Удельная теплоемкость бетона и его другие характеристики

Используя в строительстве различные материалы, необходимо учитывать все их основные характеристики: именно от них и зависит, насколько крепким, долговечным и теплым получится жилище. Для расчета способности к теплоизоляции обращают внимание на такую величину, как удельная теплоемкость. Бетон считается самым распространенным строительным материалом, сейчас без него не обходится ни одна стройка. Поэтому подробное изучение его основных характеристик поможет оптимально спроектировать конструкцию.

Свойства и описание материала

Бетон неспроста настолько популярен как в частном строительстве, так и в масштабном. Все дело в сочетании в нем практически всех фундаментальных свойств материала, так необходимых для качественной постройки.

К основным физико-техническим характеристикам этого стройматериала относятся:

• Высокая плотность. При наличии требования к повышенной прочности строения бетонный раствор можно усиливать при помощи использования цемента разных марок плотности, а также различных наполнителей — крупного щебня, магнетитовых и лимонитовых пород. Кроме того, крепость изделия можно легко повысить в несколько раз, армировав бетон металлическими прутьями в виде сетки. Чем чаще будет шаг сеточной ячейки, тем прочнее станет конструкция.
• Долговечность. Ввиду высокой устойчивости к различным деформациям, эрозии, температурным перепадам, а также химическим веществам можно говорить о хороших показателях долговечности бетонных конструкций.
• Устойчивость к крайне низким температурам.
• Однородность и вязкость, очень удобные при накладывании раствора на необходимую поверхность. К тому же, однородность бетона напрямую влияет на такой показатель, как прочность.
• Стойкость к деформационным воздействиям. Бетон имеет довольно высокие показатели относительно устойчивости к сжатию — в таких условиях он обладает определенным уровнем пружинистости. Чтобы наделить бетонные изделия стойкостью к растяжению, скручиванию и другим видам деформации, его армируют. Это значительно увеличивает его устойчивость в условиях постоянного напряжения.
• Высокая огнестойкость бетона. Этот показатель является одним из важнейших при построении жилого массива, так как напрямую влияет на пожароопасность здания. Но огнеупорность бетона очень высока. Под воздействием критически высокой температуры кристаллогидраты цементного камня распадаются, что сопровождается выделением связанной жидкости. Быстро испаряясь, она забирает на себя бо́льшую часть тепла, поэтому бетонные смеси так стойки к высокотемпературному воздействию.
• Пластичность бетонного раствора. Эта характеристика обусловливает способность строительной смеси качественно заполнять необходимую форму, не образовывая пустот и раковин. Показатель пластичности зависит от вида используемого цемента, а также от специальных наполнителей.
• Водонепроницаемость. При использовании расширяющихся марок основной составляющей бетонного раствора эта характеристика существенно повышается. Бетон с высоким уровнем гидрофобности не пропускает и не впитывает воду и другие жидкости, поэтому часто используется для строительства фундаментов в условиях повышенной сырости, а также при заливке форм для бассейнов и прудов.
• Теплоизоляционные характеристики увеличиваются с повышением пористости материала путем добавления пористых наполнителей.

Это лишь основные свойства бетонной смеси, которые позволяют ей удерживать лидерство на рынке строительных материалов.

Теплоизоляционные характеристики

Теплоемкость материала — это величина, характеризующая его способность к поглощению тепла при нагревании и его отдаче при охлаждении. Благодаря этому значению можно рассчитывать, из какого материала лучше построить жилое помещение, насколько оно будет теплым и как долго сможет сохранять тепло при отоплении.

Бетонные смеси, отличающиеся повышенной плотностью, не обладают высокой теплоемкостью. Однако условия, в которых они используются, этого и не требуют. Особо тяжелые бетоны характеризуются очень большим весом, по этой причине они не применяются в индивидуальном строительстве, зато активно используются при сооружении глобальных конструкций гидротехнического назначения или, например, железнодорожных и автомобильных мостов, метро и других стратегических объектов. В этих случаях способность к теплоизоляции не является приоритетом.

Что касается жилых построек, здесь теплоемкость имеет крайне важное значение. В конце концов, этот показатель оказывает прямое влияние на количество стройматериала, используемое для возведения стен. Однако повышение пористости, что является обязательным залогом увеличения теплоизоляционных свойств, непременно повлияет на прочность здания не в лучшую сторону. Чтобы компенсировать уменьшение крепости, в бетонные плиты помещают армирующую сетку. Тогда и прочность остается на высоте, и теплоемкость не страдает.

Таблица показателей

Различные стройматериалы обладают разными показателями теплоемкости и теплопроводности. Это можно использовать при расчете толщины стен.

Так, теплоизоляционные свойства распространенных строительных материалов демонстрирует таблица.

Как видно из таблицы, удельная теплоемкость бетона довольно высока в сравнении с другими материалами, поэтому его использование в строительстве имеет массу преимуществ перед другими материалами.

Способы повышения теплоемкости

Разновидности бетонов с высоким показателем теплоемкости называются легкими или особо легкими. Наполнители, использующиеся для их создания, отличаются пористой структурой и небольшим весом. К ним относятся такие виды:

• Натуральные заполнители: включают в себя пемзовые породы, вулканические туфы и шлаки, а также карбонаты — различные кальциты, ракушечники, известняковые туфы.
• Искусственно созданные материалы — керамзит, перлит, вермикулит, а также аглопорит, грануляты шлаков и другие.
• Промышленные отходы — золошлаки, топливные или металлургические шлаки, а также крупнодисперсные золы.

К самым распространенным, а также суперлегким материалам для заполнения бетонного раствора, относится полистирол. Он представляет собой мелкие шарики. Бетон с полистирольным включением отличается самой высокой теплоемкостью из всех используемых наполнителей, однако этот материал характеризуется снижением других качеств:

• Огнеупорность. При воздействии высокой температуры внешние данные бетонополистирола не изменяются, но внутри происходит выгорание полистирольных шариков, что в дальнейшем скажется на увеличении хрупкости сооружения, а также на увеличении теплопередачи.
• Прочность. Легкие и суперлегкие бетоны не обладают высокими показателями прочности, однако этот недостаток можно легко компенсировать путем включения в них арматуры. Правда, вес конструкции в этом случае увеличится, но зато повысится деформационная устойчивость и, как следствие, долговечность здания.
• Паропроницаемость. Вследствие значительного процента наполняющего материала на бетонополистирол переносится и часть его качеств. Полистирол отличается крайне низкой паропроницаемостью. В случае использования для строительства этого компонента следует позаботиться о хорошей вентиляционной системе.

В противном случае, внутри на стенах постройки будет скапливаться конденсат из-за повышенной влажности, что негативно скажется и на здоровье, и на внутреннем покрытии, например, обоях. Постоянная сырость поспособствует развитию плесени и грибков, от которых не так просто избавиться даже во время капитального ремонта квартиры.

Так как все эти недостатки можно в некоторой степени компенсировать различными способами, то полистиролбетон пользуется значительной популярностью у застройщиков.

Сравнительная характеристика стройматериалов

Для сравнения приведена таблица удельной плотности и веса различных видов бетона, из которой явственно видно, насколько бетон с полистиролом легче остальных разновидностей.

Кроме того, теплопроводность полистирола позволяет делать стены более тонкими, что уменьшает трудозатраты на строительство, а также финансовые затраты на транспортировку и погрузку стройматериала.

Бетон и сам имеет хорошую теплоемкость, а в сочетании с полистиролом он является просто незаменимым теплоизоляционным материалом, который может использоваться как самостоятельно, так и для дополнительного утепления помещений.

Применение в строительстве

Бетон и сходные ним по составу смеси использовались еще во времена Римской империи. Тогда, конечно, составляющие несколько отличались от современного материала, однако можно с уверенностью сказать, что и тогда эти конструкции отличались высокой прочностью.

В наше время бетон используется для строительства повсеместно — это едва ли не самый распространенный стройматериал. Учитывая его многочисленные положительные свойства, его лидерство вполне оправдано.

Бетонные смеси применяются для заливки фундаментов любой сложности, из них изготавливают как монолитные заливные конструкции, так и сборные. К сборным относятся плиты для возведения стен и потолочных перекрытий, балки и другие. Железобетонные конструкции, как обладающие повышенной прочностью, применяют в строительстве шахт для укрепления стен горных выработок, метро, мостов, плотин, атомных электростанций и других строений с повышенной нагрузкой и высокими требованиями к надежности и безопасности.

В зависимости от состава существует много разновидностей бетона. Это позволяет подобрать подходящий материал с необходимыми свойствами в любой отрасли промышленности.

Бетоном укрепляют неустойчивые грунты и герметизируют щели, используют для облицовки как внутренних стен помещения, так и фасадов. Асфальтобетонной смесью повышенной прочности выстилают автодороги и взлётно-посадочные полосы. Кроме того, бетон используют для изготовления тротуарной плитки, декоративного искусственного камня для наружной и внутренней отделки. Специальные гидротехнические смеси применяют в строительстве каналов, бассейнов и водохранилищ, а также небольших искусственных водоемов на частных участках.

При проектировании любых строительных работ следует учитывать все характеристики бетонных смесей и требования к конструируемому сооружению. Немаловажным показателем служит теплоемкость бетона в квт, а также теплопроводность, особенно при построении жилых помещений.