≡× МЕНЮ

• Постройки
• Отделка
• Кладка
• Раствор
• Расчет

Теплопроводность кирпича, коэффициенты для разных видов материала. Использование кирпича в строительстве и коэффициент его теплопроводности

Кирпич – универсальный материал для кладки строений, который остается востребованным на протяжении многих веков. Кроме и морозостойкости, он обладает еще одним важным показателем – теплопроводностью. Именно от этой характеристики зависит, насколько толстыми должны быть стены из выбранного вида кирпича, чтобы в доме было тепло за «умеренные деньги». Чем холоднее климат, где ведется строительство, тем лучше кирпич должен сохранять тепло.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность присуща всем материалам, она обозначает способность вещества проводить сквозь себя тепло, когда температура внутри помещения и снаружи отличается. Если проще, то именно от теплопроводности зависит, как быстро из вашего дома зимой будет улетучиваться тепло, а летом внутрь будет проникать зной. Когда выбирают кирпич для стройки, обязательно принимают во внимание этот показатель. Некоторые виды кирпича потребуют возведения более толстых стен, другие же и этим не ограничатся – необходима внутренняя или наружная теплоизоляция (минватой, пенополистиролом, пенопластом). Определяют коэффициент теплопроводности соотношением количества потерь тепла через стену толщиной в 1 метр, за промежуток времени в 1 час и при разности температур в 1°C – Вт/(м°C). Так, коэффициент теплопроводности кирпича равный 0,5 Вт/(м°C) означает, что при разности внутренней и наружной температур в 1°C, через 1м2 кирпичной кладки толщиной 1 м «уйдет» 0,5 Вт. Если применимо к реальным условиям, то при толщине кирпичной стены в 0,38 м (1,5 кирпича), температуре -10 °C снаружи и +20 °C внутри, через 1 м2 стены будет «потеряно» 39,5 Вт. И это всего лишь через 1 м2 стены! Для одноэтажного дома 10*10м теплопотери через стены составят порядка 4,7 кВт за один час.

Кроме вида кирпича, на теплопроводность влияет и его структура – чем больше в кирпиче воздушных полостей, тем лучше он будет удерживать тепло. Имеются в виду и технические пустоты, как в пустотелом и естественные, как в поризованном. Это объясняется тем, что воздух обладает самой низкой теплопроводностью из возможных – всего 0,024 Вт/(м°C).

Теплопроводность кирпича по видам и типам пустотности

Высчитывая теплопроводность, опираются на вид кирпича и его пустотность. Точные данные, на основании исследований органов государственной стандартизации, представлены ниже.

Самым теплым является , особенно его достаточно новая разновидность – . Это кирпичные блоки, изготавливаемые из глиняной массы, которая в процессе производства насыщается воздухом. Застывая, она превращается в материал наподобие пемзы или воздушного шоколада. Чтобы дополнительно снизить теплопотери, теплая керамика выполняется с техническими пустотами (щелями). Правильно выполненная кладка, когда незначительно заполняет щели для сцепления, а не забивает их, позволяет получить стену, которая будет обладать минимальной теплопроводностью. При этом марочная прочность этой разновидности керамического кирпича находится на уровне М-100, достаточной для малоэтажного строительства.

Объем выпуска пустотелых керамических изделий в России стал составлять около 80%. Значительно расширена номенклатура эффективных керамических изделий, в том числе из пористой керамики. Оборудование, используемое для производства пустотелого кирпича и камня в основном импортное, приобретение которого началось в первые годы перестроечного периода. В кирпичах и камнях допустимые размеры щелевых пустот увеличили с 12 до 16 мм, диаметр вертикальных цилиндрических пустот и размер стороны квадратных пустот с 16 до 20 мм . Увеличенные размеры пустот были введены в ГОСТ 530-95 . Одновременно Госстроем России планировалось поручить научно-исследовательским институтам совместно со строителями разработать новые технологии кладки, исключающие заполнение пустот раствором, подобные зарубежным.

Поскольку работа над новыми технологиями не завершена, большинство строительных организаций продолжают вести кладку стен по технологии, разработанной для полнотелого кирпича. В результате расход раствора на кладку стен увеличился с 0,20-0,24 м 3 до 0,3-0,4 м 3 , что привело к перерасходу цемента на 50-100 кг на один кубический метр кладки, а раствора до 300 кг. Попавший в пустоты раствор снижает теплозащитные свойства стен, не улучшая их прочностные показатели. Экспериментальные исследования температурно-влажностного режима кладок из современного пустотелого кирпича и камня позволили ввести в новый ГОСТ 530-2007 требования, отражающие сложившееся положение в кирпичной промышленности и строительстве. Было бы неправильно вводить обязательные требования, ограничивающие размеры пустот в кирпичах и камнях до 8-12 мм, поскольку это повлекло бы за собой временную остановку многих предприятий. Вместе с тем избежать заполнения раствором пустот крупнее 12 мм при возведении стен возможно с использованием различных технологических приемов. Принятое решение в ГОСТ 530-2007 позволяет заводам и строителям самостоятельно выбирать более приемлемый для них вариант.

Введенные в стандарт новые требования отражают заинтересованность строительной индустрии в объективной оценке теплотехнической эффективности выпускаемой продукции и повышении ее качества. Определение коэффициента теплопроводности кладки из пустотелого кирпича и камня будет осуществляться на фрагменте стены, изготовленном по технологии, исключающей заполнение пустот кладочным раствосом. то есть при одинаковом расходе по сравнению с полнотелым. Такой метод позволяет производителю сопоставлять теплотехническую эффективность своей продукции с выпускаемой на других заводах, поскольку при изготовлении фрагмента стены для испытаний полностью устраняется влияние нарушений технологии ведения кладки стены, часто допускаемых в построечных условиях. Строителям будет практически невозможно перекладывать вину за снижение теплозащитных качеств на кирпичные заводы. Вместе с тем не запрещается проводить испытания пустотелого кирпича и камня на фрагментах стен или непосредственно на стенах эксплуатируемого здания, возведенных по технологии, применяемой для кладки из полнотелого кирпича, о чем должна быть сделана запись в протоколе испытаний. Полученные значения коэффициентов теплопроводности кладок обоими способами могут использоваться при проектировании наружных стен при условии соблюдения соответствующего приведенным коэффициентам теплопроводности технологического регламента, являющегося неотъемлемой частью проекта здания. Данные таблицы Г.2, приведенной в стандарте , позволяют производителю принять достаточно обоснованное решение для повышения теплотехнической эффективности керамического стенового или облицовочного кирпича и камня. Для этих целей целесообразно увеличить количество щелевых пустот за счет уменьшения их ширины с перекрытием сквозных теплопроводных керамических диафрагм, повысить пористость черепка. Рациональные размеры и расположение пустот в кирпичах позволит до 30% снизить теплопроводность кладки по сравнению с кладкой, выполненной из кирпича со стандартными размерами пустот, заполненных раствором. Информация о теплотехнических свойствах кладок позволяет и заказчику выбирать устраивающую его продукцию или ставить перед заводом вопрос о выпуске кирпича с уменьшенными размерами пустот и повышенными теплозащитными свойствами. Дополнительные затраты заказчика на освоение производства пустотелого кирпича или камня с улучшенными теплотехническими свойствами окупятся при строительстве за счет снижения расхода цемента до 50-100 кг на один кубический метр кладки стены.

Сложившаяся практика возведения стен из пустотелого теплоэффективного камня и кирпича по той же технологии, что и из полнотелого, снижала конкурентоспособность огнестойкого долговечного конструкционно-теплоизоляционного стенового и лицевого кирпича и камня по сравнению с заведомо худшими материалами в решении проблемы энергосбережения и повышения долговечности наружных стен.

В новый стандарт введено требование, устанавливающее для лицевых керамических кирпичей марку по морозостойкости не ниже Р 50. Такое повышение вызвано качественным изменением физических процессов в наружных стенах с повышенным уровнем теплоизоляции, что привело к большему количеству циклов перехода наружной температуры через 0 o С в облицовочном слое, приводящих к преждевременному разрушению наружных стен.

Для определения морозостойкости кирпича принят метод объемного замораживания, более жесткий по сравнению с методом одностороннего замораживания. Статистически обработанные результаты испытаний, полученные методом одностороннего замораживания, приблизительно на 20% дают превышающие данные, получаемые при объемном замораживании. При разработке метода одностороннего замораживания считалось, что использование метода объемного замораживания приводит к «необоснованной» выбраковке фактически долговечных кирпичей и поэтому к дополнительным технологическим затратам. Предполагали также, что пропускаемый брак при испытаниях методом одностороннего замораживания будет приносить меньше ущерба народному хозяйству, чем выбраковка хорошей продукции при объемном замораживании. Но практика эксплуатации зданий показала, что затраты на ремонт разрушенных участков на фасадах стен с бракованными кирпичами, допущенными в строительство после испытаний методом одностороннего замораживания, значительно превышают затраты на выпуск лицевого кирпича повышенной морозостойкости. При этом создаются и большие трудности при ремонте в подборе цвета лицевого кирпича, что приводит к ухудшению внешнего вида фасада зданий.

Таблица. Теплотехнические свойства кирпичной кладки из пустотелого керамического кирпича

Наименование кирпича	Плотность, кг/м 3		Расход раствора на 1 м 3 кирпичной кладки, м 3	Массовое отношение влаги кирпичной кладки в условиях эксплуатации Б, ω,%	Коэффициент теплопроводности кирпичной кладки, λ б, Вт/(м* o С)	Превышение в % от наименьшего значения λ при ω=1,8% (т.е. без заполнения пустот раствором)
	кирпича	кирпичной кладки
На цементно-известково-песчаном растворе ϒ = 1800 кг/м 3
Керамический	1000	1180	0,23	1,8	0,43
21-пустотный	1000	1310	0,30	2,3	0,54	25,6
с размером пустот 20x20 мм	1000	1490	0,40	2,9	0,59	37,2
То же
То же	1400	1490	0,23	1,8	0,56
	1400	1620	0,30	2,3	0,65	16,0
	1400	1800	0,40	2,9	0,70	25,0
На цементно-песчаном растворе ϒ = 2000 кг/м 3
То же	1400	1540	0,23	1,8	0,58
	1400	1680	0,30	2,3	0,74	27,6
	1400	1880	0,40	2,9	0,77	32,8

Реализация требований нового межгосударственного стандарта значительно повышает роль производителей пустотелого керамического кирпича и камня во взаимоотношениях с проектировщиками и строителями при решении проблемы повышения теплозащитных качеств и долговечности наружных стен энергоэффективных зданий.

Если бы материалы кирпичной кладки находились при эксплуатации в сухом состоянии, то повышенное содержание цементно-известково-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м 3 не приводило бы к ощутимому снижению теплозащитных качеств наружных кирпичных стен, поскольку его коэффициент теплопроводности (λ), равный в этих условиях 0,58 Вт/(м* o С), при одинаковой плотности с керамикой (1800 кг/м 3), незначительно превышает ее теплопроводность, равную 0,55 Вт/(м* o С). Но, к сожалению, они в условиях эксплуатации имеют существенно отличающуюся влажность, которая значительно повышает λ стены. Сорбционная влажность цементно-известково-песчаного раствора приближается к 5%, а полнотелого керамического кирпича не превышает 1%.

Сорбционная влажность стеновых и облицовочных материалов из пористой керамики, например, ОАО «Победа ПСР», как правило не превышает 0,6%. Определенная экспериментальным способом эксплуатационная влажность кирпичной кладки на взятых из стен пробах при массовом соотношении материалов (кирпич: раствор), равном 3:1, при относительной влажности наружного воздуха φ н = 97%, соответствующей сри в январе месяце (Москва, С.-Петербург), составляет существенно ббльшую величину. Целесообразно отметить преимущество в этом стен из пористой керамики (рис. 1). На ее более низкое значение эксплуатационной влажности повлияла не только особенность структуры пор, но и значительно меньшее количество раствора в стенах из крупноформатных керамических камней. В условиях эксплуатации кирпичная стена набирает наибольшее количество влаги в период максимального влагонакопления, то есть в марте месяце. В этот период кирпич и раствор находятся в сверхсорбционном состоянии. Раствор, набравший влагу, в результате соприкосновения отдает ее порам кирпича, повышая общее влагосодержание кладки. Влага, замкнутая в крупных порах, имеет теплопроводность 0,55 Вт/(м* o С), что почти в 20 раз выше теплопроводности влажного воздуха, равной 0,027 Вт/(м* o С). При сильных же морозах часть накопившейся влаги в известково-цементно-песчаном растворе и в значительно меньшем объеме в керамике превращается в лед, теплопроводность которого составляет 2,3 Вт/(м* o С), что в 4 раза превышает теплопроводность жидкой влаги. Кроме того, образовавшийся лед является барьером в стене на пути уходящего наружу из помещения пара. Это увеличивает влагосодержание материалов и снижает теплозащитные качества стены и морозостойкость лицевого кирпича в облицовочном слое.

По этим причинам, на основании результатов натурных и лабораторных исследований, расчетное (нормативное)значение эксплуатационной влажности кирпичной кладки из плотного кирпича для условий эксплуатации Б принято равным 2%, существенно превышающим максимальное значение сорбционной влажности керамики, равной 1%. Для цементно-известково-песчаного раствора нормативное значение влажности для условий эксплуатации Б принято равным 4%. Оно несколько ниже максимального сорбционного значения, равного 5-6%. Часть влаги из раствора передается примыкающей керамике. Особенно это заметно в кладке из пустотелого кирпича, имеющего более развитую наружную поверхность, соприкасающуюся с влажным раствором, почти в два раза превышающую площадь полнотелого. Да и раствора в кладке из пустотелого кирпича на 30-40% больше, чем в кладке из полнотелого. Поэтому пустотелый кирпич входит в эксплуатационное влажностное состояние за более короткие сроки.

Установление количественных зависимостей влияния кладочного раствора на влажностный режим стен выполнялось в климатической камере на трех фрагментах стен размером 1,8 x 1,8 x 0,38 м, изготовленных в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко совместно с НИИСФ. Кирпичи применялись Голицынского завода с шириной щелей 12, 16 и 20 мм. При изготовлении фрагментов замерялся расход раствора. Аналогичные испытания выполнялись в натурных условиях и в климатической камере на стенах толщиной 640 мм, изготовленных из кирпича с квадратными пустотами 20 x 20 мм. Изготовление фрагментов стен для испытаний выполнялось с фиксированным расходом раствора 0,23 м3, 0,3 и 0,4 м3 на кубический метр кладки квалифицированными каменщиками. Раствор применялся цементно-известково-песчаный плотностью 1800 кг/м 3 состава 1:0,9:8 (цемент:известь:песок) по объему на портландцементе марки 400 с осадкой конуса 9 см. Стены, испытанные в натурных условиях, изготавливались по технологии, разработанной для полнотелого кирпича, то есть с частичным заполнением пустот раствором. Консистенция и плотность раствора не контролировались. Допускалось «омолаживание» раствора, не использованного до обеда, то есть с нарушениями технологического регламента, присущими построечным условиям. Поэтому результаты теплотехнических испытаний кладки стен в натурных условиях существенно отличались в худшую сторону от полученных в климатической камере. Анализ результатов испытаний проводился по данным, полученным в климатической камере. Фрагменты стен были изготовлены из 21-пустотного кирпича плотностью 1000 кг/м 3 и 1400 кг/м 3 с размером пустот 20 x 20 мм. Кладка фрагментов выполнялась на цементно-известково-песчаном растворе плотностью 1800 кг/м 3 с осадкой конуса 9 см. Толщина горизонтальных растворных швов составляла 12 мм, вертикальных 10 мм. В целях сравнения теплотехнической эффективности фрагментов стен, первый был изготовлен по технологии, полностью исключающей заполнение пустот раствором, то есть по технологии, соответствующей кладке из полнотелого кирпича. Расход раствора составлял 0,23 м 3 . Второй и третий фрагменты изготовлены, соответственно, с расходом раствора 0,3 м 3 и 0,4 м 3 на один кубический метр кладки, то есть с частичным заполнением пустот. Плотность кладки из пустотелого кирпича плотностью 1000 кг/м 3 соответственно составляла 1180 кг/м 3 , 1310 кг/м 3 и 1490 кг/м 3 . Из пустотелого кирпича плотностью 1400 кг/м 3 плотность повысилась до 1492 кг/м 3 , 1618 кг/м 3 и 1798 кг/м 3 .

Для приобретения равновесного влажностного состояния, соответствующего воздушно-сухому, в климатической камере до испытаний при t B =20 o C, φ B =40% фрагменты выдерживали в специальном помещении. Поскольку для наступления стационарных условий диффузии водяного пара требуется продолжительное время, то исследования в климатической камере проводили в течение трех месяцев при t H =-20 o С, t B =20 o С. Пробы материалов для определения влажности отбирали в соответствии с расходом на 1 м 3 стены. То есть при расходе раствора 0,23 м 3 это соотношение составляло 1:3 (одна часть раствора:три части керамики), при 0,3 м 3 принималось 1:2, а при 0,4 м 3 соответственно 1:1,5. В кладке, выполненной с расходом раствора 0,23 м 3 , влажность керамики с 0,2% в воздушно-сухом состоянии увеличилась до 1,2% с максимальным значением 2,2% на расстоянии 0,33 толщины стены от наружной поверхности. Влажность раствора в этом месте составляет 5,4% при среднем значении 3,3%. Среднее массовое отношение влажности кладки составило 1,8% при максимальном значении 3,8 %. При увеличении расхода раствора до 0,3 м 3 на 1 м 3 кладки из пустотелого кирпича среднее значение влажности кладки составляет 2,3%, при расходе раствора 0,4 м 3 влажность кладки повысилась до 2,9% (рис. 2). В двух последних случаях среднее массовое отношение влажности, соответственно, на 15% и 45% превышало нормативное значение, равное 2%. Во всех трех случаях массовое отношение влаги (максимальное и среднее значения) цементно-известково-песчаного раствора в кладке почти не увеличивается и, тем более, не уменьшается. Среднее же значение влажности кладки растет в большем темпе, чем влажность раствора. Это, очевидно, связано со способностью раствора отдавать сверхсорбционную влагу керамике контактным путем и восполнять потерянное количество за счет диффузии водяного пара из теплого помещения.

Теплопроводность кладки из пустотелого кирпича с диапазоном значений плотности 1000-1400 кг/м 3 , в который практически укладывается почти весь выпускаемый нашей промышленностью пустотелый кирпич, при расходе раствора 0,23 м 3 в сухом состоянии находится в пределах от 0,26 до 0,41 Вт/(м* o С). Различие не превышает 16%.

При увеличении расхода раствора до 0,3 м 3 плотность кладки, например, из пустотелого кирпича ϒ=1000 кг/м 3 возрастает с 1180 кг/м 3 до 1310 кг/м 3 . При расходе раствора 0,4 м 3 плотность кладки повышается до 1490 кг/м 3 . Среднее значение влажности кирпичной кладки изменяется с 1,8% соответственно до 2,3% и 2,9%. Такое изменение влажности и плотности приводит к повышению коэффициента теплопроводности стены с 0,43 до 0,54 Вт/(м* o С) и 0,59 Вт/(м* o С), то есть соответственно на 25,6% и 37,2%. При плотности кирпича 1400 кг/м 3 в результате увеличения расхода раствора до 0,3 м 3 и 0,4 м 3 коэффициент теплопроводности кирпичной стены возрастает с 0,56 Вт/(м* o С) до 0,65 и 0,70 Вт/(м* o С), то есть на 16% и 25,0%. Более существенное увеличение теплопроводности кирпичной стены из пустотелого кирпича плотностью 1400 кг/м 3 происходит при применении цементно-песчаного кладочного раствора плотностью 2000 кг/м 3 , при том же расходе раствора, равном 0,3 м 3 и 0,4 м 3 , значение коэффициента теплопроводности увеличивается до 0,74 Вт/(м* o С и 0,77 Вт/(м* o С), то есть на 27,6% и 32,8%. Это приводит также и к увеличению плотности кладки (рис. 3, табл.). Вместе с тем следует отметить, что наличие кладочного цементно-известково-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м 3 в пустотах кирпичей оказывает меньшее влияние на увеличение коэффициента теплопроводности стены, чем увеличение его влажности. Это обусловливается рыхлым состоянием раствора в пустотах, находящегося в виде частиц (комочков) неправильной формы, разделенных воздушными мелкими полостями. Плотность раствора в рыхлом виде составляет 1200-1400 кг/м 3 и приблизительно равна плотности примененного пустотелого керамического кирпича (у брутто).

Кроме того, попавший в пустоты раствор разделил крупную воздушную полость на несколько воздушных прослоек, каждая из которых в результате полного прекращения передачи теплоты конвекцией обладает дополнительным термическим сопротивлением в стене. Созданное изменение условий теплопередачи в какой-то степени компенсирует влияние лишнего раствора на снижение теплозащитных качеств кирпичных стен из пустотелого кирпича. Заметно худшие влажностные условия складываются в пустотах в результате применения кладочного тяжелого раствора плотностью 2000-2200 кг/м 3 , особенно при повышенной консистенции. Жидкий раствор легко проникает в пустоты, оседает внизу в «литом» виде. Плотность, влажность и теплопроводность тяжелого раствора в воздушной прослойке практически не отличается от теплофизических параметров раствора, находящегося в горизонтальных швах кладки. Влажность тяжелого раствора в кирпичной кладке может повышаться до 6-8%, что изменяет влажность и теплопроводность стены на 30-40%. Проваливание кладочного раствора в пустоты создает для каменщиков большие проблемы в создании равной растворной постели в горизонтальных швах кладки. Провалившийся раствор образует разрывы в горизонтальных швах, создающие благоприятные условия для циркуляции воздуха в пустотах. Созданная таким способом продольная фильтрация воздуха снижает теплотехническую эффективность пустотелых керамических стеновых и лицевых материалов. В целях исключения условий для попадания кладочного раствора в пустоты и создания ровного горизонтального шва без разрывов в ОАО «Победа ЛСР» принято к продаваемой крупноформатной пустотелой керамической продукции в обязательном порядке прилагать сетки с ячейками размером не более 10 х 10 мм для прокладки в горизонтальных растворных швах.

Повышенная плотность и влагопоглощаю-щая способность кладочного раствора в условиях эксплуатации наружных стен зданий значительно снижают заложенные на заводе теплозащитные свойства кирпича. Отрицательное воздействие тяжелого цемент-но-песчаного раствора может превышать теплотехнический эффект, получаемый от рационального расположения пустот и по-ризации керамики. Поэтому кладку из пустотелого кирпича с поризованной керамикой следует выполнять на легких (теплых) растворах с пониженной влагопоглощающей способностью, достигаемой введением гид-рофобизирующих добавок. В зарубежной строительной практике при возведении стен руководствуются принципом соответствия теплотехнических свойств кладочного раствора теплотехнической эффективности кирпича. Отечественной промышленностью для этих целей освоен выпуск широкой номенклатуры теплых кладочных растворов плотностью от 1600 до 500 кг/м 3 , с теплопроводностью от 0,81 до 0,21 Вт/(м* o С). На строительном рынке в большом объеме представлена аналогичная продукция и зарубежных фирм. Отмеченные выше отличия теплофизических свойств кирпичной кладки, выполненной из одинакового кирпича, но на растворах с отличающимися физическими параметрами, создают определенные трудности в построении объективной зависимости коэффициента теплопроводности от плотности. Тем не менее, эта зависимость используется во многих зарубежных странах. В некоторых странах ее устанавливают в зависимости от плотности кладки. Если устанавливают зависимость теплопроводности от плотности кирпича, то указывают конкретные характеристики применяемого кладочного раствора. В отечественной строительной практике, начиная с 1962 года, кладку выполняли на тяжелом растворе (СНиП НА. 7-62) . Конкретного значения плотности и расхода раствора на кубический метр кладки не указывалось. В связи с отсутствием информации о конкретной плотности раствора, значение коэффициентов теплопроводности кирпичных кладок, приведенных в нормативном документе, в настоящее время нельзя воспринимать однозначно, так как категория «тяжелых растворов» охватывает диапазон плотностей от 1700 до 2200 кг/м 3 с различием А до 40-50%.

Конечно, можно было бы сегодня признать, что приведенные данные соответствуют кладкам, выполненным на растворе плотностью 1800 кг/м 3 , если бы в последующей редакции СНиП И-А. 7-71 ко всем кирпичным кладкам плотностью от 1000 до 1800 кг/м 3 с теми же значениями коэффициентов теплопроводности не сделали уточнение, что они выполняются на любом растворе. В редакции СНиП II-3-79 значения А для кладок из пустотелого кирпича сохранены полностью. Но к каждой плотности кладки добавлена информация по плотности кирпича. Что касается слов «на любом растворе» или «тяжелом растворе» их заменили «на цементно-песчаном растворе» без указания плотности. В последующих изданиях СНиП 11-3-79 в 1982 году и в 1998 году эти данные сохранены. Они перешли и в СП 23-101-2004 и отражают свойства, как и в 1962 году, трех типов пустотелого кирпича.

Такой неконкретный подход к нормированию коэффициента теплопроводности керамического кирпича и камня в какой-то степени был терпим до 1980 года и даже до 1990 года, поскольку объем пустотелого кирпича в общем производстве керамических материалов не превышал 0,5%. В настоящее время его доля приблизилась к 80%. А номенклатура расширилась до 50 наименований. Заводы освоили новые технологии и перешли на более качественный уровень производства керамических изделий из пористой керамики в виде кирпичей высокой морозостойкости, крупноформатных камней, соответствующих по объему от 4 до 15 условных кирпичей. Это позволило при выполнении кладок из некоторых типов камней в несколько раз снизить расход раствора. Использование пористой керамики, рациональное расположение пустот в кирпичах при большом разнообразии их формы позволили существенно улучшить теплотехнические свойства кирпича.

В нормативных документах и СП 23-101-2004 теплотехнические свойства современной керамической продукции до настоящего времени не нашли отражения. Имеющиеся данные по трем типам пустотелых кирпичей не могут быть использованы, так как размер пустот в них не соответствует утвержденным параметрам в ГОСТ 530-95. Поэтому были проанализированы данные 70 заводов по теплопроводности выпускаемых кирпича и камней, полученные при испытаниях в аккредитованных лабораториях без заполнения пустот. Полученные статистически обработанные данные приведены на рис. 4.

По отмеченным выше причинам, приведенные на рис. 4 данные по теплопроводности кладки из пустотелого кирпича плотностью 1000-1400 кг/м 3 , выполненной без заполнения пустот раствором, несколько ниже данных, приведенных в СНиП по строительной теплотехнике с частичным заполнением пустот раствором, перешедших в дальнейшем в СП 23-101-2004 . Некоторые различия в теплопроводности наблюдаются и в сравнении с зарубежными данными. Например, кладки из крупноформатных камней с поризованной керамикой, выпущенных в России, имеют более высокие значения коэффициентов теплопроводности.

Информация о теплотехнических свойствах кладок из различных типов кирпичей, которой будет обладать производитель, позволит и заказчику выбирать устраивающую его продукцию или ставить перед заводом вопрос о выпуске кирпича с уменьшенными размерами пустот и повышенными теплозащитными свойствами. Дополнительные затраты заказчика на освоение производства пустотелого кирпича или камня с улучшенными теплотехническими свойствами окупятся при строительстве за счет снижения расхода цемента до 50-100 кг на один кубический метр кладки стены.

Используемая литература

1. ГОСТ 530-80. Кирпич и камни керамические. Технические условия. М., 1980.
2. ГОСТ 530-95. Кирпич и камень керамический. Общие технические условия. М., 1995.
3. ГОСТ 530-2007. Кирпич и камень керамические. Общие технические условия. М., 2007.
4. СНиП II-A. 7-62. Строительная теплотехника. Нормы проектирования. М., 1963.
5. СНиП II-A. 7-71 .Строительная теплотехника. Нормы проектирования. М., 1971.
6. СНиП II-3-79. Строительная теплотехника. Нормы проектирования. М., 1979.
7. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. М., 2004.

A. И. Ананьев , НИИСФ РААСН
B. П. Абарыков , Минмособлстрой
C. А. Бегоулев , А.С. Буланый ОАО «Победа ЛСР»
Журнал "Технологии строительства" 4(66)/2009

При возведении построек из какого-либо материала, наиболее значимыми являются показатели его прочности (несущей способности) и теплопроводности. Первый определяет максимальные допустимые нагрузки, что напрямую влияет на этажность строения, выбор материалов кровли и другие моменты. Второй фактор определяет степень теплоизоляции, которая будет обеспечена внутри помещения.

Так как на большей части территории нашей страны, нередко, случаются минусовые температуры, фактор теплопроводности имеет огромное значение при возведении стеновых конструкций. Главный принцип при этом следующий: чем выше теплопроводность материала, тем лучше он передает тепло, следовательно, тем больше должна быть толщина стен, чтобы обеспечить приемлемый уровень теплоизоляции.

Вместе с тем, при увеличении толщины стен, растет расход материалов, а это - увеличение стоимости постройки.

Поэтому важно знать точный показатель теплопроводности стенового материала, чтобы подобрать оптимальную ширину стены, как с точки зрения теплоизоляции, так и с точки зрения финансовых затрат.

Теплопроводность кирпича указывается в справочной литературе в виде коэффициента теплопроводности, который показывает количество тепла, проходящего через квадратный метр материала (толщиной в 1 метр) за определенную единицу времени (секунду). Чем выше коэффициент теплопроводности, тем лучше материал передает тепло, и тем ниже его теплоизоляционные свойства.

Как известно, понятие «кирпич» включает в себя различные типы данного изделия. Разные виды кирпича изготавливаются из разных материалов и имеют различные конструкционные особенности. В нашем случае, принципиальное значение имеет - пустотелый кирпичи или полнотелый. В связи с тем, что теплопроводность разреженных сред (газов) ощутимо ниже, чем твердых, наличие полостей внутри кирпича снижает его теплопроводность.

К несчастью, при этом падают и его прочностные свойства, так что кирпич с высокой долей пустот внутри редко используется для возведения несущих стен. Зато нет никаких препятствия для использования его в качестве внешней облицовки, не играющей важной конструкционной роли.

Рассмотрим теплопроводность кирпича для различных его типов (указан коэффициент теплопроводности):

• Клинкерный: 0,8-0,9;
• Полнотелый силикатный: 0,7-0,8;
• Силикатный с полостями: 0,66;
• Полнотелый керамический («обычный»): 0,5-0,8 (такой большой разброс обуславливается разными типами глины, используемыми в производстве);
• Керамический с пустотами: 0,57;
• Щелевой силикатный: 0,4;
• Щелевой керамический: 0,34-0,43;
• Кирпич с порами: 0,22;
• Блоки «теплой керамики»: 0,11.

Как видите, теплопроводность обычного стандартного кирпича не так уж плоха, если сравнивать с силикатным. Впрочем, для сравнения, теплопроводность пенопласта - 0,036, что примерно в 14 раз меньше.

В связи с появлением новых материалов, в последнее время, в строительстве практикуется создание многослойных стен. Несущую функцию в этом случае выполняет прочный полнотелый кирпич, а функция теплоизоляции ложится на специальный изоляционный материал (например, те же панели пенопласта) и на облицовочную стену. Последнюю уже выполняют из пустотелых типов кирпича.

Появлением новых строительных материалов, внедрение новых технологий в строительство, ничто не способно снизить популярность такого строительного материала как кирпич. Он используется с самых древних времен по сегодняшний день, это отличный строительный материал, способный выдерживать большие нагрузки и длительные испытания временем, также важной характеристикой является теплопроводность кирпича, о которой хотелось бы сегодня поговорить.

Из керамического кирпича возводятся несущие стены, межкомнатные перегородки, использование облицовочного кирпича позволяет выглядеть вашему дому и кирпичному забору благородно.

Теплопроводность кирпича и отличный внешний вид облицовочного кирпича, позволяет поймать сразу двух зайцев, вы получаете стильный фасад и увеличиваете теплозащиту вашего дома.

— это характеристика того, насколько хорошо кирпич проводит тепло через себя. Обозначается коэффициентом теплопроводности λ.

Тепловая энергия измеряется в Вт и постоянно уменьшается, когда проходит расстояние в стене равное 1 мм с разницей температуры в 1 градус, соответственно чем меньше энергии потеряется, тем лучше, именно по этому материалы с маленьким коэффициент теплопроводности являются более «теплыми».

Теплопроводность кирпича в большой степени зависит от плотности, с уменьшением плотности уменьшается теплопроводность. Плотные кирпичи с большой массой имеют самую высокую теплопроводность, менее прочные и более легкие кирпичи имеют маленькую теплопроводность.

Высокая теплопроводность кирпича обеспечивается за счет состава, плотности кирпича (чем меньше плотность, тем меньше теплопроводность) и технологии производства, так же содержания влаги.

Теплопроводность силикатного полнотелого кирпича, когда он сухой равна 0,7-0.8 Вт/м*К, а теплопроводность стены из силикатного кирпича равно 0,70 Вт / м*С.

Теплопроводность кладки из керамических полнотелых кирпичей составляет 0.97 Вт/м*К.

Поскольку теплопроводность у силикатных кирпичей меньше чем у керамических кирпичей, а это значит что они дольше держут тепло, в связи с этим силикатные кирпичи и используются для отделки фасадов домов, т.к. они обеспечивают лучшие теплоизолирующие свойства.

Изучите перед началом строительства коэффициенты теплопроводности кирпичей, посоветуйтесь со специалистами и уже после этого приступайте к правильному строительству.

Прежде чем приступить к строительным работам, следует изучить данные всех видов кирпичей, где теплопроводность измеряется в Вт/м*К:

• Силикатный кирпич полнотелый — 0.7-0.8
• Силикатный кирпич с пустотам — 0,65
• Силикатный кирпич щелевой — 0.4
• Керамический кирпич полнотелый — 0.6-0.8
• Керамический кирпич с пустотами — 0.56
• Керамический кирпич щелевой — 0.35 — 0.45

Для того что бы обеспечить тепло в вашем доме, нужно использовать строительные материалы с маленьким коэффициентом теплопроводности.

Теплопроводность – один из важнейших показателей, характеризующих качество возводимого сооружения. И это неудивительно: ведь от этого коэффициента зависят не только затраты на отопление помещений, но и степень комфортности проживания в доме. Также в строительных расчетах часто фигурирует коэффициент теплосопротивления (сопротивление теплоотдаче), обратный теплопроводности (чем выше первый, тем ниже второй, и наоборот).

Теплопроводность сооружения зависит от показателей используемого вида кирпича, от параметров раствора, типа кладки, применяемых строительных технологий и утепляющих материалов.

Данный коэффициент обозначается буквой λ и выражается в W/(m*K).

Показатель λ достаточно широко варьируется, в зависимости от типа кирпичей и способа их изготовления. В основном, на данный коэффициент влияют материал кирпича (клинкерный, силикатный, керамический) и относительное содержание пустот. До 13% пустотности кирпичи считаются полнотелыми, выше – пустотелыми. По уменьшению коэффициента λ линейка строительной продукции будет выглядеть следующим образом:

1. Клинкерный кирпич λ= от 0,8 до 0,9. Этот тип стройматериалов не предназначен для строительства утеплённых стен и чаще используется для изготовления полов и мощёных дорог.
2. Силикатный кирпич полнотелого типа λ= от 0,7 до 0,8. Чуть ниже, чем у предыдущего типа, но строительство стены с его использованием требует серьёзных мер по утеплению.
3. Керамический кирпич полнотелый λ= от 0,5 до 0,8 (в зависимости от сорта).
4. Силикатный, с техническими пустотами λ= 0,66.
5. Керамический кирпич пустотелого исполнения λ= 0,57.
6. Керамический кирпич щелевого типа λ= 0,4.
7. Силикатный кирпич щелевого типа – показатель λ аналогичен керамическому щелевому (0,4).
8. Керамический поризованный λ= 0,22.
9. Тёплая керамика λ= 0,11. Имея отличные показатели теплосопротивления, тёплая керамика уступает прочим видам кирпичной продукции по прочности, и поэтому применение её ограничено.

Важно при расчёте также учитывать, что для различных климатических регионов сопротивление теплоотдаче материалов будут варьироваться, в достаточно широких пределах Информацию о соотнесении теплоотдачи с климатическими параметрами, можно почерпнуть в СНиПе 23-02-2003.

Теплопроводность кладки

Теплосопротивление кирпичей является важнейшим коэффициентом и в ряде случаев является определяющим параметром при проектировании здания и выбора кладки. Вместе с тем, сопротивление

теплоотдачи сооружения зависит не только от показателя λ используемых кирпичей, но и от применяемого строительного раствора.

Наиболее частым является случай, когда теплосопротивление раствора существенно ниже, чем сопротивление кирпича.

Так, коэффициент теплоотдачи раствора на основе цемента и песка равен 0,93 W/(m*K), а цементно-шлакового раствора – 0,64.

Путем суммирования коэффициентов сопротивления теплоотдаче кирпича и раствора разработаны специальные таблицы коэффициента теплопередачи, которые можно посмотреть в ГОСТе 530-2007. Ниже приведена выдержка из таблицы:

Таблица – Теплопроводность кладки

Расчет стены

Для того, чтобы использовать коэффициент теплосопротивления кирпичной стенки на практике, необходимо воспользоваться следующей формулой:

r = (толщина кладки, м)/(теплоотдача, W/(m * K)),

где r – сопротивление теплоотдаче кирпичной стены. При расчетах также необходимо учитывать степень влажности помещения и климатический регион.

Уменьшение коэффициента теплоотдачи стены

В ряде случаев коэффициент λ оставляет желать много лучшего. К тому же нарушение технологии строительства может привести к изменению теплоотдачи в большую сторону. Если применять жидкий раствор при возведении стены из щелевого кирпича, то связующий материал проникнет в пустоты и отрицательно скажется на показателях теплосбережения (сопротивление теплопередаче уменьшится).

Что делать, чтобы увеличить сопротивление теплоотдаче?

Методы уменьшения теплопередачи стены:

1. Применение более энергосберегающих материалов (кирпичей с большей степенью пустотности).
2. При строительстве из щелевого кирпича применять густой раствор.
3. Прокладывание во внутреннем слое теплоизолирующих материалов. На рынке представлен огромный выбор теплоизоляции. Из наиболее популярных можно назвать стекло- и минераловатные материалы, пенополистирол, керамзит и другие. При применении утеплителей необходимо обеспечить пароизоляцию стены, чтобы избежать разрушения материалов.
4. Оштукатуривание поверхности.