Теплопроводность бетона и пенополистирола

Обновлено: 30.04.2024

Полистиролбетон получил распространение благодаря некоторым качествам, являющимся важными при строительстве здания. Одним из таких является теплопроводность, которая отвечает за свойство материала сохранять температуру.

Полистиролбетон является лидером среди легких бетонов в этом отношении, популярность его применения непосредственно связана с данным фактом. И в этой статье мы постараемся внимательно изучить все характеристики, влияющие на подобный показатель, и выясним, отчего же зависит теплопроводность полистиролбетона.

Кратко о полистиролбетоне

Сначала давайте немного познакомимся с материалом и рассмотрим значения свойств, которые находятся во взаимной зависимости от коэффициента теплопроводности.

Характеристики материала

Полистиролбетон характеризуется наличием в составе полистирольной крошки, которая снижает вес изделий и их прочность и плотность.

Помимо нее, в состав входят: цемент, вода, песок и омыленная смола. Также допустимы некоторые примеси в виде добавок, повышающих качество готового материала.

Полистиролбетон: состав материала

Основные свойства материала:

Марка морозостойкости может быть более 150 циклов и достигать 200. По крайней мере, по утверждению некоторых производителей.

Минимум, установленный государственным стандартом, составляет 25 циклов.

Некоторые изделия лишь с трудом дотягивают до минимума, а другие его значительно превосходят.Морозостойкость блоков разных марок может значительно отличаться.

Именно поэтому перед покупкой стоит внимательно ознакомиться с техническими характеристиками материала и провести сравнение изделий различных изготовителей.

Коэффициент теплопроводности берет свой отсчет от показания в 0,05 Вт*мС. Как уже говорилось, это – лидирующая позиция среди легких бетонов.

Обратите внимание! Стоит учитывать, что в связи с высокой способностью к теплосохранению, другие качества будут наоборот – понижены. Ниже мы рассмотрим эту зависимость.

Плотность и прочность

Плотность находится в пределах 150-600 кг/м3. Прочность – В0,5-В3,5.

Показатели весьма невелики, однако максимальных их значений достаточно для возведения одноэтажной конструкции, и при этом она обещает быть теплой.

Однако стоит заметить, что все легкие бетоны, помимо керамзитобетона, к данному недостатку склонны в большей или меньшей степени.

Гигроскопичность – невелика, составляет около 5-7%. Если сравнивать, например, газобетоном, то полистиролбетон становится весьма конкурентным, ведь у последнего показатель достигает 25%.

Выше мы рассмотрели состав материала и убедились в том, что экологичность полистиролбетона – вне всяких сомнений.

В соответствии со стандартом, полистиролбетон и изделия из него не горят.

Точно утверждать о высокой долговечности материала никак нельзя, так как проверить данный факт опытным путем пока не удалось в силу недолгого существования полистиролбетона на рынке строительных материалов.

Как заверяют производители, долговечность может достигать более сотни лет.

Основные плюсы материала

Виды изделий и особенности их применения

В соответствии с плотностью, полистиролбетон бывает нескольких видов, что и определяет сферу его применения и числовые значения других показателей.

Теплоизоляционный материал имеет среднюю плотность, не превышающую 300 кг/м3. Минимальное значения – 150. Как становится очевидным, применяется такой полистиролбетон исключительно как теплоизоляционный и звукоизолирующий материал.
Теплоизоляционно-конструкционные полистиролбетонные блоки имеют плотность около 300-400 кг/м3. Использоваться они могут как в качестве теплоизоляции, так и при возведении конструкций, на которые не предполагается воздействие серьезных нагрузок.
Конструкционно-теплоизоляционный вид характеризуется средней плотностью в 500-600 кг/м3. С его помощью можно возводить стены и перегородки.

Плотность, теплопроводность и паропроницание полистиролбетона

Изделия выпускаются нескольких видов:

Блоки стеновые, использующиеся при возведении стен;
Блоки перегородочные, служащие материалом при монтаже перегородок;
Блоки вентиляционные, характеризующиеся наличием специализированных отверстий для проводки коммуникаций;

Изделия, имеющие лицевую, то есть облицовочную сторону. При их использовании отделывать дом снаружи не понадобится.

Наиболее распространенной сферой применения материала является теплоизоляция. Утепление полистиролбетоном получило распространение благодаря низкому коэффициенту теплопроводности материала и бюджетной стоимости. Цена на материал сравнительно низкая, поэтому изделия доступны широкому кругу потребителей.

Утепление стен полистиролбетоном, и иных конструкций и покрытий, может быть выполнено в нескольких вариантах:

Применение блочных изделий;
Использование материала в жидком виде.

Применение блоков из полистиролбетона

Последний вариант наиболее распространен.

Монолитный полистиролбетон применяют при:

Устройстве основы под теплые полы;
Изоляции кровли, перекрытий;
В качестве материала при заполнении каркасов с целью утепления и во многих других случаях.

Стоит отметить, что применение материала не требует наличия особых навыков, работы могут быть проведены своими руками.

Понадобится лишь инструкция и минимальный набор инструмента.

Коэффициент теплопроводности полистиролбетона, и зависимость его от других показателей

Давайте выясним, от чего зависит способность к удержанию температур.

В первую очередь стоит сказать о плотности и прочности изделий, которые формируются уже на стадии производства путем изменения пропорций сырья. Воспользуемся таблицей.

Полистиролбетон: теплопроводность и плотность:

Какими недостатками обладают в свою очередь изделия, отличающиеся высокой способностью к теплосохранению?

Морозостойкость их не нормируется, она будет предельно мала;
Долговечность – снижена;
Гигроскопичность – повышена;
Хрупкость;
Низкая плотность.

Из плюсов стоит отметить малый вес и невысокую стоимость.

Как повысить способность полистиролбетона к сохранению температуры, расчет толщины стен

Теперь давайте разбираться, каким же образом можно изменить такие взаимосвязанные свойства как плотность и теплопроводность? А предварительно проведем расчет необходимой толщины стены на примере среднего региона.

Рассчитываем оптимальную толщину стены

Для расчета требуемой толщины стены необходимо узнать показатель теплоотдачи, который является обратной величиной коэффициента теплопроводности. Он различен для каждого региона, его значение указано в СНиП.

Для упрощения расчетов, подсчитаем толщину стены без учета утепления и последующей отделки. Предположим, что изделия мы будем использовать, обладающие плотностью Д600. Теплопроводность их равна около 0,17 Вт*мС. 0,17*3,4=0,578 см.

При проведении более точных расчетов, необходимо учитывать теплопроводность облицовочного материала и утеплителя. Их значения нужно вычесть из показателя теплоотдачи и опять же перемножить.

Например, допустим, что коэффициент теплопроводности утеплителя равен 0,02, а облицовки – 0,5. Считаем: 3,4-0,5-0,02=2,88. 0,17*2,88=0,49 см.

Изменение характеристик при производстве и укладке изделий

Изменение теплоизоляционных качеств и плотности можно произвести при помощи следующих приемов:

Еще на стадии производственного цикла, повысить плотность можно путем изменения пропорций сырья: цемента должно быть больше, а процентное соотношение крошки полистирола – меньше. В этом случае увеличатся плотность, прочность и вес готового материала.

Пропорции сырья для полистиролбетона разной плотности

Также существуют специализированные добавки, влияющие на соотношение плотности и теплопроводности, их добавляют на стадии приготовления смеси.

На заметку! При самостоятельном производстве крайне внимательно дозируйте все компоненты, в противном случае, желаемого результата добиться не получится. Зачастую именно поэтому у застройщиков не получается оправдать затраты, так как выходит много бракованной продукции.

Тепловая обработка изделий также повысит плотность материала.
При кладке изделий необходимо применять специализированный состав, с его помощью можно уменьшить мостики холода и, как следствие, повысить способность теплосохранению.
При помощи утепления показатель теплоизоляции будет также увеличен.

Сравнение значения теплопроводности полистиролбетона с основными конкурентами

Сравнение полистиролбетона по теплопроводности с другими материалами:

В заключение

Вывод напрашивается сам собой: плотность полистиролбетона неконкурентная, а вот коэффициент теплопроводности весьма хорош. Поэтому, совершенно не удивительна его основная сфера применения – теплоизоляция конструкций. В этой случае, практичность и эффективность использования материала вполне оправдана.

Ещё раз отметим, что утепление полистиролбетоном получило распространение именно благодаря высокой способности данного материала к теплосохранению.

Сравнение эффективности популярных материалов-утеплителей.

В домах современного типа наибольшие потери тепла происходят через стены. Согласно СНиП 23-01-99 теплосопротивление стен жилых и производственных зданиий, в среднем по России, должно иметь значение не ниже R=3,0.

Теплосопротивление (R=м² * °С / Вт) стены зависит от материала, из которого она сделана.

Теплосопротивление материалов

Кладка из красного кирпича, толщина стены 0,25 м. (в один кирпич)	0,36
Кладка из красного кирпича, толщина стены 0,38 м. (полтора кирпича)	0,53
Кладка из силикатного кирпича, толщина стены 0,25 м. (в один кирпич)	0,30
Кладка из силикатного кирпича, толщина стены 0,38 м. (полтора кирпича)	0,44
Кладка из газо-пеноблоков, толщина стены 0,2 м.	0,69
Кладка из газо-пеноблоков, толщина стены 0,3 м.	0,81
Брус деревянный, 100 мм.	0,71
Брус деревянный, 150 мм.	1,07
Металл 0,5 – 1,0 мм. (ангары, павильоны, строит. вагончики, крыши домов)	0,1

Из таблицы следует, что в соответствии с требованиями СНиП толщина стен жилого дома должна быть:

Исполнение данных условий в современной действительности абсолютно нереально. Вот почему использование утеплителей сегодня – вынужденная необходимость. Чем ниже коэффициент теплопроводности утеплителя, тем меньше его слой.

Коэффициент теплопроводности, ЭФФЕКТИВНЫЙ срок службы и толщина слоя

Наименование	Коэффициент теплопроводности	Срок службы	Толщина слоя
Пенополиуретан	0,025	50 лет	5 см
Пенополистирол	0,035	15 лет	8 см
Пенопласт	0,04	10 лет	10 см
Минвата, базальтовое волокно	0,045	8 лет	12 см
Стекловата	0,05	5 лет	15 см
Керамзит	0,15	40 лет	35 см

Примеры расчета толщины утеплителей

ДЛЯ ТЕХ КТО СТРОИТ

Для того, чтобы добиться требуемого минимального значения теплосопротивления R=3,0 приведем четыре примера.

Стены дома из силикатного кирпича, толщина стены 0,38 м. R= 0,44.

Требуемое значение R - R_стены = 3,0 - 0,44 = 2,56. Теперь 2,56 умножаем на коэффициент теплопроводности ППУ = 0,025. Получаем:

2,56 х 0,025 = 6 см ППУ.

(пенополистирол - 9 см., пенопласт – 12 см., минвата и т.п. – 15 см., стекловата – 20 см., керамзит – 35-40 см. )

Все материалы кроме ППУ еще нужно крепить к поверхности. Керамзит нужно засыпать. ППУ наносится сразу в готовом виде.

Стены дома из деревянного бруса 150 мм. R=1,07.

1,93 х 0,025 = 5 см ППУ.

Стены дома из пено- газобетонного блока 40 см. R= 1,1

1,9 х 0.025 = 5 см ППУ.

Утепление крыши из листового металла (профнастил, металлочерепица) или ангаров. R=0,1

2,9 х 0,025 = 7 см ППУ.

Таким образом, сооружение из металла, утепленное ППУ слоем 7 см приобретает требуемое значение теплосопротивления R=3,0 и пригодно для круглогодичного проживания.

Теперь сравните это с тем, что мы видим вокруг. Практически нигде нет такого уровня теплоизоляции зданий, а ведь R=3,0 - это необходимый минимум!

Используя пенополиуретан в качестве утеплителя можно значительно снизить затраты на строительство за счет возведения стен меньшей толщины, менее массивного фундамента и т.д.

Легкий каркасный дом на столбчатом фундаменте, обшитый снаружи ЦСП или сайдингом и утепленный ППУ слоем 7 см в ДВА РАЗА ТЕПЛЕЕ коттеджа с толщиной стен в два кирпича. А стоимость этих домов несопоставима. Утепленный ППУ каркасный дом размером 12 х 9 обойдется в 800-900 тыс. руб., а утепленный дом такого же размера из кирпича или блоков будет стоить 2 - 2,5 млн. руб.

Если же такой дом построить своими руками (технология доступна каждому, было бы желание), то его стоимость не превысит 600 тыс. руб. Основной материал - брус 150х50 или 200х50. Вряд ли существует более выгодное предложение: за сравнительно небольшие деньги получить теплый дом для круглогодичного проживания, не опасаясь за качество утеплителя и ежегодно экономить на отоплении круглую сумму.

В таком теплом доме абсолютно не нужны громоздкие и дорогие водные системы отопления в виде электрических или газовых котлов, труб и радиаторов. Для обогрева 80 кв.м. достаточно несколько нагревателей с общей потребляемой мощностью 3 КВт. и бензиновый генератор на 5 КВт для аварийных случаев.

Если же средства позволяют построить кирпичный дом, то ППУ позволить существенно снизить первоначальные затраты на фундамент и кирпич, а затем существенно сократить расходы на отопление.

Для примера. В Самаре есть дом утепленный жестким ППУ слоем 15 см. Материал стен - силикатный кирпич. Общая площадь дома - 365 кв.м., 1-й этаж и мансарда.

Отопление - электрические инфракрасные нагреватели, котла и радиаторов нет.

Общая потребляемая мощность в зимний период, включая отопление и все бытовые приборы - 3 500 КВт/мес. или 4,9 КВт/час.

По ценам на электроэнергию в 2015 году расходы на дом в зимний период составляют не более 5 000 руб/мес.

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

Наименование	Коэффициент теплопроводности
В сухом состоянии	При нормальной влажности	При повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон	0,09	0,14	0,18
Сосна, ель вдоль волокон	0,18	0,29	0,35
Дуб вдоль волокон	0,23	0,35	0,41
Дуб поперек волокон	0,10	0,18	0,23
Пробковое дерево	0,035
Береза	0,15
Кедр	0,095
Каучук натуральный	0,18
Клен	0,19
Липа (15% влажности)	0,15
Лиственница	0,13
Опилки	0,07-0,093
Пакля	0,05
Паркет дубовый	0,42
Паркет штучный	0,23
Паркет щитовой	0,17
Пихта	0,1-0,26
Тополь	0,17

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

Представлена сравнительная таблица значений коэффициента теплопроводности, плотности пеноплэкса и пенополистирола ПСБ различных марок в сухом состоянии при температуре 20…30°С. Указан также диапазон их рабочей температуры.

Теплоизоляцию пеноплэкс, в отличие от беспрессового пенополистирола ПСБ, производят при повышенных температуре и давлении с добавлением пенообразователя и выдавливают через экструдер. Такая технология производства обеспечивает пеноплэксу закрытую микропористую структуру.

Пеноплэкс, по сравнению с пенополистиролом ПСБ, обладает более низким значением коэффициента теплопроводности λ, который составляет 0,03…0,036 Вт/(м·град). Теплопроводность пеноплэкса приблизительно на 30% ниже этого показателя у такого традиционного утеплителя, как минеральная вата. Следует отметить, что коэффициент теплопроводности пенополистирола ПСБ в зависимости от марки находится в пределах 0,037…0,043 Вт/(м·град).

Плотность пеноплэкса ρ по данным производителя находится в диапазоне от 22 до 47 кг/м 3 в зависимости от марки. Показатели плотности пенополистирола ПСБ ниже — плотность самых легких марок ПСБ-15 и ПСБ-25 может составлять от 6 до 25 кг/м 3 , соответственно.

Максимальная температура применения пенополистирола пеноплэкс составляет 75°С. У пенопласта ПСБ она несколько выше и может достигать 80°С. При нагревании выше 75°С пеноплэкс не плавится, однако ухудшаются его прочностные характеристики. Насколько при таких условиях увеличивается коэффициент теплопроводности этого теплоизоляционного материала, производителем не сообщается.

Следует отметить, что теплоизоляция пеноплэкс благодаря своей закрытой микропористой структуре практически не впитывает влагу, не подвергается воздействию плесени, грибков и других микроорганизмов, является экологичным и безопасным для человека утеплителем.

Кроме того, экструдированный пенополистирол пеноплэкс обладает достаточно высокой химической стойкостью ко многим используемым в строительстве материалам. Однако некоторые органические вещества и растворители, приведенные в таблице ниже, могут привести к размягчению, усадке и даже растворению теплоизоляционных плит.

За последние двадцать лет пенопласт, или по правильному, пенополистирол прочно вошел в нашу с вами жизнь. Самым ценным качеством пенополистирола является его низкая теплопроводность. Он великолепно держит тепло! Это свойство стали использовать в строительной индустрии.

Сегодня утепление фасадов пенополистиролом позволяет значительно сократить издержки в строительстве многоэтажных зданий различного назначения и эффективно снизить теплопотери дома в частном домостроении.

Теплопроводность пенополистирола ПСБ С 25 составляет О,038 Вт/(м*К) .

К сравнению возьмем другие популярные строительные материалы:

Минеральная вата 0,034-0,039

Чем выше цифры, тем холоднее материал. Для утепления фасада используется марка ПСБ С 25 ф. Это один из самых эффективных утеплителей.

Расшифровывается как « П енополистирол С успензионный Б еспрессовый С амозатухающий» плотности 25 (250 грамм стирола на м3), ф асадный.

Итак разберем страхи, связанные с применением пенополистирола.

Первое - "пенопласт не дышит".

Есть такое свойство материалов как паропроницаемость. Именно это свойство определяет дышит материал или не дышит. Посмотрим на цифры.

Паропроницаемость пенополистирола 0,05 Мг/(м*ц*Пв)

А теперь внимание! Сосна или ель поперек волокон--0,06!

То есть паропроницаемость у пенопласта такая же как у деревянного сруба! И даже лучше чем у бетона!

Второе - "пенопласт горит".

По пожаробезопасности пенопласт относится к группе Г1. Это слабогорючие материалы. Не зря в маркировке пенопласта есть определение - "самозатухающийся". Действительно, поджечь пенопласт довольно затруднительно. Он поддерживает горение, это и есть группа пожаробезопасности Г1, но сам не горит. Попробуйте бросить спичку на кусок пенопласта, он будет плавиться пока горит спичка. Как только она погаснет, он тоже перестанет гореть.

Но если есть основной источник горения, например дерево, то пенопласт будет гореть вместе с ним и, при этом, выделять довольно токсичный дым!

Третье - "в нем заводятся мыши".

За, более чем двадцатилетний опыт работы, я не разу не встречал мышей в пенопласте. Мыши могут жить во многих местах, но в пенопласте они не живут. Им там просто некомфортно. Полевые мыши организуют гнезда на участке в обычной траве под снегом.

Домашние, скорее, проберутся в дом, чем будут селиться на улице. Мыши живут там, где есть много выходов из гнезда и недалеко добраться до еды. Это места под террасами, беседками, банями, даже под домом. Ну и конечно в доме. В пенопласте им нечем дышать и нечего есть. Они могут прогрызть ход, но жить там не будут.

В пенополистироле организуют гнезда только крысы. Но, опять же, не на фасаде! А в свободно лежащих листах, хранящихся в сарае, гараже или подвале.

Я замечал, что даже насекомые не селятся в пенопласте.

Четвертое - "со временем он разрушится".

Действительно, пенополистирол боится прямых солнечных лучей. На солнышке он начинает выгорать в прямом смысле слова.Превращается в труху. Правда очень медленно.В год миллиметров на пять.

Поэтому его необходимо закрывать клеем с сеткой. Сетка играет армирующую роль, а клей защищает от непогоды и солнца. Сверху можете покрасить или нанести модную декоративную штукатурку, даже плиткой обложить.

Закрытый пенопласт, практически, не подвержен никаким влияниям. Он выдерживает температуру до 80 градусов, не садится, не боится влаги( в отличии от минплиты).

Когда мы разбирали старые фасады, пенополистирол всегда выглядел как новый. Клей на нем держится как влитой, скорее отламывается сам пенопласт, чем клей! Очень крепкая конструкция!

При толщине стен в полтора кирпича, нужно применять пенопласт толщиной 100-120 мм. Этого вполне хватит. Дом будет теплый и комфортный.

Читайте также: