Что означает удельная теплоемкость бетона и как она изменяется. Теплоемкость бетона


Удельная теплоемкость бетона в зависимости от его вида

Во время работ по возведению бетонного дома выполняют специальные расчеты, для которых необходимо знать такую величину, как теплоемкость. То есть, то количество теплого воздуха, которое передается раствору и изменяет его температуру, хотя бы на единичку.

Величина или класс бетона, который подвержен модификации, называют коэффициентом или постоянной необходимой для расширения состава. Она составляет 0,00001 (°С)-¹. Значит, что при изменении температуры на 60°С, расширение составит 0,6 мм/м. Поэтому для любого бетонного сооружения необходимы так называемые температурные швы.

Бетон

Бетон

Для нашей страны эта величина на 1 мм составляет 1,1 мм. Исходя из этих данных, 0,3 мм указывает на усадку, +0,6 – коэффициент температуры. В СНИП – е рассмотрены большие размеры, но при этом необходимо учесть тот факт, что изменение на 80°С может повлечь за собой появление трещин в бетоне, имеющим жесткий заполнитель. Поэтому берут во внимание разницу коэффициента расширения и наполнителя (внутреннего).

Теплоемкость бетонного состава

Так как существует много видов раствора, то данная величина также различна. Например, для монолитного воздушно-сухого бетона она составляет 1,35 Вт(м*°С). А это значит, что удельная теплоемкость бетона высокая и поэтому, все наружные стенки строения нужно утеплить.

Если применяемый бетон пористый, тогда данная величина составит от 0,35 до 0,75 Вт(м*°С), так как такой вид раствора имеет низкую прочность.

Тяжелый бетон имеет удельную теплоемкость в пределах 1000 Дж/(кг *°С), то есть 0,2 ккал/(кг*°С). При этом этот же но уже объемный показатель тяжелого типа составляет 2500 Дж/(м³*К), а если состав пористый, тогда изменения полностью зависимы от плотности материала.

Жидкая бетонная смесь имеет удельную теплоемкость до 1500 Дж/(кг*°С). Отметим, что данный раствор легче, чем тяжелый и тяжелее, чем пористый аналогичный материал.

Удельная теплоемкость бетона

Удельная теплоемкость бетона

Отсюда можно сделать вывод, что:

  • также как и у каменного материала, теплоемкость бетона составляет 0,17 – 0,22 ккал/кг;
  • величина расширения указывает на его изменения, а данный коэффициент равен 10Х10^-6, отметим, что у стали он точно такой же.

Что такое удельный вес бетона?

При реставрационных работах, капитальном или точечном ремонте нужно не только приобрести необходимое количество материала, но и сделать расчет по характеристикам. Такое понятие как удельный вес не используют, но все виды бетона отличаются по примененным компонентам. Хотя чаще всего в качестве наполнителя применяют щебень, гальку и другие материалы, но, даже используя одинаковое их количество, не удается сделать идентичный раствор, так как гранулы одного и того же элемента могут отличаться друг от друга (по форме и размеру). Чем они крупнее, тем больше поры в структуре бетона.

Но при проведении работ строителей интересует, сколько весит материал. Ведь по этому параметру и определяют специфику его применения, так как именно по этой величине рассчитывают конструкции с учетом местного климата и других условий. Например, при возведении фундамента, для определения его типа (с учетом почвы на участке), необходимо знать, сколько составляет удельная масса бетона, то же самое касаемо перекрытий, несущей конструкции и др.

Специалисты чаще применяют такое понятие, как «объемный вес», но данная величина не является постоянной. А вес данного строительного материала полностью зависит от тех компонентов, из которых его готовят. Также сюда нужно приплюсовать и воду, которая необходима для замеса.

Учитывая все эти ингредиенты, различают следующие типы бетона:

  1. тяжелый и особо тяжелый;
  2. легкий и особо легкий.

Рассмотрим каждый вид в отдельности.

Тяжелый бетон

Для его приготовления применяют крупнофракционную щебенку или гравий. Таким раствором производят заливку фундаментов, возводят несущую конструкцию. У специалистов имеется приблизительное соотношение ингредиентов, которое может изменяться, а вместе с ней варьирует вес бетона (от 1,8 до 2,5 т/м³).

Особо тяжелый материал применяют редко, только во время строительства специальных промышленных объектов. В качестве крупного заполнителя используют гематит, барит и др. Иногда в состав раствора добавляют железную руду и чугунную дробь. От их количества зависит вес бетона. А цемент должен быть только высокого качества. Такой вид бетона имеет удельную массу от 2,5 до 3,0 т/м³.

Легкий и особо легкий бетон

Данный раствор образовывает структуру с порами, вес материала варьирует от 0,5 до 1,8 т/м³. Для такого типа бетона в качестве наполнителя применяют пемзу, туф и др.

Максимальный вес 1 м³ особо легкого материала до 0,5 т, а в строительстве он используется как теплоизолятор, во время работ по гидроизоляции шва, стыка или его применяют при заделывании трещин. В качестве наполнителя используют перлиты, вермикулит и др.

Применение бетона

Применение бетона

Как определить удельное сопротивление?

Для того чтобы вычислить этот показатель необходимо взять образец – куб с ребрами в 20 см. Его подключают к переменному току, при этом частота промышленная. Бетон укладывают в форму имеющую размеры 20Х20Х20 см. Дно и противоположные стены конструкции выполняются из материала, который не проводит ток, а другие стороны стальные – пластинчатые электроды.

Напряжение регулируют трансформатором. К кубу подключают вольтметр (параллельно) и миллиамперметр (последовательно). Их измерительный механизм относится к электромагнитной системе. Также к кубу подсоединен ваттметр имеющий механизм ферродинамической системы.

Подключив данную конструкцию, вычисляют удельное сопротивление бетона, которое определяется формулой:

  • P = 0,2 V/ I, где P – удельное сопротивление;
  • V – показания вольтметра;
  • I – показания амперметра.

Следует учесть, что при этом ваттметр (его показания) удерживают на начальной величине.

Заключение

Это экспериментальный вариант расчета данной величины.

Отметим, что существуют и другие методы позволяющие произвести вычисление не только удельного сопротивления, но и веса бетона.

stroitel5.ru

Теплоаккумулирующая способность материалов | | Mensh.ru

Способность материала удерживать тепло оценивается его удельной теплоемкостью, т.е. количеством тепла (в кДж), необходимым для повышения температуры одного килограмма материала на один градус. Например, вода имеет удельную теплоемкость, равную 4,19 кДж/(кг*K). Это значит, например, что для повышения температуры 1 кг воды на 1°K требуется 4,19  кДж.

Таблица 1. Сравнение некоторых теплоаккумулирующих материалов Материал Плот-ность, кг/м3 Тепло-емкость, кДж/(кг*K) Коэффи-циент тепло-провод-ности, Вт/(м*K) Масса ТАМ для тепло-аккумули-рования 1 ГДж теплоты при Δ= 20 K, кг Отно-ситель-ная масса ТАМ по отно-шению к массе воды, кг/кг Объем ТАМ для тепло-аккумули-рования 1 ГДж теплоты при Δ= 20 K, м3 Отно-ситель-ный объем ТАМ по отно-шению к объему воды, м3/м3
Гранит, галька 1600 0,84 0,45 59500 5 49,6* 4,2
Вода 1000 4,2 0,6 11900 1 11,9 1
Глауберова соль (декагидрат сульфата натрия)* 14600т1300ж 1,92т3,26ж 1,85т1,714ж 3300 0,28 2,26 0,19
Парафин* 786т 2,89т 0,498т 3750 0,32 4,77 0,4

Для водонагревательных установок и жидкостных систем отопления лучше всего в качестве теплоаккумулирующего материала применять воду, а для воздушных гелиосистем — гальку, гравий и т.п. Следует иметь в виду, что галечный теплоаккумулятор при одинаковой энергоемкости по сравнению с водяным теплоаккумулятором имеет в 3 раза больший объем и занимает в 1,6 раза большую площадь. Например, водяной теплоаккумулятор диаметром 1,5 м и высотой 1,4 м имеет объем 4,3 м3, в то время как галечный теплоаккумулятор в форме куба со стороной 2,4 м имеет объем 13,8 м3.

Плотность аккумулирования теплоты в значительной степени зависит от метода аккумулирования и рода теплоаккумулирующего материала. Она может быть аккумулирована в химически связанном виде в топливе. При этом плотность аккумулирования соответствует теплоте сгорания, кВт*ч/кг:

  • нефть — 11,3;
  • уголь (условное топливо) — 8,1;
  • водород — 33,6;
  • древесина — 4,2.

При термохимическом аккумулировании теплоты в цеолите (процессы адсорбции — десорбции) может аккумулироваться 286 Вт*ч/кг теплоты при разности температур 55°C. Плотность аккумулирования теплоты в твердых материалах (скальная порода, галька, гранит, бетон, кирпич) при разности температур 60°C составляет 14…17 Вт*ч/кг, а в воде — 70 Вт*ч/кг. При фазовых переходах вещества (плавление — затвердевание) плотность аккумулирования значительно выше, Вт*ч/кг:

  • лед (таяние) — 93;
  • парафин — 47;
  • гидраты солей неорганических кислот — 40…130.
Таблица 2. Сравнение удельной теплоемкости и плотности различных материалов на основе равных объемов Материал Удельная теплоемкость, кДж/(кг*K) Плотность, кг/м3 Теплоемкость, кДж/(м3*K)
Вода 4,19 1000 4187
Металлоконструкции 0,46 7833 3437
Бетон 1,13 2242 2375
Кирпич 0,84 2242 1750
Магнетит, железная руда 0,68 5125 3312
Базальт, каменная порода 0,82 2880 2250
Мрамор 0,86 2880 2375

К сожалению, лучший из приведенных в таблице 2 строительных материалов — бетон, удельная теплоемкость которого составляет 1,1 кДж/(кг*K), удерживает лишь ¼ того количества тепла, которое хранит вода того же веса. Однако плотность бетона (кг/м3) значительно превышает плотность воды. Во втором столбце таблицы 2 приведены плотности этих материалов. Умножив удельную теплоемкость на плотность материала, получим теплоемкость на кубический метр. Эти величины приведены в третьем столбце таблицы 2. Следует отметить, что вода, несмотря на то, что обладает наименьшей плотностью из всех приведенных материалов, имеет теплоемкость на 1 м3 выше (2328,8 кДж/м3), чем остальные материалы таблицы, в силу ее значительно большей удельной теплоемкости. Низкая удельная теплоемкость бетона в значительной степени компенсируется его большой массой, благодаря которой он удерживает значительное количество тепла (1415,9 кДж/м3).

www.mensh.ru

Теплоемкость твердых материалов и жидкостей

 

НазваниеCpжкДж/(кг °С)НазваниеCpжкДж/(кг °С)
Асбест 0,80 Мрамор 0,80
Асбоцемент (плиты) 0,96 Панели легкие строительные 1,47...1,88
Асфальт 0,92 Парафин 2,19
Базальт 0,84 Песчаник глиноизвестковый 0,96
Бакелит 1,59 Песчаник керамический 0,75-0,84
Бетон 1,00 Песчаник красный 0,71
Бумага сухая 1,34 Пластмасса 1.67...2.09
Волокно минеральное 0,84 Полистирол 1,38
Гипс 1,09 Полиуретан 1,38
Глина 0,88 Полихлорвинил 1,00
Гранит 0,75 Пробка 1,26...2,51
Графит 0,84 Пробка, крошка 1,38
Грунт песчаный 1.1...3.2 Резина твердая 1,42
Дерево, дуб 2,40 Сера ромбическая 0,71
Дерево, пихта 2,70 Слюда 0,84
Древесно-волокнистая плита 2,30 Солидол 1,47
Земля влажная 2,0 Соль каменистая 2.1...3.0
Земля сухая 0,84 Соль каменная 0,92
Земля утрамбованная 1,0-3,0 Соль поваренная 0,88
Зола 0,80 Стекло 0,75-0,82
Известь 0,84 Стекловолокно 0,84
Кальцит 0,80 Тело человека 3,47
Камень 0.84..1,26 Торф 1,67...2,09
Каолин (белая глина) 0,88 Уголь бурый (О...1ОО °С )  
Картон сухой 1,34 20% воды 2,09
Кварц 0,75 60% воды 3,14
Кизельгур (диатомит) 0,84 в брикетах 1,51
Кирпич 0,84 Уголь древесный 0,75... 1,17
Кирпичная стена 0,84... 1,26 Уголь каменный (0...100°С) 1,17... 1,26
Кожа 1,51 Фарфор 0,80
Кокс (0...100°С) 0,84 Хлопок 1,30
(0...1000°C) 1,13 Целлюлоза 1.55
Лед (0°С) 2.11 Цемент 0,80
(-10°С) 2,22 Чугун 0,55
(-20 °С) 2,01 Шерсть 1,80
(-60 °С ) 1,64 Шифер 0,75
Лед сухой (твердая CO2) 1,38 Щебень 0,75...1,00
НазваниеCpжкДж/(кг °С)НазваниеCpжкДж/(кг °С)
Ацетон 2,22 Масло минеральное 1,67...2,01
Бензин 2,09 Масло смазочное 1,67
Бензол (10°С) 1,42 Метиленхлорид 1,13
(40С) 1,77 Метил хлорид 1,59
Вода чистая (0°С) 4,218 Морская вода (18°С)  
(10°С) 4,192 0,5% соля 4,10
(20°С) 4,182 3% соля 3,93
(40°С) 4,178 6% соли 3,78
(60°С) 4,184 Нефть 0,88
(80°С) 4,196 Нитробензол 1,47
(100°С) 4,216 Парафин жидкий 2,13
Глицерин 2,43 Рассол (-10°С)  
Гудрон 2,09 20% соли 3,06
Деготь каменноугольный 2,09 30% соли 2,64...2,72
Дифенил 2,13 Ртуть 0,138
Довтерм 1,55 Скипидар 1,80
Керосин бытовой 1,88 Спирт метиловый (метанол) 2,47
Керосин бытовой (100 °С) 2,01 Спирт нашатырный 4,73
Керосин тяжелый 2,09 Спирт этиловый (этанол) 2,39
Кислота азотная 100%-я 3,10 Толуол 1.72
Кислота серная 100%-я 1,34 Трихлорэтилен 0,93
Кислота соляная 17%-я 1,93 Хлороформ 1,00
Кислота угольная (-190°С) 0,88 Этиленгликоль 2,30
Клей столярный 4,19 Эфир кремниевой кислоты 1,47

 

Примечание: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

temperatures.ru

СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели бетона и природного камня. Бетоны, Гранит, Гнейс, Базальт, Мрамор, известняк, Туф. Теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.

tehtab.ru

TehTab.ru Инженерный справочник. Технические таблицы

ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ:

БОНУСЫ ИНЖЕНЕРАМ!:

МЫ В СОЦ.СЕТЯХ:

Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Материалы - свойства, обозначения / / Строительные материалы. Физические, механические и теплотехнические свойства.  / / СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели бетона и природного камня. Бетоны, Гранит, Гнейс, Базальт, Мрамор, известняк, Туф. Теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.

Расчетные теплотехнические показатели бетона и природного камня. Бетоны, Гранит, Гнейс, Базальт, Мрамор, известняк, Туф. Теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.

Бетоны (ГОСТ 7473, ГОСТ 25192) и растворы (ГОСТ 28013)

Материал

Характеристики материалов в сухом состоянии

Расчетные коэффициенты (при условиях эксплуатации по СНиП 23-02)

плот- ность, кг/м3

удельная тепло- емкость, кДж/(кг°С)

коэффи- циент тепло- провод- ности, Вт/(м°С)

массового отношения влаги в материале, %

теплопро- водности, Вт/(м°С)

тепло- усвоения (при периоде 24 ч), Вт/(м2°С)

паропро- ницае- мости, мг/(мчПа)

А

Б

А

Б

А

Б

А, Б

Железобетон (ГОСТ 26633) 2500 0.84 1.69 2 3 1.92 2.04 17.98 18.95 0.03
Бетон на гравии или щебне из природного камня (ГОСТ 26633) 2400 0.84 1.51 2 3 1.74 1.86 16.77 17.88 0.03
Раствор цементно-песчаный 1800 0.84 0.58 2 4 0.76 0.93 9.6 11.09 0.09
Раствор сложный (песок, известь, цемент) 1700 0.84 0.52 2 4 0.7 0.87 8.95 10.42 0.098
Раствор известково-песчаный 1600 0.84 0.47 2 4 0.7 0.81 8.69 9.76 0.12

Облицовка природным камнем (ГОСТ 9480)

Материал

Характеристики материалов в сухом состоянии

Расчетные коэффициенты (при условиях эксплуатации по СНиП 23-02)

плот- ность, кг/м3

удельная тепло- емкость, кДж/(кг°С)

коэффи- циент тепло- провод- ности, Вт/(м°С)

массового отношения влаги в материале, %

теплопро- водности, Вт/(м°С)

тепло- усвоения (при периоде 24 ч), Вт/(м2°С)

паропро- ницае- мости, мг/(мчПа)

А

Б

А

Б

А

Б

А, Б

Гранит, гнейс и базальт 2800 0.88 3.49 0 0 3.49 3.49 25.04 25.04 0.008
Мрамор 2800 0.88 2.91 0 0 2.91 2.91 22.86 22.86 0.008
Известняк 2000 0.88 0.93 2 3 1.16 1.28 12.77 13.7 0.06
Известняк 1800 0.88 0.7 2 3 0.93 1.05 10.85 11.77 0.075
Известняк 1600 0.88 0.58 2 3 0.73 0.81 9.06 9.75 0.09
Известняк 1400 0.88 0.49 2 3 0.56 0.58 7.42 7.72 0.11
Туф 2000 0.88 0.76 3 5 0.93 1.05 11.68 12.92 0.075
Туф 1800 0.88 0.56 3 5 0.7 0.81 9.61 10.76 0.083
Туф 1600 0.88 0.41 3 5 0.52 0.64 7.81 9.02 0.09
Туф 1400 0.88 0.33 3 5 0.43 0.52 6.64 7.6 0.098
Туф 1200 0.88 0.27 3 5 0.35 0.41 5.55 6.25 0.11
Туф 1000 0.88 0.21 3 5 0.24 0.29 4.2 4.8 0.11
↓Поиск на сайте TehTab.ru - Введите свой запрос в форму
Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу.
TehTab.ru

Реклама, сотрудничество: [email protected]

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. Rambler's Top100

Смотрите также