Где δ – толщина отделоного слоя многослойного ограждения, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала, принимаемый по СНиП.

Теплоемкость – способность материалов поглощать тепло при нагревании. Она характеризуется удельной теплоемкостью с, Дж/(кг ·°С), которая равна количеству тепла Q, Дж, затраченному на нагревание материала массой m = 1 кг, чтобы повысить его температуру на t2 - t1 = 1 °С;

с = Q/[m (t2-t1)].

Удельная теплоемкость каменных материалов составляет 755 - 925, лесных 2420 – 2750 Дж/(кг ·°С). Наибольшая теплоемкость имеет вода – 4900 Дж/(кг ·°С).

Теплоемкость учитывается при расчете теплоустойчивости стен и перекрытий отапливаемых зданий, подогрева материалов в зимний период.

2. Природные каменные материалы для фундаментов и стен

К каменным материалам и изделиям для фундаментов и стен относят бутовый камень, камни стеновые из горных пород, крупные стеновые блоки.

Бутовый камень представляет собой штучный камень размером 150-500 мм и массой 20-40 кг. По форме он подразделяется на рваный, постелистый и плитняковый. Рваный камень представляет собой куски неправильной формы с бугристой поверхностью. Постелистый имеет не менее одной небугристой грани, плитняковый – две параллельные грани. Получают бутовый камень из изверженных, осадочных и метаморфических горных пород. Применяют для устройства бутовых и бутобетонных фундаментов, подземных стен, стен неотапливаемых зданий.

Камни стеновые из горных пород – материал в виде прямоугольного парал-лелепипеда размером 390х190х188, 490х240х188 и 390х90х288 мм. Изготавливают их из горных пород со средней плотностью до 2200 кг/м3 в основном из известняков и туфов. Применяют для кладки стен, перегородок и других частей зданий и сооружений.

Крупные стеновые блоки изготавливают выпиливанием из горных пород со средней плотностью до 2200 кг/ м3. Это вулканические туфы, известняки, доломиты. Применяют их для кладки наружных стен.

3. Минералогический состав портландцементного клинкера. Влияние его на свойства портландцемента

Основным составляющим портландцемента является клинкер. От его качества в первую очередь зависят свойства цемента. Химический состав клинкера характеризу-ется содержанием основных оксидов в следующих количествах, %:

Оксид кальция CaO (63-67); кремнезем SiO2 (19-24); глинозем Al2O3 (4-7); оксид железа Fe2O3 (2-6); оксид магния MgO (0,5-5,0); сернистый ангидрид SO3 (0,3-1,0); оксиды щелочных металлов Na2O + K2O (0,4-1,0); оксид хрома и оксид титана TiO2 + Cr2O3 (0,2-0,5); фосфорный ангидрид P2O5 (0,1-0,3).

Перечисленные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция. Силикаты преимущественно в виде кристаллов между которыми размещается промежуточное вещество, состоящее из алюминатов и алюмоферритов кальция в кристаллическом и аморфном виде.

Относительное содержание этих минералов в % составляет: трехкальциевый силикат (алит) 3CaO∙SiO2 (C3S) – 45-60; двухкальциевый силикат (белит) 2CaO∙SiO2 (C2S) – 15-35; трехкальциевый алюминат 3CaO∙Al2O3 (C3A) – 4-14; четырехкальциевый алюмоферрит (целит) 4CaO∙Al2O3∙Fe2O3 (C4AF) – 10-18.

Кроме перечисленных в клинкере имеется небольшое количество других минералов – алюминатов, алюмоферритов и ферритов кальция, а также оксида кальция CaO в количестве 0,5-1,0% и оксида магния MgO – до 5% в свободном состоянии, щелочных оксидов Na2O и K2O – до 1%.

Свойства портландцементов оценивают по минеральному составу клинкера. Портландцементы с высоким содержанием в клинкере минерала C3S и умеренным содержанием минерала C3A быстро твердеют, такой состав характерен для быстротвердеющих портландцементов. Цементы с повышенным содержанием в клинкере минералов C2S и C4AF твердеют медленно и мало выделяют тепла. Это низкотермичные портландцементы.

Повышенное содержание в клинкере минерала C3A позволяет получить быстросхватывающиеся и твердеющие в ранние сроки цементы. Однако они имеют пониженную морозостойкость и сульфатостойкость.

4. Растворы для каменных кладок

Назначение состава раствора для каменных кладок зависит от условий эксплуатации, вида конструкций и степени их долговечности. Они приготавливаются следующих видов, цементные, цементно-известковые, цементно-глиняные, известковые и глиняные. Расход материалов для растворов марки 25 и выше определяется специальным расчетом, для марок 4 и 10 приводятся в виде отношения вяжущего к песку по объему.

Цементные растворы состоят из цемента, песка, воды. Их применяют при возведении фундаментов и конструкций, эксплуатируемых во влажной среде.

Цементно-известковые и цементно-глиняные растворы состоят из цемента, воздушной извести или глины, песка и воды. Известь и глина вводятся в виде теста как пластифицирующие добавки. Часть известкового или глиняного теста может быть заменена мылонафтом, подмыленным щелоком, лигносульфонатами техническими и другими органическими пластификаторами. Добавки повышают удобоукладываемость и водоудерживающую способность растворных смесей. В известково-цементных растворах экономия цемента составляет 30-50 кг на 1 м3 раствора по сравнению с цементными. Расход цемента в цементно-глиняных растворах выше, чем в цементно-известковых.

Цементно-известковые и цементно-глиняные растворы применяют для возведения подземных и надземных частей зданий.

Известковые растворы состоят из извести, песка и воды. Их применяют для приготовления растворов марок 4 и 10 для конструкций надземных частей зданий, работающих в сухих условиях.

Глиняные растворы состоят из глины, песка и воды. Их применяют для растворов надземных частей зданий: марку 4 – в сухом климате, марку 10 – для растворов с добавками в умеренно влажном климате.

В современном строительстве чаще всего применяются цементно-известковые растворы, реже – других видов. Марка раствора назначается в зависимости от условий работы конструкций и степени их долговечности.

Задача 1

Наружные стены жилого дома выполнены из ячеистого бетона толщиной 51 см и оштукатурены с наружной стороны цементно-известковым раствором толщиной 1см и с внутренней стороны известковым раствором толщиной 1 см. Определить сопротивление теплопередаче стены и сравнить с сопротивлением теплопередаче стены, выполненной из керамического полнотелого кирпича толщиной 51 см и оштукатуренной с двух сторон так же, как и стена из ячеистого бетона.

Данные, необходимые для расчета: коэффициент теплопроводности ячеистого бетона 0,22, кирпичной кладки – 0,70, цементно-известкового раствора – 0,93, известкового раствора – 0,81 Вт/(м · °С). Сопротивление теплопередаче Rв = 0,133 (м · °С)/Вт, Rн = 0,043 (м · °С) /Вт.

Решение:

Термическое сопротивление, R0, наружного ограждения здания будем вычислять по следующей формуле:

R0 = Rв + ∑Rт + ∑Rв.п. + Rн.