Теплотехнические свойства строительных материалов
Строительные материалы, используемые для ограждающих
конструкций, должны быть не только прочными и долговечными, но и
обладать надлежащими теплотехническими свойствами, например
теплопроводностью, теплоемкостью, огнестойкостью, огнеупорностью,
термической стойкостью.
Теплопроводность - способность материала передавать теплоту через
свою толщу при наличии разности температур по обе стороны материала.
Теплопроводность зависит от вида материала, пористости, характера
пор, его влажности и плотности, а также от средней температуры, при
которой происходит передача теплоты. Значение теплопроводности
характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, равным количеству
теплоты, проходящей через образец материала толщиной 1 м, площадью 1
м2 за 1 ч при разности температур на противоположных поверхностях
образца в 1 °С, Вт/(м ·
°С):
где Q - количество проходящей теплоты, Дж; а - толщина слоя
материала, м; А - площадь, через которую проходит тепловой поток, м
; t2 - t1 - разность
температур по обеим сторонам слоя материала, °С;
Z - время прохождения теплового потока, ч.
В строительной технике коэффициент теплопроводности является одной
из главных характеристик стеновых и теплоизоляционных материалов.
Ниже приводится теплопроводность некоторых теплоизоляционных
материалов.
Теплопроводность некоторых теплоизоляционных материалов
где Q - количество теплоты, затраченной на нагревание материала от t1 до t2, Дж; m - масса материала, кг; t2 - t1 - разность температур до и после нагревания, °С.
Теплоемкость материалов необходимо учитывать при теплотехнических расчетах ограждающих конструкций, при расчете степени подогрева материалов для зимних бетонных и каменных работ, а также при проектировании печей.
Огнестойкость - способность материалов выдерживать без разрушений одновременное действие высоких температур и воды. Пределом огнестойкости конструкции называется время (в часах) от начала огневого испытания до появления одного из следующих признаков: сквозных трещин, обрушения, повышения температуры на необогреваемой поверхности более чем на 140 °С в среднем или на 180 °С в любой точке по сравнению с температурой до испытания. Предел огнестойкости кирпичной стены толщиной в один кирпич равен 5,5 ч; незащищенных стальных колонн - 0,25; балок, ферм, плит, панелей стен из железобетона - 0,5 ч.
По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
Несгораемые материалы (бетон, кирпич, асбестовые материалы) под действием высокой температуры или огня не тлеют и не обугливаются; трудносгораемые материалы (например, арболит, фибролит, асфальтобетон) с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но происходит это только при наличии источника огня; сгораемые материалы (дерево, толь, пластмассы) воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.
Огнеупорность - способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные (например, шамотные изделия) - выдерживающие действие температур от 1580 °С и выше, тугоплавкие (например, гжельский кирпич), выдерживающие температуру 1360 ... 1580 °С, легкоплавкие (обыкновенный керамический кирпич), выдерживающие температуру ниже 1350 °С.
Термическая стойкость материала характеризуется максимальной величиной длительно действующей температуры, при которой конструкционные свойства материала сохраняются. Например, для древесины термическая стойкость равна 50 °С, обычного бетона - 200 ... 250, полимербетона - 140 °С.
