Теплопроводность строительных материалов

Теплопроводность - свойство материала проводить тепловой поток через свою толщу от одной поверхности к другой, обусловленное наличием в материале градиента потенциала переноса.

Теплопроводность пористых строительных материалов зависит от вида вещественного состава материала, показателя пористости и характера пор, влажности и температуры, при которой протекает теплопередача.

Иногда теплопроводность строительных материалов характеризуют величиной, обратной коэффициенту теплопроводности, - термическим сопротивлением.

С увеличением плотности однородных пористых материалов возрастает их теплопроводность, и наоборот. Однако четкая зависимость между плотностью и теплопроводностью наблюдается лишь у некоторых материалов с влажностью менее 7%.

Теплопроводность пористых материалов ниже, чем плотных. Это объясняется тем, что в пористых материалах тепловой поток проходит как через вещество материала, так и через поры, заполненные воздухом. Очень низкая теплопроводность воздуха оказывает значительное сопротивление прохождению теплового потока. Однако при одинаковой пористости теплопроводность пористых материалов тем меньше, чем мельче размер пор, поскольку в крупных порах происходит передача теплоты конвекцией. Перенос теплоты движением воздуха возрастает при наличии сообщающихся крупных пор. Материалы с замкнутыми порами менее теплопроводны, чем с сообщающимися.

При проектировании ограждающих конструкций и теплоизоляции следует учитывать, что при увлажнении теплопроводность строительных материалов резко возрастает, так как заполненные водой поры значительно лучше пропускают тепловой поток. Теплопроводность материала зависит и от его структуры: у материалов с волокнистым и слоистым строением теплопроводность поперек и вдоль направления волокон (слоев) неодинакова. Так, у древесины при направлении теплового потока вдоль волокон термическое сопротивление вдвое меньше, чем поперек. А это значит, что теплопроводность дощатого и щитового паркетного пола меньше аналогичного показателя пола из торцовой деревянной шашки. Эту зависимость следует учитывать и при использовании для теплоизоляции искусственных слоистых материалов и изделий типа сэндвич. Теплопроводность -одно из важнейших эксплуатационно-технических свойств материалов, применяемых для наружных стен, перекрытий и покрытий, для изоляции теплосетей, холодильников, котлов и т.п. От применения эффективных теплоизоляционных материалов в ограждающих конструкциях жилых, общественных и промышленных зданий зависят, в частности, эксплуатационные расходы на их отопление в холодное время года.

Теплоемкость - свойство материала поглощать при нагревании тепло, определяемое отношением количества теплоты, поглощаемой материалом при бесконечно малом изменении его температуры, к этому изменению. Отношение теплоемкости к единице количества материала называют удельной теплоемкостью с. Различают удельную теплоемкость по массе (отнесенную к единице массы) и по объему (отнесенную к единице объема).

Теплоемкость строительных материалов учитывают при определении теплоустойчивости наружных ограждений отапливаемых зданий, при расчете необходимого подогрева некоторых материалов (растворов, бетонов, мастик) для работы в зимнее время, при расчете отопительных систем и т. п. С целью лучшей аккумуляции тепла в стенах и перекрытиях, необходимой для выравнивания колебаний температурного режима помещений, в наружных ограждающих конструкциях следует применять материалы с высокой удельной теплоемкостью.

Термостойкость - свойство материала сохранять свои основные физико-механические характеристики и не изменять структуру при термических воздействиях. Понятие термостойкости применяют, в основном, к огнеупорным и хрупким материалам.

Термостойкость материала зависит от его однородности и коэффициента линейного расширения. Чем однороднее материал и чем ниже коэффициент линейного расширения, тем выше его термическая стойкость. Например, природные каменные материалы из мономинеральных горных пород (мрамор) более стойки к резким изменениям температуры, чем материалы из мономинеральных горных пород (гранит). Высокой термостойкостью отличается кварцевое стекло, у которого температурный коэффициент линейного расширения мал.

Термостойкость материала определяется его способностью сопротивляться, не разрушаясь, термическим напряжениям, возникающим при одно - и многократном воздействии высокой температуры, и характеризуется предельной температурой, при нагреве до которой и при последующем резком охлаждении существенно изменяются механические свойства (прочность) испытываемых цилиндрических и призматических образцов.