Теплопроводность
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
***Теплопроводность бетона***Теплопроводность — это способность материала проводить тепло, измеряемая количеством тепла, проходящего в течение 1 ч через квадратный метр поверхности тела толщиной 1 м при разности температур 1°.
Теплопроводность обычного бетона зависит от его состава и составляет для насыщенного водой бетона от 1,1 до 2,9 ккал/м2-ч-град/м.
Плотность не влияет на теплопроводность обычного бетона, но вследствие низкой теплопроводности воздуха, теплопроводность легкого бетона изменяется в зависимости от плотности. Некоторые величины теплопроводности приведены в табл. 7.9.
Может быть сделан вывод, что минералогический состав заполнителя значительно влияет на теплопроводность бетона. В общем следует сказать, что базальт и трахит имеют низкую теплопроводность, доломит и известняк — среднюю, а кварц — самую высокую, что зависит также от направления теплового потока относительно ориентации кристаллов. Степень насыщения бетона играет важную роль, так как теплопроводность воздуха ниже, чем воды. Например, в легком бетоне повышение влажности на 10% вызывает увеличение теплопроводности почти в два раза.
С другой стороны, теплопроводность воды вдвое меньше, чем цементного камня, поэтому чем меньше содержание воды в смеси, тем выше теплопроводность затвердевшего бетона. Теплопроводность в малой степени зависит от температуры, исключение составляют легкие бетоны. Теплопроводность обычно определяют по теплопереносу (термодиффузии), так как его легче измерить. Но возможно также прямое определение теплопроводности.
...
***Коэффициент термического расширения бетона***Величина коэффициента термического расширения бетона зависит от состава бетонной смеси и влажности в период изменения температуры. Цементный камень и заполнитель имеют разные коэффициенты термического расширения, а коэффициент термического расширения бетона отражает соотношение материалов в составе бетона.
Коэффициент термического расширения цементного камня колеблется в пределах от 10ХЮ~6 до 18,ЗХЮ~6 на 1°С. Он больше, чем у заполнителя. Коэффициент термического расширения бетона зависит от количества заполнителя в смеси (табл. 7.10) и коэффициента расширения заполнителя.
Влияние влажности обусловлено составляющими цементного камня и определяется тем, что коэффициент термического расширения слагается из двух частей: действительного кинетического термического коэффициента и давления набухания.
Последнее увеличивается с уменьшением капиллярного давления воды в цементном камне при повышении температуры. Набухание невозможно, если образец сухой, т.е. не содержит воды, и если он насыщен. Следовательно, при этих двух предельных состояниях коэффициент термического расширения меньше, чем при частичном насыщении.
Только величины, определенные на насыщенных и высушенных образцах, дают действительные значения коэффициента термического расширения, но величины при промежуточных значениях влажности необходимы, так как они отражают реальные условия эксплуатации бетона Ьсли повышение температуры при переходе от зимы к лету сопровождается высыханием, появляется усадка и чистое расширение меньше чем при отсутствии потери бетоном воды.
Химический состав и тонкость помола цемента влияют на величину коэффициента термического расширения лишь постольку, поскольку они влияют на свойства в раннем возрасте. Наличие воздушных пор влияния не оказывает.
Все сказанное относится к нормальным температурам ниже 40° С.
Более высокие температуры могут встречаться, например, в аэродромных покрытиях при действии отходящих газов реактивных двигателей и в производственных условиях. На рис. 7.27 показано, что при температуре выше 320°С коэффициент термического расширения бетона возрастает, возможно, вследствие дегидратации цементного камня. Значения коэффициента термического расширения приведены в табл. 7.12.
Лабораторные испытания показали, что бетоны с большим коэффициентом термического расширения менее стойки к изменениям температуры, чем бетоны с меньшим значением коэффициента расширения. На рис. 7.28 показаны результаты испытаний бетона, подвергавшегося повторному нагреванию и охлаждению в интервале температур 4,4—60° С со скоростью 2,4° в минуту. Однако коэффициент термического расширения не может служить количественной характеристикой долговечности бетона, подвергающегося частым или быстрым изменениям температуры.
Но более быстрое изменение температуры, чем в обычных условиях, может вызвать разрушение бетона. На рис. 7.29 показано влияние быстрого охлаждения после нагревания до указанной температуры.
Огнестойкость бетона
Огонь вызывает высокие температурные градиенты, и в результате горячие поверхностные слои отделяются от более холодной внутренней массы.
Образование трещин наблюдается в местах швов, в плохо уплотненных частях бетона или в местах расположения арматурных стержней. Арматура, проводя тепло, усиливает действие нагревания.
Влияние температуры ниже 250°С на прочность бетона незначительно (рис. 7.30), но при температуре выше 300° С наблюдается определенная потеря прочности, как показано на рис. 7.31. В тощих смесях потери прочности относительно меньше, чем в жирных. Прочность на изгиб меняется больше, чем прочность на сжатие. Потеря прочности значительно ниже, если заполнитель не содержит кремнезема, например известняк, основные изверженные породы, кирпичный щебень, доменный шлак. Понижение теплопроводности бетона улучшает его огнестойкость, поэтому легкий бетон более огнестоек, чем обычный.
Бетоны, изготовленные на известняковом заполнителе или песчанике, меняют цвет с изменением температуры (рис. 7.31). Это изменение происходит постепенно, поэтому максимальную температуру во время пожара можно установить в последующем по цвету заполнителя. Остаточную прочность также можно оценить приблизительно по цвету бетона: бетон, цвет которого изменился до розового, стоек, а имеющий серый цвет — обычно хрупкий и пористый.
*** Теплопроводность - свойство материала передавать теплоту через свою толщу от одной поверхности к другой, если эти поверхности имеют разную температуру. Теплопроводность зависит от пористости, влажности и объемного веса материала. *** Коэффициент теплопроводностиТеплопроводность
Coefficient of heat conductivity
Коэффициент теплопроводности - численная характеристика теплопроводности материала, равная количеству теплоты (в килокалориях), проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за час при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1 град.C. Наибольшую теплопроводность имеют металлы, наименьшую - газы. *** ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ - перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, пропорционально градиенту температуры (закон Фурье). Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом теплопроводности.