Материалы

Зависимость коэффициента теплопроводности от размера пор в пенобетоне


С каждым годом всё большую актуальность мирового масштаба приобретают проблемы, связанные с экономией природных энергетических ресурсов. Энергосбережение является одним из способов снизить энергопотребление. Поэтому одной из основных задач современного глобального строительного сообщества является поиск эффективных, экологически чистых и экономичных строительных материалов.

Наибольшее распространение в строительстве получили теплоизоляционные бетоны, как газонаполненные (пенобетон, газобетон), так и на основе легких заполнителей (керамзитобетон, перлитобетон, полистиролбетон и т.п.). В настоящее время во всех регионах России интенсивно увеличивается выпуск пенобетонов. Этому способствует простота технологии, доступность сырьевых материалов, относительно невысокая себестоимость и хорошие физико-механические и теплоизоляционные свойства. Причем из пенобетона можно изготавливать крупные блоки, а также применять его для монолитного домостроения, при этом стоимость жилых, малоэтажных домов снизить в 2-3 раза.

Одним из важнейших свойств газонаполненных строительных изделий, в частности, пенобетона, является низкий коэффициент теплопроводности. Многие авторы [1,2] обращают свое внимание на то, что зависимость между коэффициентом теплопроводности и размером, формой пор, толщиной межпоровых перегородок весьма сложна и определяется составом материала, средней плотностью и другими факторами.

Увеличение толщины межпоровых перегородок по данным [2] ведет, как правило, к росту их пористости и, следовательно, к снижению коэффициента теплопроводности.

Пористость цементного камня по данным [3] формируется за счет гелевых и капиллярных пор, причем объемное содержание последних на порядок выше и определяется величиной В/Ц пенобетонной смеси. Воздухововлеченные поры размером 10-50 мкм в модели А.П. Меркина и А.Н. Филатова образуют решетку первого порядка межпорового материала. Роль таких пор становится определяющей при уменьшении средней плотности пенобетона менее 300 кг/м3.

Структурные особенности пористого каменного материала, как указывают авторы [4], не очень сильно влияют на зависимость коэффициента теплопроводности от размера пор в пенобетоне, и изменение размеров пор в интервале от 0,5 до 3 мм слабо влияет на коэффициент теплопроводности пористого материала при комнатной температуре. По мере повышения температуры влияние размера пор на коэффициент теплопроводности резко возрастает.

Можно предположить, что при прочих равных условиях (одни сырьевые материалы, технология изготовления) размер пор и их распределение в массе пенобетона оказывает решающее влияние на теплофизические показатели пенобетона.

Для проверки этого предположения были проведены испытания по определению коэффициентов теплопроводности образцов пенобетона, размера пор и характера их распределения в массе. Образцы были изготовлены в производственных условиях по разным технологическим схемам, с разным водоцементным отношением, имели различные показатели плотности и разные размеры пор. Образцы были выпилены из изделий, тщательно отшлифованы, высушены до постоянной массы и имели размеры 100х100х15±3 мм. Коэффициент теплопроводности пенобетонов определяли по ГОСТ 7076-99 при стационарном тепловом режиме на приборе ИТП-МГ-4. Погрешность прибора по паспорту составляет 7%. Средняя плотность образцов пенобетона находилась в пределах от 193 кг/м3 до 857 кг/м3, а коэффициент теплопроводности - от 0,059 Вт/м °C до 0,167 Вт/м °C. Размер пор определяли измерением диаметра окружности пор предварительно отсканированных, с большой разрешающей способностью, образцов пенобетона после испытания на теплопроводность.

В таблице 1 представлены характеристики испытанных образцов.

 

Таблица 1 – Характеристики образцов

 

п/п

1 2 3
Общее время работы: 9.7830295562744 мс
Использование памяти: 659 КБ