Одним из критериев современного проектирования многослойных конструкций стен является обеспечение их энергоэффективности. Основным параметром при определении приведенного сопротивления теплопередачи и соответственно определением теплопотерь через стены является коэффициент теплопроводности. В ранее опубликованных работах авторов было описано конструктивное решение новой многослойной конструкции стены, состоящей из пяти слоев: двух внешних несущих слов из армированного торкрет-бетона, двух контактных слоев и среднего слоя из органического утеплителя — прессованных соломенных блоков [1].
Коэффициент теплопроводности определялся для конструктивного и теплоизоляционного слов экспериментально на базе лаборатории «Эксплуатационная надежность строительных материалов и конструкций. Секция Бетоны и растворы» Балаковского института техники, технологии и управления (филиал) Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А. (БИТТиУ (филиал) СГТУ имени Гагарина Ю. А.).
Так как конструкция стены многослойная, то определение теплопроводности производилось для каждого слоя.
В процессе определения теплопроводности следующие задачи:
- отбор образцов из торкрет–бетона;
- изготовление образцов для определения теплопроводности соломы;
- испытание образцов с помощью специального оборудования.
Для определения теплопроводности слоев использовался электронный измеритель теплопроводности ИТП МГ–4 (рис. 1).
Рис. 1. Электронный измеритель теплопроводности ИТП МГ–4
Отбор торкрет–бетонных образцов для испытания производился из большеразмерного фрагмента стены, с помощью УШМ 230/2000 выпиливались три образца размерами 100х100х20 мм.
Сущность метода испытания заключалась в создании теплового потока, направленного перпендикулярно к наибольшей стороне образца определенной толщины, измерении плотности стационарного теплового потока и температур на противоположных гранях образца. Температура помещения лаборатории составляла 22 0С.
Теплопроводность торкрет–бетона определялась на образцах, высушенных до постоянной массы при температуре 110 0С в сушильном шкафу согласно методике ГОСТ 7076–99 [2].Перед испытанием образцы выдерживались в помещении лаборатории в течение двух часов. Определение теплопроводности торкрет–бетона производилось методом стационарного теплового потока.
В установку для нагрева (рис. 2) укладывали выпиленный образец из торкрет–бетона. Далее на клавиатуре электронного блока вводились высота образца.
Длительность нагрева установки составила 150 мин. Максимальная температура нагрева 51,30С.
Усредненные показания прибора коэффициента теплопроводности торкрет–бетона составили λ=0,438 Вт/м0С.
|
Схема образца
|
|
Рис. 2. Установка образца торкрет–бетона в установку ИТП МГ–4
Торкрет–бетон относится к мелкозернистым бетонам, нанесенным под высоким давлением. Так как в качестве наполнителя используется только песок, то структура получается более однородной, чем у традиционных мелкозернистых и тяжелых бетонов, а поры более мелкие, замкнуты и равномерно-распределенные. Таким образом, по структуре и мелкозернистому составу торкрет–бетон приближается к раствору ПЦ.
Изначально определение теплопроводности соломы производилось методом теплового зонда на приборе ИТП МГ–4. Для этого был изготовлен образец с размерами 150х150х150 мм (рис. 3). В центре образца было сделано отверстие диаметром 8 мм. И на глубину 80 мм был установлен зонд. После введения соответствующих характеристик, прибор показаний не дал. Это обусловлено, прежде всего, неоднородностью структуры материала, наличием большого количества воздуха. Поэтому было решено определить теплопроводность соломы методом стационарного потока.
Рис. 3. Определение теплопроводности соломы методом зонда
Поэтому для определения теплопроводности соломы были изготовлены трехслойные образцы, которые состояли из двух слоев пенопласта толщиной по 10 мм и одного слоя соломы толщиной 10 мм (рис. 4.). Размеры образцов составляли 100х100х30 мм.
Длительность нагрева установки составила 115 мин. Максимальная температура нагрева 33,40С. Усредненные показания прибора коэффициента теплопроводности образцов составили λ=0,1 Вт/м0С.
|
Схема образца
|
|
Рис. 4. Установка образца в установку ИТП МГ–4
По приложению 1 [2] λдиска определяется по следующей формуле:
(1)
где λt — коэффициент теплопроводности, вычисленный прибором Вт/м0С.
S1– площадь образца диска, см2;
Теплопроводность торкрет–бетона: λдиска=0,438 Вт/м0С;
Теплопроводность соломы составила: λдиска =0,1–0,041=0,059 Вт/м0С,
где 0,041 Вт/м0С — теплопроводность пенопласта.
Результаты испытаний приведены в табл. 1
Таблица 1
Определение коэффициента теплопроводности слоев новой конструкции
|
Данные эксперимента, λt, Вт/м0С |
Данные по СП 23–101–2004, λt, Вт/м0С |
Данные эксперимента, λt, Вт/м0С |
Данные ТУ 5768–001–85608424–2008 λt, Вт/м0С |
|
Торкрет–бетон |
Мелкозернистый бетон |
Органический материал |
Органический материал |
|
0,438 Вт/м0С |
0,84 Вт/м0С |
0,059 Вт/м0С |
0,05–0,06 Вт/м0С |
На основе экспериментальных данных получены достоверные результаты коэффициентов теплопроводности торкрет–бетона и соломы. При этом впервые экспериментально определен коэффициент теплопроводности мелкозернистого торкрет–бетона, который в 2 раза ниже, чем коэффициент теплопроводности бетона, изготовленный обычным способом.
Литература:
1. Емельянова Т. А., Денисова А. П. Оценка долговечности новой многослойной конструкции стены малоэтажных зданий// Молодой ученый. № 12(47). 2012. С. 61–64.
2. ГОСТ 7076–99. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности при стационарном тепловом режиме (действующая редакция)
3. СП 23–101–2004. Проектирование тепловой защиты зданий (действующая редакция)
4. ТУ 5768–001–85608424–2008. Тюки соломенные прессованные строительные теплоизоляционные. Волжский: ООО «Соломинка — Дом», 2008.
