Doma-artek.ru

Стройка и ремонт
12 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент теплового расширения бетона

Коэффициент температурного расширения бетона

Определение коэффициента расширения бетона относится к разряду реологических исследований – то есть направления, посвященного деформации и текучести веществ. Коэффициент температурного или теплового расширения является величиной, показывающей изменение объема и линейных параметров изделия при изменении температуры и постоянном давлении. Данное свойство относится ко всем веществам и материалам, имеющим атомно-молекулярную структуру. При их нагревании происходит увеличение расстояния между отдельными атомами и молекулами (для жидкостей и газов) или возрастание диапазона колебаний элементов в кристаллической решетке твердых веществ, следствием чего и является увеличение их объема.

Данный показатель неразрывно связан с такой его характеристикой, как теплопроводность. Последняя определяется как способность изделия передавать тепло, проходящее сквозь его толщу. Теплопроводность непосредственно связана с составом материала. Чем более плотной является его структура, тем выше данный показатель.

Показатели теплопроводности у тяжелых и легких бетонов существенно различаются. Теплопроводность тяжелых бетонов значительно выше, чем ячеистых, что является их существенным недостатком. Поэтому стены из тяжелого бетона нуждаются в дополнительном утеплении. При этом последняя так же зависит от уровня влажности окружающей среды.

Коэффициент расширения бетона составляет 0,00001оС. Это означает, что при увеличении температуры окружающей среды на 50оС бетонная конструкция способна увеличиваться в объеме, и данный показатель будет находиться в пределах 0,5мм/м. Диапазон колебания температур, превышающий 80оС приводит к возрастанию данного показателя. Так же на величину коэффициента линейного напряжения влияет величина фракции заполнителя: чем она выше, тем больше данный показатель. Возрастание объема составляющих частей бетонной конструкции приводит к возникновению сильных внутренних напряжений в материале, вследствие чего плиты начинают растрескиваться и крошиться, что сразу же сказывается на длительности их эксплуатации, уменьшая ее в разы.

Для предотвращения негативных последствий данного явления используют температурные швы, которые представляют собой углубления, проделанные на поверхности материала. Именно они, а не сама плита, при возникновении деформирующих сил принимают основную нагрузку.

    Контроль качества бетона

Контроль качества бетона является составляющей частью цикла его производства. Контроль реализуется в следующих видах: как проведение предварительных проверок качества исходных материалов, используемых при производстве бетонных изделий; как контроль за технологией .

Класс и марка бетона

Качество бетонов, как и любых других строительных материалов, регулируется государственными стандартами. Установленная ими классификация позволяет контролировать качество продукции и легко ориентироваться в ее ассортименте, выбирая необходимый класс в .

Искусственный камень из бетона

Бетон в последние десятилетия применяется не только как строительный, но и как декоративный материал. Искусственный камень из бетона, полученный путем применения его дополнительной обработки, позволяет создать имитацию практически .

Плотность бетона. Усадка и набухание бетона. Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Плотность бетона. Усадка и набухание бетона. Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Практическая плотность тяжелого (обычного) бетона составляет 2,3 г/см3 = 2300 кг/м3. (1,8-2,7 г/см3 ).

Усадка и набухание бетона.

Изменение размера бетонных конструкций из-за изменения влажности бетона это усадка и набухание. Происходит даже при неизменной температуре.

Усадка бетона имеет довольно сложную природу, но факт в том, что при твердении бетона на воздухе — при высыхании он будет иметь усадку порядка 0,3 мм на каждый метр линейного размера. Чем больше была доля цемента в растворе, тем выше усадка. При большой толщине бетона он высохнет снаружи, а внутри — еще нет, что приводит к появлению внутренних напряжений и дефектам.

Обратный процесс — набухание сухого бетона под действием влаги характеризует та-же величина 0,3 мм/м. Чем больше была доля цемента в растворе, тем выше набухание.

Поэтому, даже для работы бетонной конструкции в условиях постоянной температуры необходимо преусматривать усадочные швы.

Теплоемкость, теплопроводность и линейный коэффициент теплового расширения бетона.

Изменение линейного размера бетона под действием температуры характеризуется линейным коэффициентом теплового (температурного) расширения. Характерной величиной коэффициента для бетона является 0,00001 (°С)-1, следовательно, при изменении температуры на 80 °С (-40/+40 °С) расширение достигает примерно 0,8 мм/м. Таким образом, в любой бетонной конструкции необходимы температурные швы.

Температурно усадочный шов в РФ уж никак не может быть менее 1,1 мм на метр линейного размера (0,3 мм — усадка, 0,8 — температурный), в СНИПах — величины выше и они, конечно, обязательны, когда обязательны. Имейте в виду, что температурные колебания более 80 °С почти наверняка вызовут растрескивание бетона с жестким наполнителем из-за разницы в тепловом раширении раствора и наполнителя.

Теплопроводность монолитного бетона в воздушно-сухом состоянии 1,35 Вт/(м*°С) = 1,5 ккал/(ч*м*°С). Высокая теплопроводность тяжелого бетона требует обязательного утепления наружных бетонных стен.

Теплопроводность пористых бетонов — от 0,35 до 0,7 Вт/(м*°С) = 0,3-0,6 ккал/(ч*м*°С), но при огромном снижении прочности.

Читать еще:  Как правильно установить подрозетник в бетонную стену?

Теплоемкость удельная тяжелого и пористых бетонов в сухом состоянии — порядка 1 кДж/(кг*°С) = 0,2 ккал/(кг °С)

Теплоемкость объемная тяжелого бетона — порядка 2,5 кДж/(м3*К) а пористых — зависит от плотности.

Теплоемкость удельная бетонной смеси (незастывшей) сотавляет порядка 1,5 кДж/(кг*°С) = 0,3 ккал/(кг °С), но помните — смесь легче тяжелого бетона и тяжелее пористого.

От чего зависит удлинение труб: методология расчета

Степень теплового удлинения магистрали зависит от нескольких основных факторов: максимальной температуры теплоносителя, условий окружающей среды в момент монтажа и при эксплуатации трубопровода. При этом учитываются длина прямого отрезка, КТР. Указанные значения отражаются в формуле, которая позволяет определить увеличение размеров для конкретной системы. В случае с литейным чугуном необходимо использовать такие расчеты:

ΔL=L*α*ΔT ΔL = изменение длины в мм, где:

L = длина трубы в м;

α = коэффициент линейного удлинения;

ΔТ = разница температур Tmax-Tmin.

Например: Длина трубы = 50 метров Tmax = +40°С Tmin = +4°C. Температура при установке = +25°С Δт (тепло) = (+40) – (+4) = +36°С ΔL = 50*0,015*36 =27 мм. Именно столько составит удлинение трубы на отрезке в 50 м.

Упругость водяных паров

Тепловое расширение газов зависит от их упругости, то есть способности возвращаться в исходный объем. Первым данный вопрос стал исследовать Циглер в середине восемнадцатого века. Но результаты его опытов слишком разнились. Более достоверные цифры получил Джеймс Уатт, который использовал для высоких температур папинов котел, а для низких – барометр.

В конце XVIII века французский физик Прони предпринял попытку вывести единую формулу, которая бы описывала упругость газов, но она получилась лишком громоздкая и сложная в использовании. Дальтон решил опытным путем проверить все расчеты, используя для этого сифонный барометр. Не смотря на то что температура не во всех опытах была одинакова, результаты получились очень точными. Поэтому он опубликовал их в виде таблицы в своем учебнике по физике.

Молекулярное гомогенное соединение (сплавление) обеспечивает двойной запас прочности на местах стыков. Специальные Г-образные трубки Aquatherm упрощают монтаж, на них есть крепления к радиатору с площадкой, у площадки есть специализированное крепежное отверстие для фиксации к черновому полу. Вследствие этого отсутствуют какие-либо перемещения трубок, удобно подключать приборы, можно не монтировать радиаторы заранее.

Трубы Aquatherm должны быть проложены в канале из песка или мелкозернистого грунта и уплотнены таким образом, чтобы не повредить их. Рекомендуется минимальное расстояние 75 мм между трубой и нижней поверхностью пола. Все трубы должны быть проложены под прямым углом к бетонному полу. Любой трубопровод, который пересекает конструкцию плиты, должен прокладываться под прямым углом к поверхности плиты, а также должен быть изолирован эластичным пластиковым материалом в месте её пересечения, толщиной не меньше 6 мм на всю длину пересечения с плитой (Технический бюллетень Aquatherm 1012B-AQTTB1)

Использование теплового расширения в технике

Тепловое расширение тел находит широкое применение в технике. Приведем лишь несколько примеров. Две разнородные пластинки (например, железная и медная), сваренные вместе, образуют так называемую биметаллическую пластинку (рис. 9.8). При нагревании такие пластинки изгибаются вследствие того, что одна расширяется сильнее другой. Та из полосок (медная), которая расширяется больше, оказывается всегда с выпуклой стороны (рис. 9.9). Это свойство биметаллических пластинок широко используется для измерения температуры и ее регулирования.

Металлопластиковые трубы

Металлопластиковые трубы представляют собой сложную конструкцию, состоящую из пяти слоев — трубы из «сшитого» (модифицированного) полиэтилена, клеевой прослойки, тонкой алюминиевой трубы, клеевой прослойки и защитной оболочки из полиэтилена. Алюминиевый слой практически не влияет на эксплуатационные параметры труб — рабочее давление и температуру. Жидкость внутри трубы перемещается не по алюминиевой, а по пластмассовой трубе, и поэтому именно свойства сшитого полиэтилена определяют эксплуатационные параметры трубы. Главная задача алюминиевой прослойки — создание диффузионного барьера, препятствующего проникновению кислорода из атмосферы внутрь трубы. Другое назначение алюминиевой прослойки — частичная компенсация теплового расширения полимерной трубы. Так как коэффициент линейного теплового расширения у полимеров в 10–12 раз выше, чем у стали, то при эксплуатации в системах горячего водоснабжения и отопления в металлопластиковых трубах возникает внутреннее напряжение, которое клеевая прослойка передает на алюминиевую прослойку, компенсирующую это напряжение. Так как различные слои трубы расширяются по-разному, может произойти расслоение труб в процессе эксплуатации. Еще более уязвимы позиции металлопластиковых труб к замораживанию. При расширении воды внутри трубы вследствие замерзания происходит деформация алюминиевой трубы и опасность разрыва сварного шва во внутренней полипропиленовой трубе.

Однако при выборе этого материала трубопровода простота эксплуатации и монтажа труб оказываются решающими по сравнению со всеми другими видами труб. Проблема линейного удлинения пластмассовых труб, легко решается с помощью специальных компенсаторов. Функции компенсации линейного удлинения, выполняемые алюминиевым слоем, имеют смысл лишь при открытой прокладке труб в системах отопления, где протяженность трубопроводов достаточно большая. В системах холодного водоснабжения и в теплых полах (там трубы замоноличиваются в бетон) компенсация и вовсе не нужна.

Читать еще:  Как правильно вибрировать бетон?

Зарубежный опыт строительства полностью исключает открытую прокладку внутренних санитарных систем. Там металлопластиковые трубопроводы прокладываются в специальных коробах и каналах, что обеспечивает удобный доступ к ним, а также скрывает от глаз «изгиб» труб вследствие теплового удлинения, который никак не сказывается на их эксплуатационных характеристиках, но кажется неэстетичным при прокладке труб на открытой поверхности стены.

Достоинства и недостатки металлопластиковых трубопроводов.

Достоинства: полное отсутствие коррозии и накипи в процессе эксплуатации трубопровода; не требуется окраска; меньший (по сравнению с металлическими трубами) уровень шума потока жидкости; полная герметичность соединений; не проводят блуждающие токи; вес трубопровода в несколько раз меньше веса аналогичного трубопровода, смонтированного из металлических конструкций; в трубах, вследствие физических свойств материала, обеспечиваются лучшие, чем в металлических трубах, условия для протекания жидкости. Кроме того, проходное сечение трубы не сужается в течение всего срока эксплуатации; высокая химическая устойчивость трубопроводов; допустимое рабочее давление до 10 бар; максимально допустимая температура протекающей жидкости — до 95°С (кратковременно — до 115°С); срок службы трубопровода — около 50 лет; в процессе монтажа трубопроводов используются уникальные фитинги, позволяющие собрать трубопровод даже необученному человеку; труба удобна в монтаже, допускается изгиб без поддерживающей пружины радиусом до 5, с пружиной — до 3,5 диаметров; наличие диффузионного барьера в виде слоя алюминиевой трубы является отличным техническим решением, позволяющим надежно защитить дорогостоящие и ответственные элементы систем отопления (котлы, насосы, радиаторы) от агрессивного воздействия кислорода; для изготовления труб используются материалы, не наносящие вред окружающей среде.

Недостатки: трубопроводы изготавливаются из горючих материалов. Поэтому СНиП рекомендует устанавливать трубопровод в закрытой нише стены или пола; большой коэффициент теплового линейного расширения, на трубопроводах значительной протяженности нужно устраивать тепловые компенсаторы. (Еще один аргумент в пользу устройства трубопроводов в нише, от теплового удлинения труба в нише может изогнуться, ее все равно никто не увидит); компоненты металлопластиковых труб имеют различный тепловой коэффициент линейного расширения. При перепадах температур теплоносителя из-за различного температурного коэффициента может произойти расслоение трубы по клеевому слою; вследствие температурных деформаций трубы возможно ослабление соединения, что вызывает необходимость протяжки трубопровода после первого года эксплуатации; большинство полимеров боятся ультрафиолетового излучения, во избежание старения труб они должны быть ограждены от прямого солнечного света; так как пластиковые трубы обладают диэлектрическими свойствами, заземление через них невозможно. Поэтому при проектировании таких трубопроводов необходимо предусмотреть заземление металлических ванн и моек для уравнивания потенциалов в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

Применение металлопластиковых труб

Металлопластиковые трубы (рис. 8) применяются в системах холодного и горячего водоснабжения. В системах радиаторного и напольного отопления, в технологических трубопроводах и системах водоподготовки, для отопления открытых площадок и лестничных сходов, бассейнов, а также для систем подогрева грунта в теплицах и оранжереях. Металлопластиковые трубы могут применяться как отдельно, так и в сочетании с другими видами труб.

Рис. 8. Металопластиковые трубы PEX-Al-PEX

Основные технические характеристики металлопластиковых труб Pex-Al-Pex

Наименование16×2,020×2,026×3,032×3,040×3,5
Внешний диаметр, мм16,020,026,032,040,0
Внутренний диаметр, мм12,016,020,026,033,0
Толщина стенки, мм2,03,03,5
Коэф-т теплопроводности, Вт/мК0,45
Максимальная рабочая температура, °С95
Максимальная кратковременная температурная нагрузка, °С110
Максимальная рабочее давление (при 95°С), бар10
Максимальная кратковременное давление (при 95°С), бар15
Радиус ручного изгиба, мм5D
Радиус изгиба с пружиной, мм3,5D

В соответствии с принятыми международными правилами трубы в процессе их производства маркируются несмываемой краской как Pex-Al-Pex (рис. 9), что означает: «сшитый полиэтилен (Рex) – алюминий (Al) – сшитый полиэтилен (Рex)».

Рис. 9. Маркировка металлопластиковых труб

Системы трубопроводов из металлополимерных труб пригодны для всех известных видов прокладки. Благодаря особым свойствам металлополимерных труб сокращается время монтажа систем за счет уменьшения количества соединений и отсутствия расходных материалов и предварительных заготовок. Учитывая гибкость труб, при монтаже систем водоснабжения и отопления можно использовать как традиционную тройниковую, так и коллекторную схему.

Металлопластиковые трубы предпочтительно прокладывать скрыто в бороздах, каналах и шахтах, при этом должен быть обеспечен доступ к разъемным соединениям и арматуре путем устройства дверок и съемных щитов, на поверхности которых не должно быть острых выступов.

В случае замоноличивания горизонтальных трубопроводов, для предотвращения образования воздушных пробок в трубах, их следует прокладывать с подъемом около 3 мм на один метр длины в сторону водоразборной арматуры. Замоноличенный трубопровод целесообразно прокладывать в кожухе (например, труба в трубе). До замоноличивания трубопроводов необходимо выполнить исполнительную схему монтажа данного участка и провести гидравлические испытания.

Читать еще:  Сухие красители для бетона

Бухты труб, хранившиеся или транспортировавшиеся при температуре ниже 0°С, должны быть перед раскаткой выдержаны в течение 24 часов при температуре не ниже 10°С. В процессе размотки бухт и монтажа трубопроводов необходимо следить, чтобы труба не перекручивалась, то есть маркировка на трубах находилась на одной образующей поверхности трубы. Прокладку трубы следует вести без натяга, свободные концы закрывать заглушками во избежание попадания грязи и мусора в трубу.

Способы соединения металлопластиковых труб

Для соединения металлопластиковых труб используются оригинальные фитинги: под опрессовку (пресс-фитинги) и под зажим (компрессионные фитинги). Использование фитингов, входящих в поставку фирмы-производителя, позволяет значительно сократить трудоёмкость и продолжительность сборки. Монтаж не требует специального дорогостоящего инструмента и высокой квалификации исполнителя. Таким образом, достигается экономия средств на этапе проведения сборки трубопроводной системы.

Запрессовка в компрессионных фитингах осуществляется плотной затяжкой накидной гайки. В прессовых фитингах — сжиманием внешней гильзы из нержавеющей стали при помощи специального прессовочного инструмента. Пресс-соединение не может быть рассоединено, в то время как при резьбовом соединении можно развернуть гайку, при этом вставка останется плотно соединенной с трубой. Пресс-клещи подходят для использования как с электрической пресс-машиной, так и с аккумуляторным прессом. Для диаметров от 14 до 20 мм существует ручная пресс-машина. Для соединения обжимных фитингов нужны только гаечные ключи.

Прочность
Стеклопластиковая и базальтовая арматура обладают прочностью на разрыв, которая более чем в 2,5-3 раза превышает данный показатель марки А III стальной арматуры, если сравнить материалы равного диаметра. Соответственно, расчетная площадь композитной арматуры обычно в два и более раза меньше, чем у металлической. Исходя из этого параметра, введено понятие «равнопрочностной замены». При этом металлическая арматура заменяется на стеклопластиковую арматуру с меньшим диаметром, но с аналогичной прочностью на разрыв.

Долговечность
Стеклопластиковая арматура удлиняет срок службы строительных конструкций в 2-3 раза по сравнению со стальной арматурой. Это особенно ярко проявляется при воздействии на материалы агрессивных сред. Вот почему при использовании композитной арматуры не требуются дорогостоящие ремонтные работы. Прогноз по сроку службы стеклопластиковой арматуры — не менее 80 лет.

Легкость
Плотность композитной арматуры — 1,9 тн/м3. Из этого следует, что она в 1,9 раз тяжелее воды, но при этом в 5 раз легче стали при равном диаметре. Если говорить о равнопрочностном соотношении, то вес данной арматуры в 11 раз меньше, чем у традиционной стальной. Эта особенность материала значительно снижает стоимость транспортных работ и погрузки-разгрузки, а также существенно облегчает строительные работы и уменьшает вес конечной бетонной конструкции.

Экологичность
Композитная стеклопластиковая арматура экологична и позволяет беречь окружающую среду, поскольку не выделяет токсичных веществ. Эта продукция соответствует всем европейским стандартам качества.

Отсутствие коррозии
Стеклопластиковая арматура, как показала практика, нисколько не подвержена коррозии и не может вызвать разрушение бетона. Еще одна характерная особенность: в агрессивной среде под воздействием солей, щелочей и кислот данная арматура не меняет свои эксплуатационные свойства. Стеклопластиковая арматура относится к материалам первой группы химической стойкости. Для сравнения: слой коррозии, наращиваясь на традиционной стальной арматуре, может постепенно увеличить её диаметр в 8 раз, что весьма опасно, так как приводит к появлению трещин и разрушению бетонной конструкции.

Устойчивость к перепадам температур
Композитная арматура универсальна, поскольку ее можно использовать при всевозможных температурных режимах, как низких (от -70 градусов), так и высоких (до +100 градусов Цельсия). При этом она совершенно не меняет своих механических параметров, не теряет прочности.

Композитная арматура обладает коэффициентом теплового расширения, аналогичным бетону. Это исключает нарушение армирования и образование трещин в слое бетона вследствие перепада температур.

Низкая теплопроводность
Теплопроводность композитной арматуры по сравнению со стальной в 100 раз ниже. Например, у стеклопластикового композита теплопроводность 0,48 Вт/м•К, а у металла в среднем — 56 Вт/м•К. Инновационный материал почти не проводит тепло и не подвергается воздействию низких температур. Поэтому стеклопластиковая арматура, в силу своих особенностей, значительно снижает теплопотери в конструкциях.

Любая строительная длина
В соответствии с пожеланиями заказчика и требованиями проекта, возможно изготовление композитной арматуры любой длины.

Диэлектрик
Композитная арматура, в отличие от традиционной, не проводит электрический ток, а также не накапливает статической электроэнергии. Кроме того, стеклопластиковая арматура проницаема для радиоволн (радиопрозрачна). Еще данный материал магнитоинертен, то есть не подвергается воздействию электромагнитных полей, влияние которых на изменение его прочностных свойств абсолютно исключено.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector