о зависимости средней плотности от теплопроводности

О ЗАВИСИМОСТИ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ ОТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПЕНОБЕТОНОВ С ДОБАВКОЙ
РАЗЛИЧНЫХ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Рахимбаев Ш.М., д-р техн. наук, проф.,
Аниканова Т.В., аспирант
Белгородский государственный технологический
университет им.В.Г.Шухова
Коэффициент теплопроводности, Вт/моС
Одним из важнейших свойств газонаполненных строительных изделий, в частности, пенобетона, являются средняя
плотность и коэффициент теплопроводности, а также зависимость между ними. Известно, что с ростом средней плотности
коэффициент теплопроводности возрастает. В технической литературе по газонаполненным строительным материалам
приведены многочисленные данные о зависимости между этими двумя величинами [1, 2]. Однако, большинство авторов
подчеркивает, что зависимость между средней плотностью и коэффициентом теплопроводности довольно сложна и
определяется не только составом материала, но и размером, формой пор, толщиной межпоровых перегородок и другими
факторами [3-6]. С этим мнением можно согласиться, однако есть основания предполагать, что для однотипных материалов, в
частности пенобетонов, этот фактор имеет второстепенное значение и такая зависимость может носить достаточно
однозначный характер.
Для проверки этого предположения были обработаны экспериментальные данные о средней плотности и коэффициентах
теплопроводности пенобетонов, приготовленных с использованием различны типов пенообразователей (Неопор, ПО-6ТС, БПИ, Унипор, Пеностром, ТЭАС, СПРИНГ) при разном водоцементном отношении. Средняя плотность образцов пенобетона
находилась в пределах от 100 кг/м3 до 1800 кг/м3, а коэффициент теплопроводности - от 0,045 Вт/м °C до 0,5 Вт/м °C.
На рисунке 1 приведен график зависимости между средней плотностью и коэффициентом теплопроводности пенобетонов
различного состава.
Исходные данные взяты из [3-6]. Рассмотрение полученного графика показывает, что зависимость между этими
показателями пенобетонов для всех исследуемых составов может быть удовлетворительно описана линейной функцией:
λ=λв+2,44·10-4ρср=0,025+2,44·10-4ρср,
где λв – коэффициент теплопроводности воздуха при комнатной температуре и атмосферном давлении, равный 0,025 Вт/м °C
[7];
ρср – средняя плотность образцов, кг/м3.
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Средняя плотность, кг/м3
Рис. 1. Зависимость коэффициента теплопроводности от средней плотности образцов
Коэффициент корреляции равен 0,996225. Экстраполяция полученной прямой, характеризующей функцию λ(ρср), на
ρср0, приводит к численному значению коэффициента теплопроводности при весьма малом значении ρ ср к величине λ=0,025
Вт/м°C, равной величине теплопроводности воздуха [7], что свидетельствует об адекватности указанной зависимости
фактическим данным.
Как видно из рассматриваемого графика, отклонение расположения большинства экспериментальных точек от
аппроксимирующей их прямой линии невелико. Увеличение толщины межпоровых перегородок в пенобетонных материалах,
несомненно, существенно повлияет на численное значение коэффициента теплопроводности, особенно, если перегородка
является плотным цементным камнем, теплопроводность которого значительно больше, чем у пор.
Однако, по данным [5] увеличение толщины межпоровых перегородок ведет, как правило, к росту их пористости и
снижению средней плотности и связанного с ней коэффициентом теплопроводности. Возможно, что это явление наблюдается
не всегда, но по данным [5] имеет место. Отсюда следует, что не всегда вариации структурных особенностей пеноцементных
бетонов сопровождются изменением функциональной зависимостью λ(ρср). Дополнительным аргументом в пользу того, что
структурные особенности пенобетона не очень сильно влияют на эту зависимость, являются данные [8], где показано, что
изменение размеров пор в интервале от 0,5 до 3 мм слабо влияет на коэффициент теплопроводности пеностекла при комнатной
температуре. По мере повышения температуры влияние размера пор на коэффициент теплопроводности резко возрастает.
Таким образом, есть основания утверждать, что приведенный на рисунке 1 график в среднем удовлетворительно
описывает зависимость между средней плотностью и коэффициентом теплопроводности пенобетонов различного состава.
Существенное отклонение наблюдается в тех случаях, когда пенобетон по своим структурным параметрам отличается от
характерных для него средних показателей.
В связи с этим приведенный график может быть использован для приближенной оценки коэффициента теплопроводности
пенобетонов с известной средней плотностью.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Список литературы
Глуховский В.Д. Основы технологии отделочных тепло- и гидроизоляционных материалов. – К.: Вища школа. Головное изд-во, 1986. 303с.
Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустическиих материалов и изделий. – М.: Высшая школа, 1989. – 384с.
Естемесов З.А., Махамбетова У.К., Абуталипов З.У. Об основных свойствах неопорбетона // Цемент и его применение. - 1996. - №1. С.28-30.
Овчинникова В.П. Новые перспективы применения пенобетонов // Цемент и его применение. - 2001. - №6. - С.38-39.
Шахова Л.Д., Черноситова, Хрулев И.Б. Влияние пористой структуры пенобетона на теплопроводность // Вестник БГТУ им. В.Г.
Шухова, 2003. - №5. - С.195-198.
Кондратьев В.В., Морозова Н.Н., Хозин В.Г. Структурно-технологические основы получеия сверхлегких пенобетонов //
Строительные материалы. - 2002. - №11. - С.35-37.
Физические величины. Справочник под ред. И.С. Григорьева; Е.З. Мейлихова. – М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232с.
Алексеев С.В. Совершенствование процесса отжига высокопористых материалов на основе стекла. – Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к.
т. н. – Белгород: БелГТАСМ, 2002. – 176с.
http://conf.bstu.ru/conf/docs/0029/0609.doc