Термокомфорт керамзитобетонные блоки: Термокомфорт керамзитобетонных блоков

Содержание

Керамзитобетонные блоки строительные «ТермоКомфорт» от производителя в Москве — «gbi2000»

Информация по доставке и оплате ЖБИ

Мы осуществляем доставку по Москве и в пределах России.

Более подробную информацию можно получить у наших специалистов.

Звоните:

+7 (495) 532-62-39,

+7 (925) 889-41-46.

Доставка

Компания «Стройка» за время своей деятельности наработала большой опыт по доставке строительных материалов на разные строительные объекты по всей территории Российской Федерации. Мы понимаем, как важно застройщику получить ЖБИ-изделия и другие стройматериалы вовремя и в срок, и всегда рады предложить услуги своего автопарка. Заказчику не нужно затрачивать свои усилия для организации транспортировки, мы формируем стоимость товара с доставкой до объекта застройщика. 

Автомобильная перевозка длинномерами позволяет быстро по графику доставить ЖБИ-изделия и другие строительные материалы прямо на строительную площадку заказчика.

При удаленной перевозке мы используем вагонные поставки, что дает увеличение грузоподъемности в два-три раза по сравнению с автоперевозками при практически одинаковой стоимости. 

При современном развитии информационной техники можно в любую минуту отследить местонахождение как автомобиля, так и ж/д транспорта, что, несомненно, очень удобно в плане планирования графика поставок и выгрузки ЖБИ-изделий и других строительных материалов.   

Оплата

Мы используем разные формы оплаты ЖБИ-изделий и других строительных материалов, исходя из пожелания заказчика. Как правило, это безналичная оплата на расчетный счет продавца, что гарантирует полную прозрачность сделки, с предоставлением полного пакета документации.

На отдельные виды ЖБИ-продукции предпочтительна предварительная полная или частичная оплата — на сумму предоплаты закупаются расходные материалы для изготовления продукции. При крупных оптовых заказах используется отсрочка платежа на срок, оговариваемый сторонами.

Мы будем рады предложить нашим клиентам наиболее удобную для них форму доставки и оплаты.

Блоки стеновые керамзитобетонные — разновидности

Блоки стеновые керамзитобетонные.
Разновидности керамзитобетонных блоков.

Блоки стеновые керамзитобетонные.

 

Блоки стеновые керамзитобетонные.

Блоки стеновые керамзитобетонные — наиболее востребованные современным рынком и часто используемые в строительстве жилых зданий и сооружений:

керамзитобетонные блоки и пескоцементные блоки. Блоки стеновые керамзитобетонные не требуют особого ухода и отличаются долговечностью.

Блоки стеновые керамзитобетонные производятся на современном оборудовании методом вибропрессования (уплотнение бетонной смеси путем приложения к ней вибрационных нагрузок и статического прессующего давления), что в сочетании с последующим тепловым воздействием позволяет достигнуть высокой прочности.

В качестве исходного материала при производстве Блоки стеновые керамзитобетонные применяют высококачественный керамзит, производимый ведущими российскими заводами.

По своим качествам стеновые керамзитобетонные блокиимеют ряд очевидных преимуществ по сравнению с керамическим и силикатным кирпичом:

  • стеновые керамзитобетонные блоки имеют удельный вес в 2.5 раза ниже, чем кирпичная кладка, что позволяет снизить нагрузку на фундамент;
  • расход цемента на кладку из керамзитобетонных блоков гораздо ниже, чем при кирпичной, что снижает общие затраты на строительство;
  • один стеновой керамзитобетонный блок
    по объёму равен семи кирпичам, что ускоряет сроки строительства и снижает затраты на кладку;
  • экологические свойства стенового керамзитобетонного блока ставят его в один ряд с керамическим кирпичом, ведь для их производства мы используем только натуральное, экологически чистое природное сырьё;
  • высокие теплоизоляционные показатели блоков стеновых керамзитобетонных делают их предпочтительней при использовании в любых климатических условиях.

Выбирая наши блоки стеновые керамзитобетонные вы получаете:

  • доставка от 1 до 2 дней
  • отсутствие платы за простой при разрузке машины
  • вся продукция в наличии на складской площадке предприятия
  • отсутствие посредников
  • работаем с организациями и частными лицами
  • любая форма оплаты
  • высокое качество блоков соответствующее ГОСТ 6133-99
  • вся продукция имеет сертификаты соответствия

Керамзитобетонные блоки с облицовкой.
Блок керамзитобетонный бк 200х200х400.
Рваный блок — что это?
Другие виды керамзитобетонных блоков.

 

Керамзитобетонные блоки с облицовкой.

Наша компания производит керамзитобетонные блоки с облицовкой, они более экономичные и эффективные, чем другие ранее выпускаемые мелкоштучные блоки. Благодаря своей прочности, своим теплоизоляционным и морозостойким свойствам,

керамзитобетонные блоки с облицовкой выдерживают довольно-таки большую несущую способность, регулируют влажностный режим в помещении, не подвержены гниению и возгоранию. Керамзитобетонные блоки с облицовкой сочетают в себе свойства дерева и камня одновременно, потому что дышат. Не требуется внешняя отделка блока, ведь облицовочная плита не приклеена, не привинчена, а представляет собой единую массу. Керамзитобетонный блок с облицовкой
в конечном результате позволяет спрятать растворные швы, не портя внешний вид. Изготавливаясь из высококачественных материалов (белый цемент, кварцевый песок), облицовка образует декоративный бетон, который по своим техническим характеристикам на порядок выше любого декоративного камня.

Блок керамзитобетонный бк 200х200х400.

От назначения конструкционного материала зависят размеры блоков. Блок керамзитобетонный бк 200х200х400 актуален при постройке фундаментов коттеджей, частных домов, гаражей. Блок керамзитобетонный бк 200х200х400 считается оптимальным, может сохранять свои эксплуатационные характеристики более 50 лет. Импнно поэтому для этих целей целесообразно использовать

блок керамзитобетонный бк 200х200х400.

Для возведения стен (наружных) малоэтажных домов, звукоизолирующих перегородок применяются блоки керамзитобетонные бк 200х200х400 и блок керамзитобетонный бк 300х400х240. Как фундаментные, так и блоки керамзитобетонные бк 200х200х400 обладают повышенными показателями морозостойкости F25–F300.

Рваный блок — что это?

Рваный блок – это еще одно название камня колотого. Он существенно легче природного материала, что снижает нагрузку на фундамент. Рваный блок отличатся более высокими теплозащитными свойствами. Цена

рваного блока невысока по сравнению с камнем натуральным. Рваный блок обладает очень широкими декоративными возможностями. Еще один плюс – удобство укладки. При изготовлении каждой партии стройматериалов, выпускается и, так называемый, угловой камень. Благодаря этому можно получить практически идеальную кладку на углах здания, чего сложно добиться при использовании природных материалов.

Другое название рваного блокаколотый блок на вид напоминает необработанный природный продукт, и применяется для облицовки внешних частей домов. А

угловой колотый блок дает возможность поддерживать правильную геометрию здания. Хотя нередко для придания оригинальности интерьеру рваный блок может использоваться для отделки и внутри помещений.

Другие виды керамзитобетонных блоков.

Блоки керамзитобетонные полнотелые относятся к наиболее востребованным товарам в ассортименте компании. Причиной тому – широкое использование блоков керамзитобетонных полнотелых при возведении как наружных стен зданий, так и перегородок, а также строительстве коттеджей, гаражей, хозяйственных построек, небольших промышленных объектов.

Керамзитобетонные пустотелые блоки – это экологически чистые сборные элементы строительного стенового материала, предназначенные для возведения жилых и коммерческих конструкций.

Их производство основано на методе полусухого вибропрессования. Главным исходным сырьем для изготовления керамзитобетонных пустотелых блоков служит керамзит, который является основным видом пористого заполнителя. Керамзит представляет собой вспененную и обожженную при температуре 1250°С глину, что объясняет многие свойства готового строительного материала. Помимо керамзита в состав керамзитобетонных пустотелых блоков также входят цемент песок и вода. Гранулы обожженной пористой глины покрываются оболочкой цементного раствора, которая после спекания придает материалу высокую прочность.
Керамзитобетонные пустотелые блоки
отличаются от полнотелых наличием пустот в теле изделий.

Керамзитобетонные блоки термокомфорт — это принципиально новый стеновой теплоизоляционный материал, который возможно использовать как в несущих, так и в ограждающих конструкциях. Керамзитобетонные блоки термокомфорт — блок щелевого типа с применением пазо-гребневой системы, которая позволяет отказаться от использования на вертикальных швах цементно-песчаного раствора.

характеристики и формы, область использования, цены

Строительным стандартом предусматриваются следующие габариты стеновых керамзитоблоков: 188х190х390 (для удобства указывают 200х200х400). Получают материал посредством вибропрессования. Для производства может быть использовано несколько технологий, исходя из массы входящих компонентов.

Оглавление:

  1. Разновидности и их описание
  2. Расценки
  3. Советы для покупателей

Керамзитобетонные блоки получаются более легкими с улучшенными теплотехническими параметрами, если в смесь добавить больше наполнителя. Нужные механические свойства достигаются путем увеличения объема вяжущего (цемента) или его заменой на строительный гипс, известь.

Виды и характеристики

Стеновые керамзитоблоки классифицируют по двум направлениям:

  • конструкционные особенности – полнотелые (сплошные) и пустотелые;
  • качество поверхности – рядовые и лицевые.

Сплошные имеют плотную структуру и высокую прочность, вес керамзитобетонного полнотелого блока размером 200х200х400 составляет 20 кг. Пустотные характеризуются пластичностью и небольшой массой. Они достигаются за счет герметичных или сквозных отверстий, формируемых во время изготовления. Чем больше пустот, тем меньше используется сырья и ниже стоимость продукта. Полый блок весит примерно 16 кг.

Керамзитоблоки величиной 200х200х400 большей частью используют для сооружения несущих и внутренних стен. Качество поверхности материала определяет, нужна ли дополнительная облицовка. Рядовые типы применяют для стен, которые будут защищены внешней отделкой, лицевые не требуют последующей обработки. Керамзитобетон можно укладывать вручную, без дополнительного оборудования. Здание возводится в три раза быстрее, чем кирпичное и весит вдвое меньше.

Стеновые керамзитобетонные элементы сохраняют свои свойства достаточно долгое время – около 50 лет. К основным характеристикам относят следующее.

1. Прочность – у конструктивного керамзитобетона показатели 35–500 кг/см2, их значение зависит от количества и объема пустот.

2. Плотность керамзитобетона – 500–1800 кг/м3, обуславливается фракцией наполнителя.

3. Теплопроводность – 0,14–0,66 Вт/м*К, ухудшается с увеличением в составе содержания вяжущего вещества. Чем больше пустот имеет материал, тем теплее получается здание.

4. Морозостойкость – стеновые изделия могут быть следующих марок: F25, F35, F50, F75 (где числовое значение указывает, сколько циклов заморозок и оттаиваний керамзитобетона прошло до потери 25% прочности).

5. Водопоглощение – составляет 5–10% от массы 1 штуки продукта, если добавлены пластификаторы, показатель может повышаться.

6. Паропроницаемость – 0,3–0,9 мг/м*ч*Па, чем больше пор и пустот, там выше значение.

Стоимость

Купить материал можно напрямую у производителя или через посредников. Как правило, представители компании в телефонном режиме помогают подобрать подходящий вид для той или иной области применения, подсчитать, сколько штук керамзитобетона потребуется для здания. Цена за пустотный сквозной блок будет зависеть от веса и характеристик.

Форма керамзитоблокаПлотность 1 штуки, кг/м3Прочность кг/см2Морозостойкость, циклыЦена, руб/штука
2-х пустотный700355041
3-х щелевой12001005050
4-х щелевой1050755043
4-х пустотный900502542
7-ми пустотный1200505046
полнотелый13001255057

В таблице указана средняя стоимость по России за керамзитобетонный блок размером 200х200х400, в различных регионах она может отличаться.

Рекомендации перед покупкой

Прежде чем купить стройматериалы, нужно найти оптимальный вариант для сферы использования, учитывая основные параметры.

1. Конструкционные особенности. При равной плотности сплошной керамзитобетон располагает значительно большей прочностью, подходит для любых крепежей. А пустотный обладает меньшим весом, его применение обойдется дешевле.

2. Плотность. Блоки плотностью до 900 кг/м3 отличаются небольшим весом. Следовательно, нет необходимости в мощном фундаменте. Но стоимость такого продукта выше, кроме того грубая поверхность требует финишной обработки стен.

3. Геометрия пустот. Керамзитобетонный легкий блок может иметь отверстия различной формы. Но прочность и теплопроводность зависят только от их объема.

Керамзитоблоки размером 200х200х400 используются при сооружении:

  • несущих и внутренних стен малоэтажных зданий;
  • вентиляционных блоков со сквозными отверстиями;
  • фундамента для деревянных срубов;
  • ограждающих построек.

Также керамзитобетон может заменять бордюрный камень или опору для парковых скамеек.

Почему легкие блоки настолько рентабельны?

Размещено

Здесь, в Al Manaratain, мы большие поклонники использования легких строительных блоков в строительных проектах. Изготовленные из легкого керамзитового керамзита, известного как LECA, легкие блоки Al Manaratain отличаются износостойкостью, долговечностью и универсальностью. Изготовленные путем нагревания глины в печи при температуре 1100-1200 градусов по Цельсию, наши блоки Leca имеют тысячи внутренних воздушных полостей, что дает им много преимуществ по сравнению с традиционными строительными материалами.

Идеально подходящие для использования как во внешних, так и во внутренних зданиях, наши легкие блоки являются экономически эффективным вариантом для многих строительных проектов, включая внутренние и разделительные стены, стены жесткости, брандмауэры и акустические стены. Итак, без лишних слов, давайте рассмотрим лишь несколько причин, по которым они являются такими рентабельными бетонными изделиями.

Снижение затрат на строительство

Возможно, наиболее очевидным преимуществом использования легких блоков Al Manaratain является снижение нагрузки на каркас и фундамент здания. Более низкая статическая нагрузка позволяет проектировать конструкции более экономичным способом, тем самым снижая стоимость.

Из-за своей низкой плотности легкие блоки (особенно изготовленные из LECA) намного легче других строительных материалов. Это упрощает обращение с ними, их исправление и применение, что, в свою очередь, снижает затраты на рабочую силу. Блоки LECA с тепловым расширением на 30% ниже, чем у обычного бетона, являются удобным выбором для более рентабельного строительства всех типов стен.

Повышенная теплоизоляция = снижение затрат на энергию

Обладая теплотворной способностью в два раза больше, чем у ячеистого бетона, легкие строительные блоки в Al Manaratain имеют гораздо более высокие теплоизоляционные свойства, чем другие бетонные изделия. В результате нужно меньше денег тратить на энергию, чтобы обеспечить отопление и тепловой комфорт для строительства.

Отличное акустическое качество = более низкие затраты на звукоизоляцию

Легкие блоки обладают исключительными звукоизоляционными свойствами. Фактически, легкие блоки, которые мы производим в Al Manaratain, обеспечивают вдвое большее звукопоглощение, чем обычные бетонные стены. В зависимости от частоты и структуры конструкции они могут поглощать до 50% шума, поэтому они идеально подходят для использования в спортивных центрах, театрах и плавательных бассейнах. Поскольку большую часть работы выполняют легкие блоки, на дополнительные затраты на звукоизоляцию нужно тратить немного, что позволяет сэкономить больше денег.

Долговечность и низкие эксплуатационные расходы

Легкие строительные блоки обеспечивают высокий уровень устойчивости к влаге и теплопередаче, что делает их более прочными, чем многие другие бетонные изделия.Это означает, что они прослужат несколько лет без необходимости тратить много денег на обслуживание и ремонт.

Блоки

Al Manratain LECA также обладают классом A1 европейского стандарта EN 13501-1, что означает, что они негорючие и не будут способствовать возгоранию. Стена 15 см выдерживает огонь более 3 часов, а стена 20 см выдерживает минимум 6 часов.

Если вы хотите завершить строительный проект с минимальными затратами, вы можете убедиться, что блоки из легкого бетона являются рентабельным вариантом.Чтобы узнать больше о технологии LECA, которую мы используем, прочитайте нашу предыдущую статью «Что такое легкие блоки и для чего они используются?». Если вы хотите узнать что-нибудь еще или поговорить с кем-нибудь, не стесняйтесь обращаться к нам.

Влияние облицовочного материала на паропроницаемость легкого пенобетона (LECA)

[1] Каприелов, С.С., Батраков В.Г., Шейнфельд А.В. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспективы (1999) Бетон и железобетон, 6 (501), с. 6-10. (рус).

[2] Ин Бо Цзян, Сяо Жун Ван.Исследование термических и структурных характеристик сланцевого керамзитобетона (2010) Advanced Materials Research, 168-170, pp.885-888.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amr.168-170.885

[3] Нкансаха, М. А., Альфред, А., Бартб, Т., Фрэнсисб, Г.В. Использование легкого керамзитового заполнителя (LECA) в качестве сорбента для удаления ПАУ из воды (2012) Journal of Hazardous Materials, 217–218, pp.360-365.

DOI: 10.1016 / j.jhazmat.2012.03.038

[4] Ардакани, А., Яздани, М. Связь между плотностью частиц и статическими модулями упругости легких заполнителей керамзита (2014) Applied Clay Science, 6 (25), стр.28-34.

DOI: 10. 1016 / j.clay.2014.02.017

[5] Губертова, М., Хела, Р. Долговечность легкого пенобетонного заполнителя (2013 г.) Procedure Engineering, 65, стр. 2–6.

DOI: 10.1016 / j.proeng.2013.09.002

[6] Бахаре, Д. , Корякинс, А., Казжонов, Дж., Розенстрауха, И. Пористая структура легкого глиняного заполнителя, объединенного с неметаллическими продуктами, поступающими из промышленности по переработке алюминиевого лома (2012).

DOI: 10.1016 / j.jeurceramsoc.2011.07.039

[7] Дюкман, В., Миртич, Б. Паропроницаемость легкого бетона, приготовленного с использованием различных типов легких заполнителей (2014), Строительные и строительные материалы, 68, стр. 314-319.

DOI: 10. 1016 / j.conbuildmat.2014.06.083

[8] Мортазави, М., Маджлесси, М. Оценка влияния микрокремнезема на прочность на сжатие конструкционного легкого бетона, содержащего LECA в качестве легкого заполнителя (2012) Advanced Materials Research, 626, стр. 344-349.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amr.626.344

[9] Хаго, А. W., Al-Nuaimi, A.S., Al-Saidy, A.H. Бетонные блоки для теплоизоляции в жарком климате (2005) Исследование цемента и бетона, 35, стр. 1472-1479.

DOI: 10.1016 / j.cemconres.2004.08.018

[10] Ватин, Н.И., Горшков А.С., Немова Д.В., Гамаюнова О.С., Тарасова Д.С. Влажность однородной стены из газобетонных блоков с отделочными штукатурными составами (2014) Прикладная механика и материалы, 670-671, с. 349-354.

DOI: 10. 4028 / www.scientific.net / amm.670-671.349

[11] Граубнер, C-A., Похи, С. Качество кирпичной кладки из легкого бетона, связанное с устойчивым развитием (2014) Concrete Plant and Precast Technology, 80, pp.122-124.

[12] СП 23-101-2004 (Свод правил). Проектирование тепловой защиты зданий. (рус).

[13] Вавилин, В.Ф., Коротаев С.А., Кузнецов Н.М. Строительная физика: Третье издание (2002) Издательство Мордовского университета: Третье издание, 58 с. (рус).

[14] [Процессы теплообмена и тепловая изоляция] [веб-источник] URL: http: / www. стартовая база. ru / knowledge / article / 136 / (дата обращения: 20.09.2014). (рус).

[15] Николаев, С.В., Беляев В.С., Зырянов В.С., Шалыгина Е.Ю., Штейман Б.И. Нормы на проектирование и строительство теплоэффективных наружных стен жилых и общественных зданий из облегченных керамзитобетонных блоков: Издание 1-е.

[16] Кнатько, М.В., Ефименко М.Н., Горшков А.С. К вопросу о долговечности и энергоэффективности современных ограждающих стеновых конструкций жилых, административных и производственных зданий.

[17] Баженов Ю.М. Технология бетона: Издание первое (2002) Издательство АСВ: Издание первое, 455 с. (рус).

[18] Бескоровая, О.Н., Бычков Д.С., Гаевская З.А. Быстромонтируемые здания из легкого наномодифицированного бетона (2014).

[19] Солощенко, С.С. Влажный режим конструкции вентилируемого штукатурного фасада (2010) Инженерно-строительный журнал, 8, с.10-15. (рус).

[20] Горшков, А.С., Ватин Н.И., Глумов А.В. Влияние физико-технических и геометрических характеристик штукатурных покрытий на влажный режим однородных стен из газобетонных блоков.

[21] ГОСТ 25898-83 (Российский библиографический стандарт).Материалы и изделия строительные. Методы определения сопротивления паропрониканию. [Строительные материалы и изделия. Методы определения сопротивления пропусканию водяного пара. (рус).

[22] Клесс, П.A., Elsayad, H. I., Ganjian, E. Измерения проницаемости для водяного пара и жидкости в цементных образцах (2009) Advances in Cement Research, 2 (21), pp.83-89.

DOI: 10.1680 / adcr.8.00046

[23] Научно-позновательный интернет-журнал «Все про воду», Что такое «точка розового» и для чего она нужна? для,] [веб-источник] URL: http: / pro8odu.ru / виды-воды / роза / точка-розы-определение. html (дата обращения: 25.09.2014). (рус).

[24] Джради, М., Риффат, С. Экспериментальное и численное исследование системы охлаждения точки росы для теплового комфорта в зданиях (2014) Applied Energy, 132, стр. 524-535.

DOI: 10.1016 / j.apenergy.2014.07.040

[25] Питер А.Клесс. Измерения проницаемости для водяного пара и жидкости в бетоне (2014) Транспортные свойства бетона, 25, стр. 234-235.

DOI: 10.1533 / 9781782423195.107

[26] СНиП 23-02-2003 (СНиП).Тепловая защита зданий. (рус).

Утрамбованные земляные стены в средиземноморском климате: характеристики материалов и термическое поведение | Международный журнал низкоуглеродных технологий

Аннотация

Утрамбованный грунт считается очень устойчивой строительной системой из-за низкого содержания энергии, длительного срока службы и высокой пригодности для вторичной переработки.Однако авторы обнаружили, что отсутствуют экспериментальные результаты в реальном масштабе, касающиеся теплового поведения утрамбованной земли. По этой причине данная статья в первую очередь сосредоточена на характеристике двух различных типов грунта, чтобы проверить пригодность их использования в утрамбованных земляных стенах. После определения характеристик были построены два экспериментальных здания в форме боксов в Барселоне и Пучверд-де-Лерида (Испания) для проверки теплового поведения их стен в двух различных климатических условиях.Температурные профили внутри стен контролировались с помощью термопар, а температурный профиль южных стен был проанализирован в условиях свободного плавания в течение летнего и зимнего периодов 2013 года. Результаты показывают, что тепловая амплитуда снаружи внутрь температуры снижается за счет утрамбованных земляных стен, обеспечивая постоянную температуру внутри. внутренняя поверхность южных стен.

1 ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время большое количество энергоемких материалов с высокой степенью воплощения используется в традиционном строительстве, что связано с высокими затратами энергии в течение их жизненного цикла (добыча, производство, транспортировка, строительство и утилизация).Как Cabeza et al. [1] утверждает, что во многих исследованиях принимается во внимание рабочая энергия. Однако оценка воплощенной энергии в материалах более сложна и требует много времени, по этой причине этого не делается, хотя на нее приходится значительная часть общей воплощенной энергии здания. Сокращение выбросов углерода в строительном секторе является обязательным в Европейском Союзе [2, 3]; поэтому во всем мире продвигается новая политика по строительству экологически безопасных зданий и, следовательно, по сокращению выбросов CO 2 .

Утрамбованный грунт считается очень устойчивым решением из-за его низкой энергии, небольшого процесса обработки материалов, длительного срока службы и высокой пригодности для вторичной переработки [4]. Кроме того, выбросы CO 2 при транспортировке могут быть сокращены, если земля для выемки грунта на месте используется в качестве утрамбованного грунта. Таким образом, утрамбованная земля соответствует европейским требованиям [3], что увеличивает научный интерес к ее использованию.

Исторически земное строительство было ответом на жилищный спрос населения со всего мира.Однако в новейшей истории использование утрамбованной земли сократилось с использованием других современных строительных технологий во время промышленной революции. После Первой Мировой войны утрамбованная земля была предпринята в Великобритании, а после Второй мировой войны — в Восточной Германии. В последние века утрамбованная земля использовалась в экстремальных условиях (например, после войны) в Европе, потому что требуемый материал был доступен во многих частях мира и не требовал затрат. Точно так же использование портландцемента с 1824 года, железа и стали вытеснило утрамбованную землю из обычного строительства [5].К сожалению, испанские строительные нормы [6] не включают утрамбованную землю в качестве строительного материала, что затрудняет ее использование [7].

С энергетической точки зрения, земляные стены обладают хорошими тепловыми характеристиками из-за их большой массы и могут способствовать, при правильной стратегии естественной вентиляции, комфорту внутри здания, обеспечивая высокую тепловую инерцию, чтобы справиться с изменениями температуры днем ​​и ночью [ 8, 9]. Конструкции с высокой тепловой массой, такие как здания с утрамбованными земляными стенами, замедляют теплопередачу в здание и из него [10].Однако утрамбованная земля имеет важные конструктивные ограничения, особенно в многоэтажных домах. Эти ограничения усугубляются в современных строительных системах, где требуется меньшая толщина стен для оптимизации полезной площади пола. Однако этих конструктивных ограничений можно избежать, если использовать утрамбованную землю в качестве ограждения.

Цель этого исследования — физически и механически охарактеризовать два разных земляных материала (с двух разных строительных площадок на северо-востоке Испании — Барселона и Пучверд-де-Лерида), чтобы проверить возможность их использования в качестве строительных материалов.Эта характеристика проводится путем тестирования гранулометрического состава и, таким образом, классификации используемого грунта. Кроме того, прочность на сжатие утрамбованных образцов земли, содержащих различные стабилизаторы, такие как цемент, керамзит и солома, проверяется в лабораторных масштабах. Авторы обнаружили, что в литературе отсутствует термический анализ и, следовательно, экспериментальные результаты в реальном масштабе с утрамбованными земляными зданиями. По этой причине после определения характеристик в лабораторном масштабе в Барселоне и Пучверд-де-Лерида (Испания) были построены две утрамбованные землянки, похожие на дома, и за ними проводился надлежащий мониторинг, чтобы проверить тепловое поведение их стен в летних и зимних условиях в двух местах. разный климат.

2 МАТЕРИАЛЫ

Утрамбованный грунт можно разделить на стабилизированный и нестабилизированный. Нестабилизированная утрамбованная земля полностью состоит из глины, ила, песка, гравия и воды. Стабилизированная утрамбованная земля включает другие материалы для улучшения ее свойств. В настоящем исследовании солома добавляется для повышения ее устойчивости к водной эрозии, керамзит для улучшения термических свойств и портландцемент для повышения прочности на сжатие [11].

Портландцемент действует как физико-химический стабилизатор.Его производство чрезвычайно энергоемко, и в карьерах образуется остаточная пыль, которая оказывает значительное воздействие на окружающую среду. Его использование должно быть ограничено конструктивными элементами с оптимизированным сечением конструкции, а его долговечность должна быть увеличена до максимума. Одним из недостатков использования портландцемента в качестве стабилизатора является то, что он делает утрамбованную землю непригодной для повторного использования, хотя ее можно будет использовать повторно [11]. Кроме того, это отрицательно увеличивает воплощенную энергию утрамбованной земли [12].Предпочтительно, чтобы энергия, воплощенная в стабилизированной цементом утрамбованной земле, была значительно ниже, чем в традиционных строительных системах, таких как бетон, железобетон или глиняный кирпич [12, 13]; кроме того, он действует как стабилизатор против водной эрозии. Солома действует как физический стабилизатор [14, 15], который используется для минимизации усадки во время процесса отверждения и уменьшения плотности утрамбованной земли. Он также уменьшает набухание и сжатие, вызванные водой во время формования, а также хрупкость и, с другой стороны, улучшает упругую деформацию.Этот физический стабилизатор является биоразлагаемым, поэтому его можно полностью вернуть в окружающую среду. Керамзит добавляется для улучшения термических свойств утрамбованной земли (высокая пористость) и уменьшения ее плотности (очень низкая плотность).

Три разных типа утрамбованной земли (рис. 1 и 2) были использованы для создания прототипа, расположенного в Барселоне, и один тип был использован в Пучверд-де-Лерида. Информация об ориентации стенок, толщине и материале стабилизатора, использованном в каждом прототипе, представлена ​​в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристики утрамбованных земляных стен.

16 16
Прототип . Расположение . Название стены . Ориентация на стену . Толщина стенки (см) . Материал стабилизатора .
# 1 Barcelona a) Нестабилизированный N, S 50
b) Керамзит N 50 c) Цемент S 50 Цемент
# 2 Puigverd de Lleida d) Солома N, S, E, W 29 Солома
Прототип . Расположение . Название стены . Ориентация на стену . Толщина стенки (см) . Материал стабилизатора .
# 1 Barcelona a) Нестабилизированный N, S 50
b) Керамзит N 50 c) Цемент S 50 Цемент
# 2 Puigverd de Lleida d) Солома N, S, E, W 29 Солома Стол .

Характеристики утрамбованных земляных стен.

16 16
Прототип . Расположение . Название стены . Ориентация на стену . Толщина стенки (см) . Материал стабилизатора .
# 1 Barcelona a) Нестабилизированный N, S 50
b) Керамзит N 50 c) Цемент S 50 Цемент
# 2 Puigverd de Lleida d) Солома N, S, E, W 29 Солома
Прототип . Расположение . Название стены . Ориентация на стену . Толщина стенки (см) . Материал стабилизатора .
# 1 Barcelona a) Нестабилизированный N, S 50
b) Керамзит N 50 c) Цемент S 50 Цемент
# 2 Puigverd de Lleida d) Солома N, S, E, W 29 Солома

Рисунок 1.

Сечение стены утрамбованной земляной стены (в см). ( a ) нестабилизированный, ( b ) стабилизированный керамзитом, ( c ) стабилизированный цементом и ( d ) стабилизированный соломой.

Рисунок 1.

Сечение стены утрамбованной земляной стены (в см). ( a ) нестабилизированный, ( b ) стабилизированный керамзитом, ( c ) стабилизированный цементом и ( d ) стабилизированный соломой.

Рисунок 2.

Состав смеси (об.) Утрамбованных земляных валов.

Рисунок 2.

Состав смеси (об.) Утрамбованных земляных валов.

Стены Барселоны включают: 40% (по объему) керамзита (диаметром 3–10 мм) в северной стене (Рисунок 2b) и 3% (по объему) цемента (CEM II / BL 32,5 R) в южная стена (рис. 2в). Северо-западная и юго-западная стены без добавок. Земля, использованная для постройки бокса, была получена из раскопок и имеет состав (в т.): 71% глины и 29% песка (рис. 2а). С другой стороны, стены Puigverd de Lleida содержат 10% (по объему) соломы. Земля состоит из: 38% глины, 45% песка и 7% гравия [16] (см. Рисунок 2d).

3 МЕТОДОЛОГИЯ

3.1 Весы лабораторные

В этом разделе объясняется методология определения характеристик грунтовых материалов, использованных при строительстве обоих прототипов.

Гранулометрический состав определен по Единой системе классификации почв (USSC), разработанной А.Casagrande [17], в соответствии со стандартом UNE 103101: 1995 [18]. Этот эксперимент направлен на определение различных размеров частиц (до 0,08 мм) почвы и получение процентного содержания каждого размера в исследуемой пробе. Гранулометрический состав получают путем просеивания почвы с использованием сит разного размера и взвешивания количества земли, оставшейся в каждом сите. Земляной материал (рисунки 1 и 2) анализируется с использованием этой методики испытаний, чтобы оценить изменение размера частиц соединений земли и, следовательно, классифицировать землю, используемую в прототипах утрамбованной земли в Барселоне и Пучверд-де-Лерида.Гранулометрический состав земли, использованной в прототипе в Барселоне, был изучен без стабилизатора, с 40% керамзита и 3% цемента [19]. Добавление керамзита в утрамбованную землю — совершенно новое дело; Таким образом, ранее не проводились научные исследования, подтверждающие процентное содержание используемого керамзита. Однако из-за его хороших изоляционных свойств компания Casa S-Low решила добавить этот материал в утрамбованную землю, следуя рекомендациям ассоциации CETARemporda, которая является экспертом в земляных сооружениях.Земля, использованная в прототипе Lleida, была исследована без стабилизаторов и 10% соломы.

Техника строительства утрамбованной земли включает уплотнение почвенной смеси (глина, песок, гравий, стабилизатор и вода) слоями толщиной около 7 см на деревянной опалубке. Он моделирует геологические процессы, которые формируют осадочную породу, так что утрамбованная земля имеет твердость и долговечность, сопоставимые с низким диагенетическим качеством (рис. 3) [20]. Композиции Barcelona утрамбовывались вручную из-за требований компании Casa S-Low, но для проверки вариабельности результатов в зависимости от используемого метода уплотнения образцы Puigverd de Lleida утрамбовывались вручную и механически.

Рисунок 3.

Образец утрамбованной земли в процессе послойного изготовления (слева) и готовой (справа).

Рисунок 3.

Образец утрамбованной земли в процессе послойного изготовления (слева) и готовой (справа).

В предыдущих исследованиях для определения прочности на сжатие использовался широкий диапазон размеров: кубики 10 см [21] или 15 см [22], 10 × 10 × 20 см, 30 × 30 × 60 см [23], 40 × 40 × 65 см [11] и даже больше 100 × 100 × 30 см [24]. В настоящем исследовании четыре образца (25 × 30 × 30 см) типа Барселона и по два образца каждого метода уплотнения (30 × 30 × 30 см) типа Пучверд де Лерида были использованы для испытания прочности на сжатие утрамбованной земли без добавки (рисунок 4).

Рисунок 4.

Образцы утрамбованного грунта во время испытаний на прочность на сжатие.

Рисунок 4.

Образцы утрамбованного грунта во время испытаний на прочность на сжатие.

Для определения прочности стен на сжатие использовался стандарт UNE EN 772-1: 2011 [25]. Этот тест состоит из приложения равномерно распределенной нагрузки в образце и увеличения ее до тех пор, пока образец не сломается. Максимальная нагрузка, которой выдерживает образец, делится на поверхность, на которую была приложена нагрузка, чтобы получить значение прочности на сжатие.Прочность на сжатие каждой композиции получается как среднее значение всех результатов. Наконец, полученные результаты сравниваются с литературными значениями, представленными в Barbeta [15] и Bauluz и Bárcena [26], которые представляют диапазон теоретических значений прочности на сжатие утрамбованной земли.

3,2 Экспериментальная установка

Чтобы экспериментально определить тепловое поведение утрамбованных земляных стен, они были протестированы на двух экспериментальных установках, расположенных в Барселоне и Пучверд-де-Лерида (Испания) (рис. 5).Они состоят из двух жилых корпусов, которые анализируются в летних и зимних условиях путем измерения свободно плавающего температурного профиля южной стены обоих прототипов. Эксперименты проходили зимой и летом 2013 года.

Рис. 5.

Экспериментальная установка в Барселоне, прототип №1 (слева) и Пучверд де Лерида, прототип №2 (справа).

Рис. 5.

Экспериментальная установка в Барселоне, прототип №1 (слева) и Пучверд де Лерида, прототип №2 (справа).

Географические и климатические характеристики обеих экспериментальных установок перечислены в таблице 2, а также характеристики прототипа и утрамбованных земляных стен. Экспериментальная установка, расположенная в Барселоне, имеет средиземноморский климат центрального побережья, характеризующийся длинным, теплым или жарким, сухим летом и мягкой влажной зимой. Экспериментальная установка, расположенная в Пучверд-де-Лерида, имеет средиземноморский континентальный климат, характеризующийся холодной зимой и жарким и относительно сухим летом.

Таблица 2.

Экспериментальная установка характеристик Барселоны и Пучверд-де-Лерида.

Характеристики . Барселона # 1 . Puigverd de Lleida # 2 .
Прототип Внутренние размеры 2,48 × 2,15 × 2,50 м 2,4 × 2,4 × 2,4 м
Конструкция Деревянная несущая конструкция Несущие утрамбованные стены
Две разные деревянные зеленые крыши Деревянная зеленая крыша
Покрытие Нет внутреннего и внешнего покрытия Нет внутреннего и внешнего покрытия
Утрамбованные земляные стены Функция Корпус, не несущий Несущая нагрузка и ограждение
Толщина 50 см 29 см
Метод уплотнения Вручную Механический
Географический Ориентация Север 0173 90 ° 170 ° Север 0173 Ориентация Север 0173
Расположение N 41 ° 23 ′, E 2 ° 6 ′ N 41 ° 32 ′, E 0 ° 44 ′
Высота над уровнем моря 9 м 219 м
Климатический Климат Центральное побережье Средиземного моря Средиземноморский континентальный
Классификация климата [27] Csa Csa / Cfa
Годовое количество градусов тепла [28] 573 1,230
градусов Годовое количество дней [9] 354 423
Средние летние температуры [29] 21.1 ° C 22,6 ° C
Средние зимние температуры [29] 12,2 ° C 8 ° C
Годовое количество осадков [29] 568 мм 456 мм 50 см E 2 ° 6 ′ 2.

Экспериментальная установка характеристик Барселоны и Пучверд-де-Лерида.

Характеристики . Барселона # 1 . Puigverd de Lleida # 2 .
Прототип Внутренние размеры 2.48 × 2,15 × 2,50 м 2,4 × 2,4 × 2,4 м
Конструкция Деревянная несущая конструкция Несущие утрамбованные земляные стены
Крыша Две разные деревянные зеленые крыши Деревянная зеленая крыша
Покрытие Нет внутреннего и внешнего покрытия Нет внутреннего и внешнего покрытия
Утрамбованные земляные стены Функция Корпус, не несущий Несущий и ограждающий
Толщина 29 см
Метод уплотнения Ручной Механический
Географический Ориентация Север −74 ° Север 0 °
Расположение N 41 ° 32 ′, E 0 ° 44 ′
Высота над уровнем моря л 9 м 219 м
Климатический Климат Центральное побережье Средиземного моря Средиземноморский континентальный
Климатическая классификация [27] Csa Csa
9016 / Cfa номер 9016 / Cfa градусо-дней [28] 573 1,230
Годовое количество градусо-дней [9] 354 423
Средние летние температуры [29] 21.1 ° C 22,6 ° C
Средние зимние температуры [29] 12,2 ° C 8 ° C
Годовое количество осадков [29] 568 мм 456 мм
9128 представляет собой сумму температур на каждой грани в начальный момент времени t i (с) и в последний момент времени t f (с).{{t_ {f}}} {\ Delta \ varphi .dt} _ {i}}} {{\ varSigma T_ {f} — \ varSigma T_ {i}}} $$

(6)

Удельная теплоемкость c p (Дж кг −1 K −1 ) может быть вычислена, зная плотность и толщину образца:

$$ c_ {p} = \ frac {C} {\ rho e} $$

(7)

Экспериментальные термические результаты для бетонной смеси

На рисунке 3 представлены экспериментальные результаты для бетонной смеси.

Рис. 3

Результаты экспериментальных измерений бетонной смеси [24]

Используя уравнение. (1) и уравнение. (3) и на основании экспериментальных результатов, представленных на рис. 3 в установившемся режиме (t ≈ 1,6 ч), можно определить теплопроводность бетонной смеси.

Используя уравнение. (6) и уравнение. (7) и на основании экспериментальных результатов, представленных на рис. 3 в переходных условиях (1,7 ч

Определенные теплопроводность и удельная теплоемкость бетонной смеси приведены в Таблице 2.

Метод численной термической оценки

Далее и после проверки модели теплопередачи различные конфигурации блоков будут термически сравнены на основе по следующим критериям:

Было также представлено параметрическое исследование для различных значений теплопроводности бетонной смеси для оценки влияния теплопроводности бетонной смеси на общие тепловые характеристики блоков различной формы.

Кондуктивный режим теплопередачи в бетонной смеси, а также конвективный теплоперенос внутри полостей были отдельно исследованы, чтобы понять влияние каждого режима теплопередачи.

Блоки исследуются с использованием трехмерной геометрии в установившихся граничных условиях; на противоположных сторонах блока накладывается температурный градиент 20 ° C (0–20 ° C), другие грани остаются адиабатическими, как показано на рис. 4. Этот градиент был выбран потому, что он достаточно высок, чтобы генерировать заметное тепло. передача в блоке для лучшей визуализации явлений теплопередачи и большей точности результатов моделирования, оставаясь при этом в диапазоне температур, встречающихся в реальной ситуации при моделировании энергопотребления в зданиях.

Рис. 4

Воздействующие температуры и адиабатические поверхности

При комбинированном анализе термической гидродинамики полых блоков важно учитывать три ключевых механизма теплопередачи (т. Е. Проводимость, конвекцию и излучение). Электропроводность происходит в твердой бетонной смеси, в то время как конвекция и излучение происходят внутри полостей блока.

Численные и экспериментальные термические свойства ливанского традиционного пустотелого блока

Моделирование теплопередачи в полых блоках основано на тепловых свойствах бетонной смеси, представленных в таблице 2.Циркуляция воздуха внутри полости, способствующая естественной конвекции, рассматривалась как ламинарный поток. Он связан с моделью излучения с использованием метода дискретных ординат (DO), а моделирование было выполнено с использованием неявного решателя COMSOL Multiphysics ® . Предполагалось, что плотность воздуха зависит от давления и температуры, изменяющихся в соответствии с соотношением идеального газа [25]. Обоснованность модели теплообмена внутри полостей блоков была реализована в предыдущих работах [24, 26].Те же температурные граничные условия, примененные к блоку в экспериментальном испытании, были наложены на моделируемый блок на противоположных сторонах, остальные грани оставались адиабатическими. Типичный ливанский полый блок (Модель 10) использовался для проверки численной модели.

На рис. 5 показано изменение заданных температур, а также измеренных и смоделированных тепловых потоков на поверхностях блоков. Стена сначала подвергается температурному градиенту 10 ° C, создавая температурные условия около 14 ° C и 24 ° C на ее граничных краях.Устойчивое состояние достигается примерно через 3 часа. Затем при t ~ 4,2 ч грань блока, подвергнутая воздействию температуры 14 ° C, нагревается до температуры, близкой к температуре другой грани (24 ° C). Сравнение численных результатов с экспериментальными измерениями эволюции тепловых потоков на границах блока дает очень похожие результаты, за исключением первой части (между t = 0 h и t = 2 h), где на тепловой поток влияет история материала (начальные условия) и тепло, накопленное в материале перед началом испытаний.

Рис. 5

Экспериментальные измерения и численные результаты для ливанского традиционного полого бетонного блока (Модель 10) [24]

Чтобы определить, насколько точно измеренные и смоделированные тепловые потоки идентичны, коэффициент эффективности Нэша – Сатклиффа ( NSE ) [27] был определен для φ 1 и φ 2 , как показано на рис. 6. Результаты показывают хорошее совпадение результатов моделирования и измерений с Значения NSE близки к 1 для φ 1 и φ 2 .

Рис.6

Модель Нэша Сатклиффа для φ 1 a и φ 2 b

Механическое сопротивление полых блоков модели

Проверка

Обычное представление кривой напряжение-деформация для бетонов с прочностью примерно до 40 МПа обеспечивается «модифицированной моделью напряжения-деформации Hognestad» [28], показанной на рис. 7. Кривая состоит из параболы второй степени. для деформации от нуля до ε 0 = 1.8 f ” c / E c , где f” c = 0,9 f ‘ c , за которым следует наклонная вниз при предельной деформации 0,0038. В принятой численной модели, используемой для описания поведения блока, бетон рассматривается как нелинейный упругий материал в соответствии с одноосной моделью данных, предоставляемой модифицированным соотношением Хогнестада.

Фиг.7

Модифицированная модель напряженно-деформированного состояния Hognestad

Проверка численной модели проводилась с использованием экспериментальных результатов Альварес-Перес и др. [21], которые отобрали и протестировали десять полых блоков в соответствии со стандартами [29,30,31,32,33]. Эти двухячеистые блоки изготовлены из среднего песчаного сита (59,55%), крупного песчаного сита (25,91%), цемента CP-40 (10,02%) и воды (4,52%), и их размеры составляют: 393 мм × 193 мм × 144 мм (длина x высота x толщина). Образец полого блока был смоделирован и смоделирован с использованием в качестве механических свойств средних значений испытанных образцов (плотность 1154 кг.м -3 , модуль Юнга 1056 МПа, коэффициент Пуассона 0,155 и прочность на одноосное сжатие 3,74 МПа). Одна сторона блока подвергалась заданной смещающей нагрузке 1 кН каждые 10 с до достижения предельной грузоподъемности (130 кН), противоположная сторона подвергалась фиксированному ограничению, а четыре оставшиеся грани имели свободные граничные условия. Диаграмма напряжение-деформация десяти испытанных образцов показана на рис. 8. Аналитические результаты (оранжевая кривая) и численные результаты (красная кривая), которые основаны на принятой модифицированной модели напряженно-деформированного состояния Хогнестада, сопоставимы с расчетными. результаты экспериментов.Таким образом, принятый численный метод может быть подтвержден и модель может считаться действительной и надежной.

Рис. 8

Сравнение численной модифицированной модели напряженно-деформированного состояния Хогнестада и экспериментальных результатов, полученных Альварес-Пересом и др. [21]

Метод численной механической оценки

При численной оценке блоки подвергались постоянной нагрузке, предположительно находящейся в пределах их упругого запаса по нагрузке, с целью сравнения распределения напряжений для каждой конфигурации блоков.Сначала к блоку была приложена равномерная вертикальная граничная нагрузка 100 кН в направлении оси z (рис.9), а напряжения, вызванные этой нагрузкой, были численно смоделированы с помощью неявного решателя COMSOL Multiphysics ® Modeling. Программное обеспечение.

Рис. 9

Граничная нагрузка для сжатия в направлении оси z

Критерии разрушения, используемые в исследовании, используются для хрупких твердых тел и известны как критерии максимального напряжения / деформации.Критерий максимального напряжения предполагает, что материал разрушается, если максимальное главное напряжение σ 1 в элементе материала превышает его предел прочности на растяжение σ t или, альтернативно, если минимальное главное напряжение σ 3 меньше его прочности на сжатие σ c . Таким образом, безопасная область для материала: σ c < σ 3 < σ 1 < σ t .

Обратите внимание, что в приведенном выше выражении используется условное обозначение положительного напряжения.

Затем еще один параметр, который интересно исследовать для механического поведения блоков, — это их прочность на сжатие на их боковых поверхностях. Фактически, во время транспортировки, хранения и реализации блоки испытывают некоторые суровые условия на заводе и на стройплощадке, что делает их механическую прочность необходимой для их практического использования. Таким образом, механическое сопротивление блоков также было исследовано в соответствии с осью y путем приложения равномерной граничной нагрузки 10 кН на одной поверхности (рис.10), другая сторона подвергается фиксированному ограничению.

Рис. 10

Граничная нагрузка для сжатия в направлении оси y

Анализ независимости от сетки

Независимость от сетки проверяется для Модели 1 как для тепловых, так и для механических имитационных моделей. Также оценивается время моделирования, чтобы выбрать оптимальную конфигурацию сетки. Важно отметить, что построение сетки было выполнено автоматически с помощью модуля «Физически управляемая сетка» в COMSOL Multiphysics ® , что позволяет повысить точность результатов; это построение сетки выполняется в зависимости от настроек физических свойств, граничных условий и геометрии тестируемой модели.

На рисунке 11 показан тепловой поток и продолжительность моделирования для пяти различных конфигураций сетки («Чрезвычайно грубая», «Очень грубая», «Грубая», «Грубая» и «Нормальная»). Тепловой поток в y-направлении (перпендикулярном сторонам внешнего блока) стабилизируется для конфигурации «Чрезвычайно крупной» сетки (7436 элементов). Время моделирования увеличивается с 25 с для «чрезвычайно грубой» сетки (2632 элемента) до 2324 с (около 40 минут) для «нормальной сетки» (103 109 элементов). «Более тонкие» конфигурации сетки, помимо «нормальной» сетки, не исследовались, чтобы избежать очень большой продолжительности моделирования, особенно когда решение сходится для более низкой сетки.После этого применяется сетка «Extra coarse» из-за ее небольшого времени моделирования (менее двух минут) и хорошей точности.

Рис. 11

Вариации полного теплового потока в направлении y и общее время моделирования для различного количества элементов зацепления

На рисунке 12 представлены максимальное первое главное напряжение и минимальное третье главное напряжение в качестве продолжительности моделирования для девяти различных конфигураций сетки («Очень грубая», «Очень грубая», «Грубая», «Грубая», «Нормальная», «Тонкая», «Более тонкая», «Очень мелкая» и «Очень мелкая». ).Максимальное первое главное напряжение и минимальное третье главное напряжение требуют для стабилизации «Чрезвычайно мелкой» сетки (142 473 элемента). Время моделирования относительно мало по сравнению с моделью теплопередачи и не превышает четырех минут для «Чрезвычайно мелкой» сетки. В дальнейшем используется сетка «Чрезвычайно тонкая».

Рис. 12

Вариации максимального первого главного напряжения, минимального третьего главного напряжения и общего времени моделирования для различного количества элементов сетки

Легкий бетон: бетон с легким заполнителем, пенобетон, бетон без мелких фракций.

Что такое легкий бетон?

Большая часть легких бетонных смесей состоит из легких заполнителей . Прочность легких бетонов обычно находится в диапазоне от 0,3 Н / мм2 (44 фунта на квадратный дюйм) до 40 Н / мм2 (5800 фунтов на квадратный дюйм), а содержание цемента находится в диапазоне 13 фунтов / фут3 (200 кг / м3). Плотность заполнителя играет жизненно важную роль в прочности легкого бетона. Легкий бетон — это особый бетон, плотность которого варьируется от 19 фунтов / фут3 (300 кг / м3) до 115 фунтов / фут3 (1850 кг / м3).Конструкционный легкий бетон собственный вес сравнительно легче обычного бетона, а также обладает достаточной прочностью для конструктивного использования.

С точки зрения теплопроводности легкий бетон — превосходный материал.

Для агрессивных климатических условий, в которых будет устанавливаться кондиционер, необходим тепловой комфорт. Это достигается за счет использования легкого бетона, а также низкого энергопотребления.

При производстве легкого бетона образуется меньше промышленных отходов, таких как неиспользованный клинкер, летучая зола, шлак и т. Д., поэтому стоимость утилизации также невысока.

Методы изготовления светового бетона:

Как правило, легкость бетона достигается за счет включения воздуха в бетон. Это достигается следующими способами:

  • Вместо обычных минеральных заполнителей можно использовать ячеистые пористые или легкие заполнители.
  • Путем аэрирования бетона пузырьками газа или воздуха в минерале получается пенобетон.
  • Бетон будет легковесным, если не указана фракция песка.Это называется бетоном без штрафов.

Легкий бетон в настоящее время становится все более популярным в качестве конструктивного элемента. Конструкционный легкий бетон по собственному весу сравнительно легче обычного бетона, а также обладает достаточной прочностью для конструктивного использования.

Конструктивный элемент из легкого бетона

Классификация легкого бетона:

В зависимости от использования и применения L.W.C. классифицируется как конструкционный легкий бетон ( ASTM C 330-82a ), бетон для каменной кладки ( ASTM C 331-81 ), изоляционный бетон ( ASTM C 332-83 ).

Согласно ASTM прочность на сжатие конструкционных легких бетонов должна быть более 2500 фунтов на квадратный дюйм (17 МПа).

Легкий бетон на основе метода производства классифицируется следующим образом:

  1. Бетон на легком заполнителе,
  2. Пенобетон,
  3. Бетон без мелких фракций.

Этот легкий бетон и пенобетон находит больше применений, чем бетон без мелких фракций.

Новинка для вас: Типы опалубки (опалубки) для бетонных конструкций и применения

Газобетон обычно используется для изоляционных целей , но иногда также используется в конструкционных целях в сочетании со стальной арматурой. Для разработки легкого бетона используются промышленные легкие заполнители различного качества: Leca (керамзит), Aglite (керамзит), Lytag (спеченная пылевидная зола), Hydite (керамзит). сланец).

Прежде чем перейти к деталям в LWC, мы обсудим Легкие агрегаты .

В следующих таблицах показана группа легкого бетона :

Табл. 1. Различные категории легкого бетона:

Характеристики . Барселона # 1 . Puigverd de Lleida # 2 .
Прототип Внутренние размеры 2,48 × 2,15 × 2,50 м 2,4 × 2,4 × 2,4 м
Конструкция Деревянная несущая конструкция Несущие утрамбованные стены
Две разные деревянные зеленые крыши Деревянная зеленая крыша
Покрытие Нет внутреннего и внешнего покрытия Нет внутреннего и внешнего покрытия
Утрамбованные земляные стены Функция Корпус, не несущий Несущая нагрузка и ограждение
Толщина 50 см 29 см
Метод уплотнения Вручную Механический
Географический Ориентация Север 0173 90 ° 170 ° Север 0173 Ориентация Север 0173
Расположение N 41 ° 23 ′, E 2 ° 6 ′ N 41 ° 32 ′, E 0 ° 44 ′
Высота над уровнем моря 9 м 219 м
Климатический Климат Центральное побережье Средиземного моря Средиземноморский континентальный
Классификация климата [27] Csa Csa / Cfa
Годовое количество градусов тепла [28] 573 1,230
градусов Годовое количество дней [9] 354 423
Средние летние температуры [29] 21.1 ° C 22,6 ° C
Средние зимние температуры [29] 12,2 ° C 8 ° C
Годовое количество осадков [29] 568 мм 456 мм 50 см E 2 ° 6 ′
3.2.1 Настройка в Барселоне

Экспериментальная установка в Барселоне состоит из прототипа с северной ориентацией −74 ° и внутренними размерами 2,48 × 2,15 × 2,50 м. Конструктивная система основана на деревянной несущей конструкции и деревянной зеленой крыше (Рисунок 6а).Фундамент состоит из железобетонного основания. На южном и северном фасадах нет окон, но есть два проема на восточном и западном фасадах. Утрамбованные земляные стены 50 см вручную утрамбовываются разными смесями на каждом фасаде (рис. 6b), без внутреннего или внешнего покрытия. Этот прототип был построен в соответствии с требованиями компании Casa S-low.

Рис. 6.

Прототип Барселоны № 1: ( a ) Деталь секции фасад-крыша, ( b ) План.

Рис. 6.

Прототип Барселоны № 1: ( a ) Деталь секции фасад-крыша, ( b ) План.

Температуры ячеек Барселоны измеряются термопарами типа K с точностью 0,75%. Шесть термопар расположены на внутренней поверхности (север, юг), внутри стены (север, юг на глубине 25 см) и внешней поверхности (север, юг).

3.2.2 Организация Puigverd de Lleida

Экспериментальная установка в Пучверд-де-Лерида состоит из прототипа с ориентацией N-S 0 ° и размером 2.40 м внутренней ширины и высоты. Система строительства основана на несущих утрамбованных земляных стенах и деревянной зеленой крыше (рис. 7а). Фундамент представляет собой железобетонное основание размером 3,60 × 3,60 м. У него есть только одно отверстие — изолированная дверь, расположенная на северном фасаде (рис. 7b). Чтобы защитить утрамбованные земляные стены от влажности грунта, они были построены на основе одного ряда альвеолярного кирпича (высота 19 см) с водонепроницаемым листом полипропилена.

Рисунок 7.

Прототип Puigverd de Lleida № 2: ( a ) Фрагмент секции фасад-крыша, ( b ) План.

Рис. 7.

Прототип Puigverd de Lleida № 2: ( a ) Деталь секции фасад-крыша, ( b ) План.

Экспериментальная установка Puigverd de Lleida позволяет измерять тепловые характеристики корпуса с утрамбованной землей путем регистрации температуры внутренней поверхности стен (восток, запад, север, юг, потолок и пол), температуры внутри стен (север, юг, восток и запад), температура внешней поверхности стены (юг), температура и влажность воздуха в помещении, солнечная радиация и температура наружного воздуха, а также скорость ветра.Все температуры были измерены с помощью датчиков Pt-100 DIN B, откалиброванных с максимальной погрешностью ± 0,3 ° C.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ

Во-первых, гранулометрический состав обоих грунтовых материалов без стабилизаторов в Барселоне и Пучверд-де-Лерида показан на рисунке 8. Согласно Единой системе классификации почв Касагранде [17], земля в клетке Барселоны соответствует связному грунту из глины. со средней пластичностью. Земля кабинки Puigverd de Lleida представляет собой зернистую почву из песка, должным образом смешанного с 6% глины.Существуют значительные различия между гранулометрическим составом обеих земель, потому что они имеют разное происхождение: земля Барселоны была получена со строительной площадки, а земля Пучверд-де-Лерида была куплена и правильно перемешана в соответствии с литературой [16]. Эти различия из-за разного происхождения земли, используемой в каждом прототипе, зависят от наличия глины, песка и гравия при выемке грунта и точности качества земли при его использовании. Утрамбованная земля требует большего или меньшего количества воды во время ее строительства в зависимости от состава грунта, и по этой причине надлежащая характеристика материала земли, используемой в утрамбованных земляных зданиях, будет необходима при каждом новом строительстве.

Рисунок 8.

Земля «Барселона»: 40% керамзита, 3% цемента и без добавок (слева). Земля Puigverd Lleida: без добавок и 10% соломы (справа).

Рис. 8.

Земля «Барселона»: 40% керамзита, 3% цемента и без добавок (слева). Земля Puigverd Lleida: без добавок и 10% соломы (справа).

Во-вторых, реакции смесей (рис. 8) различаются из-за методологии испытания, которая учитывает плотности материала при расчете гранулометрического состава.Добавление 3% цемента и 40% керамзита изменяет гранулометрический состав барселонской земли, увеличивая процент крупных частиц. Однако гранулометрический состав земли Puigverd de Lleida остается почти постоянным при добавлении 10% соломы (которая имеет очень низкую плотность).

Наконец, результаты прочности на сжатие, полученные для каждого типа утрамбованной земли, показаны в таблице 3. Результаты образцов Puigverd de Lleida показывают, что используемый метод уплотнения изменяет результаты прочности на сжатие, будучи на 10% выше, если образцы уплотняются механически.Кроме того, тип земли и размер частиц также влияют на прочность на сжатие утрамбованной земли, поскольку она на 21% выше, чем у типа «Барселона». Результаты находятся в диапазоне литературных значений [15, 26], и поэтому оба грунта подходят для использования в строительстве утрамбованных грунтов.

Таблица 3.

Результаты прочности на сжатие утрамбованной земли без добавок.

Характеристики . Барселона # 1 . Puigverd de Lleida # 2 .
Прототип Внутренние размеры 2.48 × 2,15 × 2,50 м 2,4 × 2,4 × 2,4 м
Конструкция Деревянная несущая конструкция Несущие утрамбованные земляные стены
Крыша Две разные деревянные зеленые крыши Деревянная зеленая крыша
Покрытие Нет внутреннего и внешнего покрытия Нет внутреннего и внешнего покрытия
Утрамбованные земляные стены Функция Корпус, не несущий Несущий и ограждающий
Толщина 29 см
Метод уплотнения Ручной Механический
Географический Ориентация Север −74 ° Север 0 °
Расположение N 41 ° 32 ′, E 0 ° 44 ′
Высота над уровнем моря л 9 м 219 м
Климатический Климат Центральное побережье Средиземного моря Средиземноморский континентальный
Климатическая классификация [27] Csa Csa
9016 / Cfa номер 9016 / Cfa градусо-дней [28] 573 1,230
Годовое количество градусо-дней [9] 354 423
Средние летние температуры [29] 21.1 ° C 22,6 ° C
Средние зимние температуры [29] 12,2 ° C 8 ° C
Годовое количество осадков [29] 568 мм 456 мм
70 . результаты утрамбованной земли без добавок.

. Ручное уплотнение (Н / мм 2 ) . Механическое уплотнение (Н / мм 2 ) . Barbeta [15] (Н / мм 2 ) . Баулуз и Барсена [26] (Н / мм 2 ) .
Barcelona # 1 1.08 0,5–2 0,6–1,8
Puigverd de Lleida # 2 0,85
0,94 Ручное уплотнение (Н / мм 2 ) . Механическое уплотнение (Н / мм 2 ) . Barbeta [15] (Н / мм 2 ) . Баулуз и Барсена [26] (Н / мм 2 ) .
Barcelona # 1 1,08 0,5–2 0,6–1,8
Puigverd de Lleida # 2 0,85 0,94
. Ручное уплотнение (Н / мм 2 ) . Механическое уплотнение (Н / мм 2 ) . Barbeta [15] (Н / мм 2 ) . Баулуз и Барсена [26] (Н / мм 2 ) .
Barcelona # 1 1.08 0,5–2 0,6–1,8
Puigverd de Lleida # 2 0.85 0,94
. Ручное уплотнение (Н / мм 2 ) . Механическое уплотнение (Н / мм 2 ) . Barbeta [15] (Н / мм 2 ) . Баулуз и Барсена [26] (Н / мм 2 ) .
Барселона № 1 1.08 0.5–2 0,6–1,8
Puigverd de Lleida # 2 0,85 0,94

После того, как прочность на сжатие была испытана, и авторы выяснили, что более высокая прочность на сжатие была получена при механическом уплотнении в Puigverd de Lleida авторы решили построить кабину, используя механическое уплотнение. Однако в барселонских боксах пришлось использовать ручное уплотнение из-за требований проекта Casa S-Low.

На рисунках 9 и 10 представлены профили температуры в условиях свободного плавания в два репрезентативных дня (один для лета и один для зимы) в районах Барселоны и Лериды.Как обозначают температуры внешней поверхности стены, в Лериде более широкий диапазон температур в течение дня (тепловая амплитуда 15 ° C летом и 17 ° C зимой), тогда как в Барселоне температурный диапазон меньше (тепловая амплитуда 5 ° C летом и <2 ° C). ° C зимой). Это общие термические профили в обоих городах: в Лериде более засушливый и континентальный климат, а в Барселоне более мягкий климат, поскольку она находится недалеко от Средиземного моря.

Рис. 9.

Барселона, прототип №1.Температуры южной стены в летних условиях — 10 июля 2013 г. (слева) и зимних условиях — 10 января 2014 г. (справа).

Рис. 9.

Барселона, прототип №1. Температуры южной стены в летних условиях — 10 июля 2013 г. (слева) и зимних условиях — 10 января 2014 г. (справа).

Рис. 10.

Прототип Пучверд де Лерида №2. Температуры южной стены в летних условиях — 15 октября 2013 г. и зимой — 7 февраля 2013 г.

Рисунок 10.

Прототип Puigverd de Lleida №2. Температура южной стены в летних условиях — 15 октября 2013 г. и зимних условиях — 7 февраля 2013 г.

На рисунке 9 показаны профили температуры через южную стену Барселоны. Температура внутренней поверхности очень постоянна в течение дня как летом (тепловая амплитуда 2 ° C), так и зимой (тепловая амплитуда 0,5 ° C). Тем не менее, температура на внешней поверхности показывает разницу в 5 ° C летом и 1 ° C зимой в течение исследуемого дня.

С другой стороны, внутренняя поверхность стены ячейки Puigverd de Lleida (Рисунок 10) означает более высокую тепловую амплитуду в летний (3,5 ° C) и зимний (5 ° C) периоды, но и тепловая амплитуда в наружных стенках поверхности выше. (15 ° C летом и 17 ° C зимой).

В обоих случаях тепловая амплитуда (снаружи внутрь) уменьшается вдоль утрамбованной земляной стены, достигая почти постоянных температур на внутренней поверхности южных стен. В случае стены 50 см тепловая амплитуда температуры внутренней поверхности стены была снижена на 80% летом и на 75% зимой в этих конкретных условиях.Как и ожидалось, при использовании более тонких утрамбованных земляных стен (29 см) температура внутренней поверхности стен показала более высокую тепловую амплитуду. Однако, хотя толщина утрамбованной земли является определяющим фактором, важно отметить, что более резкие перепады температуры окружающей среды днем ​​и ночью (в климате Пучверд-де-Лерида) оказывают более сильное негативное влияние на утрамбованную земляную стену, имея более широкую тепловые амплитуды на внешней поверхности 15 ° C летом и 17 ° C зимой. При количественной оценке уменьшения тепловой амплитуды можно заметить, что тепловая амплитуда сильно уменьшилась, достигнув 77% летом и 70% зимой.

5 ВЫВОДЫ

Характеристика различных использованных грунтовых смесей в лабораторном масштабе показала, что земля Барселоны состоит из связного грунта из глины со средней пластичностью, а земля Puigverd de Lleida состоит из зернистого грунта из песка, должным образом смешанного с 6% глины. Эти различия связаны с разным происхождением земли, использованной в каждом прототипе.

Результаты испытания прочности на сжатие показывают, что проанализированные значения прочности на сжатие грунтовых материалов находятся в диапазоне литературных значений.Кроме того, результаты по прочности на сжатие демонстрируют, что тип земли и размер частиц не оказали сильного влияния на прочность на сжатие в исследуемых случаях. Что касается метода уплотнения, то механическое уплотнение позволило добиться несколько более высоких показателей прочности в земле Puigverd de Lleida.

Наконец, тепловые эксперименты в условиях свободного плавания в летний и зимний периоды показали, что, несмотря на тепловую амплитуду температуры внешней поверхности в течение дня, температура внутренней южной поверхностной стенки имеет тенденцию быть постоянной в обоих отсеках.

Несмотря на уменьшение толщины стен, ухудшающее тепловые характеристики утрамбованной земли, уменьшение толщины будет необходимо в большинстве случаев, если утрамбованная земля используется в современных зданиях из-за текущих высоких цен на жилую площадь. Современные строительные конструкции имеют тенденцию уменьшать толщину стен, используя меньшую толщину (30–35 см), в то время как традиционные здания (включая утрамбованные земляные постройки) имеют толщину от 60 до 100 см. Кроме того, недостатки теплового поведения могут быть уменьшены, например, за счет применения изоляционных материалов, прикрепленных к внешней стороне стены; пассивным дизайном (ориентация, проемы, тени и т. д.) здания и за счет использования утрамбованной земляной стены в качестве ограждающего элемента (а не как конструктивного элемента), особенно в многоэтажных домах.

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа частично финансировалась правительством Испании (ENE2015-64117-C5-1-R (MINECO / FEDER)) в сотрудничестве с мэрией Пучверд-де-Лерида. Авторы хотели бы поблагодарить правительство Каталонии за аккредитацию качества, предоставленную их исследовательской группе (2014 SGR 123). Этот проект получил финансирование из Седьмой рамочной программы Европейской комиссии (FP / 2007-2013) в рамках грантового соглашения № PIRSES-GA-2013-610692 (INNOSTORAGE) и из программы исследований и инноваций Европейского союза Horizon 2020 в рамках грантового соглашения № 657466 ( INPATH-TES).Кабинет в Барселоне был проведен под руководством компании Casa S-Low в сотрудничестве с Луисом Аллепусом и Кристианом Поза в их дипломном проекте в EPSEB (UPC).

ССЫЛКИ

1

Cabeza

LF

,

Barreneche

C

,

Miro

L

и др. .

Доступное строительство к устойчивым зданиям: обзор воплощенной энергии в строительных материалах

.

Environ Sust

2013

;

5

:

229

36

.2

Директива 2010/31 / EU Европейского парламента и совета от 19 мая 2010 г. об энергоэффективности зданий. Доступно по адресу: http://www.epbd-ca.eu

3

Lucon

O

,

Ürge-Vorsatz

D

A

, et al. . Здания. In

Edenhofer

O.

,

Pichs-Madruga

R.

,

Sokona

Y.

,

Farahani

E.

,

Kadner

S.

,

Seyboth

K.

,

Adler

A.

,

Baum

I.

,

Brunner

S.

,

Eickemeier

P.

B.

Kriemann

Savolainen

J.

,

Schlömer

S.

,

von Stechow

C.

,

Zwickel

T.

,

Minx

JC

Изменение климата

Изменение климатаВклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата

.

Cambridge University Press

,

Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США

,

2014

,4

Morel

JC

,

Mesbah

A

,

Oggero

M

и др. .

Строительство домов из местных материалов: средства радикального снижения воздействия строительства на окружающую среду

.

Build Environ

2001

;

36

:

1119

26

.5

Jaquin

PA

,

Augarde

C

,

Gerrard

CM

.

Хронологическое описание пространственного развития техники утрамбовки

.

Int J Archit Herit

2008

;

2

:

377

400

,6

Código Técnico de la Edificación. Ministerio de Fomento (CTE). REAL DECRETO 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación.

7

Хименес Дельгадо

MC

,

Каньяс Герреро

I

.

Выбор грунтов под нестабилизированное земляное строительство: нормативный обзор

.

Constr Build Mater

2007

;

21

:

237

51

,8

Кеннет

I

,

Миллер

A

.

Температурное поведение защищенного от земли автономного здания — Брайтонский Земной Корабль

.

Renew Energ

2009

;

34

:

2037

43

.9

Gagliano

A

,

Patania

F

,

Nocera

F

и др. .

Оценка динамических тепловых характеристик массивных зданий

.

Energ Build

2014

;

72

:

361

70

.10

Heathcote

K.

Тепловые характеристики земляных построек

.

Inf Constr

2011

;

63

:

117

26

.11

Bui

QB

,

Morel

JC

,

Hans

S

и др. .

Характеристики сжатия непромышленных материалов в гражданском строительстве по трем масштабным экспериментам: случай утрамбованной земли

.

Mater Struct

2009

;

42

:

1101

16

.12

Venkatarama Reddy

BV

,

Prasanna Kumar

P

.

Энергия, воплощенная в укрепленных цементом стенах из утрамбованного грунта

.

Energ Build

2010

;

42

:

380

85

.13

Kariyawasam

KKGKD

,

Jayasinghe

C

.

Цементно-уплотненная утрамбованная земля как экологически чистый строительный материал

.

Constr Build Mater

2016

;

105

:

519

27

.14

Houben

H

,

Alva Balderrama

A

,

Simon

S

.Наше земляное архитектурное наследие: исследование и сохранение материалов. БЮЛЛЕТЕНЬ МИССИСЫ / МАЙ 2004 г. Доступно на сайте www.mrs.org/publications/bulletin.

15

Barbeta i Solà

G

. Mejora de la tierra installizada en el desarrollo de una arquitectura sostenible hacia el siglo XXI. ETSAB (Escola Tècnica Superior d’Arquitectura de Barcelona) de la UPC (Политический университет Каталонии),

2002

.16

Jiménez Delgado

MC

,

Guerrero

IC

.

Земляные постройки в Испании

.

Constr Build Mater

2006

;

20

:

679

90

,17

ASTM D2487-11. Стандартная практика классификации почв для инженерных целей (Единая система классификации почв). ASTM International, West Conshohocken, PA, 2011. www.astm.org.

18

UNE 103101: 1995. Гранулометрический анализ почвы методом просеивания.

19

Минке

G

. Строительство с землей.Birkhäuser — Издательство по архитектуре. Базель, Швейцария, 2009. IBSN-13: 978-3-7643-8992-5.

20

Литтл

B

,

Morton

T

. Строительство из земли в Шотландии: инновационный дизайн и экологичность. Шотландское исполнительное центральное исследовательское подразделение,

2001

,21

Холл

M

,

Джербиб

Y

.

Изготовление образцов утрамбованной земли: контекст, рекомендации и последовательность

.

Constr Build Mater

2004

;

18

:

281

6

.22

Лилли

DM

,

Робинсон

Дж

.

Предел прочности утрамбованных земляных стен с отверстиями

.

Proc ICE Struct Buildings

1995

;

110

:

278

87

.23

Maniatidis

V

,

Walker

P

.

Конструктивная способность утрамбованного грунта при сжатии

.

J Mater Civil Eng

2008

;

20

:

230

38

.24

Jaquin

PA

,

Augarde

CE

,

Gerrard

CM

.

Анализ исторического строительства утрамбованного грунта

.

Структурный анализ исторических построек

. В: Lourenço PB, Roca P, Modena C, Agrawal S (ред.).

Нью-Дели, Индия

,

2006

. ISBN 972-8692-27-7.25

UNE EN 772-1:

2011

.Методы испытаний каменных блоков — Часть 1: Определение прочности на сжатие. 26

Баулус-дель-Рио

G

,

Bárcena Barrios

P

. Основы для дизайна и конструкции con tapial. Monografías de la Dirección General para la vivienda y arquitectura. MOPT. Часть V: Control de la ejecución. Мадрид, 1992 год: Ministerio de Obras Públicas y Transportes. Secretaría General Técnica,

1992

.27

Kottek

M

,

Grieser

J

,

Beck

C

,

Rudolf

B

,

,

руб.

Обновленная карта мира по классификации климата Кеппен-Гейгера на

.

Meteorol Z

2006

;

15

:

259

63

,28

Margarit i Roset

J

. Els graus-dia de calefacció i coldració de Catalunya: результаты муниципального образования. No14). Барселона

2003

: Generalitat de Catalunya – ICAEN.

© Автор, 2016. Опубликовано Oxford University Press.

Исследование механических и тепловых характеристик бетонных пустотелых блоков

Теплопередача в пустотелых блоках

Экспериментальный метод термической характеристики

Перед проведением численного теплового моделирования численная модель была проверена путем сравнения численных результатов с экспериментальными для особая форма полого блока, очень часто используемая в ливанских конструкциях (Модель 10).

Датчики тангенциального градиента потока, используемые в данной работе, используют технологию печатных схем; они используются во многих строительных тепловых приложениях (Cherif et al. [22] и Zalewski et al. [23]). Принципиальная схема конструкции датчика показана на рис. 1а. Преимущество этих измерителей потока заключается в обеспечении хорошей чувствительности (~ 100 мкВ / Вт / м 2 ).

Рис. 1

Схематический чертеж используемых датчиков теплового потока: a Эскиз датчика теплового потока b Калибровочное устройство

Метод нулевого потока был принят для калибровки измерителя потока для определения его чувствительности и реакции на тепловые запросы [22, 23].Калибруемый измеритель потока покрыт нагревательным резистором, который рассеивает известное количество электрического тепла за счет эффекта Джоуля, как показано на рис. 1b. Результаты калибровки показывают соотношение между измеренным напряжением и подаваемой мощностью. Чувствительность датчика определяется как наклон линии регрессии измеренных точек.

Экспериментальное устройство, используемое для определения термических характеристик строительных материалов, показано на рис. 2. Оно состоит из двух термостатических ванн, связанных с двумя нагревательными пластинами, что позволяет накладывать температурные граничные условия на исследуемый строительный материал.Тепловые потоки и температуры с обеих сторон образца измерялись одновременно с помощью двух термопар типа T и двух тангенциальных градиентных флюксметров, имеющих активную поверхность 0,15 × 0,15 м 2 . Боковые стороны образца покрыты изоляционным материалом для создания условий однонаправленной теплопередачи.

Рис. 2

Экспериментальный прибор для определения теплофизических свойств строительных материалов

  1. а)

    Определение теплопроводности

Метод заключается в том, что образец толщиной « e » (м) подвергается температурному градиенту, чтобы вызвать перенос потока с горячей стороны на холодную.Тепловой поток φ (Вт м -2 ) и температура с обеих сторон образца измеряются одновременно. Закон Фурье, применяемый в однонаправленных условиях устойчивого состояния, дает [24]:

$$ \ varphi_ {1} = \ frac {\ Delta T} {R} \; {\ text {and}} \; \ varphi_ {2} = \ frac {\ Delta T} {R} $$

(1)

Уравнение 1 можно записать в терминах обобщенных величин Σφ (Вт · м −2 ) и ΔT (K) как:

$$ \ varSigma \ varphi = 2 \ frac {\ Delta T} {R} $$

(2)

Тепловое сопротивление R 2 K Вт −1 ) и теплопроводность λ (Вт · м −1 K −1 ), таким образом, определяются по формуле:

$$ R = \ frac {2 \ Delta T} {\ varSigma \ varphi} \; {\ text {and}} \; \ lambda = \ frac {e} {R} $$

(3)

  1. (б)

    Определение теплоемкости.

Начиная со стабильного начального установившегося состояния, изменение температуры осуществляется путем изменения заданного значения на одной или обеих сторонах образца. Средняя начальная температура образца ΣT i (K) изменится, как и потоки по каждой стороне. После восстановления устойчивого состояния материал обнаружил новое стабильное состояние, связанное с новой средней конечной температурой ΣT f (K).{{t_ {f}}} {\ Delta \ varphi dt} $$

(4)

Это также может быть связано со средними температурами ΣT i /2 и ΣT f /2, где ΣT i и

Таблица
Бетон без мелкой фракции Бетон на легком заполнителе Ячеистый бетон
Химическая аэрация Пенообразователь Гравийный порошок Гравийная смесь Метод Пенопласт
Щебень Вспененный шлак Метод пероксида водорода и отбеливающего порошка Пена с воздухововлекающими добавками
Крупнозернистый клинкер Пенозол Пенозол Пенопласт Пенопласт
Спеченная Пылевидная зола Пенопласт
Пенопласт Спеченная Пылевидная зола
Вспененный шлак Вспученный перлит
Пемза
Органический заполнитель .1. Различные категории легкого бетона:

Легкий заполнитель:

Легкий бетон делится на группы: естественный легкий заполнитель, и искусственный легкий заполнитель.

Природные заполнители:

Натуральный легкий заполнитель встречается повсюду в разном качестве. Все это не используется для легкого бетона. Эта пемза наиболее востребована. Ниже приведены некоторые легкие заполнители, которые подходят для конструкционных и коммерческих LWC.

Пемза:

Приемлемое свойство пемзы — достаточно легкости и достаточно странности. Поскольку эта порода возникла в результате вулканического взрыва, ее легкость обусловлена ​​взрывом газа из раскаленной расплавленной лавы во время взрыва из-под гребня земли.

Его цвет светлый или почти белый с текстурой ячейки, подключенной к счетчику. Пемза используется с более старшего возраста даже в римских постройках. Физическая доля пемзы: Насыпная плотность от 30 фунтов / фут3 до 50 фунтов / фут3 (500 кг / м3-800 кг / м3), плотность бетона в сухом состоянии на 75 фунтов / фут3 tp 280 фунтов / фут3 (1200 кг / м3-4500 кг / м3).

Диатомит:

Диатомит образован остатками микроскопического водного растения, называемого диатомовыми водорослями. Это гидратированный аморфный кремнезем. В конце концов, водные растения откладываются под глубоким дном океана. Впоследствии, когда дно океана поднимается в течение длительного периода времени, и диатомовая земля становится доступной на суше. Средний вес чистого диатомита 450 кг / м3. Искусственный легкий заполнитель также можно спекать во вращающейся печи с помощью диатомита.

Скория :

Скория немного слабее пемзы. Это легкий агрегат темного цвета вулканического происхождения.

Пильная пыль :

Опилки производятся из древесины хвойных пород. Добавление извести в смесь от 1/3 до ½ объема цемента с опилками нейтрализует это. Это только для опилок из мягкой древесины, но когда опилки производятся из твердой древесины, тогда, например, кипяток и растворы сульфата железа использовались для устранения эффекта дубильных веществ.В смеси для опилок практическое соотношение цемента к опилкам составляет от 1: 2 до 1: 3. Использование опилок: в настоящее время бетон из опилок используется при производстве сборных железобетонных изделий, бесшовных полов и кровельной плитки, бетонных блоков для хорошей фиксации гвоздя.

Для производства сборных железобетонных блоков древесные стружки смешивают с портландцементом или гипсом для производства древесноволокнистого бетона. Этот продукт используется для стеновых панелей в акустических целях.

Рисовая шелуха:

Легкий бетон специального назначения может быть изготовлен из рисовой шелухи, шелухи арахиса и жмыха.

Табл. 2. Классификация естественного легкого заполнителя и легкого искусственного заполнителя

Cole beads
Естественный легкий заполнитель Искусственный легкий заполнитель
Пемза Искусственные золы
Диатомит
Диатомит Коксовый мелкий шлак Волгановый шлак Зола Вспученная глина
Опилки Вспученный сланец и сланец
Рисовая шелуха Спеченная зола-унос
Вермикулит вспученный
вспученный пермикулит

Искусственный заполнитель:

Brickbats:

В местах отсутствия природных заполнителей или очень дорогостоящих используются Brickbats.Бетон, изготовленный из заполнителя кирпичной кладки, не совсем легкий бетон из заполнителя, но его вес немного меньше, чем у обычного бетона. Агрегат Brickbat изготавливается из слегка обожженного кирпича. Иногда для изготовления жаропрочного бетона используют заполнитель для кирпичной кладки в сочетании с глиноземистым цементом.

Шлак, клинкер и бриз:

Частицы, полученные в результате сжигания угля или частично расплавленного или спеченного, представляют собой клидер, клинкер и бриз.Основное свойство огарки — высокая усадка при высыхании и движение влаги.

Использование золы:

  • Для строительных блоков для перегородок,
  • Для стяжки плоских крыш и штукатурных работ.

Наличие чрезмерного количества несгоревших частиц угля делает клинкер или шлаковые агрегаты несостоятельными. Фактически, несостоятельность бетона, изготовленного с использованием такого заполнителя, связана с расширением углей при смачивании и сжатием при высыхании.

Вспененный шлак:

Вспененный шлак — это такой тип легкого заполнителя, который является побочным продуктом закалки доменного шлака при производстве чугуна. Пеношлак должен иметь следующее требование:

  • Удалить из него тяжелые примеси.
  • Не должно быть в нем летучих примесей, таких как кокс или уголь.
  • Из него следует удалить сульфат.

Пеношлак производится черной металлургией.

Использование вспененного шлака :

  • Применяется при производстве готовых строительных блоков и панелей перегородок.
  • Вспененный шлак используется в производстве небольших конструктивных элементов и сборного легкого бетона путем регулирования плотности.
  • Раздувшаяся глина:

Это ячеистая структура, образованная охлаждением определенного материала, такого как стекло или сланцы, который нагревается до температуры начала плавления.Промышленный продукт с названиями раздутой глины: « Hydrite» , « Rocklite », « Gravelite », « Leca », « Agilite », « Kermizite ».

Спеченная зола-унос (пылевидная зола)

Спеченная зола-унос в настоящее время является широко используемым конструкционным легковесным заполнителем. Его торговое название — «Лытаг». Этот материал имеет очень высокое отношение прочности к плотности и низкую усадку в сухом состоянии. Летучая зола — это остаток от сжигания порошкообразного угля.Летучая зола смешивается с расчетным количеством воды для получения гранул, а затем спекается при температуре от 1000 C до 1200 ⁰C. Этот процесс похож на производство портландцемента.

Вермикулит вспученный:

Необработанный вермикулит представляет собой пластинчатый насыщенный слюдистый минерал. Бетон, изготовленный с использованием этого заполнителя, имеет очень низкую плотность и низкую прочность.

Вермикулит в бетоне используется для следующих целей: изоляционные цели, производство блоков, используемых для монолитной кровли и стяжек пола, плит и черепицы для звукоизоляции и для теплоизоляции.Этот продукт легко резать, пилить, прибивать гвоздями или привинчивать. Обшивка труб, по которым проходят трубы для пара или горячей воды, может быть изготовлена ​​из полых бетонных блоков из вермикулита.

вспученный перлит:

Вспученный перлит — это легкий ячеистый материал с плотностью от 30 до 240 кг / м3. Это разновидность натуральной вулканической стеклоподобной пемзы, которую измельчают и нагревают до температуры плавления от 900 до 1100 ⁰C для получения желаемого продукта. Этот материал измельчают в различных формах и используют в легком бетоне.Он также используется для бетона изоляционного качества.

Ниже приводится краткое описание трех типов легкого бетона:

1. Бетон на легком заполнителе:

Большая часть легкого бетона изготавливается из легких заполнителей. Прочность легких бетонов обычно находится в диапазоне от 44 фунтов на квадратный дюйм (0,3 Н / мм2) до 5800 фунтов на квадратный дюйм (40 Н / мм2), а содержание цемента в диапазоне (13 фунтов / фут3) 200 кг / м3. Плотность заполнителя играет жизненно важную роль в прочности легкого бетона.Кроме того, пористость заполнителя, его классификация, водоцементное соотношение, степень уплотнения определяют прочность бетона.

Удобоукладываемость бетона на легком заполнителе может быть улучшена путем добавления излишка мелкозернистых материалов, пуццоланового материала или путем смешивания других добавок пластификатора.

Иногда вместо измельченного песка используется натуральный песок, чтобы улучшить удобоукладываемость и снизить потребность в воде.

Обычная конструкция смеси так же сложна для использования, как и конструкция с легким заполнителем, потому что она обладает высокой и быстрой абсорбирующей способностью.Но, используя водостойкое покрытие, например битумное покрытие, улучшают его свойства.

Армирование в железобетоне с помощью легкого заполнителя покрывается антиабсорбирующим компонентом, или бетон должен быть оштукатурен на поверхности обычным раствором, чтобы уменьшить проникновение влаги и воздуха, поскольку легкий бетон относительно пористый.

Конструкционный легкий бетон:

В настоящее время конструкционный легкий бетон является востребованным материалом для строительства, поскольку легкий бетон достаточной прочности, используемый в сочетании со стальной арматурой, более экономичен, чем обычный бетон.Конструкционный легкий бетон имеет прочность в диапазоне: 28 дней на сжатие более 17 МПа и 28 дней на единицу веса (на воздухе) менее 1850 кг / м3. Этот бетон изготавливается из полностью легкого заполнителя или в сочетании с легким заполнителем с заполнителем нормальной массы. Обычно обычный песок мелкой фракции и легкий крупнозернистый заполнитель размером менее 19 мм используются для изготовления бетона, называемого «легкий шлифованный бетон».

Плотность легкой бетонной смеси:

Легкие бетонные смеси обычно разрабатывают методом пробных смесей.Из-за высокого значения абсорбции, различного удельного веса и содержания влаги в легком заполнителе. Таким образом, метод расчета смеси следует в случае бетонных смесей обычного веса, которые трудно использовать в легких бетонных смесях.

Изменение водопоглощения является основной проблемой при разработке пропорции смеси.

Этот тип заполнителя иногда становится насыщенным перед смешиванием, тогда вода, используемая для смешивания, становится неиспользованной водой. Использование заполнителя с высокой абсорбцией затрудняет получение работоспособной и все же связной смеси, а также его низкая морозостойкость.

Процедура смешивания:

Порядок смешивания легкого бетона различен для разных типов заполнителей. Обычно заполнитель смешивается примерно с 2/3 воды для затворения в течение времени до одной минуты после добавления цемента, который представляет собой сбалансированную конструкционную легкую бетонную смесь.

Рис. Связь между водоцементным соотношением и прочностью на сжатие для бетона с легким заполнителем.

Процесс выполняется непрерывно до требуемой однородности, обычно для его получения требуется до 2 или более минут.Чтобы свести к минимуму деградацию изоляционного бетона, в конце добавляют заполнители.

2. Газобетон:

Внешний агент, такой как воздух или газ, вводится в суспензию, состоящую из портландцемента или извести, которые используются для производства пенобетона. А затем эту смесь измельчают с кремнеземным наполнителем для получения однородной ячеистой структуры после схватывания и затвердевания.

Легкий пенобетон_autoclaved_concrete_detail

Другие названия газобетона, газобетона, пенобетона или ячеистого бетона.Обычно на рынке имеется пенобетон Siporex .

  • Ниже приведен процесс производства газобетона:
  • При использовании определенных химических реакций газ смешивается в массе в жидком или пластичном состоянии.
  • Бетонный раствор смешивают со стабильной пеной, чтобы сделать бетон пористым.

Суспензия смешивается с металлическим порошком (например, Алюминиевый порошок ), который выделяет огромное количество газообразного водорода во время гидратации.Этот водород составляет ячеистую структуру. Этот процесс используется для производства большого количества газобетона на заводе.

В другом методе цементная летучая зола или суспензия из измельченного песка смешивается с пеной, которая создает ячеистую структуру.

Метод пенобетонирования используется только для небольшого обжатия или для внутренних работ, где допускается допуск на небольшое изменение размера. Но этим методом мы можем вызвать желание любой плотности.

Свойства и области применения газобетона:
  • Газобетон имеет низкую плотность и высокую теплоизоляцию.
  • Его плотность находится в диапазоне от 300 кг / м3 до 800 кг / м3.
  • Для изоляции используется марка меньшей плотности.
  • Для изготовления строительных блоков или несущих стен используются средние классы плотности, эти элементы используются как конструктивные элементы в сочетании со стальной арматурой.

3. Бетон без мелких частиц:

Третий метод изготовления легкого бетона — это избавление от мелких фракций заполнителя из обычного бетона.Основными ингредиентами мелкозернистого бетона являются крупные заполнители, цемент и вода. В этом процессе используется заполнитель одного размера, проходящий через 20 мм и удерживаемый на размерах 10 мм.

Состав смеси без мелкого бетона:

Заполнители, используемые в этом бетоне, в основном проходят и удерживаются на 10 мм и смешиваются с соотношением заполнитель / цемент от 6: 1 до 10: 1. Параметры контроля прочности в бетоне без мелких фракций — это водоцементное соотношение, соотношение заполнителя и цемента и плотность бетона.На рис. Ниже показана взаимосвязь между этими параметрами.

Водоцементное соотношение для этого бетона принято нашей удовлетворительной потребностью в консистенции и находится в диапазоне от 0,38 до 0,52. Низкое водоцементное соотношение приводит к тому, что частицы не прилипают.

Если водоцементное соотношение больше 0,52, при вибрации бетонный раствор падает на дно, и пустоты нижней части полностью заполняются между заполнителями и образуют высокоплотный слой на дне.

На практике для оценки водоцементного отношения обычно используются опытный визуальный осмотр и метод проб и ошибок.

Плотность мелкозернистого бетона составляет 360 кг / м3 с легкими заполнителями, но от 1600 до 1900 кг / м3 с использованием обычных заполнителей.

Для уплотнения во время заливки бетона лучший результат дает простой метод установки стержней, но механический или вибрационный методы не используются.

Упомянутые выше простые методы уплотнения не оказывают значительного бокового воздействия на опалубку.Прочность на сжатие без мелкодисперсного бетона в течение 28 дней находится в диапазоне от 1,4 МПа до примерно 14 МПа.

Лучше использовать деформированный стержень и нанести цементный клей на армированную поверхность, потому что прочность сцепления с мелкозернистым бетоном очень низкая. В мелкодисперсном бетоне заполнители и связки заполнителей скреплены очень тонким слоем пасты, поэтому его усадка при высыхании мала. Там, где натуральный песок недоступен, бетон без мелких частиц — один из лучших материалов.

Использование бетона без мелких частиц:

Следующие примеры использования бетона без мелких частиц:

  • Для производства одноэтажных и многоэтажных зданий используется монолитный бетон для наружных стен, в промышленном производстве.
  • Для временных строительных элементов может применяться из-за невысокой стоимости.
  • Бетон без мелких фракций используется для эстетичных строительных деталей.
  • Этот бетон используется для утепления наружных стен.
Преимущества легкого бетона:
  • Уменьшает статическую нагрузку.
  • Из-за меньшего веса он влияет на ход здания и снижает затраты на транспортировку и погрузочно-разгрузочные работы. В случае слабого грунта и высокой конструкции вес фундамента является основным фактором безопасного проектирования.
  • Легкий бетон снижает вес стен и полов, при этом меньший вес приходится на балку и кулон в каркасной конструкции. Это экономичная конструкция.
  • Уменьшает статическую нагрузку, что удобно для выполнения работ, и, следовательно, снижает затраты на транспортировку и погрузочно-разгрузочные работы.
  • Для слабых грунтов и агрессивных условий фундамента уменьшенный вес фундамента обеспечивает безопасную конструкцию.
  • Возведение полов и стен из легкого бетона — экономичное строительство.
  • Обладает низкой теплопроводностью. Это обеспечивает низкое энергопотребление для кондиционирования воздуха, а также обеспечивает нам тепловой комфорт.
  • Промышленных отходов в процессе производства намного меньше, и их легко утилизировать.
Вам также понравится:

(Посещали 2195 раз, сегодня 4 раза)

Продолжить чтение

Что такое легкий бетон? -Типы, использование и преимущества

🕑 Время чтения: 1 минута

Что такое легкий бетон?

Легкая бетонная смесь изготавливается из легкого грубого заполнителя, и иногда часть или целые мелкие заполнители могут быть легкими вместо обычных заполнителей.Конструкционный легкий бетон имеет удельную плотность (удельный вес) порядка от 90 до 115 фунтов / фут³ (от 1440 до 1840 кг / м³).

Бетон нормального веса с плотностью от 140 до 150 фунтов / фут³ (от 2240 до 2400 кг / м³). Для структурных применений прочность бетона должна быть более 2500 фунтов на квадратный дюйм (17,0 МПа).

Легкие заполнители, используемые в конструкционном легком бетоне, обычно представляют собой вспученный сланец, глину или сланцевые материалы, которые были обожжены во вращающейся печи для образования пористой структуры.Также используются другие продукты, такие как доменный шлак с воздушным охлаждением.

Существуют и другие классы неструктурных LWC с более низкой плотностью, выполненной из других заполнителей, и с более высокими воздушными пустотами в матрице цементного теста, например, в ячеистом бетоне.

Классификация легких бетонов

Легкий бетон различных типов удобно классифицировать по способу их производства. Это:

  1. Используя пористый легкий заполнитель с низким кажущимся удельным весом, т.е.е. ниже 2,6. Этот тип бетона известен как бетон на легких заполнителях .
  2. Путем создания больших пустот в бетонной или строительной массе; эти пустоты следует четко отличать от очень мелких пустот, образовавшихся в результате вовлечения воздуха. Этот тип бетона по-разному известен как как газобетон , ячеистый, пенобетон или газобетон .
  3. Исключением мелкого заполнителя из смеси, так что присутствует большое количество промежуточных пустот; Обычно используется крупный заполнитель нормального веса.Этот бетон как бетон без штрафов .

LWC также можно классифицировать в зависимости от цели, для которой он должен использоваться: он может различать конструкционный легкий бетон (ASTM C 330-82a), бетон, используемый в кирпичных блоках (ASTM C 331-81), и изоляционный бетон (ASTM C 332-83).

Эта классификация конструкционного легкого бетона основана на минимальной прочности: согласно ASTM C 330-82a прочность на сжатие 28-дневного цилиндра не должна быть менее 17 МПа (2500 фунтов на квадратный дюйм).

Плотность (удельный вес) такого бетона (определенная в сухом состоянии) не должна превышать 1840 кг / м³ (115 фунтов / фут³) и обычно составляет от 1400 до 1800 кг / м³ (85 и 110 фунтов / фут³). С другой стороны, каменный бетон обычно имеет плотность от 500 до 800 кг / м³ (от 30 до 50 фунтов / фут³) и прочность от 7 до 14 МПа (от 1000 до 2000 фунтов на квадратный дюйм).

Типы из легкого бетона

1. Бетон из легкого заполнителя

В начале 1950-х годов в Великобритании было принято решение использовать легкие бетонные блоки в качестве несущего внутреннего листа полых стен.Вскоре после этого разработка и производство новых типов искусственного LWA (облегченного заполнителя) позволили внедрить LWC высокой прочности, пригодную для строительных работ.

Эти достижения стимулировали конструкционное использование бетона LWA, особенно там, где необходимость снижения веса конструкции была в конструкции, что было важным соображением для проектирования или для экономии.

Ниже перечислены несколько типов легких заполнителей, подходящих для конструкционного железобетона: —

  1. Пемза — используется для изготовления железобетонных крыш, в основном промышленных крыш в Германии.
  2. Вспененный шлак — был первым легким заполнителем , подходящим для железобетона, который производился в больших количествах в Великобритании.
  3. Керамзит и сланец — способен обеспечить достаточно высокую прочность для предварительно напряженного бетона. Хорошо зарекомендовавшие себя под торговыми марками Aglite и Leca (Великобритания), Haydite, Rocklite, Gravelite и Aglite (США).
  4. Sintered Pulverized — агрегат топливной золы — используется в Великобритании для различных структурных целей и продается под торговой маркой Lytag

2.Газобетон

Газобетон имеет самую низкую плотность, теплопроводность и прочность. Как и брус, его можно распилить, прикрутить и прибить гвоздями, но есть негорючие. Для работы на месте обычными методами аэрации являются смешивание со стабилизированной пеной или вбивание воздуха с помощью воздухововлекающего агента.

Сборные изделия обычно изготавливаются путем добавления примерно 0,2% порошка алюминия к смеси, которая вступает в реакцию с щелочными веществами в связующем, образуя пузырьки водорода.

Ячеистый бетон с воздушным отверждением используется там, где требуется небольшая прочность, например, стяжка кровли и утеплитель труб. Полный рост прочности зависит от реакции извести с кремнеземистыми заполнителями, и при одинаковых плотностях прочность бетона, отверждаемого паром под высоким давлением, примерно в два раза выше, чем у бетона с воздушным отверждением, а усадка составляет лишь одну треть или меньше.

Ячеистый бетон — это легкий ячеистый материал, состоящий из цемента и / или извести и песка или другого кремнеземистого материала.Его получают с помощью физического или химического процесса, в ходе которого воздух или газ вводятся в суспензию, которая обычно не содержит крупнозернистого материала.

Газобетон, используемый в качестве конструкционного материала, обычно отверждается паром под высоким давлением. Таким образом, он изготавливается на заводе и доступен пользователю только в сборных железобетонных изделиях для полов, стен и крыш. Блоки для укладки в раствор или клей изготавливаются без армирования.

Агрегаты большего размера усилены стальными стержнями для защиты от повреждений при транспортировке, погрузочно-разгрузочных работах и ​​наложении нагрузок.Автоклавный газобетон, который был первоначально разработан в Швеции в 1929 году, в настоящее время производится во всем мире.

3. Бетон без мелких частиц

Термин бетон без мелких фракций обычно означает бетон, состоящий только из цемента и крупного (9-19 мм) заполнителя (не менее 95 процентов должны проходить через сито BS 20 мм, не более 10 процентов должны проходить через сито BS 10 мм, и ничего не должно проходить. 5-миллиметровое сито BS), и полученный таким образом продукт имеет множество равномерно распределенных пустот по всей его массе.

Мелкодисперсный бетон в основном используется для несущих, монолитных наружных и внутренних стен, ненесущих стен и заполнения полов для сплошных цокольных этажей (CP III: 1970, BSI). Бетон без штрафов был введен в Великобританию в 1923 году, когда в Эдинбурге было построено 50 домов, а несколько лет спустя — 800 домов в Ливерпуле, Манчестере и Лондоне.

Это описание применяется к бетону, который содержит только один крупный заполнитель размером от 10 мм до 20 мм (либо плотный заполнитель, либо легкий заполнитель, такой как спеченный PFA).Плотность составляет примерно две трети или три четверти плотности плотного бетона, сделанного из тех же заполнителей.

Мелкодисперсный бетон почти всегда заливают на месте, в основном в качестве несущих и ненесущих стен, в том числе в засыпных стенах, в каркасных конструкциях, но иногда и в качестве заполнения нижних этажей с твердым покрытием и для стяжек крыш.

Бетон без мелких фракций, таким образом, представляет собой агломерацию крупных частиц заполнителя, каждая из которых окружена слоем цементного теста толщиной примерно до 1,3 мм (0,05 дюйма).) толстый. Следовательно, в теле бетона существуют большие поры, которые ответственны за его низкую прочность, но их большой размер означает, что не может происходить капиллярное движение воды.

Хотя прочность мелкодисперсного бетона значительно ниже, чем у обычного бетона, эта прочность в сочетании с более низкой статической нагрузкой конструкции достаточна для зданий высотой до 20 этажей и для многих других применений.

Типы легких бетонов по плотности и прочности

LWC классифицируется как: —

  1. Бетон низкой плотности
  2. Бетон средней прочности
  3. Конструкционный бетон

1.Бетон низкой плотности

Они используются в основном для изоляции. При небольшом весе, редко превышающем 800 кг / м³, показатели теплоизоляции высоки. Прочность на сжатие низкая, примерно от 0,69 до 6,89 Н / мм2.

2. Бетон средней плотности

Использование этих бетонов требует достаточной степени прочности на сжатие, поэтому они находятся примерно на полпути между конструкционным бетоном и бетоном низкой плотности. Иногда они предназначены для заливки бетона.Прочность на сжатие составляет примерно от 6,89 до 17,24 Н / мм², а значения изоляции являются промежуточными.

3. Конструкционный бетон

Бетон с полной структурной эффективностью содержит заполнители, которые находятся на другом конце шкалы и которые обычно изготавливаются из керамзитового сланца, глины, сланца, шлака и летучей золы. Минимальная прочность на сжатие составляет 17,24 Н / мм².

Большинство конструкционных LWC способны производить бетон с прочностью на сжатие более 34.47 Н / мм².

Поскольку удельный вес конструкционного LWC значительно больше, чем у бетона низкой плотности, эффективность изоляции ниже. Однако значения теплоизоляции для конструкционных LWC значительно лучше, чем для NWC.

Использование Легкий бетон
  1. Стяжки и утолщения общего назначения, особенно когда такие стяжки или утолщения и утяжеление полов, крыш и других конструктивных элементов.
  2. Стяжки и стены, к которым необходимо прикрепить брус с помощью гвоздей.
  3. Литая конструкционная сталь для защиты от огня и коррозии или в качестве покрытия в архитектурных целях.
  4. Теплоизоляция крыш.
  5. Изоляция водопроводных труб.
  6. Строительство перегородок и панельных стен в каркасных конструкциях.
  7. Крепление кирпичей к столярным гвоздям, в основном, в домашнем или домашнем строительстве.
  8. Общая изоляция стен.
  9. Поверхность для наружных стен небольших домов.
  10. Также используется для железобетона.

Преимущества Легкий бетон
  1. Пониженная статическая нагрузка влажного бетона позволяет заливать более длинные пролеты без подпорок. Это экономит трудозатраты и время на круг для каждого этажа.

  2. Снижение статической нагрузки, более высокие темпы строительства и более низкие затраты на транспортировку и погрузочно-разгрузочные работы. Восьмерка здания с точки зрения нагрузок, передаваемых фундаментом, является важным фактором при проектировании, особенно в случае высоких зданий.

  3. Использование LWC иногда позволяло продолжить разработку конструкции, от которой в противном случае пришлось бы отказаться из-за чрезмерного веса. В каркасных конструкциях можно добиться значительной экономии затрат за счет использования LWC для строительных полов, перегородок и внешней облицовки.

  4. Для большинства строительных материалов, таких как глиняный кирпич, грузоподъемность ограничивается не объемом, а массой. Контейнеры подходящей конструкции позволяют экономично перевозить гораздо большие объемы LWC.

  5. Менее очевидной, но, тем не менее, важной характеристикой LWC является его относительно низкая теплопроводность, свойство, которое улучшается с уменьшением плотности в последние годы, с увеличением стоимости и нехваткой источников энергии. расход топлива при сохранении и улучшении комфортных условий в зданиях. Это подтверждается тем фактом, что сплошная стена из пенобетона толщиной 125 мм дает теплоизоляцию примерно в четыре раза больше, чем стена из глиняного кирпича 230 мм.

Прочность легкого бетона

Прочность определяется как способность материала противостоять воздействию окружающей среды. В строительном материале при химическом воздействии, физическом воздействии и механическом воздействии: —

Химическое воздействие представляет собой совокупность грунтовых вод, в частности сульфатов, загрязненный воздух и разлив реактивных жидкостей. LWC не имеет особой стойкости к этим воздействиям: действительно, он обычно пористый, чем обычный портландцемент.Не рекомендуется использовать ниже влажного слоя. Химический аспект долговечности — это стабильность самого материала, особенно в присутствии влаги.

Физические нагрузки, которым подвергается LWC, — это, в основном, воздействие мороза, усадки и температурные напряжения. Напряжение может быть вызвано усадкой бетона при высыхании или различными тепловыми перемещениями между разнородными материалами или другими явлениями аналогичной природы. Усадка при высыхании обычно вызывает растрескивание LWC, если не приняты соответствующие меры.

Механическое повреждение может возникнуть в результате истирания или воздействия чрезмерной нагрузки на изгибаемые элементы. Самые легкие сорта LWC относительно мягкие, поэтому они подвержены некоторому истиранию, если они не защищены штукатуркой по другим причинам.

Исследование тепловых свойств пустотелых сланцевых блоков как материалов для самоизоляции стен

Для снижения энергопотребления и защиты окружающей среды был спроектирован и изготовлен тип пустотелого сланцевого блока с 29 рядами отверстий.В данной работе исследованы термические свойства пустотелых сланцевых блоков и стен. Во-первых, метод защитного теплового ящика был использован для получения коэффициента теплопередачи стенок пустотелых сланцевых блоков. Экспериментальный коэффициент теплопередачи составляет 0,726 Вт / м 2 · K, что позволяет сэкономить энергию по сравнению с традиционными материалами стен. Затем было рассчитано теоретическое значение коэффициента теплопередачи, равное 0,546 Вт / м 2 · K. Кроме того, одномерный стационарный процесс теплопроводности для блока и стен был смоделирован с использованием программного обеспечения для анализа методом конечных элементов ANSYS.Расчетный коэффициент теплопередачи для стен составил 0,671 Вт / м 2 · K, что хорошо согласуется с результатами испытаний. Обладая выдающимися свойствами самоизоляции, этот тип пустотелого сланцевого блока может использоваться в качестве материала стен без каких-либо дополнительных мер по изоляции в каменных конструкциях.

1. Введение

Во всем мире экономическое развитие все больше ограничивается нехваткой природных ресурсов [1]. Кроме того, экономический рост приводит к таким проблемам, как разрушение окружающей среды и растрата ресурсов.Чтобы улучшить эту ситуацию и повысить энергоэффективность зданий, традиционные полнотелые глиняные кирпичи были официально запрещены в строительстве, что способствует изучению и применению новых материалов для стен [2].

В настоящее время существует много типов новых стеновых материалов, таких как небольшой полый бетонный блок, пенобетонный блок и небольшой полый блок летучей золы. Однако ни один из этих стеновых материалов не является самоизоляционным, поэтому требуются определенные меры по теплоизоляции внешних стен.Меры внешней изоляции для наружных стен широко используются в строительстве, несмотря на некоторые очевидные недостатки, такие как легкое падение, короткий срок службы и низкая безопасность. Кроме того, в традиционной кирпичной кладке толщина швов раствора варьируется от 8 мм до 12 мм, что позволяет легко образовывать явные тепловые мостики и приводить к значительным потерям энергии.

За последние 40 лет были разработаны различные изоляционные спеченные полые блоки, например, предложенные Porothem, Klimation, Poroton, Thermopor, Unipor, Monomur и Thermoarcilla [3].Все эти блоки обладают низкой плотностью, большим числом отверстий, высокой гладкостью поверхности и хорошими тепловыми характеристиками. Zhu et al. [4] исследовали термические свойства бетона из переработанного заполнителя (RAC) и блоков из переработанного бетона. Sodupe-Ortega et al. [5] изготовили прорезиненный длинный пустотелый блок и изучили технико-экономическую осуществимость производства этих блоков с использованием автоматических кирпичных машин. Zhang et al. [6] изучали тепловые характеристики бетонных пустотных блоков с помощью моделирования методом конечных элементов.Fan et al. [7] описал новый строительный материал под названием переработанный пенополистирол и провел соответствующее численное моделирование пустотелых блоков EPSRC и теплоизоляционных стен на основе термодинамических принципов. В недавних работах методы численного моделирования были предложены Del Coz Díaz et al. [8–11] для изучения различных типов стен из разного легкого пустотелого кирпича. Ли и др. [12] представили разработку упрощенной модели теплопередачи полых блоков для простого и эффективного расчета теплового потока.

Пустотелый сланцевый блок состоит из сланца в качестве основного сырья, опилок в качестве порообразователя и промышленных отходов, таких как летучая зола, стальной шлак и крошка макулатуры в качестве вспомогательных материалов. Все это сырье обжигается в соответствии с определенным производственным процессом, чтобы получить новый энергосберегающий и экологически чистый стеновой материал, который обладает такими преимуществами, как легкий вес, большой размер, высокая скорость отверстий и высокая гладкость. Между тем, пустотелые сланцевые блоки в полной мере используют богатые сланцевые ресурсы для сохранения сельскохозяйственных угодий.В процессе возведения стен из пустотелых сланцевых блоков разрабатывается технология строительства швов из раствора толщиной 1-2 мм, позволяющая значительно снизить теплопотери, вызванные структурными тепловыми мостами. Ожидается, что без мер внешней изоляции будут достигнуты отличные теплоизоляционные свойства и энергоэффективность жилых зданий в условиях сильного холода и холода в наружных стенах. Wu et al. [13] исследовали механические и термические свойства стен из пустотелых обожженных блоков.Bai et al. [14, 15] исследовали сейсмическое поведение обожженных теплоизоляционных стен из сланцевых блоков с ультратонкими швами из раствора.

Коэффициент теплопередачи — один из важнейших параметров для оценки тепловых характеристик стен. При заданной температуре окружающей среды чем ниже коэффициент теплопередачи, тем меньше тепла рассеивается через стену. В настоящее время коэффициенты теплопередачи стен в основном определяются измерениями на месте или лабораторными испытаниями [16].В этом исследовании коэффициенты теплопередачи стенок из пустотелых сланцевых блоков были получены в результате лабораторных испытаний и сопоставлены с теоретическими расчетами и результатами моделирования методом конечных элементов. В разделе 2 представлены подробные размеры, производственные процессы, химические компоненты и минеральный состав пустотного сланцевого блока.

2. Блок из пустотелых сланцев
2.1. Детали блока полых сланцев

Размеры блоков 365 мм × 248 мм × 248 мм с 29 рядами отверстий; плотность составляет 850 кг / м 3 3 , что позволяет значительно снизить вес здания и повысить эффективность теплоизоляции блоков.Подробные размеры показаны на рисунке 1.


2.2. Сырье
2.2.1. Сланец

Сланец — это древняя осадочная порода, образовавшаяся в результате длительных геологических процессов. Древние породы дробятся на глинистые минералы и небольшое количество обломочных минералов в результате выветривания и затем переносятся в осадочные места во взвешенном состоянии. Все эти минералы отложились механически и превратились в глинистые породы с ламелляционной структурой при низкой температуре и низком давлении из-за внешних сил и эффекта диагенеза.В Китае более 75% поверхности суши покрыто осадочными породами, из которых 77,5% составляют сланцы [17].

Химический состав сланца представлен в таблице 1; Основные минеральные компоненты сланца — кварц, кальцит, натриевый полевой шпат, каолинит и иллит. Соответствующий спектр XRD показан на Рисунке 2. После добычи, дробления и тонкого измельчения сланец является одним из наиболее многообещающих новых материалов для стенок, заменяющих спеченный глиняный кирпич из-за его большого количества хранимых материалов и легкости добычи.

88 9017 9019 9019 9019 9019 9019 9019 9019 93 .2. Порообразователь

Функция порообразующего агента заключается в образовании большого количества пор во время процесса спекания, чтобы воспользоваться преимуществом более низкого коэффициента теплопроводности воздуха.Следовательно, порообразователь может эффективно улучшить изоляционные характеристики пустотелых сланцевых блоков и снизить их вес, что улучшает сейсмические характеристики. Принимая во внимание энергосбережение, переработку ресурсов и защиту окружающей среды, опилки были выбраны в качестве порообразователя для пустотелых сланцевых блоков. Как отходы обработки древесины, опилки имеют много преимуществ при использовании в качестве порообразователя. Опилки в основном состоят из стабильных растительных волокон, а потери при возгорании могут достигать 98.49%. При образовании пор внутри блоков может образовываться множество пор, что улучшает теплоизоляционные свойства. Кроме того, опилок также много, их дешево и легко достать.

2.2.3. Промышленные отходы

Летучая зола, стальной шлак и макулатура были добавлены в процессе спекания в качестве вспомогательных материалов.

2.3. Производственный процесс

В качестве нового типа энергосберегающего стенового материала процесс производства пустотелых сланцевых блоков включает измельчение, старение, перемешивание, экструзию, надрез, сушку, схватывание и высокотемпературное спекание.Большинство процессов автоматизировано. Процесс производства пустотелых сланцевых блоков показан на Рисунке 3.


3. Детали эксперимента

Чтобы проверить применимость пустотелых сланцевых блоков, были проведены испытания тепловых характеристик каменных стен в соответствии с китайскими нормами [18 ].

3.1. Образцы

Испытательные стены с размерами 1650 мм × 1650 мм × 365 мм (длина × высота × ширина) были построены с использованием пустотелых сланцевых блоков (см. Рисунок 4).


Пустотность пустотелого сланцевого блока достигает 54%, а степень его прочности на сжатие достигает 10 МПа. Кроме того, его сотовая сетчатая структура может обеспечить отличные теплоизоляционные характеристики. Были изготовлены три образца, толщина горизонтального шва составляла от 1 мм до 2 мм. Поскольку в испытательных стенах не было вертикальных стыков из раствора, для блокировки и укрепления стенок из пустотелых сланцевых блоков использовались соединения «шпунт и паз». После того, как образцы были полностью высушены с выдержкой в ​​течение 20 дней, были протестированы тепловые характеристики.

3.2. Устройство для испытаний

Схема устройства для испытания характеристик теплоотдачи в установившемся режиме показана на рисунке 5, которое было разработано в соответствии с китайскими правилами GB / T13475-2008 [18] и методом защитного теплового ящика, как показано на рисунке 6. .



Поскольку защитный бокс в методе защитного теплового бокса окружает дозирующий бокс, тепловой поток через стенку дозирующего бокса () и тепловой поток боковых потерь () могут быть уменьшены до незначительного уровня, если внутренние температуры воздуха в защитном боксе и измерительном боксе равны.Теоретически, если однородный образец установлен в устройство, внутренняя и внешняя температура которого одинаковы, температура поверхности образца будет стабильной. Другими словами, тепловой поток через стенки дозатора будет равен тепловому потоку от боковых потерь (). Однако коэффициент теплопередачи реального однородного образца всегда неравномерен, особенно для частей вблизи краев измерительной камеры. Следовательно, температура поверхности образцов и вблизи дозирующей камеры неравномерна, и тепловой поток через стенку дозирующей камеры () и тепловой поток боковых потерь () фактически не могут быть сведены к нулю.В настоящей работе можно получить и с помощью стандартного калибровочного теста. Кроме того, коэффициент теплопередачи можно рассчитать по формуле. (1) включает следующие переменные: подвод тепловой мощности, тепловой поток через образец, температура поверхности на теплой стороне, температура поверхности на холодной стороне, температура воздуха на теплой стороне, температура воздуха на холодной стороне, площадь поверхности образец и термическое сопротивление.

3.3. Процедура испытания

(1) После 20 дней естественной сушки на воздухе образцы были помещены в испытательную машину.Детали, пересекающие швы между образцом и коробкой для образцов, были заполнены вспенивающимся изоляционным материалом для герметизации, как показано на Рисунке 7 (а). (2) Длина установочных стержней, соединенных с датчиками температуры внутри холодильной камеры и нагрева. измерительная коробка была проверена и отрегулирована, как показано на рисунке 7 (b). (3) После того, как испытательная машина проработала более 20 часов для каждого образца, а диапазон значений мощности нагрева составлял от 0,5 Вт до 3 Вт, все систему можно рассматривать как находящуюся в устойчивом тепловом состоянии.Затем измеренные данные собирались каждые полчаса и вычислялось среднее значение результатов теста.

3.4. Результаты экспериментов и обсуждение

На основании результатов испытаний трех стенок пустотелых сланцевых блоков были рассчитаны тепловые параметры, такие как коэффициент теплопередачи, тепловое сопротивление и общее тепловое сопротивление, которые перечислены в таблице 2.


Химические составляющие Содержание (мас.%)

SiO 2 62.91 17,01
Fe 2 O 3 6,83
CaO 6,13
MgO 2,78 MgO
Na 2 O 1.04
SO 3 0,65
TiO 2 0,77
3 1,342 2 2 2

Образцы Коэффициент теплопередачи
(Вт / м 2 K)
Тепловое сопротивление
2 K / Вт)
Общее тепловое сопротивление
2 К / Ш)

A 0.751 1,275 1,332
B 0,726 1,080 1,377
C 0,703 1,342 1,422 1,422 1,422 1,422

Результаты показывают, что коэффициент теплопередачи стен из пустотелых сланцевых блоков составляет 0,726 Вт / (м 2 · K), что соответствует проектному стандарту энергоэффективности общественных зданий в GB50189-2005 [19].

Коэффициент теплопередачи и тепловое сопротивление различных материалов стен, которые измеряются с помощью одного и того же оборудования и с использованием одинаковых методов испытаний, показаны в таблице 3 в соответствии с исследованиями Yang et al. [20] и Wu et al. [13] и техническая спецификация для бетонных малогабаритных пустотелых блочных зданий из Китая JGJ / T2011 [21]. Эффект сохранения тепла у пустотелых стен из сланцевых блоков в 3,16 раза выше, чем у традиционных стен из глиняного кирпича, в 3,11 раза выше, чем у стен из бетонных блоков, и 1.В 69 раз выше, чем у стен из переработанных бетонных блоков. В качестве материала оболочки здания пустотелые сланцевые блоки могут не только улучшить сохранение тепла и теплоизоляционные характеристики зданий, но также сделать тепловую среду в помещении более комфортной, особенно в холодных регионах.

70

Материал стены Коэффициент теплопередачи
(Вт / м 2 ⋅K)
Тепловое сопротивление
2 K / W)
Размеры

Пустотелый сланцевый блок 0.726 1,232 365 мм × 248 мм × 248 мм с 29 рядами отверстий
Глиняный кирпич 2,240 0,296 240 мм × 115 мм × 53 мм
Бетонный блок
0,300 390 мм × 190 мм × 190 мм с тремя рядами отверстий
Блоки из вторичного бетона 1,620 0,457 390 мм × 240 мм × 190 мм с тремя рядами отверстий

4.Теоретический расчет коэффициента теплопередачи стен из пустотелых сланцевых блоков

Оболочки зданий можно разделить на однослойные, многослойные и комбинированные стены в зависимости от их состава. Многослойная стена, такая как двухсторонняя оштукатуренная кирпичная стена, состоит из нескольких слоев различных материалов стен вдоль направления теплового потока. Общее тепловое сопротивление многослойной стены складывается из теплового сопротивления каждой однослойной стены.Предполагая, что теплопередача представляет собой одномерный установившийся процесс теплопередачи, многослойная стенка, параллельная направлению теплового потока, может быть разделена на несколько областей, границы раздела которых определяются в соответствии с составом слоя материала [22]. Среднее тепловое сопротивление многослойной стенки можно рассчитать следующим образом [18]: где — среднее тепловое сопротивление, — общая площадь теплопередачи, перпендикулярная направлению теплового потока, — поправочный коэффициент, равный 0.86 для пустотелого сланцевого блока, — разделенные области, параллельные направлению теплового потока, — тепловые сопротивления поверхностей теплопередачи, — тепловое сопротивление внутренней поверхности, которое составляет 0,11 м 2 · K / Вт, тепловое сопротивление внешней поверхности, которое составляет 0,04 м 2 · К / Вт [18].

Пустотелые сланцевые блоки с 29 рядами отверстий представляют собой многослойные стенки. Их среднее термическое сопротивление можно рассчитать с помощью вышеупомянутого метода. Для удобства пазами на боковых поверхностях пренебрегаем.Подробное разделение площадей показано на рисунке 8.


Общая поверхность теплопередачи полого сланцевого блока, перпендикулярного направлению теплового потока, разделена на 21 область. Все эти области теплопередачи являются многослойными, за исключением областей 1 и 2. Теплопроводность спеченного сланцевого материала составляет 0,463 Вт / (м · К), тепловое сопротивление слоя воздуха толщиной 8 мм составляет 0,12 м 2 · К / Вт, а тепловое сопротивление слоя воздуха 32 мм составляет 0,17 м 2 · К / Вт.Результаты расчета термического сопротивления приведены в таблице 4.


Номер зоны 1, 21 2, 4, 6, 8, 14, 16, 18, 20 3, 7, 15, 19 5, 17 9, 13 10, 12 11

(мм) 14 × 248 18,5 × 248 18,5 × 248 4 × 248 4 × 248 4 × 248 18.5 × 248 4 × 248
0,938 3,317 2,976 2,074 1,568 3,082 1,767
1,767
пустотелые сланцевые блоки можно получить по формуле (2): m 2 · K / W. Средний коэффициент теплопередачи может быть получен следующим образом:

Предполагая, что толщина горизонтального раствора составляет 2 мм и принимая блок и горизонтальное соединение раствора в качестве типовой единицы, коэффициенты теплопередачи находятся где-то и представляют собой боковые площади полый сланцевый блок и шов из строительного раствора, соответственно, и и — коэффициенты теплопередачи полых блоков из сланца и шва из строительного раствора, соответственно.По сравнению с результатами экспериментальных испытаний, теоретические расчетные значения и для пустотелых сланцевых блоков меньше из-за упрощения с обеих сторон полого сланцевого блока.

5. Численное моделирование методом конечных элементов
5.1. FEM Model

Для обеспечения альтернативного термического анализа и проектирования пустотного сланцевого блока была разработана модель FEM с использованием трехмерного теплового элемента SOLID70 с использованием пакета ANSYS, как показано на рисунке 9.


(a) Модель FEM блока
(b) Создание сетки блока
(a) Модель FEM блока
(b) Создание сетки блока

С учетом теплового сопротивления Между воздушными прослойками отверстия в блоках трактовались как сплошные элементы с параметрами свойства воздушной прослойки. Тепловой поток между различными материалами рассматривался как непрерывный процесс. По температурам горячей камеры и холодной камеры определялись коэффициент теплопередачи и температурные нагрузки на поверхностях блоков.Температура внутренней поверхности составляет 30 ° C, а температура внешней поверхности -10 ° C.

Фактически, параметры для моделирования МКЭ имеют решающее значение для получения разумных результатов расчетов. В существующих моделях FEM значения параметров, которые необходимо указать, были установлены на основе норм теплового проектирования для гражданского строительства Китая [23]. Коэффициенты конвективной теплопередачи внутренней поверхности (защитный тепловой ящик) и внешней поверхности (холодный ящик) стенки пустотелого сланцевого блока составляют 8,7 Вт / (м 2 · K) и 23.0 Вт / (м 2 · К) соответственно. Теплопроводность спеченного сланцевого материала составляет 0,463 Вт / (м · К), теплопроводность слоя воздуха 8 мм составляет 0,067 Вт / (м · К), а теплопроводность слоя воздуха 32 мм составляет 0,188 Вт / (м · К). Теплопроводность раствора составляет 0,339 Вт / (м · К).

Поскольку вертикальный шов из раствора отсутствует, влиянием вертикальных соединений можно пренебречь в модели FEM. Вертикальный стык между сланцевыми блоками был симметричным, а плоскость симметрии считалась адиабатической границей, что означает отсутствие теплообмена по обе стороны от плоскости симметрии.Соответствующие сетки МКЭ и процесс нагружения стенок показаны на рисунке 10, на котором граничные условия и температурное моделирование такие же, как и для сланцевого блока.

5.2. Результаты моделирования

Смоделированные температурное поле и плотность теплового потока для пустотелого сланцевого блока показаны на рисунке 11. Наблюдается, что распределение температуры в блоке изменяется линейно вдоль направления теплового потока и распределяется равномерно. Плотность теплового потока и температурный градиент пустотелого сланцевого блока постепенно увеличиваются снаружи внутрь.Плотность теплового потока и температурный градиент малы для воздушной прослойки внутри блока, но больше на выступе между воздушными прослойками вдоль направления теплового потока. Кроме того, наибольший отвод тепла на единицу площади происходит в ребрах пустотелого сланцевого блока. Легко определить, что внутренний воздушный слой способствует предотвращению потерь тепла.

На рис. 12 показаны результаты моделирования стенки пустотелого сланцевого блока. В вертикальном стыке двух блоков отсутствует воздушная прослойка вдоль направления теплового потока, особенно по краям блоков, где тепловой поток сильный и градиент температуры значительно меняется.И наоборот, тепловой поток невелик, и изменение температурного градиента не так велико на горизонтальных швах раствора. Вектор плотности теплового потока также указывает на меньшие потери тепла через горизонтальные швы раствора. Эффект теплопередачи пустотелых сланцевых блоков зависит от кладочного раствора, качества кладки стен и толщины швов раствора. Швы толщиной 2 мм в стенке пустотелого сланцевого блока достаточно тонкие, поэтому их влиянием на термические свойства можно с полным основанием пренебречь.

Хотя коэффициент теплопередачи не может быть непосредственно получен из результатов моделирования методом конечных элементов, его можно рассчитать по следующей формуле: где — среднее значение теплового потока, которое может быть взято из карты распределения плотности теплового потока, — это толщина стены, а — разница температур между внутренней и внешней поверхностями стены. Коэффициент теплопередачи стенок полых сланцевых блоков, полученный с помощью этого метода, составляет 0,671 Вт / м 2 · K, что меньше экспериментального значения, но больше теоретического результата в разделе 4.

По сравнению с экспериментальными результатами теоретические значения и результаты моделирования методом конечных элементов для коэффициентов теплопередачи пустотелых сланцевых блоков меньше. Возможные причины различия следующие: (1) На поверхности имеются трещины или внутренние повреждения, образовавшиеся во время транспортировки блоков, которые влияют на тепловые характеристики кирпичной стены. (2) В процессе кладки, когда два блока плотно сцепляются друг с другом, теоретически между двумя блоками может образоваться несколько закрытых воздушных прослоек.Однако из-за отклонений блоков в процессе производства воздушные слои между двумя блоками могут быть взаимосвязаны внутри и снаружи стены, что приведет к потере тепла через этот канал и повлияет на тепловые характеристики стены.

Помимо экспериментальных и численных методов, аналитические методы, например, метод гомогенизации, являются альтернативными способами исследования эквивалентных тепловых свойств. Гомогенизация — это довольно общая стратегия, которая предсказывает макроповедение среды на основе ее микроструктуры и свойств.Структуру кладки можно приблизительно рассматривать как периодический составной континуум; он состоит из двух разных материалов (кирпича или блока и раствора), расположенных периодически. Теория гомогенизации для периодических сред позволяет вывести общее поведение кладки из поведения составляющих материалов. До сих пор подход гомогенизации использовался для изучения механических свойств конструкции кладки [24–26]. По термическим свойствам этим методом было проведено несколько исследований.В следующих исследованиях ожидается, что стратегия гомогенизации может быть последовательно использована для прогнозирования тепловых свойств кирпичных стен, исходя из тепловых свойств и композиционных структур блока и раствора.

6. Заключение

В этом исследовании изучаются термические свойства пустотелых блоков сланцев с использованием экспериментальных испытаний, теоретических расчетов и моделирования методом конечных элементов. Из этого исследования можно сделать следующие выводы: (i) Экспериментальный коэффициент теплопередачи стенок пустотелых сланцевых блоков равен 0.726 Вт / м 2 · K, что соответствует стандартам проектирования и демонстрирует замечательные характеристики самоизоляции по сравнению с другими материалами стен. (Ii) Используя теоретическую формулу, коэффициент теплопередачи одиночного пустотелого сланцевого блока составляет 0,544 Вт. / м 2 · K, а коэффициент теплопередачи стенки пустотелого сланцевого блока составляет 0,546 Вт / м 2 · K. Используя моделирование методом конечных элементов, коэффициент теплопередачи стенки пустотелого сланцевого блока составляет 0,671 Вт / м 2 · K. Упрощение с обеих сторон пустотелых сланцевых блоков может способствовать более высокому экспериментальному коэффициенту теплопередачи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2019 © Все права защищены.