Коэффициент теплопроводности кирпича полнотелого
Обновлено: 30.04.2024
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КЛАДКА КАМЕННАЯ И ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ НЕЕ
Методы определения расчетных значений показателей теплозащиты
Masonry and masonry products. Methods for determining estimates of the thermal protection
Дата введения 2013-07-01
1 РАЗРАБОТАН институтом НИИСФ РААСН (федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
4 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения европейского регионального стандарта ЕН 1745:2002* "Кладка каменная и изделия для нее. Методы определения значений показателей теплозащиты конструкции" (EN 1745:2002 "Masonry and masonry products. Methods for determining design thermal values") в части условий определения теплопроводности на изделиях для кладки
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает лабораторные методы определения расчетных значений теплозащитных свойств наружных стен из каменных кладок. Настоящий стандарт распространяется на кладки из керамических, бетонных, композитных штучных стеновых изделий (полнотелых и пустотелых камней, блоков, кирпичей), включая слоистые кладки со вставками из теплоизоляционных материалов.
Настоящий стандарт не распространяется на натурный метод определения сопротивления теплопередаче наружных стен из каменных кладок эксплуатируемых зданий в зимний период по ГОСТ Р 54853.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 54851-2011 Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче
ГОСТ Р 54853-2011 Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера
ГОСТ 379-95 Кирпич и камни силикатные. Технические условия
ГОСТ 530-2012 Кирпич и камень керамические. Общие технические условия
ГОСТ 6133-99 Камни бетонные стеновые. Технические условия
ГОСТ 7076-99 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме
ГОСТ 24816-81 Материалы строительные. Метод определения сорбционной влажности
ГОСТ 25380-82 Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции
ГОСТ 26254-84 Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
ГОСТ 31360-2007 Изделия стеновые неармированные из ячеистого бетона автоклавного твердения. Технические условия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется принять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 каменная кладка: Элемент ограждающей конструкции из штучных стеновых изделий (камни, блоки, кирпичи), уложенных по установленному правилу с применением кладочного раствора.
3.2 изделие для каменной кладки: Элемент кладки - строительный блок, камень, кирпич, кладочный раствор, штукатурный раствор и др.
3.3 изделие полнотелое стеновое: Строительный блок, камень или кирпич, который не содержит пустот, за исключением поверхностных выемок, таких как отверстия для захвата, желоба и т.д.
3.4 композитный строительный блок: Строительный блок, состоящий из нескольких материалов.
3.5 теплозащитные свойства: Теплопроводность, Вт/(м·°С), и термическое сопротивление, (м·°С)/Вт.
3.6 нормативные значения теплозащитных свойств: Значения теплотехнических показателей (теплопроводности и/или термического сопротивления) строительных материалов или изделий в сухом состоянии, определяемые по настоящему стандарту как основа для получения расчетных значений теплозащитных свойств.
3.7 расчетные значения теплозащитных свойств: Значения теплотехнических показателей (теплопроводности и/или термического сопротивления) строительных материалов или изделий при условиях эксплуатации (в условиях эксплуатационной влажности).
3.8 условия эксплуатации: Условия, влияющие на теплозащитные характеристики материалов и изделий в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности района строительства.
3.9 стационарный тепловой режим: Режим, при котором все рассматриваемые теплофизические параметры не меняются со временем.
3.10 плотность теплового потока: Тепловой поток, проходящий через единицу площади.
3.11 термическое сопротивление: Отношение разности температур наружной и внутренней поверхностей фрагмента кладки к плотности теплового потока в условиях стационарного теплового режима.
3.12 эквивалентная теплопроводность: Отношение толщины конструктивного элемента каменной кладки к его термическому сопротивлению.
3.13 средняя температура образца: Среднеарифметическое значение температур, измеренных на наружной и внутренней поверхностях стенового изделия.
3.14 относительная массовая влажность материала: Процентное отношение массы влаги к массе материала в сухом состоянии.
3.15 приведенное сопротивление теплопередаче: Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции с учетом термического сопротивления, теплообмена внутренней и наружной поверхностей и теплопроводных включений (термических неоднородностей).
3.16 удельные потери теплоты через линейную неоднородность: Теплопотери через растворные швы на вертикальных и горизонтальных стыках стеновых изделий.
3.17 теплопроводность при равновесной влажности: Теплопроводность образца, измеренная при средней температуре 10 °С на изделии, выдержанном до постоянной массы при температуре 20 °С.
4 Общие положения
Методы определения термического сопротивления и эквивалентной теплопроводности основаны на создании в кладке или ее элементе условий стационарного теплообмена и измерении температур внутренней и наружной поверхностей, а также плотности теплового потока, проходящего через кладку или ее элемент.
Настоящий стандарт содержит описание элементного метода определения расчетных значений теплопроводности изделий для кладки с последующим вычислением приведенного сопротивления теплопередаче, а также фрагментного метода определения теплотехнических параметров кладки в климатической камере.
Элементный метод заключается в определении расчетных теплотехнических показателей изделий для кладки в условиях эксплуатационной влажности с последующим вычислением приведенного сопротивления теплопередаче фрагмента наружной стены из каменной кладки по ГОСТ Р 54851. Расчетное массовое отношение влаги в материале при условиях эксплуатации принимается равным максимальному сорбционному увлажнению материалов по [1] (условия эксплуатации Б). Расчетную теплопроводность устанавливают при указанной выше влажности материалов.
Фрагментный метод предусматривает устройство кладки в климатической камере, в которой по обе стороны испытуемого фрагмента создают температурно-влажностный режим, соответствующий расчетным зимним условиям эксплуатации по [2] и [3].
5 Метод определения расчетных теплотехнических показателей изделий для кладки в условиях эксплуатационной влажности с последующим вычислением приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены из каменной кладки (элементный метод)
5.1 Подготовка штучных стеновых изделий к испытаниям
К штучным стеновым изделиям относятся кирпич и камни керамические по ГОСТ 530, камни бетонные по ГОСТ 6133, блоки из ячеистого бетона по ГОСТ 31360, кирпич и камни силикатные по ГОСТ 379, а также другие стеновые штучные изделия, выпускаемые в соответствии с требованиями нормативных документов.
Испытания штучных стеновых изделий заключаются в определении значений плотности брутто в сухом состоянии, теплопроводности в сухом состоянии, теплопроводности во влажном состоянии, приращения теплопроводности на 1% увлажнения.
5.1.1 Проводят отбор образцов из представленной партии числом не менее 10 шт. для испытаний: 5 шт. в сухом и 5 шт. во влажном состоянии. Полнотелые и пустотелые камни с равномерным расположением вертикальных пустот по всему сечению отбирают для испытания только в положении "ложок". Камни с продольным неравномерным расположением пустот по всему сечению камня отбирают для испытаний в двух вариантах: в положении "ложок" и в положении "тычок". Крупноформатные керамические камни отбирают для испытаний в положении "тычок", если другого варианта установки их в кладке не предусмотрено проектом.
5.1.2 Бетонные и композитные стеновые изделия, обладающие остаточной влажностью, не подлежат дополнительному увлажнению. Отбирают пять образцов для испытания во влажном состоянии и пять образцов в сухом состоянии. Высушивают бетонные и композитные изделия в сушильной камере при температуре 90 °С до постоянной массы.
5.1.3 Керамические изделия (кирпичи, камни) подвергают предварительному высушиванию до постоянной массы, после чего одна часть партии подлежит увлажнению, вторая - кондиционированию при температуре (20±2) °С и относительной влажности (45±5)% в течение 3 сут. Объемное увлажнение керамических изделий проводится полным окунанием в воду температурой (18±2) °С на срок 10 мин; после извлечения образцы выдерживают на воздухе при температуре (20±2) °С и относительной влажности (45±5)% в течение 2-3 сут до достижения влажности материала 3%-5% по массе. При кондиционировании образцы укладывают на прокладки, образцы не должны касаться друг друга. Высушенные образцы после кондиционирования относят к сухим образцам. Сухие и влажные образцы подлежат испытаниям по 5.3.
5.2 Подготовка образцов кладочных и штукатурных растворов
5.2.1 Подготовка образцов заключается в приготовлении растворной смеси стандартной консистенции согласно технологическому описанию и формовании образцов-пластин размерами 250х250х30 мм в количестве 5 шт. Отформованные образцы выдерживают перед испытаниями в течение 7 сут в камере нормального твердения. По завершении процесса твердения образцы готовят к проведению испытаний по ГОСТ 7076.
5.3 Проведение экспериментальных определений эквивалентной теплопроводности штучных стеновых изделий
5.3.1 Испытания проводят в климатической камере, состоящей из холодного и теплого отсеков. При испытании в камере устанавливают температурный режим, обеспечивающий среднюю температуру изделий 10 °С.
5.3.2 Теплопроводность штучных стеновых изделий определяют на пяти влажных образцах и пяти сухих образцах. Теплопроводность измеряют при средней температуре изделия 10 °С.
5.3.3 Изделия устанавливают в проем климатической камеры в количестве не менее пяти образцов каждого типа. Каждое изделие тщательно теплоизолируют, обкладывая по всем боковым граням эффективным утеплителем (пенополистирол, пенополиэтилен, пенополиуретан), с тем чтобы термическое сопротивление тепловой изоляции каждой из граней изделия было не менее 10 (м·°С)/Вт.
5.3.4 На наружную (грань образца, обращенная в холодную зону) и внутреннюю (грань образца, обращенная в теплую зону) грани каждого образца устанавливают датчики температуры. На внутреннюю грань устанавливают преобразователи (датчики) теплового потока по ГОСТ 25380. Датчики теплового потока должны плотно прилегать к поверхности образца без образования воздушных зазоров; допускается выравнивать поверхность образца посредством нанесения слоя термопасты.
5.3.5 После установления стационарного теплового режима на образце проводят не менее десяти измерений температур и плотности теплового потока с периодичностью 0,5 ч.
5.3.6 После проведения испытаний образцы взвешивают и высушивают до постоянной массы при температуре 90 °С.
5.4 Проведение экспериментальных определений теплопроводности кладочных и штукатурных растворов
5.4.1 Теплопроводность кладочных и штукатурных растворов определяют на образцах по ГОСТ 7076.
5.4.2 Теплопроводность кладочных и штукатурных растворов определяют на образцах размерами 250х250х30 мм после 7 сут нормального твердения. Последовательно определяют теплопроводность влажного образца и теплопроводность этого же образца после его высушивания.
5.4.3 После первичного определения теплопроводности образец взвешивают, высушивают до постоянной массы при температуре 90 °С и вновь проводят измерения по ГОСТ 7076.
Сфера применения материала определяется его эксплуатационными характеристиками. Комплекс рассматриваемых свойств должны соответствовать требованиям, предъявляемых строительному кирпичу при сооружении внешних стен, перекрытий, фундамента. Возведение конструкций подразумевает выбор изделий различного назначения:
- Силикатный – рядовой, лицевой, пустотелый, полнотелый.
- Керамический – жаростойкий и все разновидности предыдущего вида.
- Клинкерный – для облицовки фасадов.
Показатели определяют энергопотребление дома, затраты на обогрев помещений. Проектирование сооружений, расчеты ограждающих конструкций учитывают эти параметры.
Коэффициент теплопроводности
Материалы обладают свойством проводить тепло от нагретой поверхности в более холодную область. Процесс происходит в результате электромагнитного взаимодействия атомов, электронов и квазичастиц (фононы). Основной показатель величины – коэффициент теплопроводности (λ, Вт/), определяемый как количество теплоты, проходящее через единицу площади сечения за единичный интервал времени. Малое значение положительно влияет на сохранение теплового режима.
Согласно ГОСТ 530-2012 эффективность кладки в сухом состоянии характеризуется коэффициентом теплопроводности:
Чем больше плотность, тем выше теплопроводность – не совсем верное утверждение. Структура содержит закрытые поры и полости (пустотелый), наполненные воздухом с коэффициентом ≈ 0,026. Благодаря этому, изделия со щелевыми отверстиями лучше поддерживают тепловой режим внутри сооружений. В инженерных расчетах необходимо учитывать величину теплопроводности кладочной смеси, значение показателя выбирают от 0.47 и выше, в зависимости от состава.
| Вид | λ, Вт/м°C |
| Красный полнотелый | 0,56 ~ 0,81 |
| -//- пустотелый | 0,35 ~ 0,87 |
| Силикатный кирпич полнотелый | 0,7 ~ 0,87 |
| -//- пустотелый | 0,52 ~ 0,81 |
Теплопроводность красного изделия ниже, чем у силикатного.
Физические процессы нагрева и удержания тепла можно охарактеризовать величинами:
- Коэффициент теплоотдачи – теплообмен на границе поверхности твердого тела и воздушной среды. Это мощность теплового потока, приходящаяся на плоскость 1 м², обратно пропорциональная разнице температур тела и теплоносителя (воздух). Чем выше теплопроводность, тем больше теплоотдача.
- Полное тепловое сопротивление – способность противостоять передаче тепла. Значение обратно пропорционально коэффициенту теплопередачи. Исходя из расчетной формулы R = L/λ, легко рассчитать оптимальную толщину кладки. λ – постоянный параметр, R – тепловое сопротивление указано в таблице 4 СП 131.13330.2012 для климатических зон России.
Необходимое количество тепла, подведенного к телу для увеличения температуры на 1 Кельвин – определение понятия «полная теплоемкость». Единица измерения: Дж/К или Дж/°C. Чем больше объем и масса тела (толщина стен и перекрытий), тем выше теплоемкость материала, лучше поддерживается благоприятный температурный режим. Наиболее точно это свойство подтверждают характеристики:
- Удельная теплоемкость кирпича – количество тепла, необходимое для нагрева единичной массы вещества за единичный интервал времени. Единица измерения: Дж/кг*К или Дж/кг*°C. Используется для инженерных расчетов.
- Объемная теплоемкость – количество тепла, потребляемое телом единичного объема для нагрева за единицу времени. Измеряется в Дж/м³*К или Дж/кг*°C.
Тепловая конвекция непрерывна: радиаторы нагревают воздух, который передает тепло стенам. При понижении температуры в помещениях происходит обратный процесс. Увеличение удельной теплоемкости, снижение коэффициента теплопроводности стен обеспечивают сокращение затрат на обогрев дома. Толщина кладки может быть оптимизирована рядом действий:
- Применение теплоизоляции.
- Нанесение штукатурки.
- Использование пустотного кирпича или камня (исключено для фундамента здания).
- Кладочный раствор с оптимальными теплотехническими параметрами.
Таблица с характеристиками различных видов кладок. Использованы данные СП 50.13330.2012:
Обыкновенный г линяный кирпич на различном кладочном растворе
Пустотный красный различной плотности (кг/м³) на ЦПС
Морозостойкость кирпичной кладки
Устойчивость к воздействию отрицательных температур – показатель, влияющий на прочность и долговечность конструкции. Кладка в процессе эксплуатации насыщается влагой. В зимний период вода, проникая в поры, превращается в лед, увеличивается в объеме и разрывает полость, в которой находится – происходит разрушение. Морозоустойчивость, как правило, низкая, водопоглощение не должно превышать 20 %.
Определение количества циклов замораживания и оттаивания без потери прочности каждого вида изделия позволяет выявить морозоустойчивость (F). Значение получают опытным путем. В лаборатории проводят многократную заморозку в холодильных камерах и естественное оттаивание образцов.
Коэффициент морозостойкости – отношение прочности на сжатие опытного и исходного элемента. Изменение показателя более 5 %, наличие трещин, отколов сигнализируют об окончании испытаний. Марки изделий содержат характеристики по морозостойкости: F15 (20, 25, 35, 50, 75, 100, 150). Цифровой параметр указывает на количество циклов: чем выше число, тем надежнее возводимая система.
Приобретение кирпича высокой марки морозостойкости опустошит бюджет, заложенный на строительство. Меры по улучшению свойств конструкций, продлению срока эксплуатации в зонах холодного климата без увеличения расходов:
- Применение паро- и гидроизоляции.
- Обработка кладки гидрофобными составами.
- Контроль, своевременное исправление дефектов.
- Надежная гидроизоляция фундамента.
От выбора материала для кладки, его удельной теплоемкости, теплопроводности, морозостойкости зависит срок и комфорт эксплуатации дома. Сложные расчеты, составление сметы расходов лучше доверить опытным специалистам, имеющим опыт в строительстве и проектировании.
Рассмотрена теплопроводность кирпича различных видов (силикатного, керамического, облицовочного, огнеупорного). Выполнено сравнение кирпича по теплопроводности, представлены коэффициенты теплопроводности огнеупорного кирпича при различной температуре — от 20 до 1700°С.
Теплопроводность кирпича существенно зависит от его плотности и конфигурации пустот. Кирпичи с меньшей плотностью имеют теплопроводность ниже, чем с высокой. Например, пеношамотный, диатомитовый и изоляционный кирпичи с плотностью 500…600 кг/м 3 обладают низким значением коэффициента теплопроводности, который находится в диапазоне 0,1…0,14 Вт/(м·град).
Кирпич в зависимости от состава можно разделить на два основных типа: керамический (или красный) и силикатный (или белый). Значение коэффициента теплопроводности кирпича указанных типов может существенно отличатся.
Керамический кирпич. Производится из высококачественной красной глины, составляющей около 85-95% его состава, а также других компонентов. Такой кирпич изготавливают путем формовки, сушки и обжига, при температуре около 1000 градусов Цельсия. Теплопроводность керамического кирпича различной плотности составляет величину 0,4…0,9 Вт/(м·град).
По сфере применения керамический кирпич подразделяется на рядовой строительный, огнеупорный и лицевой облицовочный. Лицевой декоративный (облицовочный) кирпич имеет ровную поверхность и однородный цвет и применяется для облицовки зданий снаружи. Теплопроводность облицовочного кирпича равна 0,37…0,93 Вт/(м·град).
Силикатный кирпич. Изготавливается из очищенного песка и отличается от керамического составом, цветом и теплопроводностью. Теплопроводность силикатного кирпича немного выше и находится в интервале от 0,4 до 1,3 Вт/(м·град).
| Кирпич | Плотность, кг/м 3 | Теплопроводность, Вт/(м·град) |
|---|---|---|
| Пеношамотный | 600 | 0,1 |
| Диатомитовый | 550 | 0,12 |
| Изоляционный | 500 | 0,14 |
| Кремнеземный | — | 0,15 |
| Трепельный | 700…1300 | 0,27 |
| Облицовочный | 1200…1800 | 0,37…0,93 |
| Силикатный щелевой | — | 0,4 |
| Керамический красный пористый | 1500 | 0,44 |
| Керамический пустотелый | — | 0,44…0,47 |
| Силикатный | 1000…2200 | 0,5…1,3 |
| Шлаковый | 1100…1400 | 0,6 |
| Керамический красный плотный | 1400…2600 | 0,67…0,8 |
| Силикатный с тех. пустотами | — | 0,7 |
| Клинкерный полнотелый | 1800…2200 | 0,8…1,6 |
| Шамотный | 1850 | 0,85 |
| Динасовый | 1900…2200 | 0,9…0,94 |
| Хромитовый | 3000…4200 | 1,21…1,29 |
| Хромомагнезитовый | 2750…2850 | 1,95 |
| Термостойкий хромомагнезитовый | 2700…3800 | 4,1 |
| Магнезитовый | 2600…3200 | 4,7…5,1 |
| Карборундовый | 1000…1300 | 11…18 |
Теплопроводность кирпича также зависит от его структуры и формы:
- Пустотелый кирпич — выполнен с пустотами, сквозными или глухими и имеет меньшую теплопроводность в сравнении с полнотелым изделием. Теплопроводность пустотелого кирпича составляет от 0,4 до 0,7 Вт/(м·град).
- Полнотелый — используется, как правило, при основном строительстве несущих стен и конструкций и имеет большую плотность. Полнотелый силикатный и керамический кирпич в 1,5-2 раза лучше проводит тепло, чем пустотелый.
Печной или огнеупорный кирпич. Изготавливается для эксплуатации в агрессивной среде, применяется для кладки печей, каминов или теплоизоляции помещений, которые находятся под воздействием высоких температур. Огнеупорный кирпич обладает хорошей жаростойкостью и может применяться при температуре до 1700°С.
Теплопроводность огнеупорного кирпича при высоких температурах увеличивается и может достигать значения 6,5…7,5 Вт/(м·град). Более низкой теплопроводностью в сравнении с другими огнеупорами отличается пеношамотный и диатомитовый кирпич. Теплопроводность такого кирпича при максимальной температуре применения (850…1300°С) составляет всего 0,25…0,3 Вт/(м·град). Следует отметить, что теплопроводность шамотного кирпича, который традиционно применяется для кладки печей, — выше и равна 1,44 Вт/(м·град) при 1000°С.
Теплопроводность и теплоемкость кирпича – важные параметры, позволяющие определиться с выбором материала для возведения жилых зданий, сохраняя в них необходимый уровень тепла. Удельные показатели рассчитываются и приводятся в специальных таблицах.
Что это такое и что на них влияет?
Теплопроводностью называется процесс, который происходит внутри материала при передаче тепловой энергии между частицами или молекулами. При этом более холодная часть получает тепло от более нагретой. Энергетические потери и выбросы теплоты происходят в материалах не только в результате процесса передачи тепла, но и при излучении. Это зависит от того, какова структура данного вещества.
Каждый строительный компонент имеет определенный показатель проводимости тепла, полученный опытным путем в лаборатории. Процесс распространения тепла неравномерен, поэтому выглядит на графике как кривая. Теплопроводность – физическая величина, которая традиционно характеризуется коэффициентом. Если посмотреть в таблицу, можно легко заметить зависимость показателя от условий эксплуатации данного материала. Расширенные справочники содержат до нескольких сотен видов коэффициентов, определяющих свойства различных по строению стройматериалов.
Для ориентира при выборе в таблице указывают три условия: обычные – для умеренного климата и средней влажности в помещении, «сухое» состояние материала, и «влажное» – то есть эксплуатацию в условиях повышенного количества влаги в атмосфере. Легко заметить, что у большинства материалов коэффициент возрастает с увеличением влажности окружающей среды. «Сухое» состояние определяется при температурах от 20 до 50 градусов выше нуля и нормальном атмосферном давлении.
Если вещество используется как теплоизолятор, показатели выбирают особенно тщательно. Пористые структуры сохраняют тепло лучше, а более плотные материалы отдают его сильнее в окружающую среду. Поэтому традиционные утеплители обладают самыми низкими коэффициентами теплопроводности.
Как правило, для строительства подходит оптимально стекловата, пено- и газобетон с особо пористой структурой. Чем плотнее материал, тем большей теплопроводностью он обладает, следовательно, передает энергию в окружающую среду.
Виды материалов и их характеристики
Кирпич, выпускаемый на сегодняшний день во множестве видов, применяется при строительстве повсеместно. Ни один объект – крупный промышленный корпус, жилой многоквартирный или небольшой частный дом, не возводится без кирпичного основания. Строительство коттеджей, популярное и сравнительно недорогое, базируется исключительно на кирпичной кладке. Кирпич давно стал основным строительным материалом.
Это произошло благодаря его универсальным свойствам:
- надежности и долговечности;
- прочности;
- экологичности;
- отличным звуко- и шумоизоляционным характеристикам.
Выделяют следующие разновидности кирпича.
- Красный. Изготавливается из обожженной глины и добавок. Отличается надежностью, долговечностью и морозостойкостью. Подходит для возведения стен и строительства фундамента. Обычно кладется в один или два ряда. Теплопроводность зависит от наличия зазоров в изделии.
- Клинкерный. Самый прочный и плотный облицовочный кирпич. Полнотелый, цельный и надежный печной материал по причине высокой плотности имеет и наиболее значительный по величине коэффициент теплопроводности. И поэтому для стен его бессмысленно использовать – в доме будет холодно, понадобится значительное утепление стен. Зато кирпич клинкерный незаменим в дорожном строительстве и при укладке пола в промышленных зданиях.
- Силикатный. Недорогой материал из смеси извести с песком, часто изделия объединяют в блоки для улучшения эксплуатационных свойств. При возведении построек используется не только полнотелый, но и силикат с пустотами. Показатели долговечности у песчаного блока средние, а теплопроводность зависит от размеров соединения, но все же остается достаточно высокой, поэтому дом потребует дополнительного утеплителя.
Ниже показатель у щелевого брикета по сравнению с аналогом без внутренних зазоров. Следует также учесть, что изделие впитывает избыточную влагу.
- Керамический. Современный и красивый материал, выпускаемый в значительном ассортименте. Если говорить о теплопроводности, то она существенно ниже, чем у обыкновенного красного кирпича.
Бывает полнотелый керамический брикет, огнеупорный и щелевой, с пустотами. Коэффициент проводимости тепла зависит от веса кирпича, вида и количества щелей в нем. Теплая керамика внешне красива, к тому же внутри имеет множество тонких зазоров, что делает ее очень теплой и потому идеальной для строительства. Если в керамическом изделии имеются также поры, снижающие вес, кирпич называется поризованным.
К недостаткам такого кирпича следует отнести то, что отдельные единицы малого размера и хрупкие. Поэтому теплая керамика подходит не для всех конструкций. К тому же это дорогостоящий материал.
Что касается огнеупорной керамики, то это так называемый шамотный кирпич – жженый брусок из глины с высоким показателем теплопроводности, почти таким же, как у обыкновенного полнотелого материала. Вместе с тем огнеупорность – ценное свойство, которое всегда учитывают при строительстве.
Из такого «печного» кирпича сооружают камины, он обладает эстетичным внешним видом, сохраняет тепло в доме благодаря высоким показателям теплопроводности, морозоустойчив, не поддается воздействию кислот и щелочей.
Теплоемкость удельная – это энергия, которая расходуется для нагревания одного килограмма материала на один градус. Этот показатель нужен для определения устойчивости к теплу стен здания, в особенности при низких температурах.
Для изделий из глины и керамики этот показатель колеблется в пределах 0,7-0,9 кДж/кг. Силикатный кирпич дает показатели в 0,75-0,8 кДж/кг. Шамотный способен при нагревании давать увеличение теплоемкости с 0,85 до 1,25.
Сравнение с другими материалами
Среди материалов, способных составить конкуренцию кирпичу, существуют как натуральные и традиционные – дерево и бетон, так и современные синтетические – пеноплекс и газобетон.
Деревянные строения издавна возводились в северных и других отличающихся низкими зимними температурами районах, и это неспроста. Удельная теплоемкость дерева значительно ниже, чем у кирпича. Дома в этой местности строят из цельного дуба, хвойных пород деревьев, а также применяют ДСП.
Если дерево режут поперек волокон, коэффициент теплопроводности материала не превышает 0,25 Вт/М*К. Низкий показатель и у ДСП – 0,15. А наиболее оптимальным для строительства коэффициентом отличается древесина, разрезанная вдоль волокон – не более 0,11. Очевидно, что в домах из такого дерева достигается отличная сохранность тепла.
Таблица наглядно демонстрирует разброс в величине коэффициента теплопроводности кирпича (выражается в Вт/М*К):
- клинкерный – до 0,9;
- силикатный – до 0,8 (с пустотами и щелями – 0,5-0,65);
- керамический – от 0,45 до 0,75;
- щелевая керамика – 0,3-0,4;
- поризованный – 0,22;
- теплая керамика и блоки – 0,12-0,2.
При этом поспорить с деревом по уровню сохранения теплоты в доме может только теплая керамика и поризованный кирпич, которые также дороги и хрупки. Тем не менее, кирпичная кладка при возведении стен используется чаще, и не только по причине дороговизны цельного дерева. Деревянные стены боятся атмосферных осадков, выгорают на солнце. Не любит дерево и химических воздействий, к тому же древесина способна гнить и пересыхать, на ней образуется плесень. Поэтому этот материал требует специальной обработки до начала строительства.
Кроме того, огонь способен очень быстро разрушить деревянное строение, так как древесина отлично горит. В отличие от нее, большинство видов кирпича довольно устойчиво к воздействию огня, в особенности шамотный кирпич.
Что касается других современных материалов, для сравнения с кирпичом обычно выбирают пеноблок и газобетон. Пеноблоки – это бетон с порами, в состав которого входят вода и цемент, пенообразующий состав и затвердители, а также пластификаторы и другие компоненты. Композит не впитывает влагу, отличается высокой морозостойкостью, сохраняет тепло. Используется при возведении невысоких (в два-три этажа) частных построек. Теплопроводность равна 0,2-0,3 Вт/М*К.
Газобетон – очень прочные соединения сходного строения. В них до 80% пор, обеспечивающих отличную тепло- и звукоизоляцию. Материал экологичный и удобный в использовании, а также недорогой. Теплоизоляционные свойства газобетона в 5 раз выше, чем у красного кирпича, и в 8 раз – чем у силикатного (коэффициент теплопроводности не превышает 0,15).
Однако газоблочные структуры боятся воды. К тому же по плотности и долговечности они уступают красному кирпичу. Одним из востребованных на рынке стройматериалов называют пенополистирол экструдированный, или пеноплекс. Это плиты, предназначенные для теплоизоляции. Материал пожаробезопасен, не впитывает влагу и не гниет.
По мнению специалистов, сравнение с кирпичом данный композит выдерживает лишь по теплопроводности. Утеплитель имеет показатель, равный 0,037-0,038. Пеноплекс недостаточно плотный, он не обладает нужной несущей способностью. Поэтому лучше всего сочетать его с кирпичом при возведении стен, при этом дополненная пеноплексом кладка в полтора полых кирпича позволит добиться соблюдения строительных норм по теплоизоляции жилого помещения. Применяется пеноплекс и для фундаментов домов и отмостков.
Морозостойкость
Морозостойкость определяется путем циклов заморозки и размораживания. Данный параметр важен при выборе вида кирпича для укладывания несущих стен. Марка зависит от количества циклов и указывается на изделиях. Наиболее высокой морозостойкостью обладает облицовочный и красный кирпич, который хорошо выдерживает температуру до -50 градусов Цельсия и ниже. Если у вас используется силикатный кирпич, его свойства хуже, поэтому кладку придется делать в два слоя. Не подойдет силикат и для строительства фундамента.
В условиях зимней непогоды тепло в доме сохраняется за счет обогревательного котла отопительной системы. Но для того чтобы не происходило рассеивания тепла, нужны стены, пол и потолок из соответствующего материала, хорошо сохраняющего заданную температуру. Тип кирпичной кладки играет в ходе строительства немаловажную роль. Выбирать материал следует, учитывая все параметры и погодные условия.
В следующем видео вас ждет обзор теплопроводности кирпича ШБ 8.
Кирпич – настолько известный стройматериал, что используется практически везде, даже для замены бетона или дерева. Из этого строительного материала можно строить небольшие дачные домики или крупные стратегические объекты, а популярность кирпича из любого природного материала обусловлена его обоснована прочностью, долговечностью и другими параметрами, среди которых теплопроводность красного кирпича, высокие характеристики шумо- и теплоизоляции, и другие показатели. В индивидуальном строительстве главное не только долговечность жилья, но и тепло в доме, поэтому коэффициент теплопроводности силикатного кирпича играет решающую роль при выборе строительных материалов, а сравнить эксплуатационные характеристики этих строительных изделий можно с деревом или ячеистым бетоном, так как это – главные конкуренты кирпича в частном жилищном строительстве.
Изделия из кирпича – характеристики
Клинкерный кирпич обладает самым высоким коэффициентом теплопроводимости, благодаря чему его применение очень узкоспециализированное – для кладки стен материал с такими свойствами использовать было бы нецелесообразно и затратно в плане дальнейшего утепления здания – заявленная теплопроводимость этого материала (λ) находится в диапазоне 04-09 Вт/(м·К). Поэтому клинкерный кирпич чаще всего идет для дорожных покрытий и укладки прочного пола в производственных сооружениях.
| Свойства клинкерных изделий | Параметры |
| Размеры в мм | 250 x 120 x 65 |
| Вес в кг | 3 |
| Удельная масса в кг/м 3 | 1500-2000 |
| Показатель пустотности | 34% |
| Морозоустойчивость | 100 |
| Влагопоглощение | 3-5% |
| Теплопроводимость (Вт/м·С) | 0,4 |
| Единиц в поддоне | 504 |
У силикатных изделий теплопередача прямо пропорциональна массе изделия. То есть, у двойного кирпича из силиката марки M 150 теплопотери составляют λ = 0,7-0,8, а у щелевого силикатного изделия коэффициент передачи тепла будет равняться λ = 0,4, то есть – в два раза лучше. Но стены из силикатного кирпича рекомендуется дополнительно утеплять, к тому же прочность этого стройматериала оставляет желать лучшего.
- Полнотелые изделия с коэффициентом теплопроводности λ = 0,5-0,9;
- Пустотелые изделия – λ принимается равным 0,57;
- Рядовой огнеупорный материал: коэффициент теплопроводности шамотного кирпича равен λ = 06-08 Вт/(мК);
- Щелевой с коэффициентом λ = 0,4;
- Керамический кирпич с повышенными теплоизоляционными характеристиками и λ = 0,11 очень хрупкий, что значительно сужает ареал его применения.
Из всех разновидностей керамического кирпича можно возводить стены дома, но у каждого – свои теплотехнические параметры, исходя из которых, производится расчет будущего наружного утепления стен.
| Параметр | Марка – стандартный показатель | ||||||
| ШАК | ША | ШБ | ШВ | ШУС | ПБ | ПВ | |
| Огнеупорность | 1730°C | 1690°C | 1650°C | 1630°C | 1580°C | 1670°C | 1580°C |
| Пористость | 23% | 24% | 24% | – | 30% | 24% | – |
| Предельная прочность | 23 Н/мм 2 | 20 Н/мм 2 | – | 22 Н/мм 2 | 12 Н/мм 2 | 20 Н/мм 2 | 15 Н/мм 2 |
| Процент добавок | |||||||
| Оксид алюминия Al2 O2 | 33% | 30% | 28% | 28% | 28% | – | – |
| Оксид алюминия Al2 O3 | – | – | – | – | – | 14-28% | 14-28% |
| Диоксид кремния SiO2 | – | – | – | – | – | 65-85% | 65-85% |
Поризованный кирпич как материал с характеристиками теплопроводности является самым лучшим, как и теплая кирпичная керамика. Поризованное изделие делается так, что кроме щелей в теле, материал имеет особую структуру, уменьшающую собственный вес кирпича, что и повышает его теплонепроницаемость.
- Начиная с первого ряда кирпича, между изделиями оставляют воздушные зазоры до 10 мм толщиной, не заполняемые раствором. Шаг таких зазоров – 1 метр;
- Между кирпичом и материалом теплоизолятора по всей высоте стены оставляют воздушный зазор толщиной 25-30 мм – по типу вентилируемого фасада. По этим воздушным каналам будут проходить постоянные воздушные потоки, которые не дадут стене потерять свои теплоизоляционные свойства, и обеспечат постоянную температуру в доме при условии работающего зимой отопления.
Важно: не рекомендуется обустраивать бетонную стяжку или перекрытие из любых стройматериалов на последнем ряду кладки из кирпича – нужно, чтобы воздух по каналам циркулировал постоянно.
Существенного уменьшения коэффициента теплопроводимости кладки из кирпича можно добиться, не понеся при этом больших расходов, что важно для индивидуального строительства. Качество жилья при реализации вышеперечисленных методов не пострадает, а это – самое главное.
Если в строительстве дома использовать огнеупорный шамотный кирпич, то можно заметно повысить и пожарную безопасность жилья, опять же без существенных затрат, кроме ценовой разницы в марках кирпича. Коэффициент теплопроводности у огнеупорного кирпича немного выше, чем у клинкерного, но безопасность тоже имеет большое значение при эксплуатации дома.
Уровень звукоизоляции стен равен из керамического кирпича ≈ 50 Дб, что близко к стандартным требованиям СНиП – 54 Дб. Такой уровень звукоизоляции может обеспечить кирпичная стена, выложенная в два кирпича – это 50 см толщины. Все остальные размеры нуждаются в дополнительной шумоизоляции, реализованной в самых разных вариантах. Например, железобетонные стены панельного стандартной толщины 140 мм имеют степень шумоизоляции 50 дБ. Повысить свойства звукоизоляции дома можно, увеличив толщину кирпичных стен, но выйдет это дороже, чем при прокладке дополнительного слоя шумоизоляции.
Особенности и отличия типов кирпича
Полнотелые кирпичные изделия, согласно технологии изготовления, имеют ≤ 13% воздушных пустот: такой кирпич подходит для строительства наружных и внутренних стен дома, колонн и столбов, перемычек и арок. Объекты из полнотелого кирпича могут выдерживать повышенную нагрузку из-за высоких показателей прочности по сжатию, изгибанию и морозоустойчивости. Параметры теплоизоляции кирпича, свойства водопоглощения и сцепляемость зависят от степени пористости изделия. Этот кирпич имеет средние показатели сопротивления к теплопередаче, поэтому стены дома рекомендуется делать достаточно толстыми (не менее 0,5 метра), и проводить утепление другими средствами.
Пустотелый кирпич производится с объемом пустот ≤ 45%, поэтому его вес меньше, чем у стандартного полнотелого кирпича. Его используют при строительстве внутренних перегородок, наружных стен и каркасов многоэтажных высотных домов. Форма пустот бывает сквозной или односторонней (закрытой с торца), в форме круга, квадрата, овала или прямоугольника. Формируют пустоты в вертикальном или горизонтальном направлении относительно продольной оси изделия.
Пустоты в и без того небольшом изделии экономят почти половину строительного материала и делают стены теплее. При укладке пустотелого кирпича необходимо контролировать консистенцию цементного раствора – он не должен растекаться по поверхности и заполнять пустоты, которые формируют в стене, о чем писалось выше.
Назначение облицовочного кирпича понятно из его названия – он используется для облицовки фасадов и боковых стен дома. Размеры облицовочных изделий такие же, как и у обычного строительного кирпича (можно приобрести и партию с уменьшенными размерами), что облегчает работу с ним. Кирпич для облицовки часто изготавливают с пустотами, что улучшает его потребительские характеристики – работая с таким кирпичом, можно сэкономить на дополнительной теплоизоляции стен.
Пример марок специальных кирпичей – теплоизолирующие и огнеупорные изделия. Обе марки используют при строительстве печей для обогрева и домашних каминов, а также промышленных плавильных печей. Материал для изготовления – шамотная глина с особыми свойствами огнеупорности. При этом разные технологии изготовления позволяют использовать огнеупорный кирпич для разных условий эксплуатации. Например, кирпич с огнеупорными свойствами может выдержать температуру больше 1600 °С, а теплоизолирующие марки кирпича применяют в технологиях теплоизоляции, например, при нагревании наружных стенок мартеновских печей, а также для предотвращения потерь тепла в зданиях. Для строительства наружных несущих стен дома огнеупорный кирпич не годится – из-за невысокой прочности на сжатие из него можно строить только внутренние перегородки в доме.
Основное предназначение клинкерного кирпича – облицовка фундаментов домов. Эта марка имеет высокий коэффициент морозоустойчивости, механической прочности и водопоглощения, так как для его изготовления используют тугоплавкую глину. Сырой клинкерный кирпич обжигается при более высоких температурах, чем при обжиге обычных марок кирпича.
Читайте также: