Значение коэффициента теплопроводности керамзита

Теплотехнический расчет стен из различных материалов

Среди многообразия материалов для строительства несущих стен порой стоит тяжелый выбор.

Сравнивая между собой различные варианты, одним из немаловажных критериев на который нужно обратить внимание является «теплота» материала. Способность материала не выпускать тепло наружу повлияет на комфорт в помещениях дома и на затраты на отопление. Второе становится особенно актуальным при отсутствии подведенного к дому газа

Второе становится особенно актуальным при отсутствии подведенного к дому газа

Способность материала не выпускать тепло наружу повлияет на комфорт в помещениях дома и на затраты на отопление. Второе становится особенно актуальным при отсутствии подведенного к дому газа.

Теплозащитные свойства строительных конструкций характеризует такой параметр, как сопротивление теплопередаче (Ro, м²·°C/Вт).

По существующим нормам (СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий.

Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003), при строительстве в Самарской области, нормируемое значение сопротивления теплопередачи для наружных стен составляет Ro.норм = 3,19 м²·°C/Вт. Однако, при условии, что проектный удельный расход тепловой энергии на отопление здания ниже нормативного, допускается снижение величины сопротивления теплопередачи, но не менее допустимого значения Ro.тр =0,63·Ro.норм = 2,01 м²·°C/Вт.

В зависимости от используемого материала, для достижения нормативных значений, необходимо выбирать определенную толщину однослойной или конструкцию многослойной стены. Ниже представлены расчеты сопротивления теплопередаче наиболее популярных вариантов конструкций наружных стен.

Расчет необходимой толщины однослойной стены

В таблице ниже определена толщина однослойной наружной стены дома, удовлетворяющая требованиям норм по теплозащите.

Требуемая толщина стены определена при значении сопротивления теплопередачи равном базовому (3,19 м²·°C/Вт).

Допустимая — минимально допустимая толщина стены, при значении сопротивления теплопередачи равном допустимому (2,01 м²·°C/Вт).

Вывод: из наиболее популярных строительных материалов, однородная конструкция стены возможна только из газобетонных и керамических блоков. Стена толщиной более метра, из керамзитобетона или кирпча, не представляется реальной.

Расчет сопротивления теплопередачи стены

Ниже представлены значения сопротивления теплопередаче наиболее популярных вариантов конструкций наружных стен из газобетона, керамзитобетона, керамических блоков, кирпича, с отделкой штукатуркой и облицовочным кирпичом, утеплением и без. По цветной полосе можно сравнить между собой эти варианты. Полоса зеленого цвета означает, что стена соответствует нормативным требованиям по теплозащите, желтого — стена соответствует допустимым требованиям, красного — стена не соответствует требованиям

Стена из газобетонного блока

Стена из керамзитобетонного блока

Стена из керамического блока

Стена из силикатного кирпича

Основные характеристики

Прежде всего, стоит отметить, что параметры данного материала были указаны в ГОСТ 9757–90, который касается качества любых пористых материалов, используемых в строительстве. При этом ряд показателей, которые не регулируются, остается не менее важным.

Фракционный состав. Выделяются 3 фракции: 5–10 мм и 10–20 мм, а также 20–40 мм. В отдельную категорию относят фракции, которые практически никогда не используются в строительстве. Речь идет о гранулах или щебне размерами в 2,5–10 мм и 5–20 мм. Материал, который применяется в качестве теплоизолирующей прослойки, может иметь любую фракцию. Это объясняется необходимостью качественного заполнения всех пустот.
Марки по насыпной плотности. Всего существует 7 марок. При этом разновидности 700 и 800 производятся только под заказ. Необходимо учитывать тот факт, что реальный объемный вес превышает насыпную плотность примерно в 1,5 раза. Соответственно, речь идет о плотности без учета расстояния между частичками и отдельными гранулами.
Марки по прочности. Для керамзитного гравия и щебня выделяют 13 и 11 марок соответственно

Важно помнить, что одна и та же марка обоих видов керамзита свидетельствует о разной прочности. Стоит учитывать тот факт, что при возрастании плотности прочность также увеличится

Такая взаимосвязь регулируется вышеупомянутым ГОСТ, благодаря чему производство некачественного керамзита повышенной плотности исключено.
Коэффициент уплотнения. Данная величина не должна превышать 1,15. Ее учитывают при уплотнении массы в процессе транспортировки.
Теплопроводность. Это самый важный параметр, свидетельствующий о теплоизоляционных характеристиках керамзита. В среднем такой коэффициент равен 0,1–0,18. Сразу можно заметить, что диапазон довольно узкий, а это подтверждает отличные теплоизоляционные характеристики любой разновидности керамзита. Чем больше плотность, тем выше коэффициент теплопроводности. Такая особенность объясняется уменьшением размера и количества пор, где содержится воздух.
Водопоглощение. Это не менее важный параметр. Керамзит принято относить к устойчивым материалам, поскольку такой параметр колеблется в пределах от 8 до 20%.
Звукоизоляция. Керамзит, как и другие материалы, отличающиеся своей теплопроводностью, имеет неплохие звукоизоляционные характеристики. Лучший результат можно достичь при сооружении пола из древесины, где керамзит выполняет функцию прослойки между поверхностью и самой межэтажной плитой.
Морозоустойчивость. Наличие глины и незначительное водопоглощение обеспечивают повышенную морозоустойчивость.

Теплоемкость керамзитобетонных блоков

Коэффициент теплопроводности керамзитобетонных блоков фигурирует в формуле, по которой определяют необходимую нормативную толщину стен для будущего строения. Толщину вычисляют следующим образом: показатель сопротивления теплопередачи (δ) умножается на значение теплопроводности (Rreg).

Скажем, значение сопротивления равняется 2.9 см²×°С/Вт, а проводимость тепла КББ (λ) равняется 0.4 Вт/м×°С. В этом случае для вычисления толщины стены нужно перемножить эти показатели:

Рассмотрим несколько способов утепления и попытаемся понять, какой из них позволит сохранять тепло внутри помещения максимально эффективно.

Допустим, внутренняя отделка комнат произведена с помощью гипсокартона на металлическом профиле. Довольно распространенной ошибкой является то, что многие непрофессиональные строители просто обшивают стены гипсокартоном и считают, что этого будет достаточно для комфортного пребывания в доме на протяжении года.

Однако этот самообман начинает развеиваться с наступлением первых холодов: виной тому «хронические» сквозняки. Конечно же, все зависит от пустотности, плотности и состава блоков (о чем уже говорилось ранее), но в большинстве случаев необходимо предпринять соответствующие меры по утеплению. Поскольку на гипсокартоне с наружной стороны образуется конденсат, стена начинает сыреть и в ней неизбежно «поселяется» плесень.

Избавиться от таких неприятностей можно, элементарно покрыв штукатуркой стену с внешней стороны. Во время данного мероприятия не нужно спешить, необходимо штукатурить качественно и стараться не оставлять никаких щелей. Не стоит уделять много внимания эстетическому аспекту, так как впоследствии стену можно декорировать облицовочным материалом. Такой подход позволит надежно защититься от сквозняков. Однако в данном случае на стену начинает воздействовать иной физический процесс под названием «конвекция». Наличие пор в стене позволяет воздуху циркулировать внутри нее. Как известно, теплый воздух всегда скапливается наверху, а холодный — внизу. Теплый воздух, собравшийся под потолком, остывая, движется вдоль внешней стороны стены, проще говоря, вдоль наружного слоя штукатурки, опускается вниз и возвращается в помещение под обшивкой дома.

Другим вариантом является оштукатуривание изнутри. То есть вместо гипсокартона внутри помещений на стены наносится слой штукатурки, который, по идее, должен защищать от сквозняков. Но в данной ситуации положительный эффект от покрытия значительно ниже, потому что при отсутствии штукатурки на внешней части стены холодный воздух продолжает попадать в помещение с улицы. Холодный воздух проникает вглубь стены, где его останавливает слой штукатурки, однако при этом он забирает у стены тепло, в соответствии с законами физики поднимается вверх и уходит на улицу, поскольку путь в помещение закрыт штукатурным покрытием. Таким образом, стена остывает.

Существует и другой вариант развития событий: изнутри стена заштукатурена, а снаружи на ней установлен сайдинг с утеплителем. Может показаться, что такое решение является наиболее оптимальным, но на деле сайдинг с утеплителем достаточно хорошо продувается. Поэтому получается точно такой же воздухообмен, который был описан в предыдущей ситуации, и стена теряет свою температуру.

Если же оштукатурить стену с обеих сторон, изнутри и снаружи, то ситуация кардинально изменится. В таком случае стена является своего рода термосом, который великолепно сохраняет тепло.

Многие люди выбирают блоки из керамзитобетона для строительства бани. Здесь все обстоит аналогично. Чтобы сохранить в парилке максимум тепла, необходимо покрыть стену слоем штукатурки как с внешней, так и с внутренней стороны, иначе она так же будет отдавать свою температуру. То есть просто отделать помещение изнутри вагонкой недостаточно. Даже элементарно затерев стену снаружи цементным раствором, можно добиться положительного эффекта. Более эстетично выглядят ламинированные блоки, на которые предварительно нанесли специальное покрытие. Такие блоки не нуждаются в дополнительном оштукатуривании и обладают всеми свойствами для сохранения тепла внутри помещения.

Истинная и удельная плотность

Вес гранул расскажет о материале многое, в первую очередь о теплоизоляции и эффективности материала.

Плотность керамзита, как и любого сыпучего материала, может быть истиной и удельной (насыпной). Эти параметры взаимосвязаны и зависят от способа производства материала – сухого, мокрого, пластического и порошково-пластического. У каждого метода своя технология вспенивания сырцов, что и является определяющим фактором определения величины веса.

Удельная плотность керамзита – одна из самых важных характеристик материала. Она показывает соотношение массы выбранного количества материала к его объёму. Поскольку керамзит – сыпучий утеплитель с пористой структурой, форма шариков непостоянная, между ними присутствуют воздушные зазоры. Поэтому для одного и того же объема материала удельная (насыпная) плотность будет разной.

Истинная плотность керамзита (другое распространенное название – объемная) определяется в лабораторных или заводских условиях и показывает вес массы уплотнённого материала без воздушных зазоров.

Коэффициент теплопроводности

Характеристика теплопроводности строительных блоков имеет важное значение при расчете толщины стен сооружаемого здания. Опытным путем было установлено, что материал до 75% снижает теплопотери, что дает возможность не сооружать слишком толстые стены

Толщина стен (L), м возводимого дома будет зависеть от коэффициента теплопроводности (Кт), Вт/м*°С и термического сопротивления керамзитобетона, количественно обозначающегося коэффициентом сопротивления теплопередачи (Rс), м2*°C/Вт: L = Кт*Rc Первая величина показывает способность тела передавать тепло на участке определенной длины. Последняя величина определяется согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» и зависит от влажности, климатических условий региона.

Таблица теплопроводности керамзитобетонных блоков

Керамзит и его особенности

К числу востребованных утеплителей относится керамзит. Он является насыпным материалом. Такая особенность даёт возможность применять его с разной плотностью. Это создаёт разные показатели теплопроводности материала в зависимости от слоя засыпания. Гранулы в зависимости от размеров делятся на виды:

• щебень;
• гравий;
• песок.

Производится материал из глины или сланца методом обжига с очень высокой температурой. Его производят на специализированных предприятиях. Глиняные конгломераты оплавляются с наружной поверхности. В результате получается гладкий материал со специфической окраской. В процессе обжига происходит выделение газов, после чего материал приобретает пористую структуру.

Глина в том или ином виде входит в состав многих строительных материалов. Она обладает отличными характеристиками, среди которых выделяется прочность. Такая особенность есть и у керамзита. Пористая структура керамзита улучшает его теплопроводные свойства.

Гравий представляет собой овальные или круглые окатыши, гранулы. Они отличаются красно-коричневым цветом. В таком виде чаще всего выпускается керамзит и применяется в строительной сфере.

Щебень — это фрагменты, которые получаются в результате раскалывания крупных конгломератов керамзита. У него угловатая форма с заострёнными краями. Основное применение он находит в составе бетона.

Отсев или песок — это мелкие частички, которые являются побочным продуктом в процессе производства утеплителя.

По размерам гравий и щебень занимают от 5 до 40 мм, а песок и отсев совсем мелкий, их частицы равны менее 5 мм.

Основные свойства

За счёт пористого строения керамзит является лёгким материалом. Его качество определяется несколькими показателями:

• прочностью;
• размером гранул;
• объёмным весом.

Керамзитовый гравий разделяется по маркам и варьируется в диапазоне 150-800. Область применения керамзита всегда зависит от его плотности. Он является экологически чистым сырьём, а также долговечным, поэтому находит широкое применение в строительстве.

Кроме, теплоизоляционных свойств и плотности, опытные строители советуют обращать внимание на его водопоглощение. Такой параметр влияет на долговечность материала и его область применения

Нужно также отметить его морозоустойчивость и огнеупорность. Эти характеристики имеют значение при использовании материала для проведения строительных работ. Он обладает хорошей кислотоустойчивостью и химической инертностью. Поскольку это натуральный материал, его часто применяют для современного и экологически чистого домостроения.

Керамзитовые блоки

Применение новых технологий позволяет использовать в сфере строительства разные способы экономии средств и ускорения возведения зданий. Одним из таких новых способов является производство керамзитобетонных блоков. Они обладают отличными качествами. Для их производства смешивается песок, цемент и гравий, размерами больше 5 мм. На показатели теплопроводности влияют зёрна в смеси.

Коэффициент теплопроводности блоков обозначается буквой «А». На показатели оказывают влияние некоторые факторы:

• количество и качество используемого сырья для смеси;
• количество воздушных ячеек в готовом материале;
• размеры керамзитовых блоков, их ширина, длина и высота;
• марка применяемого бетона в составе блоков.

Сами блоки в зависимости от строительства делятся на несколько видов. Например, для теплоизоляции применяют блоки с плотностью 400-600 кг/м3. Изделия с большим количеством пустот и неплотной текстурой обладают самыми лучшими показателями теплоизоляционных качеств.

Для несущих стен используют конструктивные полнотелые блоки. Они считаются самыми прочными с хорошими показателями теплоизоляции. Зачастую для снижения веса несущих стен применяют блоки конструктивно-теплоизоляционные.

Вес керамзита в 1м3

Интересно, что слой керамзита в 10 см является более утепляющим, чем кирпичная кладка в 1 метр, керамзитобетонная плита толщиной 50 см или слой древесины в 25 см.

Устойчивость к размножению грибков делает его незаменимым для использования во влажных условиях.
Является пожаробезопасным материалом.

Применение керамзита оправдывается также длительностью срока службы. Его прочность и долговечность в несколько раз превышают те же качества у других материалов.

Сколько мешков в кубе керамзита?

Применение керамзита не имеет ограничений. Этот материал ввиду декоративных свойств является любимцем дизайнеров. Он успешно заменяет грунты и почвосмеси для выращивания садовых и огородных культур. Без керамзита не обходится ни одна дорожка, разбитая на плотных грунтах, ни одно очистительное сооружение.

Но как быть, если в продаже имеется лишь рассыпной материал, который продается большим объемом, например кубометрами? Как заблаговременно рассчитать, сколько мешков понадобится для его доставки?

Ответ на поставленный вопрос лежит на поверхности:

• Известно, что 1 кубометр равняется 1000 литрам.
• Объем мешка в зависимости от величины может составлять от 30 до 40 и 50 литров.
• Если разделить 1000 литров на объем одного мешка в литрах, то искомое число будет означать количество подобных мешков в кубе керамзита.

Расчет для 30-литрового мешка выглядит следующим образом:

• 1000 : 30 = 33,333 (мешка)
• Для 40-литрового мешка — 1000 : 40 = 25 (мешков)
• Для 50-литрового мешка — 1000 : 50 = 20 (мешков)

Знание точного количества тары для керамзита – это залог экономной покупки материала.

Использование в качестве утеплителя

Сравнение материалов из таблицы показывает, что теплопроводность керамзита превосходит все материалы сравнимые по плотности. Конечно, существуют утеплители с гораздо меньшим коэффициентом теплопроводности, но они обладают меньшей прочностью. Можно сделать вывод — наибольший эффект от использования керамзита, можно получить при утеплении полов, чердачных перекрытий, малоэтажном строительстве и производстве железобетонных панелей для высотных зданий.

Полы

При использовании керамзита для утепления полов берётся керамзит средних гравийных фракций. На подготовленные столбики укладываются лаги. Засыпается утеплитель до основания лаг. Застилается черновой пол. Делается пароизоляция. Укладывается финишный пол.

Иногда, если высота строений не позволяет использовать полы первого варианта, поступают проще. На подготовленное бетонное основание засыпают мелкий керамзит. Укладывается армирующая сетка и пароизоляция. Сверху заливается черновая бетонная стяжка. Далее делается черновой и финишный пол.

В банях и гаражах технология немного отличается. На земле стелется гидроизоляция, так чтобы края заходили на стены. Устанавливаются маяки и заливается керамзит — цементной смесью. Соотношение: 1 долю цемента смешиваем с 2 частями песка, добавляем 3 части керамзита и разводим 1 частью воды. После затвердевания выравнивается цементным молочком. Черновые полы готовы.

Перекрытия

В качестве утепления чердачных перекрытий используется крупный керамзит

Здесь важно обеспечить нагрузку на балки перекрытия. Вторая особенность – выбирается технология, предотвращающая попадания воды на керамзит

При впитывании воды его теплоизоляционные свойства могут ухудшиться в несколько раз.

Керамзит засыпается исключительно на подложку. Желательно, чтобы она была и изолятором пара. Толщины слоя достаточно 10–20 см. Сверху делается гидроизоляция и цементно-песчаная стяжка.

В холодное время года желательно провести простой тест на теплопроводность чердачного перекрытия. Замеряется температура на поверхности керамзита. В течение нескольких часов прогревается помещение. Снова замеряется температура на перекрытии. Если она изменилась существенно, то стоит смотреть где допущена технологическая ошибка при утеплении.

Стены

Использование керамзитбетона для стеновых панелей в крупном домостроении хорошо налаженное производство. Технология доказала свою эффективность за долгие годы эксплуатации.

Не менее интересно использовать керамзит и для частного домовладения.

Возведение стен из керамзит — цементных блоков не представляет сложности. При желании такие блоки можно сделать и самостоятельно. Дом из блоков получается тёплым и нагрузка на фундамент относительно небольшая.

Неплохие получаются дома, если использовать технологии керамзитобетонных стен. Возводить такие дома удобно в местах, удалённых от заводов стройиндустрии, где затруднена подвозка строительных блоков.

Важно. При изготовлении бетонных смесей для производства блоков, используется керамзитовый гравий средних фракций как наполнитель

Простой и эффективный способ строительства насыпных домов с использованием керамзита. Технология доступная любому и максимально дешёвая. Подготовленный каркас из бруса обшивается любым листовым материалом, так чтобы между листами оставалось пространство – 150–300 мм. Свободные полости заполняются мелким керамзитовым гравием. Такая конструкция простоит долго и будет хорошо предохранять от холода и жары. При этом нет опасности, что в стенах заведутся грызуны, или появится грибок. Главное хорошо гидроизолировать все возможные пути попадания влаги.

Производственные процессы, влияющие на теплопроводность керамзита

Согласно результатам исследований, характеристики теплопроводности керамзита зависят от присутствия в нем кварца на определенном этапе производства и, в меньшей степени, от плотности и пористости материала. Напрашивается вывод, что на качество керамзита оказывает влияние метод его производства, поскольку стекловидный кварц появляется именно в ходе производственного процесса.

Заметим, что сам монокристаллический кварц обладает высокой теплопроводностью (6,9-12,2 Вт/м), которая целиком зависит от характеристик сырья. Из глины, обладающей хорошим вспучиванием, в фазе стеклообразования получается кварц, теплопроводность которого выше, чем у кварца из глины с худшим вспучиванием. Подобная зависимость распространяется также и на свойства керамзита.

Имеет значение также технология производства. Содержащийся в керамзите кремнезем способствует повышению теплопроводности, а другие оксиды, напротив, понижают ее. Это не распространяется на газы, которые образуются при нагревании глиняной массы до температуры вспучивания. Установлено, что при содержании в порах от 55% Н2+СО теплопроводность керамзита вдвое выше, чем при наполненности их воздухом.

На теплопроводность влияет также размер микропор: чем меньше поры, тем меньше теплопроводность. При этом, сама пористость при этом существенно на этой характеристике не сказывается.

Перечисленные выше характеристики, главным образом, зависят от способа производства. Обычный способ производства, как правило, не позволяет значительно изменять качество керамзита. Однако, современные способы производства (пластичный способ или «совместный обжиг») позволяют значительно увеличивать теплоизоляционные свойства этого материала.

При суммарном сравнении характеристик керамзита и пенопласта предпочтение отдается керамзиту, хотя теплопроводность пенопласта очень низка — 0,038-0,041 Вт/м.

Популярные размеры стандартных керамзитобетонных блоков

Характеристика керамзитобетонных блоков.

Современные производители стройматериалов освоили большое количество разных типов блоков из керамзита. Но наиболее востребованными в строительстве на сегодняшний день являются изделия, имеющие размеры 390х190х90 мм и 390х190х188 мм.

Чаще всего их применяют при возведении жилых и производственных помещений, а также многих объектов гражданского строительства. С их помощью строят как несущие стены, так и межкомнатные перегородки.

Простейший расчет показывает, что по своим габаритам один блок с этим пористым заполнителем равняется объему приблизительно 6-7 обычных кирпичей из глины. Учитывая данные параметры, можно говорить о том, что применение керамзитобетонных блоков не только ускоряет весь процесс, но и позволяет строителям экономить на кладочном цементном растворе, расход которого в таком случае заметно уменьшается.

Разновидности керамзитобетона

В состав строительного материала входит цемент, песок и керамзит (гранулы легкого пористого вещества 3-20 мм, получаемого путем нагревания глины или сланца). При строительстве жилых зданий в расчетах толщины стен и других показателей используются строительные нормы СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Рассмотрим основные виды строительных блоков и их применение:

Теплоизоляционные блоки (материал имеет в своем составе повышенное количество керамзита, что делает его легким, керамзитобетон этого вида имеет низкую теплопроводность, около 0,18-0,25 Вт/м*°С, при плотности 300-700кг/м3).

Материал с хорошей теплоизоляцией эффективно применять при строительстве сооружений, требующих сохранения стабильной температуры как можно дольше. Это может быть баня, ферма для выращивания грибов, свинарник, складские помещения, где необходимо наоборот сохранять пониженную температуру. Для утепления уже существующих стен и для перегородок, не служащих несущими конструкциями в жилых домах, также используются теплоизоляционные материалы.

• Конструкционно-теплоизоляционные блоки отличаются прочностью, но имеют больший коэффициент теплопроводности керамзитобетона. Незаменимы при необходимости снижения веса строительной конструкции во избежание сильной осадки грунта. Этот вид блоков наиболее популярен в загородном строительстве, как для возведения несущих стен, так и для внутренних перегородок.
• Конструкционные блоки наиболее прочные и тяжелые (плотность 1800 кг/м3). Обычно их применяют для фундаментов и несущих стен, при строительстве промышленных зданий, где большое значение имеет прочность конструкции. При возведении зданий из прочного керамзитобетона необходимо учитывать большой вес данных блоков.

По конструктивным особенностям блоки подразделяются на:

• Пустотелые могут иметь 2, 4, 7, 8 и более пустот внутри (глухих либо сквозных), что значительно снижает вес, уменьшает коэффициент теплопроводности керамзитобетонных блоков и снижает себестоимость материала.
• Полнотелые не имеют пустот, являются более прочным, но и дорогостоящим материалом.

Блоки для стен имеют толщину 13,8; 19; 28,8 см и вес 17-26 кг, перегородочные изделия более тонкие – 9 см и весят 7-15 кг.