Рейтинг@Mail.ru
Солей ТМ - теплопроводность ячеистых бетонов

К вопросу о расчётных коофициентах теплопроводности ячеистых бетонов

Ухова Т.А. (ГУЛ "НИИЖБ").

В современных условиях при выборе материала для наружных стен зданий приходится учитывать новые, повышенные требования к теплозащите ограждающих конструкций зданий в соответствии со СНиП II-3-79** "Строительная теплотехника" [1].

Это обстоятельство приводит к значительному ограничению возможностей применения материалов, которые до недавнего времени считались наиболее эффективными для ограждающих конструкций.

Это, в первую очередь, относится к ячеистым бетонам. Одной из важнейших характеристик ячеистого бетона является его коэффициент теплопроводности (λ), значение которого зависит от количественных и качественных характеристик пористости, теплопроводности материала матрицы (которая определяется сырьевыми компонентами, применявшимися для его изготовления), а также от влажности материала. Значения теплопроводности для бетона в сухом состоянии, λ0, нормируются в ГОСТ 25485-89. При экспериментальном определении значений λ0 исключается влияние влагопереноса в материале, обусловленного температурным градиентом.

В табл. 1 приведены значения λ0 для ячеистого бетона, представленные в Российском ГОСТ 25485-89, в стандартах северных стран "Nord concrete" для бетонов корпораций "Сипорекс", "Лохья"(Финляндия) а также DIN 4108 (Германия) и других источниках. Анализируя значения λ0 для наиболее распространенных ячеистых бетонов на песке, можно отметить, что в области плотностей от 400 до 700 кг/м3, значения коэффициентов теплопроводности ячеистых бетонов в сухом состоянии в рассмотренных нормативных документах почти не различаются между собой.

Таблица 1
Показатели значений коэффициента теплопроводности в сухом состоянии.

Источник информации Значения теплопроводности ячеистого бетона в сухом состоянии, λ0, при марке по плотности
D300 D400 D500 D600 D700
ГОСТ 25485-89 0,07 0,09 0,10 0,12 0,15
DIN 4108 0,05 0,06 0,10 0,12 0,15
Siporex - 0,08 0,10 0,12 0,14
Nord concrete - 0,07 0,09 0,12 0,148
Великобритания 0,06 - 0,10 0,13 0,15
Германия “ЕДАМА” (пенобетон) - 0,08 0,10 0,14 0,15
Республика Беларусь - 0,10 0,12 0,14 0,18
ТСН-64-301-2002 Свердловской обл 0,07 0,09 0,12 0,14 0,18

 

В табл. 2 приведено изменение теплопроводности ячеистых бетонов различной плотности в зависимости от влажности. Рассматривая совокупность представленных данных, можно отметить, что в зарубежных нормах возрастание коэффициента теплопроводности при увеличении влажности бетона на 1 % составляет примерно 4% относительно теплопроводности бетона в сухом состоянии.

Таблица 2
Показатели значений коэффициента теплопроводности в сухом состоянии.

Источник информации Марка ячеистого бетона Значения теплопроводности, Вт/(м2°C), при влажности ячеистого бетона, % по массе
0 2,5 5 10 15
London AC Wagner G(5,6) D500 0,09 0,098 0,11 0,12 0,145
London AC Wagner G(5,6) D700 0,12 0,13 0,14 0,16 -
London AC Wagner G(5,6) D800 0,14 0,15 0,17 0,21 -
Siporex D400 0,095 0,107 0,119 0,138 -
Siporex D500 0,112 0,116 0,13 0,144 -
Siporex D600 0,12 0,14 0,162 0,206 -
Серых Р. Л. (3) D800 0,18 0,205 0,235 0,284 0,32
Республика Беларусь D400 0,10 0,12 0,13 - -
Республика Беларусь D700 0,18 0,23 0,24 - -
ОАО ЗЖБИ "Бетфор" (Свердловской области) D700 0,19 0,22 0,23 - -

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности, приведенные в отечественных нормах проектирования, выше соответствующих значений, приведенных в зарубежных нормах. Это превышение расчетных значений коэффициентов теплопроводности составляет 1-5% для бетонов с плотностью 1000 кг/м и 10 - 23% для бетонов с плотностью 600-800 кг/м.

При проектировании стен теплофизические показатели материала выбирают в зависимости от влажностного режима помещений и климатической зоны влажности по СНиП II-3-79**

В этих нормах для условий эксплуатации А принято значение равновесной влажности ячеистого бетона, равное 8%, а для условий Б - равновесная влажность составляет 12%, что не соответствует реальным условиям эксплуатации зданий.

Еще в 1977 году в Лондоне Европейским и Международным комитетом по бетону была создана рабочая группа по автоклавному ячеистому бетону ввиду существенных различий между ячеистыми бетонами и бетонами на легких заполнителях, как относительно их физико-технических свойств, так и применения в практике строительства. Этой группой эксплуатационная влажность была признана одним из важнейших показателей, было признано, что она составляет 4 - 5% по массе и устанавливается через один - два года эксплуатации.

По результатам исследований ведущих зарубежных фирм по производству ячеистых бетонов "Хебель", "Итонг", "Верхан", "Грейзель" (Германия), "Сипорекс" (Швеция), "Калсилокс" и "Дюрокс" (Нидерланды), "Селком" (Великобритания) эксплуатационная влажность составляет 3 - 5% (по массе).

В табл. 3 приведены результаты натурных обследований влажностного состояния стен из ячеистого бетона жилых домов. Наибольший опыт эксплуатации таких домов имеется в г. С.-Петербурге, где построено огромное количество жилых домов высотой от 1 до 15 этажей по различным сериям типовых проектов со стенами из ячеистого бетона [9]. Город находится в климатической зоне с относительной влажностью в холодный период приближающейся к 90% с большим количеством оттепелей (переход температуры наружного воздуха через 0°С). Кроме того, атмосфера г. С.-Петербурга характеризуется агрессивными вредными выделениями промышленности и транспорта.

Таблица 3
Влажность ячеистых бетонов в ограждающих конструкциях зданий.

Источник информации Регион строительства Характеристика ячеистого бетона Влажность (по массе),% через лет эксплуатации
Вид Плотность Режим твердения Марка прочности В/Т После изгот. После хранения на сладе 1 2 3 5 10 20 30
Ахманицкий Г.Я. Воробьев А.А. Левин С.Н. [7] Москва газобетон 700 автоклав 35 0,37 20,4 17 6,4 4,2 4,0 - - - -
Никол Г.Г. Кульдма Х.А. [8] Эстония газосланцезолобетон 700 автоклав 35 0,42 23 - - - 4,5 - - - -
Пинскер В.А. Соловей Ж.Б. [9] Эстония газобетон 650 автоклав 35 0,45 22 19 - 5,2 4,5 - - 3,8 -
Брель В .И. Лано З.В. [11] Белоруссия газосиликат 600 автоклав 35 - 21,4 17,11 8 6,5 - - - - -
Скатынский Р.К. [12] Белоруссия газобетон 700 автоклав - 0,28 - - - 4 - - 3,4 - -
Пинскер В.А. Потченко А.Г. [10] Пенза Павлодар пенобетон 700 автоклав 50 - - - - - - - 5,0 - -
Пинскер В.А. Потченко А.Г. [10] Пенза Павлодар газобетон 850 автоклав 50 - - - - - - - 2,4 - -
Силаенков Е.С. [13,14] Екатеринбург, Пермь газозолобетон 70 автоклав 35 - 35 - - - 15 - - - -
Силаенков Е.С. [13,14] Екатеринбург, Пермь газобетон 70 автоклав 35 - 25 - 12 - - - - - -

Автовский ДСК-3, вступивший в строй в 1959 году, был первым крупным газобетонным заводом страны. Первым домам, построенным из этого материала в г. С.-Петербурге почти 45 лет. Обследования этих домов, выполненные В.А. Пинскером, Ж.Б. Соловей [9] и др., показали, что случаев аварийного состояния ограждающих конструкций не имеется. Микроклимат жилых помещений оказался лучше, чем в других домах. Обследования, приведенные в г. С.-Петербурге показали, что уже через 3 года средняя равновесная влажность составляет 4 - 5%. Перепады температуры по высоте помещений составили 1,1-1,5 °С (норма 2,5°С), по горизонтали- 0,4-0,7°С (норма 2°С). Обследования показали, что из всех домов массового строительства в г. С.-Петербурге, самыми теплыми являются дома со стенами из газобетонных блоков. Экспериментальные исследования с помощью тепловизора выявили наименьшие перепады температур, отсутствие температур ниже точки росы.

По результатам обследования наружных стеновых панелей из Люберецкого газобетона, приведенных Г.Я. Амханицким и С.Н. Левиным [7] установлено, что влажность газобетонных панелей, смонтированных с технологической влажностью равной 17-19%, после первого года эксплуатации составляет 6,4%, а после второго - 4,2%. В осенне-зимний период влажность панелей повышается на 1,5-2,5%. По сечению панели наибольшую влажность имеют средние слои газобетона с некоторым смещением к внутренней поверхности изделия

бобщение результатов обследования строительных объектов с газозолобетонными панелями (г. Свердловск) со сроком эксплуатации от 1-го года до 18 лет и газобетонными панелями (г. Пермь) со сроком эксплуатации» от 1-го года до 17 лет было проведено Е.С. Силаенковым. Всего было обследовано 220 панелей из 70 домов. Результаты обобщения показывают, что через 3,5 года эксплуатационная влажность материала стен не превышает 6% [13,14].

Натурные исследования, выполненые УП "Институт НИИСМ" (Белоруссия) на объектах в г.г. Гродно, Сморгонь и Могилев показали, что величина эксплуатационной влажности не превышает 5% по массе.

На основании результатов выполненного Минским "НИИСМ" [17] комплекса лабораторных и натурных исследований по определению величины эксплуатационной влажности в строительные нормы Белоруссии СНБ 2.01.01.93 было внесено изменение №1 и введено в действие с 01.10.97, предусматривающее для ячеистого бетона марок по средней плотности D300 - D700 величину эксплуатационой влажности для условий эксплуатации "А" и "Б" соответственно 4 - 5% по массе, а для ячеистого бетона марок по средней плотности D800 - D1000 для условий эксплуатации "А" и "Б" соответственно 6 и 7% по массе.

В табл. 4 приведены показатели ячеистого бетона по теплопроводности, установленные нормами республики "Беларусь" СНБ 2.04.01-97 "Строительная теплотехника".

Таблица 4

№№ Материал Характеристика материала в сухом состоянии Расчетное массовое содержание влаги в материале, % Расчетные коэффициенты, при условии эксплуатации по прил. 3 теплопроводности, Вт/м°С
Плотность, кг/м3 Коэффициент теплопроводности, Вт/м°С А Б А Б
63 Пено- и газобетон, пено- и газосиликат 1000 0,21 6 8 0,23 0,25
64 Пено- и газобетон, пено- и газосиликат 800 0,17 6 6 0,19 0,21
65 Пено- и газобетон, пено- и газосиликат 600 0,14 5 6 0,16 0,18
66 Пено- и газобетон, пено- и газосиликат 400 0,10 5 6 0,12 0,14
67 Пено- и газобетон, пено- и газосиликат 300 0,08 5 6 0,10 0,12
68 Газо- и пенозолобетон 1000 0,24 8 12 0,30 0,36
69 Газо- и пенозолобетон 800 0,20 8 12 0,27 0,33
70 Газо- и пенозолобетон 600 0,16 8 12 0,23 0,29
71 Газо- и пенозолобетон 400 0,13 8 12 0,20 0,26

Внесение указанных изменений позволило снизить величину расчетного коэффициента теплопроводности ячеистого бетона в среднем на 23%.

На основании отечественных опытных данных и зарубежного опыта представляется целесообразным и в нормах России принять более низкие значения равновесной влажности для условий эксплуатации А и Б, соответственно 5 и 6%. Этим значениям влажности соответствуют более низкие значения коэффициентов теплопроводности для ячеистых бетонов.

Снижение значений коэффициентов теплопроводности ячеистого бетона позволят эффективно применять ячеистый бетон в однослойных наружных стенах. Например, приведенное сопротивление теплопередаче стеновых конструкций, для Москвы составляет 3,15 м °С/Вт. Применение ячеистого бетона плотностью 400 кг/м3, позволяет получить стену толщиной 0,40 м, а плотностью 500- кг/м3, - толщиной около 0,50 м. Такие стены вполне могут быть выполнены либо в виде поэтажно самонесущих стеновых плит из ячеистого бетона или навесных панелей, либо в виде поэтажной кладки из мелких блоков.

ехнико-экономические преимущества возведения стен из ячеистых бетонов наиболее полно проявляются при применении высокоточных изделий и высокой культуре выполнения строительных работ, в частности, ведения кладочных работ на клеевых составах при толщине швов 1,5-2 мм.

Результаты исследований тепло физических свойств ограждающих конструкций из ячеистобетонных блоков показали, что устройство швов толщиной 2 мм снижает термическое сопротивление теплопередачи стены на 4-5 %, устройство швов толщиной 10 мм - на 20%, а устройство швов толщиной 20 мм - на 30-32%.

Литература

  1. СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника». Стандартиздат, 1995 г.
  2. ГОСТ 25485-89 «Бетоны ячеистые. Технические условия». Стандартиздат, 1989 г.
  3. Серых Р.Л. "К вопросу о нормировании коэффициента теплопроводности ячеистых бетонов". Труды IV-ой республиканской конференции, Таллин, 1987 г.
  4. Муромский К.П. «Ячеистый бетон в наружных стенах зданий». "Бетон и железобетон", № ,1996 г.
  5. London А.С. “Effect of moisture concrete in thermal conductivity. Autocl. Aer. Concr. Moist, and Proper. Amsterdam. 1983.
  6. Hums D. Relation between humidity and heat conductivity in aerated concrete Autocl. Aer. Concr. Moist, and Proper. Amsterdam. 1983.
  7. Ахманицкий Г.Я., Воробьев A.A., Левин C.H. “Влажность изделий из виб- рированного газобетона и кинетика ее изменения в условиях эксплуатации”. Труды П-ой республиканской конференции, Таллин, 1992 г.
  8. Нигол Т.К., Кульдма Х.А. “Основные дефекты ячеистобетонных конструкций жилых и общественных зданий”. Труды III-ей республиканской конференции, Таллин, 1978 г.
  9. 9. Пинскер В.А., Соловей Ж.Б., Почтенко А.Г., Кесли Э.О., Чуркина В.А. “Опыт эксплуатации домов с ячеистобетонными ограждениями”. Труды V-ой республиканской конференции, Таллин, 1984 г.
  10. Пинскер В.А., Почтенко А.Г. “Опыт эксплуатации многоэтажных цельногазобетонных домов”. Труды IV-ой республиканской конференции. Таллин, 1981 г.
  11. Брель В.И., Лaпo З.В., Галуза Г.С. “Эксплуатационные свойства газосиликатных панелей наружных стен жилых зданий в Белоруссии”. Труды IV-ой республиканской конференции, Таллин, 1981 г.
  12. В.И. Скатынский, Е.И. Чикота, С.М. Финкельштейн “Опыт эксплуатации зданий с конструкциями из плотного и ячеистого конструктивно-силикатных бетонов”. Труды IV-ой республиканской конференции, Таллин, 1981 г.
  13. Силаенков Е.С., Флорова М.Р. “Влияние отпускной влажности изделий из ячеистых бетонов на надежность их теплофизических свойств и долговечности”. Труды VI-ой республиканской конференции, Таллин, 1987 г.
  14. Силаенков Е.С., Захарикова Г.М. “Исследование сорбционных характеристик ячеистых бетонов для оценки влажностного состояния ограждающих конструкций”. Труды IV-ой республиканской конференции, Таллин, 1981 г.
  15. Соловей Ж.Б., Кесли О.Э. “Исследования тепло физических качеств ограждающих стен из ячеистого бетона домов в Ленинграде” Сб. “Применение ячеистых бетонов в жилищно-гражданском строительстве. Ленинград”, 1991 г.
  16. Чернышов Е.М., Акулова И.И., Кухтин Ю.А. "Эффективность применения ячеистого бетона в жилищном строительстве". Сб. Автоклавный ячеистый1 бетон: производство, проектирование, строительство, бизнес. Минск, 2003 г.
  17. Гарнашевич Г.С., Гончарик В.И. "О теплофизических свойствах ячеистых бетонов. Сб. Автоклавный ячеистый бетон: производство, проектирование, строительство, бизнес, г. Минск, 2003 г.
  18. Сажнев Н.П., Шеленг Н.К. "Производство ячеистобетонных изделий по технологии фирмы "Хебель". Сб. "Автоклавный ячеистый бетон: производство, проектирование, строительство, бизнес, г. Минск, 2003 г.
  19. Санкявичюс В.Ю.. "Научные основы климатостойкости наружных стен зданий в условиях влажного климата". Диссертация в форме научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук. М. 1991г. НИИСФ, стр.40.
  20. Ktinzel Н. Gasbeton. Warmeimd Feuchteshutz. Bimdesverband Gasbetonindustrie E.V., Wiesbaden, 1989.

« назад к словарю