Теплопроводность блоков из пенобетона

Теплопроводность блоков из пенобетона

Одной из наиболее важных характеристик любого строительного материала является его теплопроводность. Данный показатель говорит о способности отдавать тепло. Чем выше значение коэффициента теплопроводности, тем быстрее будет уходить тепло из дома или любой другой постройки зимой и тем быстрее будет нагреваться здание летом.

При изготовлении пеноблока в смесь из воды, песка и цемента добавляется специальный пенообразователь. Благодаря этому блоки из пенобетона имеют пористую структуру. На следующем фото вы можете увидеть, как выгладит блок внутри. В распределенных равномерно по всему объему порах находится воздух, который имеет достаточно низкий показатель теплопроводности. Именно этим и объясняется способность пенобетона удерживать тепло.

Если сравнивать данный показатель у нескольких строительных материалов, ячеистый бетон значительно превосходит обычный бетон, кирпич, и лишь немного уступает дереву. Низкий коэффициент теплопроводности пеноблока, его сравнительно невысокая стоимость, прочность и долговечность вывели его на одну из лидирующих позиций по использованию в строительстве.

Таблица

Сравнение показателей теплопроводности различных строительных материалов вы можете увидеть в таблице, размещенной ниже.

Основные свойства пенобетона.

Плотность – это вес 1 кубического метра материала. Пенобетон может весить от 200 до 900 кг/м 3 . Таким образом, понятно, что любой пенобетон плавает в воде, так он легче ее (плотность воды 1000 кг/м 3 . ) В ГОСТе пенобетон нормируют по классам плотности, класс по плотности обозначается буквой Д. Класс Д600 означает, что кубометр такого пенобетона в сухом виде весит 600 килограмм. Обратите внимание, что в классе указывается вес сухого материала, а при отгрузке с завода пенобетон содержит до 20% технологической воды. Это значит, что кубометр такого пенобетона тяжелее на 20% и весит не 600 килограмм, а 600*1,2 = 720 килограмм.

Прочность – способность пенобетона выдерживать нагрузку. Измеряется в килограммах на квадратный сантиметр. Таким образом прочность 25 кг/см 2 означает, что пенобетон разрушится, если нагрузка на 1 см 2 превысит 25 кг. Прочность пенобетона находится в пределах от 2 до 50 кг/см 2 . Иногда прочность указывают в мегапаскалях (МПа). Для перевода прочности из кг/см 2 в МПа надо числовое значение в килограммах разделить на 10. Таким образом прочность 25 кг/см 2 равна 2.5 МПа.

Теплопроводность – способность пенобетона удерживать тепло. Сохранять тепло – основное предназначение пенобетона, его «фишка». Теплопроводность измеряется в Ватт/метр*градус. Теплопроводность пенобетона может изменяться от 0,045 Вт/м*град до 0,2 Вт/м*град. Коэффициент теплопроводности 0,1 Вт/м*град означает, что при перепаде температур в один градус через 1 квадратный метр стены толщиной 1 метр пройдет 0,1 Ватт тепловой энергии. Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем теплее материал. Пенобетон имеет теплопроводность от 0,045 до 0,2 Вт/м*градус. Для сравнения теплопроводность керамического кирпича составляет 0,56 Вт/м*град. Как вы понимаете кирпич холоднее пенобетона в 3 -12 раз!

Естественно, что чем пенобетон легче, тем он теплее. Но тем ниже его прочность. Это и определяет области применения пенобетона. Легкие пенобетоны используются для теплоизоляции, «тяжелые» – для строительства стен домов.

Технология изготовления пенобетона

Представляя собой ячеистую разновидность классического бетона, этот стройматериал изготавливается из следующих компонентов:

  • цемента;
  • воды;
  • песка;
  • синтетического пенообразователя;
  • добавок, улучшающих эксплуатационные свойства материала.

В настоящее время используется три технологии изготовления пенобетона.

Классический метод предполагает подачу пены в цементный раствор с помощью специального устройства – пеногенератора. Полученная смесь тщательно перемешивается, затем для затвердевания помещается в специальную камеру, обеспечивающую заданную температуру. На выходе получается ячеистый бетон, который считается наиболее качественным, надежным, долговечным.

Для создания пенобетона в домашних условиях, вам придется сильно потратится на необходимое оборудование, а так же это займет не мало времени

При использовании метода сухой минерализации пена добавляется в сухую смесь, и только после тщательного размешивания вводится вода в нужных пропорциях. Обычно такой способ применяется при непрерывном производстве. Ячеистый бетон, полученный таким способом, отличается большей прочностью, но характеристики теплопроводности уступают.

Метод баротехнологии характерен тем, что пенообразователь сначала смешивается с водой, и только потом в полученную смесь добавляют остальные компоненты. Чтобы получить пеноблоки приемлемого качества, используют барокамеры, которые обеспечивают процесс смешивания при избыточном давлении. Процесс затвердения не требует нагрева, но в целом длится намного дольше, при этом не исключена усадка и даже растрескивание материала.

Независимо от используемого метода изготовления каждый отдельный блок характеризуется замкнутой структурой воздушных пор, что и обеспечивает его прекрасные теплоизоляционные свойства.

Шлакоблок

Несмотря на то, что шлакоблок намного дешевле пеноблока, применять их в строительстве менее целесообразно, нежели ячеистые вспененные блоки. Во – первых, пенобетонные изделия имеют больший пространственный объем и меньшую плотность, следовательно блоки изготовленные из пенобетонной смеси в разы легче и экономичнее в плане расходов на кладочный раствор. Поэтому укладывать и перевозить их на много легче и быстрее, нежели шлакоблоки, во-вторых, ячеистые изделия имеют лучший показатель теплопроводности, чем шлакоблок, а вот прочность практически одинакова у обеих разновидностей.

Причины применения пеноблоков

Вопросы экономии

Цена единицы объема относительно невысока, значит общая стоимость строительства значительно меньше такого же процесса, но с использованием другого материала для строительства. К примеру, использование пеноблоков дает экономию до 20%, по сравнению со строительством дома из кирпича. Характеристики здания, построенного из пеноблоков, ни в чем не уступают кирпичному зданию, а по некоторым параметрам его превосходят. (см. также статью Можно ли построить гараж из пеноблоков своими руками)

Пенобетон обладает практически такой же теплопроводностью, как и натуральная древесина. Теплопроводность кирпича выше почти в три раза, что приводит к дополнительным потерям тепла.

Как показывает практика, чтобы обогреть кирпичное здание, у которого стены имеют толщину в 40 см, требуется тепла почти в три раза больше, чем для здания с такой же толщины пеноблочными стенами. В наши дни, при постоянном росте цен на энергоносители, пенобетон приносит существенную экономию.

Достоинства пенобетона

  1. Сравнивая теплопроводность кирпича и пеноблока, нужно сказать, что теплоизоляционные свойства пенобетонов несколько раз лучше таких же свойств керамического и силикатного кирпича. Поэтому, при одинаковых теплоизоляционных показателях, стены могут иметь гораздо меньшую толщину.
    И значит, увеличивая толщину стен дома пенобетонными блоками, значительно улучшается теплотехника дома. (см. также статью Стена из пеноблоков своими руками – крепкая и надежная конструкция)
  2. Пенобетонные блоки обладают гораздо меньшей плотностью, чем кирпич, стены дома гораздо меньше весят, по сравнению с аналогичными – кирпичными. В результате существенно уменьшается нагрузка на фундамент, и значит он может быть сделан более облегченным.
  3. Использование лучших теплотехнических свойств пенобетона, существенно уменьшает затраты, связанные с обогревом здания.

Структура пенобетона

Своими великолепными качествами пенобетон обязан тому, что он имеет пористую структуру. Более 4/5 объема занимают полые замкнутые ячейки, то есть пенобетонный блок состоит как бы из окружающего нас воздуха.

Эти своеобразные воздушные капсулы отлично изолированы внутри бетона, и изменение температуры происходит очень медленно. Имея такие свойства стена, сложенная из пеноблоков, становится как бы термосом.

Читайте также  Самодельные насосы для воды

Изготовление пеноблоков

При производстве пеноблоков используется пеногенератор и смеситель, в котором под давлением пена перемешивается с раствором цемента. Чтобы ускорить процессы отвердевания, схватывания в раствор добавляются специальные присадки.

На выходе происходит получение ячеистого бетона, вода из которого удаляется естественным путем. Воздушные пузырьки равномерно распределяются по всему объему раствора, в результате чего плотность бетона значительно уменьшается. Кроме легкости пенобетон приобретает высокие характеристики, касающиеся тепло- и звукоизоляции.

Использование в строительстве

Пенобетонные стены возводятся чаще всего из блоков марки Д600, стандартные размеры которых составляют 20х30х60 см. Из пеноблока можно возводить дома до 3-х этажей.

Производство таких блоков позволяет практически идеально соблюдать их геометрию, что облегчает процесс кладки. Также стену можно выкладывать не на раствор, а на специальный клей, и при этом такая стена будет выглядеть ровно и монолитно.

Стены из пенобетона обладают долговечностью, так как этот материал, как и обычный бетон, добавляет в своей прочности с течением времени.

Что влияет на теплопроводность

  1. Размер внутренних пустот – воздушные пузырьки внутри блока способствуют сохранению тепла. Чем они меньше, тем лучше теплоизолирующие свойства материала;
  2. На теплопроводность влияет плотность стройматериала – чем меньше пор внутри, тем хуже пеноблок будет сохранять тепло. Но плотные блоки более прочные, поэтому их применяют для возведения несущих конструкций;
  3. Показатель реальной теплопроводности может отличаться от указанной производителем, на величину коэффициента влияют геометрическая точность изготовления блоков и то, насколько толстый шов делается при кладке (швы в 10-12 мм превращаются в мосты холода и приводят к образованию конденсата и теплопотерям).

Виды пеноблоков

Пенобетон производят по единой технологии путем смешивания основных компонентов, разливки смеси в формы, сушки под давлением и высокой температурой в автоклаве, дальнейшей нарезки и складирования. Производство осуществляется по единой технологии, но вот состав раствора для заливки может быть разным. Чем меньше пенообразователя добавлено в смесь, тем более плотным и прочным, тяжелым получится материал.

Но за счет уменьшенного числа пор способность сохранять тепло у такого материала понижается пропорционально уменьшению количества пустот в структуре. По уровню плотности (а значит, и весу, прочности, теплопроводности) пенобетон делят на три основных категории – для теплоизоляции, строительства и комбинированный тип.

Основные виды пенобетонных блоков:

  1. Конструкционные (марки D900-1200) – плотность и вес, прочность максимальные за счет малого количества пор в структуре, можно использовать материал для кладки фундамента, создания цокольных этажей, несущих конструкций. Теплопроводность самая высокая, в диапазоне 0.29-0.38 Вт/м*К. Блоки предполагают обязательное проведение мероприятий по теплоизоляции.

  1. Конструкционно-теплоизоляционные (марки D500-800) – блоки демонстрируют средние показатели теплопроводности, плотности, прочности. Используются для кладки несущих стен, внутренних перегородок. Самый популярный материал на рынке, который чаще всего применяется в строительстве, особенно жилых зданий. Способность сохранять тепло средняя – теплопроводность в диапазоне от 0.15 до 0.29 Вт/м*К.
  2. Теплоизоляционные (марки D100-400) – применяются исключительно с целью утепления, наименее плотные и прочные, с самым небольшим значением теплопроводности (показатель на уровне 0.09-0.12 Вт/м*К). В структуре материала содержится максимальное число ячеек с воздухом. Строить здания и класть стены из материала нельзя, он выступает только теплоизоляционным слоем.

Процесс изготовления

Так как пеноблок является разновидностью бетона с ячеистой структурой, некоторое исходное сырье совпадает, но есть свои нюансы. Основные материалы для производства такого блока:

  • цемент, вода, песок;
  • добавки, предназначенные для улучшения эксплуатационных характеристик;
  • пенообразователи синтетического типа.

В настоящее время существует три основных способа производства пеноблока.

Самый простой и классический метод – это подача пенообразователя в уже готовую цементную смесь при помощи такого устройства, как пеногенератор. Готовая смесь должна быть хорошо перемешана, после чего она помещается в специальную камеру, которая будет поддерживать нужную температуру, чтобы материал затвердел.

Есть метод сухой минерализации, который отличается тем, что пенообразователь вводится в сухую смесь, все ингредиенты перемешиваются и только потом добавляется вода. Пеноблоки, изготовленные таким образом, отличаются хорошей прочностью, но теплопроводность ухудшается. Лучше всего такой метод подходит для непрерывного изготовления.

Последний метод – баротехнология. Подразумевает смешение пенообразователя сначала с жидкостью, и только после этого добавляются все остальные компоненты. Также здесь используются специальные барокамеры, которые поддерживают процесс смешения веществ при нужном избыточном давлении.

Расчет теплопроводности

Чтобы здание имело требуемые качества теплопроводности пенобетона, блоки разной плотности следует укладывать на различную толщину. Первым делом рекомендуется определить такой важный момент, при помощи, какого варианта будет производиться постройка стен. Не редко применяют такие способы – кирпич-блок-штукатурка либо оштукатуренная с двух сторон блок стена.

Для правильного расчета нужно знать коэффициент теплопроводности пеноблока и показатели теплоотдачи прочих строительных материалов, которые войдут в состав стены.

Пенобетонные блоки обладают разной теплопроводность для определенных условий эксплуатации. В таблице указаны величины ватт на метр на градус Цельсия.

Вид материала Марка (средняя плотность) Коэффициент теплопроводности Вт/м°С
На песке На золе
Теплоизоляционный пеноблок D 300 0.08 0.08
D 400 0.10 0.09
D 500 0.12 0.12
Конструкционно-теплоизоляционный пеноблок D 500 0.12 0.12
D 600 0.14 0.13
D 700 0.18 0.15
D 800 0.21 0.18
D 900 0.24 0.20
Конструкционный пеноблок D 1000 0.29 0.23
D 1100 0.34 0.26
D 1200 0.38 0.29
Штукатурка 058
Кирпич 0.56

Средний показатель коэффициента сопротивления стен теплопередаче равен 3,5. Из общего значения 3.5 вычитается показатель сопротивления теплопередаче 20 мм штукатурки – 0.02 : 0.58 = 0.03 и 120 мм кирпича – 0.12 : 0.56 = 0.21 для первого случая. Либо 4 см штукатурного слоя 0.04 : 0.58 = 0.06 для второго варианта исполнения.

В первом варианте при использовании кирпичей, бетонная поверхность обеспечивает сопротивление теплопередаче с показателем 3.26. Если используется марка блоков D 600, толщина составит 45.6 см (2.26*0.14 = 456). При использовании D 800 рекомендуется выкладывать стену толщиной не меньше 68, 4 см (3.26*0.21=684). По аналогичной формуле рассчитываются стены с применением любого вида ячеистого бетона.

Вариант с оштукатуренной с двух сторон стены из показателя 3.5 следует отнять 0.06 – 4 см штукатурки. Дальше производятся расчеты для требуемой марки бетона в согласии с показаниями в таблице.

При выборе пенобетона для теплоизоляции учитываются такие аспекты:

  1. Марку материала. Линейка производителей предлагают блоки, которые обладают прочностью и теплоизоляцией.
  2. Размеры блоков или панелей и необходимый слой для утепления.

Пенобетон имеет замечательные характеристики и теплопроводность, он удерживает тепло и является экологически чистым материалом, как дерево. Для производства материала используют цемент, песок, воду и натуральный пенообразующий компонент. В доме, построенном из него, будет комфортно и тепло.