Какая теплопроводность пенобетона, что такое коэффициент теплопроводности

Часть 1. Пенобетон — определение и физические характеристики.

Пенобетон, разновидность ячеистого бетона. По своим свойствам и применению подобен газобетону. (определение из БСЭ)

Пенобетон создается путем равномерного распределения пузырьков воздуха по всей массе бетона. В отличии от газобетона пенобетон получается не при помощи химических реакций, а при помощи механического перемешивания предварительно приготовленной пены с бетонной смесью.

Пена может готовится или с помощью пеногенератора или в бароустановке.

Здесь мы рассмотрим основные характеристики пенобетона и сравним его с другими материалами. Другие аспекты производства пенобетона и его применения в строительстве смотрите в разделе»Статьи»

Сравнение теплопроводности пенобетона с другими стеновыми материалами

Поскольку теплопроводность и факторы, влияющие на ее числовое значение у пенобетона мы уже изучили, стоит взглянуть, какие же изделия, предназначенные для возведения стен, могут похвастаться такими же, а может и лучшими показателями.

Таблица 7. Сравнение коэффициента теплопроводности и плотности пенобетона с другими стеновыми материалами:

Наименование материала	Теплопроводность	Показатель средней плотности кг/м3
Пенобетон	0,09-0,38	300-1200
Газобетон	0,08-0,34	300-1200
Арболит	0,08-0,17	400-850
Керамзитобетон	0,4-0,7	500-2000
Дерево	0,5	500
Кирпич	0,56-0,95	1550-1900

Как видно, пенобетон находится на первых строчках рейтинга по теплопроводности материалов.

Сравнение материалов

Понятие теплопроводности на практике

Теплопроводность учитывается на этапе проектирования здания

При этом берется во внимание способность материалов удерживать тепло. Благодаря их правильному подбору жильцам внутри помещения всегда будет комфортно. Во время эксплуатации будут существенно экономиться денежные средства на отопление

Во время эксплуатации будут существенно экономиться денежные средства на отопление.

Утепление на стадии проектирования является оптимальным, но не единственным решением. Не составляет трудности утеплить уже готовое здание путем проведения внутренних или наружных работ. Толщина слоя изоляции будет зависеть от выбранных материалов. Отдельные из них (к примеру, дерево, пенобетон) могут в некоторых случаях использоваться без дополнительного слоя термоизоляции. Главное, чтобы их толщина превышала 50 сантиметров.

Особенное внимание следует уделить утеплению кровли, оконных и дверных проемов, пола. Сквозь эти элементы уходит больше всего тепла. Зрительно это можно увидеть на фотографии в начале статьи

Зрительно это можно увидеть на фотографии в начале статьи.

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:

Материал (изделие)	Показатель средней плотности (марка Д)	Коэффициент теплопроводности материала, находящегося в сухом состоянии, Вт*мС
Газобетон	300-1200	0,09-0,38
Керамзитобетон	400-2000	0,14-0,48
Пенобетон	300-1200	0,08-0,35
Полистиролбетон	150-600	0,04-0,16
Арболит (опилкобетон)	300-850	0,07-0,3
Дерево	450-550	0,14
Кирпич керамический	1400-2100	0,4 (щелевой) — 0,8(полнотелый)
Кирпич силикатный	1500-1900	0,5-0,7

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.

Зависимость теплопроводности от плотности

Воздух является эффективным природным теплоизоляционным материалом. Пеноблоки имеют ячеистую структуру, благодаря которой этот блочный строительный материал обладает низким коэффициентом теплопроводности. Показатель намного ниже, чем у бетона или кирпича и равен 0.08 Вт/мС. Для рядовых пользователей, эти показатели ни о чем не говорят, поэтому приведем такой сравнительный пример. Чтобы получить стену, которая будет иметь показатель теплопроводности 0.18 Вт/м0 С, понадобятся пенобетонные блоки марки D700 (размеры 588х300х188).Чтобы добиться таких же показателей теплопроводности для шлакоблоков понадобится сделать толщину стены 108 см, а для красного кирпича 140 см.

Коэффициент теплопроводности пенобетона изменяется в зависимости от плотности и прочности материала. Самые легкие с меньшей прочностью блоки применяют для теплоизоляции стены здания и постройки межкомнатных перегородок. Для этого подходят блоки с плотностью 400-500 кг/м3. Производится пенобетон с высокой плотностью – 1000-1200 кг/м3. Благодаря уменьшению размера ячеек внутри блоков структура становится более плотной. Такой стройматериал подходит для постройки несущих стен 1-2 этажных зданий, но хуже сохраняет тепло. Пеноблоки средней плотности 600-700 кг/м3 теплостойкие и способны выдержать нагрузку перекрытий.

Теплопроводность разных видов пеноблока

Теплопроводность пеноблока – значимая характеристика стройматериала. Способность проводить тепло связана с обратной пропорциональной зависимостью с прочными показателями пенобетона. Эта характеристика показывает, какое количество тепла передает материал за определенное время. Также влияние оказывает величина плотности стройматериала и влажность.

Теплопроводные качества различных марок пеноблоков значительно отличаются, из-за разной структуры. Блоки производят трех видов:

конструкционные – самые плотные и содержат маленькое количество ячеек с воздухом. Понадобится теплоизоляция пеноблока;
теплоизоляционные – имеют наилучший коэффициент теплопроводности, но из-за множества пустых пор с воздухом прочность значительно снижена;
конструкционно-теплоизоляционные.

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.

Технические характеристики

Чтобы правильно выбрать строительный материал, необходимо знать его технические характеристики, а также назначение.

Плотность

Плотность – это отношение массы вещества к его объему. Относительно бетонных блоков данная величина существенно влияет на марку и обозначается буквой «D».

Чем выше плотность и прочность пеноблоков, тем хуже показатели теплопроводности, поэтому для разных целей выбирают разные технические показатели материала.

Связующее вещество

Существуют виды пенобетона, в которые добавляются разные связующие вещества:

цемент;
известь;
гипс.

Особенно уникален в этом отношении гипс низких марок. При замене им портландцемента получается материал с другими техническими характеристиками и достоинствами:

уменьшается гигроскопичность;
увеличивается морозостойкость;
улучшается качество поверхности блока;
меньше брака из-за сколов.

Процесс производства убыстряется в 10 – 12 раз, так как блоки на основе гипса сохнут быстро, для этого им даже не нужна строгая формовка.

Стандартные размеры

Размеры пенобетонных блоков делаются разные. Это зависит от назначения. Изделия для фундамента и несущих стен выпускают в других размерах, чтобы с помощью формы усилить прочность.

По стандартам высоты-глубины-длины (см):

стеновые несущие внутренние 30х20х60;
перегородочные внутренние 30х10х60;
для несущих наружных стен 30х40х60;
для ненесущих 10х30х60.

Вес пеноблока

Вес пеноблока и его плотность напрямую связаны: чем больше плотность, тем больше вес изделия, так как величина и количество воздушных ячеек уменьшается.

Имеет значение влажность, так как материал может впитывать воду и увеличивать свой вес. Один блок в зависимости от размера и плотности может весить от 8 до 47 кг. Большой вес у конструкционного бетона, так как плотность его выше, чтобы материал выдерживал нагрузки. Небольшой вес у теплоизоляционного бетона, так как он сильно пористый и основной объем занимает воздух внутри.

Цвет

У блоков первого сорта должен быть равномерный цвет и точные размеры

Цвет пенобетона обычно светло-серый, если используются стандартные пропорции исходных материалов. Можно получить более светлый оттенок, если применять гипс или известь.

Цвет – это главное отличие пеноблока от газоблока. Газобетон имеет белый цвет.

Сорт пеноблока

После производства и нарезки пеноблоки сортируют по качеству. К первому сорту относятся изделия с идеальной геометрией, они полностью соответствуют ГОСТу. Изделия второго сорта могут иметь незначительные сколы на углах или выбоины на поверхности. В целом, это не влияет на качество, так как стеновые блоки все равно будут покрываться штукатуркой, которая скроет незначительные дефекты.

№4. Плотность, прочность и морозостойкость полистиролбетона

ГОСТом Р 51263-99 нормируются основные эксплуатационные показатели полистиролбетона. Согласно ему определяются марки по плотности от D150 до D600, где число означает плотность в кг/м3. Чем меньше плотность, тем выше теплоизоляционные качества материала и ниже его прочность.

Также стандартом определяются классы прочности на сжатие от В0,5 до В2,5: чем выше коэффициент, тем большую нагрузку способен выдержать блок. Также прочность на сжатие иногда обозначают через букву М с коэффициентом от 2 до 5. Такая маркировка вводится для материала, который спроектирован без учета требований СТ СЭВ 1406, прочность его ниже.

Морозостойкость определяется циклами заморозки и разморозки, которые выдерживает блок, сохраняя основные эксплуатационные качества. Для полистиролбетона морозостойкость колеблется от F25 до F100 и растет с увеличением плотности материала.

По плотности и ряду зависящих от нее показателей полистиролбетон делят на три класса:

теплоизоляционный полистиролбетон плотностью D150-D200 с невысокой прочностью и низким коэффициентом теплопроводности (0,055-0,065 Вт/м*К). Используют для утепления теплопроводных систем, наружных стен и перекрытий;
теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон плотностью D250-D350 может использоваться для теплоизоляции ненесущих и самонесущих стен. В некоторых случаях блоки D350 можно использовать даже для возведения наружных несущих стен при условии, что здание малоэтажное, а внешняя облицовка будет легкой;
конструкционно-теплоизоляционный полистиролбетон марки D400-D600 применяют для строительства несущих стен малоэтажных зданий (до 3 этажей) и ненесущих стен многоэтажных зданий. Из полистиролбетона этих марок также возводят монолитные здания.

Для цокольной части дома подошли бы блоки плотностью D650-D800, но они не выпускаются производителями, поэтому этот элемент дома лучше возвести из кирпича или бетонных блоков. Стоит отметить, что на свой страх и риск частные строители используют блок D500-D600 для обустройства цоколя 1-,2- этажных зданий и гаражей, и за первые 10 лет эксплуатации никаких проблем с этими постройками нет.

Основные критерии выбора материала

Несмотря на некоторые недостатки материала, пенобетонные блоки все же имеют гораздо больше преимуществ к их применению.

Но, при покупке материала нужно руководствоваться правильными критериями отбора:

Для начала нужно поинтересоваться наличием сертификата и технических характеристик материала, у продавца или изготовителя.

Обратите внимание на цвет материала: диапазон пеноблока – от светлого до тёмно-серого цвета. Белый цвет указывает на избыточное использование извести во время его производства.

У пеноблока должна быть характерная пористость: его пузырьки не соединены друг с другом

Пузырьки должны иметь круглую, а не овальную форму. Пеноблок не тонет в воде, в отличие от газоблока.

Размер блока должен быть точный, а его поверхность – гладкой, без выбоин. Проверить это можно, положив блоки, друг на друга.

Материал не должен крошиться в руках. Если кусок пеноблока можно легко растереть, то производитель сэкономил на цементе, или добавил слишком много воды, или использовал устаревшую технологию производства.

На блоке не должно быть видно разводов от смазки. Такой дефект указывает на использование дешёвых и некачественных материалов. Плохое сырье отражается на качестве укладки штукатурного слоя.

Если на блоке замечены трещины, то это указывает на нарушение технологии сушки, что обязательно станет причиной разрушения материала в будущем.

Технология изготовления

Пенобетон – это несложный в изготовлении материал. Его можно сделать дома своими руками, но для начала необходимо решить, каким способом. Можно использовать классический метод, когда пенообразователь через пеногенератор подается в раствор и вспенивает его. По другой технологии наоборот: сухие компоненты распыляются на пену, оседают на ней и затвердевают. Такой метод еще называют сухой минерализацией.

В домашних условиях лучше всего применять метод с пеногенератором.

Для получения нужного удельного веса пенобетона смесь должна составляться из определенных ингредиентов:

портландцемент марки М400 или М500 – чем выше марка, тем лучше эксплуатационные свойства готового материала;
керамзит или мелкодисперсный песок – керамзит теплее, поэтому для строительства дома рекомендуется использовать его;
пенообразователь – его также можно сделать самостоятельно;
вода комнатной температуры – необходимо соблюдать пропорции цемента и воды 10 : 4.

Количество материалов для 10 кубометров пеноблоков:

цемент портланд 3,2 тонны;
2 т песка;
пенообразователь от 10 до 15 литров;
вода 1,3 т.

Для производства необходимо обеспечить наличие следующего оборудования:

бетономешалка – размер зависит от предполагаемого количества раствора;
пеногенератор;
компрессор;
сепаратор;
устройство, чтобы отмерять нужное количество воды;
трубопровод для готового раствора, по которому он будет распределяться в формы.

После застывания может понадобиться болгарка для нарезки блоков, если форма слишком крупная.

Документация, сертификация

Строительные материалы должны пройти полный цикл сертификации:

на соответствие качеству;
пожарный (на горючесть);
санитарный;
сертификат испытания на огнестойкость.

Качество должно подтверждаться наличием соответствующих компонентов, которые гарантируют долговечность постройки из данного материала.

Описание материала, характеристики и свойства

Основные технические характеристики пеноблоков с разной плотностью приведены в таблице:

Наименование показателя	Марка пенобетона
Д400	Д500	Д600	Д700	Д800
Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, Вт/м·°C	0,1	0,12	0,14	0,18	0,21
Прочность на сжатие, кг/см 2	9,7-13	13-19	19-26	32-39	39-45
Влажность пенобетона в % по массе	8,5
Вес 1 куба, кг	400-450	500-550	600-650	700-750	800-850
Коэффициент паропроницаемости, мг/м·ч·Па	0,23	0,2	0,17	0,15	0,14
Морозостойкость, циклов	Не нормируется	15-35	15-50	15-75
Огнестойкость, мин	120

Высокое значение водопоглощения пенобетона объясняется гигроскопичностью стенок ячеек, несмотря на закрытую структуру, он все же намокает при прямом воздействии влаги (но в разы медленнее, чем открытопористый газосиликат, при нормальных условиях эксплуатации к недостаткам этот фактор не относят). Но благодаря этому свойству он способен быстро ее выводить, ему присуща достаточно высокая паропроницаемость. Более того, пеноблоки регулируют уровень влажности в помещении, поглощая избытки и отдавая их при повышении сухости воздуха, отзывы владельцев домов подтверждают наличие хорошего микроклимата. Материал относится к экологически безопасным (естественное содержание радионуклидов в 5 раз меньше, чем у обычного кирпича), он не гниет и не разлагается.

Вес и габариты изделий зависят от назначения и марки, они все выполняются полнотелыми. В теории размеры пенобетонных блоков регламентированы ГОСТ 21520-89, но на практике его придерживаются не все производители. Стандартные габариты варьируются от 600×300×100 до 600×300×250, но встречаются и отличные показатели. Все без исключения марки легко поддаются обработке, адгезия с другими стройматериалами высокая.

Конечно, прежде всего стоит определить основные недостатки материала. Пористая структура снижает вес, экономит материал, но сильно снижает прочность.

В ряде случаев материал и вовсе не рекомендуется применять, особенно в тех случаях, когда строительный объект может быть подвергнут природному воздействию ударного либо сейсмического типа. Другими словами, при землетрясении такое строение вряд ли выстоит, в лучшем случае всё ограничится трещинами, из-за которых, в ряде случаев, строение станет непригодным для дальнейшего использования.

Также нельзя использовать пенобетон в зонах, где возможны сильные перепады температуры, давления, влажности. В целом – здания из пенобетона долговечны, если снаружи наносится штукатурка или еще какие-либо материалы, которые защищают материал от воздействия осадков. В качестве примера посмотрите статью про строительства гаража из пенобетона.

Коэффициент теплопроводности.

Количество тепла, которое проходит через стены (а по научному — интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности) зависит от разности температур (в доме и на улице), от площади стен и теплопроводности материала, из которого сделаны эти стены.

Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов. Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло. Если мы собираемся утеплять дом, то надо выбирать материалы с небольшим значением этого коэффициента. Чем он меньше, тем лучше. Сейчас в качестве материалов для утепления зданий наибольшее распространение получили утеплители из минеральной ваты, и различных пенопластов. Набирает популярность новый материал с улучшенными теплоизоляционными качествами — Неопор.

Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой ? (греческая строчная буква лямбда) и выражается в Вт/(м2*К). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*К), толщиной 1 метр и площадью 1 м2., то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт. Подробней о методике расчета теплопотерь зданий можно посмотреть здесь.

Следует отметить, что значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах.

В строительных нормах и расчетах часто используется понятие «тепловое сопротивление материала». Это величина обратная теплопроводности. Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см — 0,37 Вт/(м2*К), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*К) = 2,7 (м2*К)/Вт.