как способность к сохранению температуры у таких блоков достаточно низкая.

Отличия газобетона разной плотности

Помимо вышеуказанных классификаций, существуют и иные, связанные с особенностью состава и внешнего вида изделий. Рассмотрим кратко.

В зависимости от типа вяжущего, газобетон бывает:

• На цементном вяжущем;
• На известковом;
• На шлаковом;
• На зольном;
• На смешанном.

Это указывает на то, что содержание основного компонента варьируется в пределах от 15 до 50%.

В соответствии с типом кремнеземистого компонента:

1. На песке;
2. На золе;
3. На иных вторичных продуктах промышленности.

Также хотелось бы отметить классификацию, основанную на геометрии блока.

Газобетон может быть:

1. Первой категории точности;
2. Второй категории точности;
3. Третьей категории точности.

Категория указывает на возможные геометрические отклонения, максимальные значения которых продиктованы ГОСТ.

Важно! Блоки первой категории – самые ровные, отклонения по размеру не должны превышать 1,5 мм. Укладывают их на клей с минимальной толщиной слоя. И заметьте, что для теплотехники стен в целом это оказывает значительное влияние!

Вторая категория имеет большие отклонения: до 2-х мм – по размеру, до 3-х – по диагонали.

Блоки третьей категории обычно используются при возведении хозяйственных построек. Повышенные отклонения диктуют необходимость возведения стен с использованием раствора со значительно большей толщиной шва. Это увеличивает мостики холода и теплопроводность помещения.

Обратите внимание! Блоки различной категории отличаются между собой только геометрическими отклонениями. Различий в технических характеристиках существенных нет. Теплопроводность, прочность, морозостойкость и иные показатели будут идентичными. Отличаться они могут только ввиду сравнения изделий различных производителей.

Понятие теплопроводности и ее значение

Теплопроводность – это способность материала к сохранению температуры. Например, если коэффициент ее высок, то в холодное время года, затраты на отопление помещения значительно возрастут, так как тепло будет быстро выходить наружу — и здание, соответственно, будет быстро остывать.

Давайте разберемся, насколько практичным является использование газобетона в качестве материала для утепления либо возведения стен в данном случае.

Что такое теплопроводность

Показатели теплопроводности газобетона. Зависимость коэффициента теплопроводности от технико-механических показателей

Коэффициент теплопроводности газобетона продиктован ГОСТ 25485-89. Бетоны ячеистые. Технические условия. Как уже упоминалось, данный показатель напрямую зависит от плотности изделий и, более того, от типа кремнеземистого компонента. Рассмотрим таблицу.

Зависимость теплопроводности от плотности газобетона и типа кремнеземистого компонента:

Вывод напрашивается сам собой: чем больше плотность, тем выше и показатель теплопроводности.

График зависимости теплопроводности от плотности

• В соответствии с ГОСТ, производителем должен быть учтен тот факт, что теплопроводность изделий не должна превышать вышеуказанных показаний более чем на 20%.
• Также в таблице видно, что газобетон, изготовленный на золе, более способен к сохранению температуры.
• Возьмем, к примеру, блоки газозолобетонные d=600: коэффициент теплопроводности у них равен значению в 0,13. А у блоков той же плотности, но изготовленных на песке, данный показатель — на 0,1 выше
• Немаловажным фактом является то, что теплопроводность блока значительно ухудшается при его увлажненности. А так как газобетон впитывает влагу достаточно сильно, стоит обратить внимания на подобные изменения.
• Например, коэффициент теплопроводности газобетона d500 равен 0,12, но это – при стандартных условиях измерения. При эксплуатационной влажности, этот показатель увеличивается минимум на 0,2.

Теплопроводность газобетона d500

То есть, чем выше влажность, тем выше и коэффициент теплопроводности. В соответствии с ГОСТ, отпускная влажность газобетонных изделий не должна превышать показателя в 25%, при производстве изделий на песке, и 30% — на основе золы и иных вторичных продуктов промышленности.

Отдельно стоит обратить внимание на такой материал как монолитный газобетон. Он также может быть разной плотности, и обладать различным коэффициентом теплопроводности. Во многом это зависит от марки используемого при изготовлении цемента, пористости и соотношения компонентов.

Его активно используют при:

• Устройстве стяжки. Монолитные полы из газобетона прочны, материал прост в обращении. Нередко с его помощью производят подготовку основания под теплый пол.
• Для изоляции кровли. При этом применяют материал меньшей плотности.

Это, разумеется, не все возможные сферы применения материала, их существует достаточно большое количество. Фактом остается то, что популярность газобетона растет с каждым годом все больше, именно благодаря соотношениям плотности и теплопроводности, высоким показателям морозостойкости и других эксплуатационных характеристик.

Сравнение способности газобетона к сохранению тепла с различными стеновыми материалами

А теперь давайте сравним показатели теплопроводности газобетона с другими стеновыми изделиями, а также проанализируем соотношение плотности к данной характеристике. Достоин ли газобетон находиться в лидерах?

Сравнение физико-технических показателей газобетона и других стеновых материалов:

Фактически выходит, если сравнивать вышеперечисленные материалы и газобетон, теплопроводность его несколько превышает лишь аналогичный показатель у арболита и пенобетона. Остальные стеновые материалы остаются далеко позади.

Сравнение теплопроводности материалов

Сравнение газобетона

Как уже говорилось, газобетон низкой плотности используют в качестве материала для утеплителя. Давайте сравним теперь обоснованность его применения.

Теплопроводность материалов, предназначенных для утепления, в сравнении с теплоизоляционным газобетоном:

Теплопроводность строительных материалов

Даже в качестве теплоизоляционного материала, газобетон может быть достойным конкурентом.

Часто выбирая утеплитель, застройщики задаются вопросом: керамзит или газобетон, что лучше? Ответить однозначно достаточно сложно. В первую очередь, следует обратить внимание на приоритеты в показателях. Оба материала – легкие, недорогие и способны сохранять тепло.

Однако, если учитывать данные, указанные в таблице, то теплоизоляционный газобетон все же выигрывает в последнем показателе. А выбор, остается за вами.

Расчет оптимальной толщины стены

Рекомендуемая минимальная толщина стены из газобетона, как мы уже выяснили, составляет 400 мм. Однако для разных регионов, этот показатель может значительно отличаться. В местах, где температура воздуха более низкая, стена должна быть значительно толще, при сохранении оптимальной температуры.

Давайте разберемся, как же правильно посчитать нужную толщину стены, с учетом всех необходимых факторов, в том числе требований СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий, СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий.

Для начала рассмотрим, каким будет показатель теплопроводности, в соответствии со СНиП, при условиях изготовления с использованием различного кремнеземистого компонента и кладки готовых изделий на различные растворы.

Расчетные коэффициенты теплопроводности в условиях эксплуатации при возведении стен с использованием раствора и клея и соответствующие условия эксплуатации А-В:

Далее, для проведения расчетов необходимо определить, к какой зоне влажности относится ваш регион. Для этого можно воспользоваться картой зон влажности и следующей таблицей:

Влажностный режим регионов:

Теперь следует заглянуть в СНиП 23-02-2003 и определить, к каким условиям эксплуатации ограждающих конструкций относится регион в зависимости от влажности.

Карта зон влажности, фото

Эксплуатационные условия конструкций А, Б в зависимости от влажностного режима в регионе:

Теперь стоит вернуться в таблице 6, в которой мы сможем найти нужный для себя показатель.

• Например, предположим, что наш регион – Смоленск. Его территория относится к зоне нормальной влажности – 2, влажность в помещении – тоже нормальная, значит, в этом случае, для региона характерны условия В.
• Теперь переходим к расчетам. Нам потребуется значение нормируемого сопротивления теплоотдаче. Для Москвы это – 3,29.
• Возводить мы будет стену из блоков плотностью Д500, укладку производить – на клей. Находим в таблице 6 необходимое значение. В данном случае оно равно – 0,23.
• Теперь определяем толщину стены, для чего перемножаем коэффициент теплопроводности и показатель сопротивления теплоотдаче: 3.29*0.23=0,7567 метра.
• То есть, для того, чтобы не нарушить нормы СНиП, толщина стены, при вышеописанных условиях, должна составлять 0,76 метра!

Так почему же все производители в один голос заявляют, что толщина стены может быть от 400 мм, а на практике выходит по-другому? Все просто!

Во-первых, теплопроводность газоблока в условиях эксплуатации – повышается, так как изменяется влажность, во-вторых, изготовителями, при подсчетах показателей для рекламы продукции, не учитываются мостики холода и иные определяющие факторы. Теоретически, толщина стены может быть и тоньше, но, чтобы сохранить нужное значение теплопроводности, необходимо будет компенсировать разницу при утеплении конструкции.

Газобетонные блоки теплопроводность: вариант утепления, схема

Видео в этой статье расскажет подробнее о методах утепления газобетона, и сохранения оптимального показателя качества теплопроводности

Обзор основных достоинств и недостатков строений, возведенных из газобетона

Итак, мы выяснили, что коэффициент теплопроводности газобетона достаточно хорош, относительно других материалов, предназначенных, в первую очередь, для возведения стен. Однако это не может являться единственным аргументом при выборе изделий.

Давайте кратко рассмотрим, какими же еще сильными сторонами обладают газоблоки:

1. Изделия — легкие, что значительно сократит нагрузку на фундамент;
2. Как уже упоминалось выше, материал прост в обращении, он легко пилится, режется, шлифуется;
3. Состав газоблока – немаловажный аспект. Он не содержит ядовитых и вредных для окружающих веществ, а, значит, является экологически чистым;
4. Газобетон не горит и не поддерживает огня. При возгорании может в течение нескольких часов находиться под воздействием высокой температуры;
5. Высокие показатели морозостойкости. Изделия могут выдержать до 150 циклов размораживания и оттаивания;
6. Паропроницаемость обеспечит максимально комфортный микроклимат;
7. Звукоизоляционные характеристики – также достаточно неплохие. Стены из газобетона смогут оградить пребывающих в помещении от посторонних шумов извне;
8. Доступность и распространенность материала среди производителей. Это – тоже значительный плюс. Практически в любом регионе можно найти изготовителя или дилера, находящегося по близости. Это поможет сэкономить на доставке;
9. Вариативность выбора размеров;
10. Еще одно весомое преимущество – возможность самостоятельного изготовления изделий. Для желающих сэкономить или просто попробовать свои силы – отличный шанс;

Основными недостатками являются:

1. Высокое водопоглощение материала. В этом случае, пористость является отрицательной стороной в особенности, при отрицательных температурах воздуха. В это время, влага может кристаллизироваться и разрушительно воздействовать на структуру блока.
2. Хрупкость изделий. Это достаточно заметно при проведении работ и транспортировке.
3. Усадка здания имеет место быть достаточно часто и, в следствие этого, а также некоторых других факторов, могут появиться трещины.
4. Необходимость поиска и приобретения специального крепежа, а при желании закрепить особо тяжелых предметы, необходимость планирования и укрепления узлов фиксации.

Метод испытания теплопроводности изделий

Метод контроля теплопроводности осуществляется в соответствии с ГОСТ 7076, а отбор проб – в соответствии с ГОСТ 10180. Документы содержат всю информацию о порядке отбора проб, их испытаний и протоколировании результатов.

Суть метода заключается в следующем: создается стационарный тепловой поток, который проходит через образец выбранной толщины. Направление его – перпендикулярно наибольшим граням образца. В результате производят измерение плотности этого потока тепла, а также температуру лицевых граней образца и его толщину.

Необходимое количество образцов, подлежащих испытанию, должно быть указано в сертификате на материал. Если же такое указание отсутствует, испытания проводятся на образцах в количестве пяти штук.

Прибор для измерения теплопроводности твердых тел

Краткая инструкция о порядке проведения испытания выглядит так:

• Производят подготовку образцов и необходимого оборудования, согласно технической документации;
• Образец помещают в прибор, предварительно градуированный;
• Каждые 300 секунд производят измерения сигналов тепломера и датчика температуры;
• После установления стационарного теплового потока, толщина образца подлежит измерению;
• Заключительным этапом является определение массы образца.

Основные итоги

От показателя теплопроводности стенового материала зависят расходы на утепление помещения при строительстве, а в будущем — и величина расходов на отопление. Ведь данная характеристика отвечает за способность здания к сохранению температуры.

Газобетон обладает завидным числовым показателем в сравнении с другими материалами для стен — но, все же, совсем без утепления все равно не обойтись. Теплопроводность зависит от иных показателей качеств, таких, например, как плотность, или влажность. А это значит, что при возведении здания, данный факт должен быть обязательно учтен.

Помимо вышеуказанного, газоблок наделен большим количеством сильных сторон, поэтому если ваш выбор пал на него, то вы не прогадали. Материал позволит возвести практичное, долговечное строение — а теплопроводность газобетонных блоков при этом, является крайне важной характеристикой.

оптимальная и рекомендуемая, какой должна быть, видео-инструкция по монтажу своими руками, фото

Строительство загородного дома всегда несет за собой множество растрат, усилий и расчетов, которые, однако, не в силах выполнить все желающие. Ведь мало хотеть построить дом из пенобетонных материалов, необходимо знать особенности и тонкости рабочего процесса. В данной статье мы рассмотрим, какая толщина стен из пеноблоков требуется для жилого дома, а также возведем ее самостоятельно, по всем правилам и стандартам.

Обычно пенобетон в «соло» не используется, практически всегда его отделывают кирпичом

Характеристики материала

Прежде чем определиться, какой толщины должна быть стена из пеноблоков, давайте ознакомимся с преимуществами данного материала:

Полезная таблица сравнения характеристик современных строительных материалов

• Высокая прочность на сжатие – допустимые показатели от 3,5 до 5 Мпа. Все это говорит о том, что из пеноблоков можно строить двух, а то и трехэтажные дома.
• При столь легком весе, пенобетонный блок имеет низкую плотность (в зависимости от качества материала – от 400 до 1600 кг/м), в 2-3 раза ниже, чем у керамзита.
• Пеноблок может сравниться с древесиной своей теплопроводностью, а в сравнении с керамическим кирпичом, он даже имеет преимущество. Стена из глиняных блоков толщиной в 60 см сохраняет тепло так же, как и пенобетонная кладка в 200 мм.
• Стоит отметить и звукоизоляционные свойства данного материала, вам не потребуется дополнительная защита от шума, если блоки будут качественно уложены.
• Ну и, конечно же, цена пеноблоков не сравнится ни с чем. Данное изделие, даже с учетом транспортных услуг, обойдется вам дешевле всех других строительных материалов.

Напоследок можно указать на доступность кладки материала, то есть, вы своими руками, без специально подготовки, сможете возвести дом из пенобетонных блоков.

Изделия отличаются между собой не только плотностью и габаритами, но и способом фиксации

Примечание! Не забывайте, что слишком заниженная стоимость пеноблоков не является знаком качества, скорее всего, это второсортные продукты, которые были изготовлены из отходов качественного сырья. Поэтому старайтесь экономить с умом.

По внешнему виду материала можно сказать о его качестве

Статьи по теме:

Толщина стен – вопрос с подвохом

В поисках того, какую выбрать толщину для стены из пеноблоков, вы можете наткнуться на множество различных доводов и суждений, большинство из которых окажется недостоверной информацией.

Чтобы обезопасить себя и найти верное решение, мы опишем несколько особенностей, от которых следует отталкиваться:

• Во-первых, важно понять, насколько низко опускается в зимнее время температура. В районах, где зима очень суровая, безусловно, требуются утолщенные стены с дополнительной теплоизоляцией.
• Во-вторых, определиться с утеплителем – будете ли вы его монтировать или обойдетесь обычной штукатуркой. К примеру, для домов, где толщина стены из пеноблока 300 мм, лучше добавить теплоизоляционный материал толщиной 50-100 мм.
• В-третьих, утеплитель действует не только как материал, который сдерживает тепло, но он также препятствует воздействию ультрафиолетовых лучей на пеноблок.

К сведению! На выбор пенобетонных изделий должна повлиять и их плотность, которая различается, чем выше плотность, тем дороже материал.

Определяем толщину

Теперь давайте сделаем вывод из вышесказанного, рекомендуемая толщина наружных стен из пеноблоков для районов с умеренной зимой – 300 мм с плотностью D600 и слоем теплоизоляции.

• Это, так сказать, и есть золотая середина, которая подходит практически для всех регионов России. Дополнительная теплоизоляция снаружи дома позволяет переживать зиму, не ощущая холода в жилом помещении.
• Что касается прочности, то даже если дом планируется двухэтажный, то максимальная нагрузка на стены первого этажа не превысит 20 тонн (вместе с кровлей, плитами перекрытия и обстановкой). А из технических характеристик нам известно, что каждые 100 мм пеноблока способны выдержать нагрузку до 10 тонн.

Важно! Единственное, на что стоит обратить внимание – прочность и устойчивость к физическим воздействиям. 300 мм это достаточно мало, такую стену легко пробить кувалдой, а вот 400 мм блоки уже более плотные и прочные.

С другой стороны, можно наглядно на примере выяснить какая толщина стены из пеноблоков должна быть.

Расчеты по теплопроводности

Вы должны знать, что сопротивление внешней стены теплопередачи (со всеми отделочными материалами) должно превышать 3,5 градуса на м2/Вт.

Чтобы определить толщину, давайте на основе различных плотностей пенобетона рассмотрим этот процесс более внимательно:

• Из технических характеристик можно узнать, что блоки D600 и D800 имеют коэффициенты 0,14 и 0,21 град*м2/Вт соответственно.
• В качестве отделочных материалов используется облицовочный кирпич (0,56 град*м2/Вт) и декоративная штукатурка (0,58 град*м2/Вт).

Приступаем к расчету:

• Для начала определимся с толщиной кирпичной кладки и штукатурки, обычно (для фасадов без теплоизоляционных материалов) кирпич укладывается в два ряда, то есть – 120 мм.
• Теперь переведем это в метры и разделим на коэффициент теплопроводности облицовочного материала, получается сопротивление равное 0,21.
• То же самое проделываем со штукатуркой и в результате сопротивление равно 0,03.

Теперь осталось подставить все наши числа в простую формулу:

• Пенобетон с плотностью 600 = 3,5 (суммарное сопротивление теплопередачи) – 0,21 (кирпич) – 0,03 (штукатурка) и все это умножается на 0,14 (коэффициент пеноблока). В результате получаем около 450 мм (не забудьте перевести из метров). Именно такой толщины должна быть стена с вышеописанными материалами.
• Пенобетон с плотностью 800 – (3,5 – 0,21 – 0,03) * 0,21 = около 680 мм.

Как видите, во втором случае потребуется стена более толстая, значит, и расходов будет больше. С другой стороны, добавьте сюда пенополистирол (самый обычный утеплитель) и толщина фасада значительно сократиться.

Важно! Оптимальная толщина стен дома из шлакоблока высчитывается аналогичным образом, с одним но – необходимо учитывать и влагозащитный материал, так как без него данный материал потеряют прочность. В среднем стены сооружений из шлакоблока, в районах с возможными похолоданиями до – 30 градусов, возводят толщиной в 70-80 см.

Шлакоблоки не отличаются приятным внешним видом, но они обладают хорошими теплоизоляционными свойствами

Строительный процесс – возводим стены

А теперь, как и обещали, инструкция возведения наружных стен с учетом всех факторов, воздействующих на материал:

• Для начала необходимо подготовить фундамент к работам: очистить от пыли и грязи, выровнять, если существуют неровности.
• После, подсчитать необходимое количество материалов: пеноблоков и клеевого раствора. Чтобы вам было проще ориентироваться, в одном кубическом метре около 30 блоков размерами 200х300х600 мм (мы их выбрали, чтобы толщина стен была 300 мм). Расчет клея можно брать примерным – около 30 кг на 1 м3 стены, поэтому главное – узнать общую площадь возводимых стен.

Примечание! Определиться с количеством материалов лучше на стадии проектирования, чтобы избежать лишних затрат, учесть все моменты, вплоть до оконных проемов и внутренних перегородок.

Над проемами обязательно устанавливаются крупногабаритные железобетонные блоки

• Когда все материалы и инструменты на месте, можно начинать заготавливать раствор, если вы, конечно, не купили готовую смесь.
• Первоначально клей наносится на поверхность пеноблока, который кладется на фундамент или плиту перекрытия.
• Перед тем, как ляжет соседний блок, хорошенько клеем промазывается торец, чтобы между изделиями не было пустотных щелей.

Используйте зубчатый шпатель, как показано на фото

• Чтобы устранить лишний клей из-под пенобетона, следует по нему постучать киянкой.
• Второй ряд выкладывается со сдвигом материалов, чтобы вертикальные стыки не совпадали, для этого необходимо распилить один блок пополам и начать укладку с половинки.

Есть блоки, у которых на горизонтальной поверхности есть выемка для раствора – повышается сцепление, либо такую выему можно сделать самому

Так как пенобетонные изделия легко обрабатываются, никаких проблем с проделыванием отверстий для оконных и дверных проемов у вас не должно возникнуть.

Теперь осталось отделать и утеплить фасад пеноблочного дома:

• Для отделки кирпичом следует в пенобетонной стене, между блоками, закрепить несколько прутьев тонкой арматуры, это необходимо для того, чтобы соединить внутреннюю стену с кирпичной кладкой. Однако прежде требуется при помощи тарельчатых гвоздей установить пенополистирольные плиты.
• Если же вы используете только штукатурку, то первоначально, поверх готовой стены, следует закрепить армирующую сетку. Потом необходимо нанести толстый слой теплоизоляционной штукатурки, чтобы она скрыла под собой сетку. Финишный слой – декоративная отделка, защищающая внутренний слой от ультрафиолета и влажности.

Первый слой штукатурки необязательно выравнивать в ноль

Особенности работы с пенобетоном

Помимо всего вышеописанного, вам следует уяснить несколько важных моментов, касающихся непосредственно пеноблоков:

• Расчет толщины стены следует осуществлять по правилам в том случае, если вы уверены в качестве строительного материала. Не забывайте, что плотность – основной критерий, по которому отбирается продукт.
• Для пеноблоков лучше использовать специальные клеевые растворы, нежели обычную цементно-песчаную смесь. Если вы не уверены, что сможете соблюсти правильные пропорции, лучше приобретите готовую продукцию, которую можно использовать непосредственно после открывания упаковки.
• Хотелось бы также уточнить, что пенобетон не обладает повышенной устойчивостью к воде, поэтому необходимо использовать дополнительные гидрофобные материалы. Небольшое вложение в защиту стен и вы продлите их эксплуатационный срок на несколько лет.

Вот так может выглядеть пеноблок, который подвергался воздействию воды

• Для межкомнатных перегородок достаточно использовать пеноблоки толщиной в 200 мм, а некоторые домостроители вообще возводят внутренние стены толщиной в 100 мм. На самом деле этого достаточно, но не забывайте, что чем тоньше материал, тем ниже звукоизоляция. Поэтому с такими перегородками обычно устанавливают шумоизоляционные пленки.

Толщина в 100 мм практична в небольших домах, где каждый метр жилой площади на вес золота

Вывод

Как видите, факторов влияющих на то, какой будет толщина стены из шлакоблока и на определение данного параметра – не так уж и много. В основном это погодные условия и, конечно, наличие второго этажа или мансардного помещения.

В любом случае, необходимо подстраиваться именно под то, что у вас есть, ориентируясь при этом на свои финансовые возможности. Стараясь угадать толщину несущих стен, определитесь с ней заранее, если используете в качестве основания ленточный фундамент.

В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

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/м³ и средним диаметром ячеек 0,63 мм. Теплопроводность такого пенобетона составляет 0,069 Вт/(м·град).

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).

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

Эффективная теплопроводность пенополиуретана с открытыми порами на основе теории фракталов

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

1. Введение

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

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

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

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

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

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

Итак, построение теоретически математической модели эффективной теплопроводности, универсальной для пористой среды, значительно затруднительно и непрактично. Следовательно, создание математической модели теплопроводности для одной определенной пористой среды, отражающей ее структурную характеристику во внутреннем мире, является важным развивающимся направлением исследований по пористой среде.

2. Микроструктуры пенополиуретана с открытыми порами и описание фрактала

2.1. Микроструктуры

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

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