Опубликовано значение коэффициента, показатели морозостойкости материала, величина теплоемкости в таблице
Плотность клинкерного кирпича
Блоки клинкерные производят из сухой глины красного оттенка. После закаливания при высоких температурных режимах состав приобретает устойчивую плотность — от 1900 до 2100 кг/см3. Износостойкость обусловлена и низкой пористостью — всего 5%, которая достигается спеканием минерального состава, снижающим объемы щелей в кирпичах, уменьшающим вероятность попадания влаги в сырье.
Марки блоков отличаются оттенками и фактурами, которые производятся посредством подбора специальных составов глин, изменения температурных режимов и времени при обжиге. Но показатели уплотненности состава сохраняются на среднем для подвида уровне.
Недостатки — высокие цена и теплопроводность. Поэтому при укладке потребуются затраты на теплоизоляционные работы.
Плотность шамотного кирпича
Уплотненность шамотных кирпичей средняя и варьируется в пределах от 1700 до 1900 кг/см3.
Высокая износостойкость достигается за счет небольшой пористости, которая составляет не больше 8%. Материал прочный и не деформируется под воздействием высоких температур, максимальный показатель — +1600°С.
На 70% материал состоит из глины огнеупорной, которая отличается большим весом. При проектировании необходимо учитывать массу строительного материала, чтобы избежать увеличения нагрузки на несущие части здания.
Разновидности шамотного кирпича (арочные, классические, трапециевидные либо клиновидные) имеют похожие показатели плотности. Блоки применяют для укладки печей и каминов, производственных сооружений, промышленных сталеплавильных установок и т.д. Технология изготовления, состав и показатели износостойкости обусловили высокую цену стройматериала.
Используемые виды
теплопроводность кирпичной стены
Актуальность именно такого выбора подтверждается его неоспоримыми преимуществами. Среди них экологичность, морозостойкость, пожароустойчивость — и все это уже не говоря о прочности и долгой службе, которая подразумевается априори
Наряду с этим при возведении объектов важно учитывать теплопроводность кирпичной стены
В настоящее время активно распространены несколько видов.
Среди них выделяют следующие:
Подобные блоки могут быть самой различной формы и фактуры. Похожи они только своими геометрическими параметрами. На самом деле различия гораздо глубже:
- В составе керамического лежит глина и различные добавки.
- Силикатный получают из кварцевого песка, извести и воды.
Теплопроводность красного кирпича (керамического типа) имеет настоящее народное признание. И это неспроста: он встречается в самых различных интерпретациях (пусто- и полнотелый, облицовочный и имеющий интересную фактуру), но каждое из них будет уникальным и подойдет для возведения любого типа зданий.
Что такое теплопроводность?
На стадии проектирования любого дома, солидного коттеджа или дачной постройки наряду с архитектурными и конструктивными решениями, закладываются технические и эксплуатационные характеристики строения. Теплотехнические значения постройки напрямую зависят от материалов, из которых она возведена.
В соответствии со СНип 23-01-99, СНиП 23-02-2003, СНип 23 -02-2004 разработаны
технологии обеспечения климатологии, тепловой защиты жилья, а так же правила их проектирования.
Созданы таблицы теплопроводности, полезные при определении критериев материалов для создания благоприятного микроклимата в зависимости от их показателей теплопроводности.
Показатели теплопроводности строительных материалов
Под теплопроводностью понимается физический процесс передачи энергии от нагретых частиц к холодным до наступления теплового равновесия, до того как сравняются температуры. Для жилого строения процесс теплопередачи определяется время выравнивания температуры в нутрии его и снаружи. Соответственно, чем длительнее процесс выравнивания температур (зимой – охлаждения, летом – нагревания), тем выше показатель (коэффициент) теплопроводности.
Коэффициент это показатель количества тепла, которое за единицу времени теряется, проходя через поверхность стен. Чем выше, тем больше теряется тепла, чем ниже, тем лучше для жилого дома.
Важно!Задача проектирования в том, чтобы подобрать материалы с наиболее низким коэффициентом теплопроводности для возведения всех строительных конструкций
Коэффициент теплопроводности материалов.
Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.
| Материал | Коэфф. тепл. Вт/(м2*К) |
| Алебастровые плиты | 0,470 |
| Алюминий | 230,0 |
| Асбест (шифер) | 0,350 |
| Асбест волокнистый | 0,150 |
| Асбестоцемент | 1,760 |
| Асбоцементные плиты | 0,350 |
| Асфальт | 0,720 |
| Асфальт в полах | 0,800 |
| Бакелит | 0,230 |
| Бетон на каменном щебне | 1,300 |
| Бетон на песке | 0,700 |
| Бетон пористый | 1,400 |
| Бетон сплошной | 1,750 |
| Бетон термоизоляционный | 0,180 |
| Битум | 0,470 |
| Бумага | 0,140 |
| Вата минеральная легкая | 0,045 |
| Вата минеральная тяжелая | 0,055 |
| Вата хлопковая | 0,055 |
| Вермикулитовые листы | 0,100 |
| Войлок шерстяной | 0,045 |
| Гипс строительный | 0,350 |
| Глинозем | 2,330 |
| Гравий (наполнитель) | 0,930 |
| Гранит, базальт | 3,500 |
| Грунт 10% воды | 1,750 |
| Грунт 20% воды | 2,100 |
| Грунт песчаный | 1,160 |
| Грунт сухой | 0,400 |
| Грунт утрамбованный | 1,050 |
| Гудрон | 0,300 |
| Древесина – доски | 0,150 |
| Древесина – фанера | 0,150 |
| Древесина твердых пород | 0,200 |
| Древесно-стружечная плита ДСП | 0,200 |
| Дюралюминий | 160,0 |
| Железобетон | 1,700 |
| Зола древесная | 0,150 |
| Известняк | 1,700 |
| Известь-песок раствор | 0,870 |
| Ипорка (вспененная смола) | 0,038 |
| Камень | 1,400 |
| Картон строительный многослойный | 0,130 |
| Каучук вспененный | 0,030 |
| Каучук натуральный | 0,042 |
| Каучук фторированный | 0,055 |
| Керамзитобетон | 0,200 |
| Кирпич кремнеземный | 0,150 |
| Кирпич пустотелый | 0,440 |
| Кирпич силикатный | 0,810 |
| Кирпич сплошной | 0,670 |
| Кирпич шлаковый | 0,580 |
| Кремнезистые плиты | 0,070 |
| Латунь | 110,0 |
| Лед 0°С | 2,210 |
| Лед -20°С | 2,440 |
| Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) | 0,150 |
| Медь | 380,0 |
| Мипора | 0,085 |
| Опилки – засыпка | 0,095 |
| Опилки древесные сухие | 0,065 |
| ПВХ | 0,190 |
| Пенобетон | 0,300 |
| Пенопласт ПС-1 | 0,037 |
| Пенопласт ПС-4 | 0,040 |
| Пенопласт ПХВ-1 | 0,050 |
| Пенопласт резопен ФРП | 0,045 |
| Пенополистирол ПС-Б | 0,040 |
| Пенополистирол ПС-БС | 0,040 |
| Пенополиуретановые листы | 0,035 |
| Пенополиуретановые панели | 0,025 |
| Пеностекло легкое | 0,060 |
| Пеностекло тяжелое | 0,080 |
| Пергамин | 0,170 |
| Перлит | 0,050 |
| Перлито-цементные плиты | 0,080 |
| Песок 0% влажности | 0,330 |
| Песок 10% влажности | 0,970 |
| Песок 20% влажности | 1,330 |
| Песчаник обожженный | 1,500 |
| Плитка облицовочная | 1,050 |
| Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 | 0,036 |
| Полистирол | 0,082 |
| Поролон | 0,040 |
| Портландцемент раствор | 0,470 |
| Пробковая плита | 0,043 |
| Пробковые листы легкие | 0,035 |
| Пробковые листы тяжелые | 0,050 |
| Резина | 0,150 |
| Рубероид | 0,170 |
| Сланец | 2,100 |
| Снег | 1,500 |
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450…550 кг/куб. м, 15% влажности) | 0,150 |
| Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности) | 0,230 |
| Сталь | 52,0 |
| Стекло | 1,150 |
| Стекловата | 0,050 |
| Стекловолокно | 0,036 |
| Стеклотекстолит | 0,300 |
| Стружки – набивка | 0,120 |
| Тефлон | 0,250 |
| Толь бумажный | 0,230 |
| Цементные плиты | 1,920 |
| Цемент-песок раствор | 1,200 |
| Чугун | 56,0 |
| Шлак гранулированный | 0,150 |
| Шлак котельный | 0,290 |
| Шлакобетон | 0,600 |
| Штукатурка сухая | 0,210 |
| Штукатурка цементная | 0,900 |
| Эбонит | 0,160 |
Строительство домов из поризованного кирпича и их достоинства
Строительство домов из поризованного кирпича позволяет возвести прочное и надежное строение.
Данный материал выдерживает нагрузку, которая равна 150 кг на кв. см. Поэтому из него можно возводить здания в девять этажей. Благодаря такой прочности, поризованный кирпич можно применять в любом типе строительства.
Данный кирпич имеет удобные размеры, которые отличаются от стандартного кирпича. Производят поризованные кирпичи различных размеров. При этом толщина стены из этого материала будет составлять 250 мм. Высока и скорость строительства зданий, ее можно сравнить со скоростью возведения дома из газоблоков. Любая бригада строителей даже без большого опыта имеет возможность поставить коробку строения из поризованного кирпича всего лишь за одну неделю.
Поризованный кирпич имеет небольшую массу. Объемный вес материала менее 800 кг на куб. метр. Этот показатель можно сравнить лишь с газобетоном, который применяют при строительстве малоэтажных зданий. Низкая плотность снижает давление на фундамент, а это дает возможность возвести дом из поризованного кирпича практически на грунте любого вида.
Благодаря низкой теплопроводности кирпича, его называют одним из лучших строительных материалов. Схожая теплопроводность присутствует у газобетона. Стены из поризованного кирпича не нужно дополнительно утеплять. Для соблюдения норм по энергосбережению необходимо возвести стены, толщина которых не менее 40 см.
Здания, возведенные из поризованного кирпича, не боятся неблагоприятных погодных условий и атмосферных осадков. Материал выдерживает точно такое же число заморозки и разморозки, что и простой кирпич. Кроме того поризованный кирпич является инертным материалом по своим биологическим показателям, поэтому он не подвержен образования грибка или плесени. Исключением является только процесс гниения.
Внутри зданий, возведенных из поризованного кирпича, всегда благоприятный микроклимат. Этому способствуют поры, которые присутствуют в строительных блоках. Именно с их помощью регулируется естественная влажность внутри помещения. Дом, для строительства которого использовался поризованный кирпич, можно сопоставить со зданиями, построенными из дерева и газобетона.
Такое здание обладает высочайшими санитарно-гигиеническими свойствами.
Устройство стены из поризованного кирпича
Дома из поризованного кирпича отличаются огнестойкостью, поскольку данный строительный материал подобно силикатному и глиняному, не горит и способен выдерживать воздействие открытого огня на протяжении нескольких часов.
Двойной поризованный кирпич, используемый для внутреннего и внешнего оформления здания, не имеет никаких ограничений. Отделочные работы можно осуществлять с применением самых различных материалов. При этом дом из поризованного кирпича можно не красить с внешней стороны, поскольку производят данный материал в большом ассортименте различных цветовых оттенков.
Виды, свойства и применение
По назначению кирпич подразделяется на строительный, специальный и облицовочный.
Строительный применяется для кладки стен, облицовочный – для дизайна фасадов и интерьера, а специальный идет на фундаменты, дорожное покрытие, кладку печей и каминов.
Более узкая специализация обусловлена различной структурой изделий.
Полнотелый кирпич
Представляет собой сплошной брусок со случайными пустотами, составляющими менее 13 %.
Полнотелыми бывают кирпичи:
Силикатный, керамический – используются для возведения самонесущих стен, перегородок, колонн, столбов и так далее. Конструкции из полнотелого кирпича надежны, морозоустойчивы, способны нести дополнительные нагрузки. Перегородки обеспечивают хорошую звукоизоляцию при небольшой толщине, сохраняют большое количество тепла.
К тому же материал довольно декоративен и популярен у многих современных дизайнеров. Но высокий коэффициент теплопроводности и водопоглощения вынуждает сооружать наружные стены большой толщины или делать их трехслойными, сочетая с изоляционными материалами и другими видами кирпича.
Шамотный – изготавливается из специальной огнеупорной измельченной глины и порошка шамота путем обжига с повышенным температурным режимом. Применяется для выкладки каминов, печей и других сооружений, где требуется огнеупорность. Специфика применения определила большое разнообразие форм изделия:
- клиновидные и прямые;
- больших средних и малых размеров;
- фасонные с профилями различной сложности;
- специальные, лабораторные и промышленные тигли, трубки и другой инвентарь.
Клинкерный – изготавливается из тугоплавких глин с разнообразными добавками. Обжигается при очень высоких температурах до полного запекания. Различные компоненты и вариативность режима обжига придают кирпичам повышенную прочность, водостойкость и широкую палитру оттенков от зеленоватого, при обжиге с торфом, до бордового с угольными подпалами. Раньше широко применялся для мощения тротуаров, теперь используется в кладке и облицовке фундаментов. Теплопроводность керамического кирпича довольно высока.
Пустотелый кирпич
Материал допускает 45 % пустот от общего объема, а также отличается по форме, структуре и расположению пустот в бруске. Теплопроводность пустотелого кирпича напрямую зависит от количества воздуха в его теле – чем больше воздуха, тем лучше теплоизоляция.
Кирпич с пустотами – брусок с двумя-тремя большими сквозными отверстиями, которые служат скорее облегчению и удешевлению, нежели улучшению теплоизоляции. Применяется наравне с полнотелым аналогом, за исключением фундаментов и других конструкций, требующих повышенной прочности.
Щелевой кирпич – все тело блока пронизано отверстиями различной формы размеров.
- прямоугольными;
- треугольными;
- ромбовидными;
- сквозными и закрытыми с одной стороны;
- вертикальными и горизонтальными.
Довольно хорошая прочность и низкая теплопроводность определяют его востребованность для возведения наружных стен жилых зданий.
Поризованный кирпич – выпускается нескольких размеров.
Кроме большого числа отверстий обладает пористой структурой материала, которая образуется при выгорании специальных мелких фракций, добавленных в глину. Обладает лучшим набором качеств для строительства наружных стен. Прочность, низкая теплопроводность и большие габариты сокращают сроки строительства в разы, при этом с соблюдением последних требований СНиП. Теплая керамика характеризуется самыми низкими показателями теплопроводности, но из-за хрупкости пока имеет ограниченное применение.
Облицовочный кирпич – тоже является пустотелым, удачно сочетая художественные и утеплительные свойства.
Таблица показателей теплопроводности строительных материалов
| Наименование материала | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К) |
| Блок керамический | 0,17- 0,21 |
| Поризованный кирпич | 0,22 |
| Керамический щелевой кирпич | 0,34–0,43 |
| Силикатный щелевой кирпич | 0,4 |
| Керамический кирпич с пустотами | 0,57 |
| Керамический полнотелый кирпич | 0,5-0,8 |
| Силикатный кирпич с пустотами | 0,66 |
| Силикатный кирпич полнотелый | 0,7–0,8 |
| Клинкерный кирпич | 0,8–0,9 |
Почти всегда в строительстве дома для разных конструктивных элементов используются несколько видов кирпича с соответствующими характеристиками.
Коэффициент теплопроводности строительных материалов – таблицы
Теплоизоляционные свойства материалов прекрасно демонстрируют сводные таблицы, в которых представлены нормативные показатели.
Таблица коэффициентов теплоотдачи материалов. Часть 1
Проводимость тепла материалов. Часть 2Таблица теплопроводности изоляционных материалов для бетонных полов
Но эти таблицы теплопроводности материалов и утеплителей учли далеко не все значения. Рассмотрим подробнее теплоотдачу основных строительных материалов.
Таблица теплопроводности кирпича
Как уже успели убедиться, кирпич – не самый «тёплый» стеновой материал. По теплоэффективности он отстаёт от дерева, пенобетона и керамзита. Но при грамотном утеплении из него получаются уютные и тёплые дома.
Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине (кирпич и пенобетон)
Но не все виды кирпича имеют одинаковый коэффициент теплопроводности (λ). Например, у клинкерного он самый большой – 0,4−0,9 Вт/(м·К).
Поэтому строить из него что-то нецелесообразно. Чаще всего его применяют при дорожных работах и укладке пола в технических зданиях. Самый малый коэффициент подобной характеристики у так называемой теплокерамики – всего 0,11 Вт/(м·К). Но подобное изделие также отличается и большой хрупкостью, что максимально минимизирует область его применения.
Неплохое соответствие прочности и теплоэффективности у силикатных кирпичей. Но кладка из них также нуждается в дополнительном утеплении, и в зависимости от региона строительства, возможно, ещё и в утолщении стены. Ниже приведена сравнительная таблица значений проводимости тепла различными видами кирпичей.
Теплопроводность разных видов кирпичей
Таблица теплопроводности металлов
Теплопроводность металлов не менее важна в строительстве, например, при выборе радиаторов отопления. Также без подобных значений не обойтись при сварке ответственных конструкций, производстве полупроводников и различных изоляторов. Ниже приведены сравнительные таблицы проводимости тепла различных металлов.
Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 1Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 2Теплоэффективность разных видов металлов. Часть 3
Таблица теплопроводности дерева
Древесина в строительстве негласно относится к элитным материалам для возведения домов. И это не только из-за экологичности и высокой стоимости. Самые низкие коэффициенты теплопроводности у дерева. При этом подобные значения напрямую зависят от породы. Самый низкий коэффициент среди строительных пород имеет кедр (всего 0,095 Вт/(м∙С)) и пробка. Из последней строить дома очень дорого и проблемно. Но зато пробка для покрытия пола ценится из-за своей невысокой проводимости тепла и хороших звукоизоляционных качеств. Ниже представлены таблицы теплопроводности и прочности различных пород.
Проводимость тепла дереваПрочность разных пород древесины
Таблица проводимости тепла бетонов
Бетон в различных его вариациях является самым распространённым строительным материалом на сегодня, хотя и не является самым «тёплым».
В строительстве различают конструкционные и теплоизоляционные бетоны. Из первых возводят фундаменты и ответственные узлы зданий с последующим утеплением, из вторых строят стены. В зависимости от региона к таковым либо применяется дополнительное утепление, либо нет.
Сравнительная таблица теплоизоляционных бетонов и теплопроводности различных стеновых материалов
Наиболее «тёплым» и прочным считает газобетон. Хотя это не совсем так. Если сравнивать структуру пеноблоков и газобетона, можно увидеть существенные различия. У первых поры замкнутые, когда же у газосиликатов большинство их открытые, как бы «рваные». Именно поэтому в ветреную погоду неутеплённый дом из газоблоков очень холодный. Эта же причина делает подобный лёгкий бетон более подверженным к воздействиям влаги.
Какой коэффициент теплопроводности у воздушной прослойки
В строительстве зачастую используют воздушные ветронепродуваемые прослойки, которые только увеличивают проводимость тепла всего здания.
Также подобные продухи необходимы для вывода влаги наружу
Особое внимание проектированию подобных прослоек уделяется в пенобетонных зданиях различного назначения. У подобных прослоек также есть свой коэффициент теплопроводности в зависимости от их толщины
Таблица проводимости тепла воздушных прослоек
Как определить коэффициенты теплопроводности строительных материалов: таблица
Помогает определить коэффициент теплопроводности строительных материалов – таблица. В ней собраны все значения самых распространенных материалов. Используя подобные данные, можно рассчитать толщину стен и используемый утеплитель. Таблица значений теплопроводности:
Необходимые коэффициенты для самых различных материалов
Чтобы определить величину теплопроводности используются специальные ГОСТы. Значение данного показателя отличается в зависимости от вида бетона. Если материал имеет показатель 1,75, то пористый состав обладает значением 1,4. Если раствор выполнен с применением каменного щебня, то его значение 1,3.
Технические характеристики утеплителей для бетонных полов
О значении теплопроводности можно судить по сравнительным характеристикам
Полезные рекомендации
Потери через потолочные конструкции значительны для проживающих на последних этажах. К слабым участкам относится пространство между перекрытиями и стеной. Подобные участки считаются мостиками холода. Если над квартирой присутствует технический этаж, то при этом потери тепловой энергии меньше.
Выполняя утепление потолка на веранде или террасе, можно использовать более легкие стройматериалы
Утепление потолочного перекрытия на верхнем этаже производится снаружи. Также потолок можно утеплить внутри квартиры. Для этого применяется пенополистирол или теплоизоляционные плиты.
При утеплении потолка, стоит подобрать материал для пароизоляции и для гидроизоляции
Прежде чем утеплять любые поверхности, стоит узнать теплопроводность строительных материалов, таблица СНиПа поможет в этом.
Утеплять напольное покрытие не так сложно как другие поверхности. В качестве утепляющих материалов применяются такие материалы как керамзит, стекловата ил пенополистирол.
Создание теплого пола требует особых знаний
Важно учитывать высоту и толщину материалов. Чтобы качественно утеплить квартиру на последних этажах, можно полноценно использовать возможности центрального отопления
При этом важно повысить отдачу тепло от радиаторов. Для этого стоит воспользоваться следующими советами:
Чтобы качественно утеплить квартиру на последних этажах, можно полноценно использовать возможности центрального отопления
При этом важно повысить отдачу тепло от радиаторов. Для этого стоит воспользоваться следующими советами:
- если какая-то часть батарей холодная, то требуется спустить воздух. При этом открывается специальный клапан;
- чтобы тепло проникало внутрь дома, на не обогревало стены, рекомендуется установить защитный экран с покрытием из фольги;
- для свободной циркуляции подогретого воздуха не стоит радиаторы загромождать мебелью или шторами;
- если снять декоративный экран, то теплоотдача увеличиться на 25 %.
Выбор качественных радиаторов позволяет лучше сберечь тепло в помещении
Тепловые потери через входные двери могут составлять до 10 %. При этом значительное количество тепла тратится на воздушные массы, которые поступают снаружи. Для устранения сквозняков надо переустановить изношенные уплотнители и щели, которые могут появиться между стеной и коробом. В данном случае дверное полотно можно обить, а щели заполнить с помощью монтажной пены.
Выбор утеплителя зависит от материала самой двери
Одним из основных источников теплопотерь являются окна. Если рамы старые, то появляются сквозняки. Через оконные проемы теряется около 35% тепловой энергии. Для качественного утепления применяются двухкамерные стеклопакеты. К другим способам относится утепление щелей монтажной пеной, оклейка мест стыков с рамой специальным уплотнителем и нанесение силиконового герметика. Правильное и комплексное утепление является гарантией комфортного и теплого дома, в котором не появиться плесень, сквозняки и холодный пол.
Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте
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:
- ≤ 0.20 – высокая;
- 0.2 Теплоемкость
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.
| Вид изделия | Удельная теплоемкость, Дж/кг*°С |
| Красный полнотелый | 880 |
| пустотелый | 840 |
| Силикатный полнотелый | 840 |
| пустотелый | 750 |
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:
| Плотность, кг/м³ | Удельная теплоемкость, кДж/кг*°С | Коэффициент теплопроводности, Вт/м*°C |
Обыкновенный г линяный кирпич на различном кладочном растворе
Цементно-песчаный
1800
0.88
0.56
Цементно-перлитовый
1600
0.88
0.47
Цементно-песчаный
1800
0.88
0.7
Пустотный красный различной плотности (кг/м³) на ЦПС
1400
1600
0.88
0.47
1300
1400
0.88
0.41
1000
1200
0.88
0.35
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.
Теплопроводность бетона и утепление зданий
Решение о теплоизоляции стен возводимых зданий принимается в зависимости от того, из каких видов бетона производится сооружение стен. Бетонные изделия делятся на следующие виды:
- конструкционные, применяемые для капитальных стен. Отличаются повышенной нагрузочной способностью, увеличенной плотностью, а также способностью ускоренными темпами проводить тепло;
- теплоизоляционные, используемые в ненагруженных конструкциях. Характеризуются уменьшенным удельным весом, ячеистой структурой, благодаря которой снижается теплопроводность стен.
Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты
Для поддержания комфортной температуры в помещении можно возводить стены из различных видов бетона. При этом толщина стен будет существенно изменяться. Одинаковый уровень теплопроводности капитальных стен обеспечивается при следующей толщине:
- пенобетон – 25 см;
- керамзитобетон – 50 см;
- кирпичная кладка – 65 см.
Для поддержания благоприятного микроклимата, в рамках мероприятий по энергосбережению, выполняется теплоизоляция строительных конструкций. На стадии разработки проекта специалисты определяют возможные пути потери тепла и выбирают оптимальный вариант утеплителя.
Сравнительный график коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов и утеплителей
Основной объем тепловых потерь происходит из-за недостаточно эффективной теплоизоляции следующих частей здания:
- поверхности пола;
- капитальных стен;
- кровельной конструкции;
- оконных и дверных проемов.
Кирпич керамический ГОСТ: основные требования, характеристики
Керамический кирпич – это один из самых востребованных строительных материалов. Его удобная форма позволяет формировать конструкции любой сложности от обычных стен до изысканных арок и куполов. Чтобы строения получались прочными и выполняли свои задачи, керамический кирпич должен соответствовать ГОСТ. В этой статье мы разберемся в основных требованиях к этому материалу и его разновидностях.
Керамический кирпич: ГОСТ или ТУ?
Даже профессиональный строитель не всегда может определить качество кирпича. Между тем, оно может существенно различаться даже в рамках допустимых показателей. Соответственно, при покупке материала, необходимо тщательно изучить документы на него, ведь в зависимости от состава глины, дополнительных примесей, длительности и температуры обжига и других показателей свойства кирпича довольно значительно меняются.
Современные технические условия (ТУ) определяются сами производителем и заверяются в Роспотребнадзоре, который в этом случае следит, главным образом, за безопасностью продукции. В остальном показатели, вплоть до размеров, могут меняться по желании производителя, а значит, подобрать кирпич становится очень сложно.
ГОСТ (Государственный Отраслевой Стандарт) на керамический кирпич – другое дело. Он строго регламентирует все нюансы производства от выбора глины и примесей до правил транспортировки и хранения. Соответственно, покупая продукцию с сертификатом соответствия ГОСТ, Вы можете быть уверены в ее надлежащем качестве.
Современный ГОСТ на керамический кирпич
Сегодня производство керамического кирпича и камня регламентируется ГОСТ 530-2012 от 2013 года.
Этот документ определяет:
- виды материала и его назначение;
- внешний вид, размеры;
- состав глины, виды и количество примесей;
- плотность;
- прочность на сжатие;
- морозостойкость;
- маркировку;
- условия хранения и транспортировки.
Кроме того, в приложениях к ГОСТ указаны условия испытаний продукции, возможные повреждения и их допустимое количество, теплотехнические характеристики стандартных кладок.
Виды керамического кирпича по ГОСТ
В первую очередь кирпич различается по внешнему виду и назначению. Сегодня ГОСТ определяет следующие виды материала:
Размеры керамического кирпича по ГОСТ
Размеры кирпича также регламентируются ГОСТ, это дает возможность при необходимости покупать материал от разных производителей, не боясь, что он не подойдет из-за различий в габаритах.
Сегодня в ходу кирпич трех размеров:
- одинарный (стандартный) – 250х120х65 мм, имеет маркировку 1 НФ;
- полуторный (утолщенный) – 250х120х88 мм, маркирован 1,4 НФ;
- двойной – 250х120х138 мм, маркировка 2,1 НФ.
Также некоторые производители выпускают так называемый евро-кирпич, имеющий размер 120х88х65 мм.
Основные свойства кирпича и их обозначение
Согласно ГОСТ, керамический кирпич должен обладать рядом физических свойств, данные о которых обязательно отражаются в маркировке изделия. На них необходимо ориентироваться при выборе материала для строительства.
Вот эти свойства:
- прочность на сжатие – способность сопротивляться нагрузке, обозначается буквой М и числом после, для рядового кирпича составляет от М100 до М300, клинкерный может иметь прочность М1000;
- морозостойкость – способность выдерживать циклы замораживания и размораживания без потери свойств, обозначается буквой F и минимальным числом циклов; для рядового керамического кирпича по ГОСТ этот показатель не должен быть меньше 25;
- коэффициент теплопроводности – способность сохранять тепло, не выше 0,47 вт/мС для рядового кирпича;
- средняя плотность изделия, во многом зависящая от вида кирпича;
- водопоглощение – способность впитывать влагу (10-12% для рядового кирпича).
ГОСТ регламентирует и другие свойства керамического кирпича, например, паропроницаемость, звукоизоляцию и т.п.
Маркировка керамического кирпича по ГОСТ
Согласно стандарту, производитель обязан указать на упаковке с изделиями все основные их свойства в виде краткой маркировки
Минимальная информация это:
- наименование производителя;
- дату изготовления и номер партии;
- количество изделий в упаковке;
- размер и массу изделий;
- вид изделий;
- группу по теплопроводности.
При необходимости производитель может добавлять и другую информацию по своему усмотрению, но этот минимум должен присутствовать. Он позволит быстро сориентироваться при покупке кирпича и выбрать тот вид и класс, который оптимально подойдет для конкретной стройки.
Скачать документ: ГОСТ Кирпич и камень керамические (pdf, 207,88 Кб)
Теплопроводность кирпича
Мы продолжаем разбирать технические характеристики кирпича. Мы уже рассмотрели такие характеристики как морозостойкость и марка прочности . Сегодня речь о теплопроводности.
Итак, разберёмся сначала с тем, что говорит нам действующий кирпичный ГОСТ 530-2012. Теплопроводность обозначают буквой лямбда, а измеряют Вт/(мС). Не будем вдаваться в технические тонкости, по сути, нам надо знать только цифры. Мы приведём их в самом начале, а после разберём, что они значат.
Самый тёплый кирпич называется высокоэффективным, и его лямбда менее 0,20. Есть также кирпич повышенной эффективности с лямбдой: от 0,20 до 0,24. Показатель эффективного кирпича 0,24-0,36; условно-эффективного 0,36-0,46; малоэффективного (обычного) 0,46 и выше. Как Вы уже поняли, чем меньше цифра, тем теплее кирпич. Это понятно, но везде ли и всегда нужно учитывать этот показатель? Нет, не везде. О том, где этот показатель важен, а где можно им пренебречь, речь и пойдёт ниже.Теплопроводность строительного кирпича и блоков.
Для стеновых материалов теплопроводность — ключевой показатель. Ведь в современных домах задачу сохранения тепла берёт на себя строительный кирпич и утеплитель, и они должны в паре работать на удержание тепла и поддержание комфортного микроклимата в Вашем доме. Самым продвинутым материалом в России и Европе по праву считается крупноформатный керамический блок (подробнее о нём смотрите отдельную статью). Давайте посмотрим, что могут нам предложить ведущие производители. Блоки BRAER. Высокоэффективный кирпич, один из самых современных и тёплых в России. Теплопроводность блоков 0,166, у некоторых позиций и того ниже — 0,134. Кроме того, высокая марка прочности, отличная геометрия и специальный тёплый раствор, который производят именно для этого кирпича. Удачное решение! ЛСР. Один из брендов крупнейшей группы «ЛСР». Кирпич с заслуженно хорошей репутацией. Кирпич с отличной геометрией и теплопроводностью 0,18. То есть, высокоэффективный. Porotherm. Его производит подмосковный завод концерна Wienerberger. «Винербергер» — это широко известный и популярный кирпичный бренд. Он популярен не зря, зачастую, само по себе производство под этим брендом говорит о должном качестве кирпича. Теплопроводность блоков колеблется в зависимости от конкретной позиции от 0,134 до 0,144, то есть, любой крупноформатный строительный кирпич «Поротерм» явно относится к высокоэффективным.Теплопроводность лицевого кирпича
У лицевого кирпича множество важных характеристик, которые Вам обязательно нужно учесть при выборе. О них у нас есть отдельные статьи (морозостойкость, марка прочности и несколько общих обзоров разных видов лицевого кирпича). Но вот теплопроводность лицевого кирпича не должна Вас волновать. Проектировщики и архитекторы давно пришли к пониманию того, что разные функции должны выполнять разные материалы.Теплопроводность строительного кирпича
Строительный кирпич (речь о современном) отлично сохраняет микроклимат и тепло в доме. Но посмотрите на его характеристики. Шикарная теплопроводность, но относительно низкая прочность и большое водопоглощение. Малая прочность блоков (М100 и ниже, чаще всего М50 и М75) не проблема благодаря специально разработанной форме: кирпич хорошо держит нагрузку сверху, но не сбоку. Водопоглощение строительного кирпича имеет право быть высоким: он будет закрыт лицевой стеной и не соприкоснётся с дождями. Лицевой же кирпич должен обладать высокой прочностью (М150 это самый минимум, который Вы можете применить) и водопоглощением чем ниже, тем лучше. Соединить эти показатели с низкой теплопроводностью просто невозможно. Поэтому позвольте лицевому кирпичу выполнять его функции: защищать Ваш дом и радовать глаз. А согревают дом пусть те, кто был для этого создан: крупноформатный блок и утеплитель.Предыдущая статья Следующая статья
Теплопроводность кирпича и на что влияет этот коэффициент
Водостойкость, морозоустойчивость, теплопроводность кирпича, а также другие характеристики этого материала делают его прочным и долговечным. Данный вид строительной продукции способен выдержать не только сильные нагрузки, но и долгое испытание временем в процессе эксплуатации конструкции.
Удержание тепла в доме зависит от материала стен. Кирпичные стены удерживают тепло на хорошем уровне.Возможность материала пропускать через себя тепло независимо от температурных изменений, которым подвергается кирпич, — теплопроводность. Она, как и другие полезные свойства изделия, делает этот материал одним из лучших видов строительной продукции.
Краткое описание закона Фурье
Теплопроводность, как и водопоглощение или морозостойкость кирпича, играет очень важную роль при выборе строительного материала, необходимого для возведения несущих стен, каких-либо облицовочных работ, кирпичной кладки при устройстве межкомнатных перегородок. Изделие не только позволяет создать неповторимый стиль, но и обеспечивает тепло и уют в доме. Этот фактор является важным при его выборе.
Закон Фурье при расчете теплопроводности.Показатели, позволяющие анализировать тепловой поток, находятся под влиянием различных температур. Это объясняется постепенным переходом тепловой энергии из горячего состояния в холодное. Если температура довольно высокая, то данный процесс можно наблюдать открыто. При высокоинтенсивной передаче тепла наблюдается градация в уровне температур.
Чтобы глубже исследовать теплопроводность и тепловой поток, учитывая площадь поперечного сечения, ученый Фурье открыл закон, который показывает, по каким причинам материалы способны прекрасно задерживать тепло, улучшая свою изоляцию. Степень переноса теплоты может быть обозначена специальным коэффициентом (КТ) — λ.
Значение тепловой энергии измеряется в таких единицах, как ватт, сокращенно Вт. Этот показатель способен уменьшать свой уровень на 1°С в результате прохождения расстояния в 1 мм при температурном различии. В процессе лабораторных исследований Фурье было обнаружено, что чем меньше коэффициент теплопроводности, тем выше уровень сохранения тепла строительным материалом, поэтому его можно отнести к более теплому.
Данный показатель, который важен в строительстве, в наибольшей степени обусловлен плотностью строительной продукции. Если уровень значения плотности материала понижается, это приводит к снижению его теплового показателя. Для плотных тяжелых экземпляров характерно повышенное значение коэффициента.
Если строительный материал обладает более легким весом и меньшей прочностью, то его величина является небольшой. Коэффициент, который зависит от плотности строительного материала, находится под влиянием таких характеристик, как водопоглощение кирпича и его морозостойкость.
Уровень показателя силикатных изделий
Теплопроводность основных видов кирпичей, и другие характеристики кирпича.Сфера применения силиката зависит от его качественных характеристик. Сюда входят теплопроводность, водопоглощение и морозостойкость кирпича. Силикат обладает повышенной склонностью к водопоглощению, поэтому он не используется при кладке фундаментов, подвалов или цоколей, так как эти сооружения имеют высокий уровень влажности.
Сухой силикатный материал обладает теплопроводностью (Т), составляющей 0,8 Вт/м*К. Керамические изделия имеют более высокую величину данного параметра, поэтому Т кладки сооружений из них составляет 0,9 Вт/м*К, что на 0,2 Вт/м*К больше, чем в первом случае. Показатель, составляющий 0,35-0,70 Вт/(м°С), а также средняя плотность сухого силикатного кирпича находятся в линейной зависимости, поэтому данная величина не зависит от количества и расположения пустот.
Силикатные изделия имеют значение теплового показателя переноса энергии меньше, чем керамические, поэтому они применяются для отделки фасадов. Для получения теплоэффективных стен применяется многопустотный силикатный кирпич, а также камень. Их плотность не более 1450 кг/м³. Эффект достигается только при аккуратном ведении кирпичной кладки, предполагающей использование нежирного кладочного раствора, который наносится тонким слоем и имеет плотность не более 1800 кг/м³. Раствор не должен заполнять пустоты в изделии.
Величина показателя красного кирпича
Для полнотелого красного кирпича характерна самая низкая способность к сохранению тепла, составляющая 0,6-0,8 Вт/м*К. По этой причине возводить энергоэкономичные сооружения целесообразно из пустотелых изделий. Их показатели теплопроводности намного ниже и составляют около 0,56 Вт/м*К.
Теплопроводность кирпича зависит не только от производственной технологии. Этот показатель находится в зависимости от множества факторов: влажности, объемного веса, пористости (размера пор материала). Достаточная плотность и пустотность этого изделия, составляющая 40-50%, соответствует показателю Т, равному 0,2-0,3 Вт/м*К. При этом толщина стен должна быть значительно меньше, чем в постройках из силиката.
Коэффициент теплопроводности, единица измерения которого исчисляется в ваттах, определяет количество тепла, способного проникнуть через кирпичную стену, имеющую метровую толщину.
Разница температуры должна составлять в 1°C по обе стороны стены. Чем выше данное значение, тем хуже характеристики коэффициента.
Наиболее важным свойством шамотного кирпича является тепловой эффект, что следует учитывать в процессе кладки печей и каминов. Чтобы обеспечить тепло в жилье, необходимо выбирать строительные материалы, обладающие низким коэффициентом теплопроводности, единицей измерения которого являются Вт/м°С или Вт/м*К.
Заключение
Показатель указывает на то, до какой степени может сохраняться тепло кирпичных стен сооружения. Это свойство объясняет, как данный материал не только проводит, но и передает тепло. Определить этот показатель можно с помощью коэффициента теплопроводности кирпича, который был получен на основе лабораторных исследований ученых.
Теплопроводность керамических блоков (Поротерм): коэффициент, теплопередача поризованного кирпича
Керамические блоки становятся все более распространенным строительным материалом. Одной из их важнейших характеристик, которая влияет на потребительские качества, является теплопроводность.
Определение термина
В физике теплопроводностью называется способность тела (в нашем случае, поризованного блока) проводить тепло от более нагретых частей к менее нагретым. Количественно она выражается в величине, называемой коэффициентом теплопроводности и обозначается как Вт/(м*С). Еще одни вариант международного обозначения – греческая буква λ (лямбда).
Проще говоря, теплопроводность керамического блока показывает, сколько тепла (в градусах) уходит из здания через внешнюю стену, в пересчете на единицу площади. Важно знать о том, что тем этот показатель ниже, тем меньше тепла будет уходить наружу, и тем более «теплой», при прочих равных условиях, будет стена.
Уровень теплопроводности тесно связан с другими характеристиками керамоблока (как впрочем, и любого другого строительного материала). В их числе:
- Пустотность.
- Пористость.
- Плотность.
Чем выше уровень пустотности, пористости и ниже плотность, тем теплопроводность будет ниже (что в нашем случае – хорошо), и наоборот. Получается, что оптимальная теплопроводность керамоблока достигается путем увеличения технологических пустот, а также пор (от чего и произошло название материала – поризованная керамика). Но при этом, как правило, будет снижаться плотность блока и его марка прочности. Сразу же хочется отметить, что этой прочности, в любом случае, с большим запасом будет достаточно для возведения малоэтажных (2-3 этажа) коттеджей с несущими стенами. И уж тем более ее будет достаточно для заполнения внешних стен и перегородок в многоэтажном каркасно-монолитном строительстве. Для сравнения: марка прочности газобетонных блоков в 2-3 раза ниже, чем у керамических блоков, но даже они вполне подходят для кладки несущих стен коттеджей.
Сравнение разных материалов
Сравним популярные стеновые материалы. Чтобы было понятно, приведенные ниже расчеты в таблицах основаны на СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Учитывалось, что в стенах нет дополнительной теплоизоляции (пенопласт, минеральная вата) или облицовочного кирпича.
| Материал | Расчетное содержание влаги | Теплопроводность Вт/(м*С) в сухом состоянии | Теплопроводность Вт/(м*С) расчетное значение | Толщина стены, см |
| Древесина* | 20% | 0,09 | 0,18 | 48 |
| Керамический кирпич полнотелый | 2% | 0,56 | 0,81 | 219 |
| Керамический кирпич пустотелый | 2% | 0,41 | 0,58 | 155 |
| Ячеистый бетон** | 6% | 0,12 | 0,16 | 43 |
| Силикатный кирпич | 4% | 0,70 | 0,87 | 230 |
| Керамзитобетон | 10% | 0,58 | 0,79 | 209 |
| Поризованный блок*** | 1% | 0,13 | 0,14 | 38 |
* – сосна и ель поперек волокон; ** – ячеистый бетон плотностью 500 кг/1м3; *** – керамический блок Porotherm 38 Thermo, кладка на теплосберегающем растворе.
Теперь сравним коэффициент теплопроводности керамических блоков нескольких наиболее распространенных на российском рынке. Источники – официальные сайты производителей.
| Наименование блока | Теплопроводность, Вт/(м*С) | Толщина стены, мм | Нужно ли дополнительное утепление* |
| Porotherm 25 | 0,24 | 250 | Да |
| Porotherm 38 | 0,145 | 380 | Да |
| Porotherm 38 Thermo | 0,123 | 380 | Нет |
| Porotherm 44 | 0,136 | 440 | Нет |
| Porotherm 51 | 0,143 | 510 | Нет |
| BRAER Ceramic Thermo 10,7 NF | 0,14 | 380 | Да |
| BRAER Ceramic Thermo 12,4 NF | 0,139 | 440 | Нет |
| BRAER Ceramic Thermo 14,3 NF | 0,14 | 510 | Нет |
| KERAKAM 38 | 0,19 | 380 | Да |
| KAIMAN 38 Самара | 0,084 | 380 | Нет |
| KERAKAM 44 Самара | 0,128 | 440 | Нет |
| KERAKAM 51 Самара | 0,16 | 510 | Нет |
| 10,7НФ 250ММ Гжель | 0,143 | 250 | Да |
| 12,3НФ Гжель | 0,131 | 440 | Нет |
| 14,3НФГжель | 0,143-0,17 | 510 | Нет |
* На примере г.Москвы и Московской области. В других городах с разными климатическими условиями потребность в дополнительном утеплении может меняться. Информацию о других регионах на примере блоков Поротерм (Wienerberger) можно узнать на официальном сайте компании.
Кстати, в большинстве случаев небольшие блоки формата 2,1NF, также именуемые двойным поризованным камнем, имеют чуть худшую теплопроводность, по сравнению с более крупными «собратьями». Причем это касается всех производителей.
Коэффициент теплопроводности Поротерм и других перечисленных изготовителей примерно сопоставим. То же самое касается и теплопередачи внутренних перегородочных и доборных блоков. Кстати, о перегородках. В них уровень λ, как правило выше, чем для стеновых блоков и колеблется в пределах 0,20-0,25 Вт/(м*С). Однако это не является проблемой, поскольку они все равно используются только для внутренних работ.
Мои рекомендации по толщине стен
В таблице были рассмотрены лишь 4 производителя из числа наиболее распространенных. Есть и другие, но общая картина видна и так: мы видим, что при строительстве в климатических условиях Московского региона блоки толщиной 440мм и 510мм не требуют дополнительного утепления или использования облицовочного кирпича. В то же время, для всех блоков толщиной 250мм и части 330-миллиметровых требуется дополнительное утепление. В любом случае, ассортимент продукции, представленной на рынке – намного шире, чем в нашей таблице, поэтому в случае с каждым блоком разных производителей, все детали следует узнавать индивидуально.
При этом, теплопроводность поризованного кирпича, предназначенного для перегородок, не столь важна. Он используется для внутренних работ и не от него попросту не требуется таких же характеристик, как и для стеновых блоков.
Общие выводы
Как мы видим, теплопроводность теплой керамики – это исключительно важный параметр. Однако помимо этого, при выборе следует учитывать и другие факторы, в том числе климатические условия региона и отсутствие или наличие дополнительного утепления или отделки облицовочным кирпичом. В целом же, для средней полосы России подходят все керамоблоки. Тем не менее, если вы не хотите использовать дополнительную теплоизоляцию, то имеет смысл купить блоки толщиной 440мм или 510мм, или же некоторые разновидности 380мм блоков. Если же вас не смущает будущий монтаж дополнительной «термошубы», то вполне можно обойтись и блоками для толщины стен 250мм и 380мм, при том условии, что вы обеспечите дополнительную теплоизоляцию в виде минваты или пенопласта, и декоративной штукатурки. Плюс этого варианта в том, что вам будет достаточно более тонкого фундамента, что сократит расходы и сроки его возведения.
Размер керамического кирпича по ГОСТу, виды, характеристики, маркировка
Керамический кирпич — один из самых старых материалов для строительства домов. Со временем технология практически не изменилась. Для улучшения теплотехнических характеристик придумали делать пустоты. Для сокращения времени на стройку стали производить изделия больших размеров. Увеличился ассортимент. Один размер керамического кирпича — явно недостаточно для современного строительства. Но суть производства и используемые материалы остались теми же. Как и проблемы.
Содержание статьи
Плюсы и минусы керамического кирпича
К плюсам керамики относят натуральность, безвредность. Если сравнивать керамику и силикат, то глиняные изделия немного выигрывают по теплопроводности. Если смотреть на показатели, то разница совсем небольшая. Но дом из керамики намного теплее силикатного. Дело в большей теплоемкости. Глина может запасать больше тепла и поэтому дома из нее теплее.
Керамика проигрывает силикату по звукоизоляционным свойствам, а еще по геометрии и стабильности характеристик. В этом ее основные недостатки. Да еще в высокой цене, часто бывающих высолах, с которыми бороться очень и очень непросто. Еще один минус — даже лицевая поверхность редко бывает ровной.
Керамический кирпич — традиционный материал для строительства домов, которому не одна сотня лет
Все эти недостатки объяснимы. Керамический кирпич получают путем обжига сформованных заранее параллелепипедов из глиняного раствора. Глина — природный материал, который имеет различные свойства. Разные свойства различных видов глины и является основной причиной того, что размер керамического кирпича стабильностью не отличается. Причем значительный разброс может быть и в пределах одной партии. А от партии к партии, вообще, могут быть существенные отличия. Разные характеристики исходного сырья также являются причиной широкого разброса характеристик готового продукта. Таких как прочность и плотность.
Срок службы — реальность не радует
По многим характеристикам керамика должна быть лучше того же силиката, но реальность оказывается иной. В последнее время слишком часто встречается красный керамический кирпич рассыпающийся, полуразрушенный после нескольких лет эксплуатации в нормальных условиях. Причины — сложность технологии. Для хорошего результата нужна тщательная переработка и подготовка глины, чтобы исключить известковые вкрапления, которые являются причинами «отстрелов». А это дополнительное время в и без того не коротком цикле производства. И дополнительная энергия. И недешевое оборудование, которое покупают далеко не все.
Не самая хорошая картина
Второй момент: выдержка температурного режима обжига. Пережженный керамический кирпич в кладке ведет себя нормально. Выглядит только хуже, так как темнее «нормы». Это не так страшно. А вот недожженный разрушается, рассыпается. И этим он опасен. Обжигается керамика в печи долго, и так и тянет немного сократить время, чтобы увеличить производительность. Отсюда и недожог. Или от экономии топлива, которое далеко недешевое. Так что соблюдение технологии производства керамического кирпича — это высокая цена изделий. А дорогой кирпич покупают очень неохотно. Так что разрушившийся красный кирпич, скорее всего, имел невысокую цену. А всем известно, что дешевое хорошим бывает очень редко. Тем не менее бюджет на стройку обычно не резиновый и приходится экономить.
По теплопроводности и некоторым другим параметрам керамический кирпич должен быть лучше
Какой бы сложной ни была технология производства, европейские поставки имеют и геометрию близкую к идеальной, и размеры стандартные, и качество стабильное. Цена у них далеко не бюджетная, но проблемы с качеством — большая редкость. Так что если средства позволяют, стараются купить импортный кирпич. Отечественный глиняный, даже дорогой, пока стабильностью качества похвастаться не может. Именно поэтому, хотя по многим параметрам керамика должна быть лучше, все чаще выбор делают в пользу силиката. Потому что за вполне вменяемые деньги можно купить хорошего качества строительный материал. Его выбирают даже несмотря на то, что он намного «холоднее». Все равно для достижения требуемого уровня энергоэффективности, приходится утеплять и керамику тоже.
Виды и размер керамического кирпича по ГОСТу 530-2012
По размерам керамические изделия делят на кирпич и камень. Керамический строительный камень отличается только большей толщиной — не менее 140 мм. Глиняный кирпич бывает полнотелым и пустотелым, рядовым (строительным) или отделочным (лицевым). Керамический камень — только рядовой и только пустотный. Пустоты в глиняном камне или кирпиче могут располагаться, как параллельно постели (рабочей поверхности, на которую кладут раствор), так и перпендикулярно. Кроме того, стандарт определяет следующие виды изделий:
Строительный, лицевой и клинкерный — это основные типы керамического кирпича
- Фасонный кирпич. Изделие, которое отличается по форме от параллелепипеда.
- Доборный элемент. Форма разработана специально для завершения кладки.
- С пазогребневой системой. Керамический камень, вертикальные грани которого имеют специальную форму для соединения без раствора. Размеры выступов не нормированы. Для этого типа материала есть два специальных размера:
- Рабочая ширина камня. Это размер без учета пазогребневых выступов. Он формирует ширину кладки.
- Нерабочая длина камня. Расстояние от одной вертикальной поверхности до другой с учетом выступов.
Еще камень и кирпич может быть со шлифованной или нешлифованной постелью (это та часть, на которую кладут раствор). Некоторые заводы выпускают материал с насечками на ложке. Этот тип удобно использовать, если стена будет штукатуриться. Насечки нужны для лучшей адгезии со штукатуркой.
Фасонные — разновидность отделочных изделий для формирования особого рельефа
Есть еще клинкерный кирпич. Он имеет более сложную технологию изготовления, что дает ему особые свойства. Он прочнее обычного строительного, имеет более низкое водопоглощение. Поверхность его идеально ровная и гладкая, что дает возможность использовать его как отделочный материал. Но это отдельная группа изделий.
Стандартные размеры и обозначение керамического строительного (рядового) кирпича
По стандарту ГОСТ 530-2012 есть следующие размеры керамического кирпича:
- Нормального формата или одинарный. В маркировке ставят НФ. Имеет размеры 250*120*65 мм. По предыдущему стандарту (ГОСТ 530-2007) этот размер кирпича называли одинарным. Если это материал для кладки стен, ставят КР (рядовой). Может быть полнотелым или с вертикально расположенными пустотами. По тому же стандарту есть его подвиды:
- 0,5 НФ — 250*60*65 мм.
- 0,7 НФ — 250*85*65 мм.
- 0,8 НФ — 250*120*55 мм.
- 1,3 НФ — 288*138*65 мм. Это укрупненный размер.
- 1,4 НФ — 250*120*88 мм. Это тот вид, который по старому нормативу называют полуторным.
- 1,8 НФ — 288*138*88 мм. Это тот, который называют двойным.
Старый стандарт описывал размеры керамического кирпича по-другому
- С горизонтально расположенными пустотами — обозначение КРГ. Может быть только двух габаритов:
- 1,4 НФ — 250*120*88 мм.
- 1,8 НФ — 288*138*88 мм.
Это те размеры, которые определены для керамического кирпича новым стандартом. Что касается коэффициентов, их высчитывают как долю от объема, занимаемого керамическим кирпичом стандартного размера — 250*120*65 мм.
Виды и размеры керамического камня
Как видите, есть два подвида рядового керамического (строительного) кирпича, ширина которых составляет 138 мм. В то же время, норматив говорит о том, что все изделия, ширина которых 140 мм и более называют керамическим строительным камнем. Так что разница в два миллиметра, в данном случае, существенная.
Керамический камень — изделия укрупненного размера
Размер керамического камня приведен в таблицах. В скобках даны обозначения габаритов для изделий со шлифованными гранями. Вообще, возводить стены из крупного типа получается намного быстрее, да и квадратный метр кладки обходится дешевле. Экономия идет за счет раствора. Но работать одному не получится. Один блок, хоть они все пустотные, весить может больше десяти килограмм. Устанавливать их можно только вдвоем, как и корректировать положение. Кстати, стандарт допускает делать в боковых гранях пустоты под захваты (для более удобного переноса) общим объемом не более 13%. Это действительно облегчает работу с крупноформатными блоками.
Полнотелый и пустотелый
Полнотелый и пустотелый керамический кирпич, хоть и производится одинаково, имеет различное назначение. Материал без пустот идет на несущие стены, с пустотами берут для лучших характеристик по теплоизоляции. Так как наличие воздушных полостей делает материал «теплее». Он хуже проводит тепло, а значит лучше его сберегает. В маркировке полнотелый обозначается буквами «по», с пустотами — буквами «пу». Количество пустот и их объем нигде не указывается. Их надо смотреть «по месту».
Надо учесть такую особенность введенного стандарта. Полнотелый кирпич ГОСТ 530-2012 определяется как строительный материал без пустот или с пустотами меньше 13%.
Вообще, полнотелый кирпич используют для стен, на которые может приходиться большая нагрузка. Если вам важна несущая способность кладки, необходимо уточнять не только марку изделий по прочности, но и наличие пустот. В полнотелом кирпиче их размеры и расположение никак не нормируются (если их меньше 13%).
Вот такими могут быть изделия с пустотами и без
В пустотелом кирпиче и камне диаметр вертикальных цилиндрических пустот не может быть больше 20 мм. Если пустота квадратная или прямоугольная, ее сторона также не может быть больше 20 мм. Положение и размеры горизонтальных пустот выбираются произвольно, что стоит помнить. Определена только минимальная толщина наружной стенки. Она не должна быть меньше 12 мм для кирпича и 8 мм для камня.
Технические характеристики
Стандартом определены марки прочности, морозостойкость и класс плотности. Марки прочности отображают нагрузку, которую может вынести материал. Расшифровать эту величину просто. Цифра, которая идет за буквой «М» — это количество килограмм на сантиметр квадратный, которые материал выдерживает без разрушения. Пример: М150 обозначает, что керамический кирпич этой партии выдержит нагрузку в 150 кг/см².
| Марки прочности | Керамического кирпича | М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300 |
| Керамического камня | М300, М400, М500, М600, М800, М1000 | |
| Клинкерного кирпича | М25, М35, М50, М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300; | |
| Кирпич и камень с горизонтальными пустотами | М25, М35, М50, М75, М100 | |
| Морозостойкость | F25, F35, F50, F75, F100, F200, F300. | |
Морозостойкость обозначается буквой F и цифрой. Цифра отображает количество циклов замерзания/размораживания, которые не вызывают изменения характеристик и внешнего вида. Например, F50 — 50 циклов замерзания и размораживания. Для внутренних перегородок в отапливаемых зданиях морозостойкость можно брать невысокую — все равно будет поддерживаться положительная температура.
Теплопроводность и коэффициент теплосопротивления
Класс плотности соотносится со средней плотностью материала, но от плотности зависит также энергоэффективность материала. Чем ниже плотность, тем лучше теплоизоляционные свойства. Но значительно снизить плотность для наружных стен не получится. Они должны нести определенный уровень нагрузки. Поэтому в последние годы кирпичный дом делают с утеплением.
Соотношение средней плотности изделия и класса плотности
Как работать с двумя последними таблицами? В маркировке указывается класс плотности. По этой характеристике можно узнать массу куба керамического кирпича. Она указана в первой таблице. Вторая таблица помогает сопоставить плотность материала и коэффициент теплопроводности кладки из него. Например, класс плотности керамического кирпича указан 1,0. Это значит, что куб должен весить 810-1000 кг, а кладка на минимальном слое клея после высыхания будет иметь коэффициент теплопроводности 0,20-0,24 Вт/(м*°C).
Группы керамического кирпича и блока по теплотехническим характеристикам кладки (при минимальном количестве раствора)
Стоит сказать, что по современным нормам ни один из типов кирпича не дает необходимого теплосопротивления. Разве что толщина стены будет более метра.
Кладка из керамического кирпича в полтора или два кирпича не отвечает современным требованиям по теплопроводности наружных стен
В этом случае выигрывает пустотный кирпич или строительный керамический блок, так как они имеют лучшие характеристики по теплопроводности. Стена будет на пару десятков сантиметров уже — не 147 см, например, а всего 105. Так что, в любом случае стоит рассматривать дополнительное утепление наружных стен.
Вес керамического кирпича
Вес керамического кирпича зависит от плотности и наличия/количества пустот. Точную цифру узнают в сопроводительных документах, и то, разброс в пределах одной партии до 10%.
В характеристиках указан вес кирпича разного типа: кладочного, отделочного, с пустотами и без
Если пользоваться старой терминологией, примерный вес керамического кирпича будет таким:
- Одинарный (тип 1 НФ, размер 250*120*65 мм):
- полнотелый (рядовой, кладочный, строительный) 3,3-3,6 кг/шт;
- рабочий (рядовой, кладочный) пустотелый — 2,3-2,5 кг/шт;
- облицовочный (лицевой, отделочный) пустотелый — 1,32-1,6 кг/шт.
- Полуторный имеет массу (тип 1,4 НФ, габариты 250*120*88 мм):
- полнотелый рядовой — 4,0-4,3 кг/шт;
- пустотелый рядовой — 3,0-3,3 кг/шт;
- лицевой пустотелый — 2,7-3,2 кг/шт.
- Двойной весит (1,8 НФ 288*138*88 мм.) :
- рядовой полнотелый — 6,6-7,2 кг/шт;
- рядовой пустотный — 4,6-5,0 кг/шт.
Сравнение характеристик керамического кирпича — пустотного разной плотности, полнотелого
Вес приведем примерный, так как плотность и количество пустот у каждого завода может существенно отличаться. Количество пустот не регламентируется, так что отделочные материалы могут быть легкими.
Маркировка керамического кирпича
В маркировке керамического кирпича указывается полная информация о его типе. Проставляется размер кирпича в миллиметрах в формате: длина*ширина*высота. Обязательно указываются основные характеристики, приведенные выше. Чтобы расшифровать информацию, надо помнить условные обозначения материала каждого вида:
- К — кирпич
- Кл — клинкерный.
- Р — рядовой (строительный).
- Л — лицевой (отделочный, декоративный).
- Г — горизонтальные пустоты.
- По — полнотелый.
- Пу — пустотный.
- Ш — шлифованный.
- Пг — пазогребневой.
В маркировке указаны все ключевые характеристики, включая размер и тип
После указания размеров, через косую идет указание класса прочности, класс средней плотности и морозостойкость. Приведем несколько примеров маркировки и ее расшифровку:
- КР-р-по 250*120*65/1НФ/200/2,0/50. Читать надо это так: керамический кирпич (КР), рядовой (р), полнотелый (по). Размером 250*120*65 мм, 1НФ — формат и габариты. Далее идут: класс прочности М 200, класс средней плотности 2,0, что соответствует 1410-2000 кг/м³, морозостойкость F50 (50 циклов).
- КРГ-л 250*120*88/1,4НФ/50/1,2/75. Звучит это так: кирпич керамический (КР), с горизонтальными пустотами (Г), лицевой (л). Размер керамического кирпича 250*120*88 мм, типоразмер 1,4 НФ. Класс прочности М50, класс средней плотности 1,2, что соответствует весу 1010-1200 кг/м³. Морозостойкость 75 циклов (F75).
- КМ-пг 510/10,7НФ/150/0,8/75. Расшифровывается это обозначение так: камень керамический (КМ) с пазогребневым соединением (ПГ), габаритом рабочей части 510 мм, типоразмера 10,7 НФ. Марка прочности М150, класс плотности 0,8 (энергоэффективный), морозостойкость F 75.
На упаковке (палете) может быть нанесен логотип или другая информация по усмотрению производителя
Новый способ маркировки приближен к нормам ЕС. Стандарт не запрещает заводам в сопроводительных документах указывать дополнительные характеристики. Также можно наносить на упаковку дополнительную информацию, которая облегчает идентификацию производителя.
Удельное сопротивление и проводимость — температурные коэффициенты для обычных материалов
Удельное сопротивление равно
- электрическое сопротивление единичного куба материала, измеренное между противоположными гранями куба
Калькулятор сопротивления электрического проводника
Этот калькулятор можно использовать для рассчитать электрическое сопротивление проводника.
Коэффициент удельного сопротивления (Ом · м) (значение по умолчанию для меди)
Площадь поперечного сечения проводника (мм 2 ) — Калибр провода AWG
| Алюминий | 2 .65 x 10 -8 | 3,8 x 10 -3 | 3,77 x 10 7 |
| Алюминиевый сплав 3003, прокат | 3,7 x 10 -8 | ||
| Алюминиевый сплав 2014, отожженный | 3,4 x 10 -8 | ||
| Алюминиевый сплав 360 | 7,5 x 10 -8 | ||
| Алюминиевая бронза | 12 x 10 -8 | ||
| Животный жир | 14 x 10 -2 | ||
| Животный жир | 0.35 | ||
| Сурьма | 41,8 x 10 -8 | ||
| Барий (0 o C) | 30,2 x 10 -8 | ||
| Бериллий | 4,0 x 10 -8 | ||
| Бериллиевая медь 25 | 7 x 10 -8 | ||
| Висмут | 115 x 10 -8 | ||
| Латунь — 58% Cu | 5.9 x 10 -8 | 1,5 x 10 -3 | |
| Латунь — 63% Cu | 7,1 x 10 -8 | 1,5 x 10 -3 | |
| Кадмий | 7,4 x 10 -8 | ||
| Цезий (0 o C) | 18,8 x 10 -8 | ||
| Кальций (0 o C) | 3,11 x 10 -8 | ||
| Углерод (графит) 1) | 3-60 x 10 -5 | -4.8 x 10 -4 | |
| Чугун | 100 x 10 -8 | ||
| Церий (0 o C) | 73 x 10 -8 | ||
| Хромель (сплав хрома и алюминия) | 0,58 x 10 -3 | ||
| Хром | 13 x 10 -8 | ||
| Кобальт | 9 x 10 -8 | ||
| Константан | 49 x 10 -8 | 3 x 10 -5 | 0.20 x 10 7 |
| Медь | 1,724 x 10 -8 | 4,29 x 10 -3 | 5,95 x 10 7 |
| Купроникель 55-45 (константан) | 43 x 10 -8 | ||
| Диспрозий (0 o C) | 89 x 10 -8 | ||
| Эрбий (0 o C) | 81 x 10 -8 | ||
| Эврика | 0.1 x 10 -3 | ||
| Европий (0 o C) | 89 x 10 -8 | ||
| Гадолий | 126 x 10 -8 | ||
| Галлий (1,1K) | 13,6 x 10 -8 | ||
| Германий 1) | 1 — 500 x 10 -3 | -50 x 10 -3 | |
| Стекло | 1 — 10000 x 10 9 | 10 -12 | |
| Золото | 2.24 x 10 -8 | ||
| Графит | 800 x 10 -8 | -2,0 x 10 -4 | |
| Гафний (0,35 K) | 30,4 x 10 — 8 | ||
| Hastelloy C | 125 x 10 -8 | ||
| Гольмий (0 o C) | 90 x 10 -8 | ||
| Индий ( 3.35K) | 8 x 10 -8 | ||
| Инконель | 103 x 10 -8 | ||
| Иридий | 5,3 x 10 -8 | ||
| Железо | 9,71 x 10 -8 | 6,41 x 10 -3 | 1,03 x 10 7 |
| Лантан (4,71K) | 54 x 10 -8 | ||
| Свинец | 20.6 x 10 -8 | 0,45 x 10 7 | |
| Литий | 9,28 x 10 -8 | ||
| Лютеций | 54 x 10 -8 | ||
| Магний | 4,45 x 10 -8 | ||
| Магниевый сплав AZ31B | 9 x 10 -8 | ||
| Марганец | 185 x 10 -8 | 1.0 x 10 -5 | |
| Меркурий | 98,4 x 10 -8 | 8,9 x 10 -3 | 0,10 x 10 7 |
| Слюда (мерцание) | 1 x 10 13 | ||
| Мягкая сталь | 15 x 10 -8 | 6,6 x 10 -3 | |
| Молибден | 5,2 x 10 -8 | ||
| Монель | 58 x 10 -8 | ||
| Неодим | 61 x 10 -8 | ||
| Нихром (сплав никеля и хрома) | 100 — 150 х 10 -8 | 0.40 x 10 -3 | |
| Никель | 6,85 x 10 -8 | 6,41 x 10 -3 | |
| Никелин | 50 x 10 -8 | 2,3 x 10 -4 | |
| Ниобий (колумбий) | 13 x 10 -8 | ||
| Осмий | 9 x 10 -8 | ||
| Палладий | 10.5 x 10 -8 | ||
| Фосфор | 1 x 10 12 | ||
| Платина | 10,5 x 10 -8 | 3,93 x 10 -3 | 0,943 x 10 7 |
| Плутоний | 141,4 x 10 -8 | ||
| Полоний | 40 x 10 -8 | ||
| Калий | 7.01 x 10 -8 | ||
| Празеодим | 65 x 10 -8 | ||
| Прометий | 50 x 10 -8 | ||
| Протактиний (1,4 K) | 17,7 x 10 -8 | ||
| Кварц (плавленый) | 7,5 x 10 17 | ||
| Рений (1,7 K) | 17.2 x 10 -8 | ||
| Родий | 4,6 x 10 -8 | ||
| Твердая резина | 1 — 100 x 10 13 | ||
| Рубидий | 11,5 x 10 -8 | ||
| Рутений (0,49K) | 11,5 x 10 -8 | ||
| Самарий | 91,4 x 10 -8 | ||
| Скандий | 50.5 x 10 -8 | ||
| Селен | 12,0 x 10 -8 | ||
| Кремний 1) | 0,1-60 | -70 x 10 -3 | |
| Серебро | 1,59 x 10 -8 | 6,1 x 10 -3 | 6,29 x 10 7 |
| Натрий | 4,2 x 10 -8 | ||
| Грунт, типичный грунт | 10 -2 — 10 -4 | ||
| Припой | 15 x 10 -8 | ||
| Нержавеющая сталь | 10 6 | ||
| Стронций | 12.3 x 10 -8 | ||
| Сера | 1 x 10 17 | ||
| Тантал | 12,4 x 10 -8 | ||
| Тербий | 113 x 10 -8 | ||
| Таллий (2,37K) | 15 x 10 -8 | ||
| Торий | 18 x 10 -8 | ||
| Тулий | 67 x 10 -8 | ||
| Олово | 11.0 x 10 -8 | 4,2 x 10 -3 | |
| Титан | 43 x 10 -8 | ||
| Вольфрам | 5,65 x 10 -8 | 4,5 x 10 -3 | 1,79 x 10 7 |
| Уран | 30 x 10 -8 | ||
| Ванадий | 25 x 10 -8 | ||
| Вода дистиллированная | 10 -4 | ||
| Вода пресная | 10 -2 | ||
| Вода соленая | 4 | ||
| Иттербий | 27.7 x 10 -8 | ||
| Иттрий | 55 x 10 -8 | ||
| Цинк | 5,92 x 10 -8 | 3,7 x 10 -3 | |
| Цирконий (0,55K) | 38,8 x 10 -8 |
1) Примечание! — удельное сопротивление сильно зависит от наличия примесей в материале.
2 ) Примечание! — удельное сопротивление сильно зависит от температуры материала.Приведенная выше таблица основана на эталоне 20 o C.
Электрическое сопротивление в проводе
Электрическое сопротивление провода больше для более длинного провода и меньше для провода с большей площадью поперечного сечения. Сопротивление зависит от материала, из которого оно изготовлено, и может быть выражено как:
R = ρ L / A (1)
, где
R = сопротивление (Ом, ). Ω )
ρ = коэффициент удельного сопротивления (Ом · м, Ом · м)
L = длина провода (м)
A = площадь поперечного сечения провода (м 2 )
Фактором сопротивления, учитывающим природу материала, является удельное сопротивление.Поскольку он зависит от температуры, его можно использовать для расчета сопротивления провода заданной геометрии при различных температурах.
Обратное сопротивление называется проводимостью и может быть выражено как:
σ = 1 / ρ (2)
, где
σ = проводимость (1 / Ом · м)
Пример — сопротивление алюминиевого провода
Сопротивление алюминиевого кабеля длиной 10 м и площадью поперечного сечения 3 мм 2 можно рассчитать как
R = (2.65 10 -8 Ом м) (10 м) / ((3 мм 2 ) (10 -6 м 2 / мм 2 ))
= 0,09 Ом
Сопротивление
Электрическое сопротивление компонента схемы или устройства определяется как отношение приложенного напряжения к протекающему через него электрическому току:
R = U / I (3)
, где
R = сопротивление (Ом)
U = напряжение (В)
I = ток (A)
Закон Ома
Если сопротивление является постоянным более значительным диапазон напряжения, затем закон Ома,
I = U / R (4)
можно использовать для прогнозирования поведения материала.
Зависимость удельного сопротивления от температуры
Изменение удельного сопротивления относительно температуры можно рассчитать как
dρ = ρ α dt (5)
где
dρ = изменение удельного сопротивления ( Ом м 2 / м)
α = температурный коэффициент (1/ o C)
dt = изменение температуры ( o C)
Пример — изменение удельного сопротивления
Алюминий с удельным сопротивлением 2.65 x 10 -8 Ом · м 2 / м нагревается от 20 o C до 100 o C . Температурный коэффициент для алюминия составляет 3,8 x 10 -3 1/ o C . Изменение удельного сопротивления можно рассчитать как
dρ = (2,65 10 -8 Ом · м 2 / м) (3,8 10 -3 1/ o C) ((100 o C) — (20 o C))
= 0.8 10 -8 Ом м 2 / м
Окончательное удельное сопротивление можно рассчитать как
ρ = (2,65 10 -8 Ом м 2 / м) + (0,8 10 -8 Ом м 2 / м)
= 3,45 10 -8 Ом м 2 / м
Калькулятор коэффициента удельного сопротивления в зависимости от температуры
использоваться для расчета удельного сопротивления материала проводника в зависимости оттемпература.
ρ — Коэффициент удельного сопротивления (10 -8 Ом м 2 / м)
α — температурный коэффициент (10 -3 1/ o C)
dt — изменение температуры ( o C)
Сопротивление и температура
Для большинства материалов электрическое сопротивление увеличивается с температурой.Изменение сопротивления может быть выражено как
dR / R с = α dT (6)
, где
dR = изменение сопротивления (Ом)
с = стандартное сопротивление согласно справочным таблицам (Ом)
α = температурный коэффициент сопротивления ( o C -1 )
dT = изменение температура от эталонной температуры ( o C, K)
(5) может быть изменена на:
dR = α dT R s (6b)
«Температурный коэффициент сопротивления» — α — материала — это увеличение сопротивления резистора 1 Ом из этого материала при повышении температуры 9 0013 1 o С .
Пример — сопротивление медной проволоки в жаркую погоду
Медная проволока с сопротивлением 0,5 кОм при нормальной рабочей температуре 20 o C в жаркую солнечную погоду нагревается до 80 o C . Температурный коэффициент для меди составляет 4,29 x 10 -3 (1/ o C) , а изменение сопротивления можно рассчитать как
dR = ( 4,29 x 10 -3 1/ o C) ((80 o C) — (20 o C) ) (0.5 кОм)
= 0,13 (кОм)
Результирующее сопротивление медного провода в жаркую погоду будет
R = (0,5 кОм) + (0,13 кОм)
= 0,63 ( кОм)
= 630 (Ом)
Пример — сопротивление углеродного резистора при изменении температуры
Угольный резистор с сопротивлением 1 кОм при температуре 20 o C нагревается до 120 или С .Температурный коэффициент для углерода отрицательный. -4,8 x 10 -4 (1/ o C) — сопротивление снижается с повышением температуры.
Изменение сопротивления можно рассчитать как
dR = ( -4,8 x 10 -4 1/ o C) ((120 o C) — (20 o C) ) (1 кОм)
= — 0,048 (кОм)
Результирующее сопротивление для резистора будет
R = (1 кОм) — (0.048 кОм)
= 0,952 (кОм)
= 952 (Ом)
Калькулятор сопротивления в зависимости от температуры
Этот счетчик можно использовать для расчета сопротивления в проводнике в зависимости от температуры.
R с — сопротивление (10 3 (Ом)
α — температурный коэффициент (10 -3 1/ o C)
dt — Изменение температуры ( o C)
Температурные поправочные коэффициенты для сопротивления проводника
| Температура проводника (° C) | Коэффициент Преобразовать в 20 ° C | Обратно в преобразовать из 20 ° C |
|---|---|---|
| 5 | 1.064 | 0,940 |
| 6 | 1,059 | 0,944 |
| 7 | 1,055 | 0,948 |
| 8 | 1,050 | 0,952 |
| 9 | 1,046 | 0,956 |
| 10 | 1,042 | 0,960 |
| 11 | 1,037 | 0,964 |
| 12 | 1,033 | 0.968 |
| 13 | 1,029 | 0,972 |
| 14 | 1,025 | 0,976 |
| 15 | 1,020 | 0,980 |
| 16 | 1,016 | 0,984 |
| 17 | 1,012 | 0,988 |
| 18 | 1,008 | 0,992 |
| 19 | 1,004 | 0,996 |
| 20 | 1.000 | 1.000 |
| 21 | 0,996 | 1.004 |
| 22 | 0,992 | 1.008 |
| 23 | 0,988 | 1.012 |
| 24 | 0,984 | 1.016 | 900
| 25 | 0,980 | 1,020 |
| 26 | 0,977 | 1,024 |
| 27 | 0,973 | 1.028 |
| 28 | 0,969 | 1,032 |
| 29 | 0,965 | 1,036 |
| 30 | 0,962 | 1,040 |
| 31 | 0,958 | 1,044 |
| 32 | 0,954 | 1,048 |
| 33 | 0,951 | 1,052 |
Теплопроводность и коэффициент расширения
Теплопроводность составляет склонность любого материала передавать тепло из одной точки в другую.Конечно, чтобы тепло «текло», необходимо необходимо для существования разницы температур внутри непрерывного участка материала. Термический проводимость аналогична электропроводности. Точно так же тепловое сопротивление является обратной величиной теплового сопротивления. проводимость, поскольку электрическое сопротивление обратно пропорционально электропроводности.Коэффициент расширения это скорость, с которой материал будет расти в длину с повышением температуры. Большинство материалов растет в довольно линейно, особенно в определенном диапазоне температур.Положительный коэффициент расширения указывает на то, что материал становится длиннее при повышении его температуры. Таковы большинство металлов. Лед — это хорошо известный пример отрицательного коэффициента расширения, так как он сжимается по длине с увеличением температура (другими словами, лед расширяется, когда становится холоднее).
| Воздух (неподвижный) | 0,0003 | |||
| Глинозем | 0.276 | |||
| Глинозем (85%) | 0,118 | |||
| Алюминий | 2,165 | 0,23 | 2,7 | 0,81 |
| Бериллия (99,5%) | 1.969 | |||
| Бериллия (97%) | 1,575 | |||
| Бериллия (95%) | 1,161 | |||
| Бериллий | 1.772 | |||
| Бериллий-медь | 1.063 | |||
| Нитрид бора | 0,394 | |||
| Латунь (70/30) | 1.220 | |||
| Медь | 3,937 | 0,17 | 8,9 | 0,45 |
| Медь / Инв c / Медь | 1,64 | 0,084 | 8,4 | 0,020 |
| Медь / Mo d / Медь | 1.82 | 0,060 | 9,9 | 0,18 |
| Медь / Mo d -Cu / Медь | 2,45–2,80 | 0.60-0.10 | 9,4 | 0,26–0,30 |
| Diamond (комнатная температура) | 6.299 | |||
| Эпоксидное | 0.002 | |||
| Эпоксидная смола (теплопроводящая) | 0,008 | |||
| FR-4 (Г-10) | 0,003 | |||
| GaAs | 0.591 | |||
| Стекло | 0,008 | |||
| Золото | 2,913 | |||
| Компаунд радиатора | 0.004 | |||
| Гелий (жидкий) | 0,000307 | |||
| Инвар | 0,11 | 0,013 | 8,1 | 0,014 |
| Утюг | 0.669 | |||
| Ковар | 0,17 | 0,59 | 8,3 | 0,020 |
| Свинец | 0,343 | |||
| Магний | 1.575 | |||
| Слюда | 0,007 | |||
| молибден | 1,299 | |||
| Монель | 0,197 | |||
| Майлар | 0.002 | |||
| Никель | 0,906 | |||
| Азот (жидкость) | 0,001411 | |||
| Фенольный | 0.002 | |||
| Платина | 0,734 | |||
| Сапфир (ось а) | 0,32 | |||
| Сапфир (ось c) | 0.35 | |||
| Кремний (чистый) | 1.457 | |||
| Кремний (0,0025 Ом-см) | 1.457 | |||
| Карбид кремния | 0.90 | |||
| Диоксид кремния (аморфный) | 0,014 | |||
| Диоксид кремния (кварц, ось а) | 0,059 | |||
| Диоксид кремния (кварц, ось c) | 0.11 | |||
| Силиконовая консистентная смазка | 0,002 | |||
| Силиконовая резина | 0,002 | |||
| Нитрид кремния | 0.16 — 0,33 | |||
| Серебро | 4,173 | |||
| Нержавеющая сталь (321) | 0,146 | |||
| Нержавеющая сталь (410) | 0.240 | |||
| Сталь (низкоуглеродистая) | 0,669 | |||
| тефлон | 0,002 | |||
| Олово | 0.630 | |||
| Титан | 0,219 | 0,086 | 4,4 | 0,016 |
| Вольфрам | 1,969 | |||
| Вода | 0.0055 | |||
| цинк | 1.024 | |||
a: Приблизительные значения от 0 ° C до 100 ° C | ||||
Керамика — материалы, соединение и применение
Керамика — это невероятно разнообразное семейство материалов, элементы которого охватывают традиционную керамику (например, керамику и огнеупоры) до современной инженерной керамики (такой как оксид алюминия и нитрид кремния), используемой в электронных устройствах. , аэрокосмические компоненты и режущие инструменты.Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .
Хотя самые экстравагантные утверждения 1980-х годов в пользу передовых керамических материалов (таких как цельнокерамический двигатель) в значительной степени оказались неточными, справедливо сказать, что керамика зарекомендовала себя как ключевой инженерный материал.
При использовании в сочетании с другими материалами, обычно металлами, они обеспечивают дополнительную функциональность компонентам, тем самым улучшая производительность приложения после того, как были определены подходящая конструкция соединения и технология.
Керамические материалы
Керамика демонстрирует очень прочную ионную и / или ковалентную связь (более сильную, чем металлическая связь), что придает свойства, обычно присущие керамике: высокая твердость, высокая прочность на сжатие, низкая теплопроводность и электрическая проводимость, а также химическая инертность.Эта прочная связь также объясняет менее привлекательные свойства керамики, такие как низкая пластичность и низкая прочность на разрыв. Однако более широкий диапазон свойств не получил широкого признания.Например, в то время как керамика воспринимается как электрический и тепловой изолятор, керамические оксиды (первоначально на основе Y-Ba-Cu-O) являются основой высокотемпературной сверхпроводимости. Алмаз, бериллий и карбид кремния имеют более высокую теплопроводность, чем алюминий или медь.
Контроль микроструктуры может преодолеть присущую ей жесткость, что позволяет изготавливать керамические пружины, а керамические композиты были изготовлены с вязкостью разрушения примерно вдвое меньшей, чем у стали.
Основными классами композиционного состава инженерной керамики являются оксиды, нитриды и карбиды.В таблице приведены общие свойства наиболее используемой керамики.
Таблица 1 Свойства керамики | ||||||
| Керамика | Температура плавления (° C) | Плотность (г / см 3 ) | Прочность (МПа) | Коэффициент теплового расширения — 10 6 / ° C) | Теплопроводность (Вт / м.K) | Модуль упругости (ГПа) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BeO | 2530 | 3,1 | 246 | 7,4 | 210 | 400 |
| Al 2 O 3 | 2050 | 4,0 | 455 | 8,0 | 40 | 380 |
| ZrO 2 | 2700 | 5,6 | 175 | 10,5 | 19 | 140 |
| АЛН | 1900 | 3.3 | 441 | 4,4 | 180 | 320 |
| Si 3 N 4 | 1900 | 3,2 | 210 | 3,0 | 17 | 175 |
| B 4 C | 2350 | 2,5 | 350 | 4,3 | 25 | 450 |
| SiC | 2700 | 3,2 | 140 | 4.3 | 50 | 210 |
| WC | 2377 | 15,8 | 600 | 5,2 | – | 700 |
| Алмаз | 3000 | 3,5 | 1500 | 0,5 | 2000 | 500 |
Оксиды
Оксид алюминия (Al 2 O 3 ) и диоксид циркония (ZrO 2 ) являются наиболее часто используемой оксидной керамикой инженерного качества, причем оксид алюминия является наиболее часто используемой керамикой как по тоннажу, так и по стоимости.
Нитриды
Нитрид кремния (Si 3 N 4 ) и нитрид алюминия (AlN) являются основными передовыми техническими керамическими материалами в этой категории. Существует широкий диапазон марок и типов этих материалов, особенно нитрида кремния, каждая марка которого имеет определенные свойства.
Карбиды
Карбид кремния (SiC) широко используется из-за его высокой теплопроводности, коррозионной стойкости и твердости, хотя как инженерная керамика его вязкость ниже, чем у некоторых марок нитрида кремния.Карбид бора (B 4 C) является третьим по твердости промышленным материалом (после алмаза и кубического нитрида бора) и используется для компонентов, требующих очень высоких показателей износостойкости.
Композиты на керамической основе
Керамика используется в качестве армирования композитных систем, таких как стеклопластик (стеклопластик) и композитов с металлической матрицей, таких как алюминий, армированный оксидом алюминия (Al / Al 2 O 3 ). Современные керамические материалы также используются в качестве матричных материалов в композитах.В настоящее время наиболее распространенными материалами являются SiC и углерод.
Присоединение к
Существует множество способов соединения керамики между собой и с разнородными материалами. Эти технологии варьируются от механического крепления, например, с помощью болтов и резьбовых соединений, до прямого соединения. Рис.1 дает обзор этих методов.
Выбор одной из этих технологий для производства конкретного компонента будет зависеть от ряда факторов, включая:
- желаемая функция компонента, например прочность, электрическая изоляция или износостойкость
- материалов к объединению
- рабочая температура
- приложенное напряжение
- требуемый уровень герметичности швов
- компонентный дизайн
- стоимость
Несмотря на то, что все эти соображения должны быть приняты во внимание, обычно двумя важными факторами являются схожесть соединяемых материалов и требуемая температурная способность. На рис. 2 показаны температурные характеристики ряда соединяемых сред.
При соединении керамики с металлами необходимо создать границу между материалами. Как правило, интерфейс должен поддерживать следующее:
- разница в коэффициенте теплового расширения (CTE) Тип связи
- , т.е. ионная / ковалентная для керамики, начиная с металлической связи
- рассогласование кристаллографической решетки керамики и металла
Приложения
По сравнению с металлами и пластмассами керамика тверда, негорючая и инертная.Таким образом, они могут использоваться в высокотемпературных, коррозионных и трибологических приложениях. Эти применения основаны на комбинациях свойств, которые уникальны для промышленной керамики и включают:- сохранение свойств при высокой температуре
- низкий коэффициент трения (особенно при высоких нагрузках и низком уровне смазки)
- низкий коэффициент расширения
- коррозионная стойкость
- теплоизоляция
- электроизоляция
- низкая плотность
Инженерная керамика используется для изготовления компонентов для приложений во многих отраслях промышленности, включая керамические подложки для электронных устройств ( Рис.3 ), роторы турбокомпрессоров ( Рис. 4 ) и головки толкателей для использования в автомобильных двигателях. Другие примеры использования современной керамики включают безмасляные подшипники в пищевом оборудовании, лопатки аэрокосмических турбин, стержни ядерного топлива, легкую броню, режущие инструменты, абразивные материалы, термобарьеры и мебель для печей / печей.
Сводка
При выборе материала для использования в конкретном компоненте необходимо подробно рассмотреть применимость и пригодность материалов-кандидатов.При выборе керамического материала должны применяться следующие критерии соответствия назначению:
- рабочая среда — атмосфера, температура, приложенное напряжение, усталость, время воздействия
- предсказуемых отклонений от нормы, включая механическое воздействие или быстрое нагревание / охлаждение Дизайн
- — керамические материалы относительно нетерпимы к резким изменениям поперечного сечения, таким как выемки, отверстия и углы
- соединение — роль соединения, условия его эксплуатации и эксплуатационные требования, а также методы соединения, подходящие для производства
- стоимость — как и в случае со всеми вопросами выбора материалов и проектирования компонентов, стоимость и доступность сырья и все необходимые технологии производства должны рассматриваться в свете их пригодности для обеспечения компонента с требуемым профилем производительности по приемлемой цене
В то время как существующие композиты на основе SiC будут улучшаться по мере снижения уровней пористости за счет усовершенствованных технологий обработки, разработка высокотемпературных композитов на основе оксидов, вероятно, предоставит конкурирующую систему материалов с более широким применением в ближайшем будущем. В будущем мы можем ожидать увидеть еще больший вклад этих материалов в промышленный рост и технологическое развитие.
Эту статью подготовил Алан Тейлор .
.