Вважають, що будь-який пісок підходить для проведення будівельних робіт. Але це негаразд. По-перше, необхідно застосовувати лише спеціальні будівельні види. По-друге, необхідно враховувати їх індивідуальні особливості.
Питома вага та теплоємність цього матеріалу відіграють важливу роль при виборі одного з його видів, про них і буде розказано у цій статті.
Класифікація
Його питомі характеристики залежать від виду матеріалу. Існує кілька його різновидів. За походженням поділяється на природний та штучний. Перший вид залежно від місця видобутку має такі різновиди:
Кар'єрний
Кар'єрний пісок видобувається внаслідок руйнування гірських порід. Його зерна може бути від 0,16 до 3,2 мм. Через особливості видобутку Виходить невисокої якості, оскільки містить безліч домішок у вигляді глини та пилу.
Подрібнений
Виходить за рахунок руйнування та подрібнення гірських порід. Цей процес відбувається на спеціальному устаткуванніТому видобуток цього піску відбивається на його високій вартості. Через одержувану неправильної формипіщинки добре зв'язуються між собою та іншими будівельними речовинами. При додаванні такого матеріалу зменшується витрата бетону. 
Застосування: Його використовують для бетонних конструкцій, при заливанні доріг і стежок, а також як наповнювач для сухих сумішей.
Вищеперелічені різновиди піску відрізняються забарвленням. Так, кар'єрний має жовтий та коричневий відтінок, а річковий зустрічається кремового та сірого кольору.
Штучний
Вважається таким, тому що проходить спеціальну обробку, після якої виходить матеріал, який відрізняється за властивостями свого оригіналу. Створюється дробленням природного каміння. 
Кварцовий
Є найзатребуванішим з усіх штучних видів. Його одержують внаслідок подрібнення білого кварцу. Після певної обробки виробляється однорідний склад без домішок. Ця його особливість дозволяє розрахувати точні розміри майбутньої конструкції. 
Застосування: кварцовий вигляд широко використовується в обробних та декоративних роботах, іноді його додають при створенні цементного розчинуАле це відбувається вкрай рідко. Зазвичай він входить до складу фарб, шпаклівки та дренажних фільтрів.
Існує також формувальний пісок, його використовують під час формування у металевих моделях.
Визначення величини
Ця величина дорівнює масі, що міститься в одиниці обсягу. Простіше кажучи – густина. Найчастіше у довідковій літературі вимірюється в г/см 3 або кг/м3.
Питома вага піску залежить від кількості домішок, що містяться в ньому, і влажності матеріалу. Великий змістводи збільшує питому вагу, що припадає на одиницю обсягу. Також цей показник залежатиме від місця зберігання піску, яке буває:
- природного залягання;
- розташування матеріалу насипом;
- штучного ущільнення.
Один і той же вид піску за цих умов матиме різні значення.
За ГОСТ 8736-77 зазначено, що питома вага будівельного піскуможе коливатися від 1150 до 1700 кг/м3.
У таблиці для прикладу наведено кілька значень окремих його різновидів.
| Вид піску | Питома вага кг/1 м 3 |
| Річковий намивний ущільнювальний | 1200-1700 |
| 1650 | |
| 1590 | |
| Кар'єрний | 1500 |
| Морський | 1620 |
| Кварцовий | 1600-1700 |
| Мокрий | 1920 |
Теплоємність
Це здатність матеріалу приймати, накопичувати та утримувати енергію. Теплоємність є показником теплофізичних властивостей піску. Здатність нагріватися залежить від хімічного складу, структури та кількості застосовуваного матеріалу. Тому загальний показник залежатиме від його сухості. Важливий для цементних складівта при бетонуванні стін.
| Різновид піску | Питома теплоємність у кДж/кг на 10 |
| Мокрий кварцовий | 2,09 |
| Річковий сухий | 0,8 |
| Кар'єрний | 0,84 |
| Морський |
| Назва | Cpж кДж/(кг °С) | Назва | Cpж кДж/(кг °С) |
|---|---|---|---|
| Ацетон | 2,22 | Олія мінеральна | 1,67…2,01 |
| Бензин | 2,09 | Олія мастильна | 1,67 |
| Бензол (10 ° С) | 1,42 | Метиленхлорид | 1,13 |
| (40С) | 1,77 | Метил хлорид | 1,59 |
| Вода чиста (0°С) | 4,218 | Морська вода (18 ° С) | |
| (10 ° С) | 4,192 | 0,5% солю | 4,10 |
| (20 ° С) | 4,182 | 3% соля | 3,93 |
| (40 ° С) | 4,178 | 6% солі | 3,78 |
| (60 ° С) | 4,184 | Нафта | 0,88 |
| (80 ° С) | 4,196 | Нітробензол | 1,47 |
| (100 ° С) | 4,216 | Парафін рідкий | 2,13 |
| Гліцерин | 2,43 | (-10 ° С) | |
| Гудрон | 2,09 | 20% солі | 3,06 |
| Діготь кам'яновугільний | 2,09 | 30% солі | 2,64…2,72 |
| Дифеніл | 2,13 | Ртуть | 0,138 |
| Довтерм | 1,55 | Скіпідар | 1,80 |
| Гас побутовий | 1,88 | Спирт метиловий (метанол) | 2,47 |
| Гас побутовий (100 ° С) | 2,01 | Спирт нашатирний | 4,73 |
| Гас важкий | 2,09 | Спирт етиловий (етанол) | 2,39 |
| Кислота азотна 100%-а | 3,10 | Толуол | 1.72 |
| Кислота сірчана 100%-а | 1,34 | Трихлоретилен | 0,93 |
| Кислота соляна 17%-а | 1,93 | Хлороформ | 1,00 |
| Кислота вугільна (-190 ° С) | 0,88 | Етиленгліколь | 2,30 |
| Клей столярний | 4,19 | Ефір кремнієвої кислоти | 1,47 |
Питома теплоємність- це , яке потрібно витратити, щоб нагріти 1 кг речовини на 1 градус за шкалою Кельвіна (або Цельсія).
Фізична розмірністьпитомої теплоємності: Дж / (кг К) = Дж кг -1 · До -1 = м 2 · с -2 · До -1 .
У таблиці наводяться у порядку зростання значення питомої теплоємності різних речовин, сплавів, розчинів, сумішей. Посилання на джерело наведено після таблиці.
При використанні таблиці слід враховувати наближений характер даних. Для всіх речовин питома теплоємність залежить від температури та . У складних об'єктів (сумішей, композитних матеріалів, продуктів харчування) питома теплоємність може значно змінюватись для різних зразків.
| Речовина | Агрегатне стан | Питома теплоємність, Дж/(кг К) |
| Золото | тверде | 129 |
| Свинець | тверде | 130 |
| Іридій | тверде | 134 |
| Вольфрам | тверде | 134 |
| Платина | тверде | 134 |
| Ртуть | рідке | 139 |
| Олово | тверде | 218 |
| Срібло | тверде | 234 |
| Цинк | тверде | 380 |
| Латунь | тверде | 380 |
| Мідь | тверде | 385 |
| Константан | тверде | 410 |
| Залізо | тверде | 444 |
| Сталь | тверде | 460 |
| Високолегована сталь | тверде | 480 |
| Чавун | тверде | 500 |
| Нікель | тверде | 500 |
| Алмаз | тверде | 502 |
| Флінт (скло) | тверде | 503 |
| Кронглас (скло) | тверде | 670 |
| Кварцове скло | тверде | 703 |
| Сірка ромбічна | тверде | 710 |
| Кварц | тверде | 750 |
| Граніт | тверде | 770 |
| Порцеляна | тверде | 800 |
| Цемент | тверде | 800 |
| Кальцит | тверде | 800 |
| Базальт | тверде | 820 |
| Пісок | тверде | 835 |
| Графіт | тверде | 840 |
| Цегла | тверде | 840 |
| Віконне скло | тверде | 840 |
| Азбест | тверде | 840 |
| Кокс (0 ... 100 ° С) | тверде | 840 |
| Вапно | тверде | 840 |
| Волокно мінеральне | тверде | 840 |
| Земля (суха) | тверде | 840 |
| Мармур | тверде | 840 |
| Сіль кухонна | тверде | 880 |
| Слюда | тверде | 880 |
| Нафта | рідке | 880 |
| Глина | тверде | 900 |
| Сіль кам'яна | тверде | 920 |
| Асфальт | тверде | 920 |
| Кисень | газоподібне | 920 |
| Алюміній | тверде | 930 |
| Трихлоретилен | рідке | 930 |
| Абсоцемент | тверде | 960 |
| Силікатна цегла | тверде | 1000 |
| Поліхлорвініл | тверде | 1000 |
| Хлороформ | рідке | 1000 |
| Повітря (сухе) | газоподібне | 1005 |
| Азот | газоподібне | 1042 |
| Гіпс | тверде | 1090 |
| Бетон | тверде | 1130 |
| Цукор-пісок | 1250 | |
| Бавовна | тверде | 1300 |
| Кам'яне вугілля | тверде | 1300 |
| Папір (сухий) | тверде | 1340 |
| Сірчана кислота (100%) | рідке | 1340 |
| (твердий CO2) | тверде | 1380 |
| Полістирол | тверде | 1380 |
| Поліуретан | тверде | 1380 |
| Гума (тверда) | тверде | 1420 |
| Бензол | рідке | 1420 |
| Текстоліт | тверде | 1470 |
| Солідол | тверде | 1470 |
| Целюлоза | тверде | 1500 |
| Шкіра | тверде | 1510 |
| Бакеліт | тверде | 1590 |
| Вовна | тверде | 1700 |
| Машинна олія | рідке | 1670 |
| Корок | тверде | 1680 |
| Толуол | тверде | 1720 |
| Вінілпласт | тверде | |
| Скіпідар | рідке | 1800 |
| Берилій | тверде | 1824 |
| Гас побутовий | рідке | 1880 |
| Пластмаса | тверде | 1900 |
| Соляна кислота (17%) | рідке | 1930 |
| Земля (волога) | тверде | 2000 |
| Вода (пар при 100°C) | газоподібне | 2020 |
| Бензин | рідке | 2050 |
| Вода (лід при 0°C) | тверде | 2060 |
| Згущене молоко | 2061 | |
| Діготь кам'яновугільний | рідке | 2090 |
| Ацетон | рідке | 2160 |
| Сало | 2175 | |
| Парафін | рідке | 2200 |
| Деревноволокниста плита | тверде | 2300 |
| Етиленгліколь | рідке | 2300 |
| Етанол (спирт) | рідке | 2390 |
| Дерево (дуб) | тверде | 2400 |
| Гліцерин | рідке | 2430 |
| Метиловий спирт | рідке | 2470 |
| Яловичина жирна | 2510 | |
| Патока | 2650 | |
| Олія вершкове | 2680 | |
| Дерево (ялиця) | тверде | 2700 |
| Свинина, баранина | 2845 | |
| Печінка | 3010 | |
| Азотна кислота (100%) | рідке | 3100 |
| Яєчний білок (курячий) | 3140 | |
| Сир | 3140 | |
| Яловичина пісна | 3220 | |
| М'ясо птиці | 3300 | |
| Картопля | 3430 | |
| Тіло людини | 3470 | |
| Сметана | 3550 | |
| Літій | тверде | 3582 |
| Яблука | 3600 | |
| Ковбаса | 3600 | |
| Риба пісна | 3600 | |
| Апельсини, лимони | 3670 | |
| Сусло пивне | рідке | 3927 |
| Вода морська (6% солі) | рідке | 3780 |
| Гриби | 3900 | |
| Вода морська (3% солі) | рідке | 3930 |
| Вода морська (0,5% солі) | рідке | 4100 |
| Вода | рідке | 4183 |
| Нашатирний спирт | рідке | 4730 |
| Столярний клей | рідке | 4190 |
| Гелій | газоподібне | 5190 |
| Водень | газоподібне | 14300 |
| Назва матеріалу | Назва матеріалу | C, ккал/кг*С |
| ABS | АБС, сополімер акрилонітрилу, бутадієну та стиролу | 0,34 |
| POM | Поліоксиметилен | 0,35 |
| PMMA | Поліметилметакрилат | 0,35 |
| Ionomer | Іономіри | 0,55 |
| PA6/6.6/6.10 | Поліамід 6/6.6/6.10 | 0,4
|
| PA 11 | Поліамід 11 | 0,58
|
| PA 12 | Поліамід 12 | 0,28 |
| Полікарбонат | 0,28 |
|
| PU | Поліуретан | 0,45 |
| PBT | Полібутилентерефталат | 0,3-0,5 |
| Поліетилен | 0,55 |
|
| PET | Поліетилентерефталат | 0,3-0,5 |
| PPO | Поліфеніленоксид | 0,4
|
| Карбоксиметилцелюлоза, поліаніонова целюлоза | 0,27 |
|
| Поліпропілен | 0,46 |
|
| PS (GP) | Полістирол | 0,28 |
| PSU | Полісульфон | 0,31 |
| PCV | Поліхлорвініл | 0,2 |
| SAN (AS) | Смоли, кополімери на основі стиролу та акрилонітриту | 0,32 |
Пісок вважається найпоширенішим матеріалом, який використовується у всіх сферах життєдіяльності людини особливо у будівництві. Навряд чи знайдеться сучасна будівля, де не застосовувався пісок, як складовий матеріал. Його використовують для бетонної сумішіабо звичайного розчинудля кладки цегляної стіни. Про теплоємність піску йтиметься у статті.
Переваги
Пісок має ряд переваг,завдяки яким будівля експлуатується довгі роки. До основних можна віднести:
- сейсмостійкість;
- добре переносить різкі перепади температур, сильних морозівдо спекотного клімату;
- низький стискматеріалу, допомагає розміщувати на ньому важку основу, а заразом додатково амортизувати всю споруду. Це особливо актуально у районах із частими землетрусами;
- водопроникність, що дозволяє проводити очищення багатьох рідин;
- широкий спектр застосування в інших сферах.
Для зручності визначення теплоємності матеріалу, у разі піску, використовуються готові таблиці, у яких наведені розрахунки. Їх і застосовують будівельники щодо обчислень.
Теплопровідність також є важливим значенням,що враховуються при плануванні теплоізоляційних робіт. Підбір правильного матеріалудуже важливий, від нього залежить, скільки теплової енергії вам доведеться витрачати на обігрів готового приміщення.
Головна проблема, це низька теплоємність пісочного матеріалу та готове приміщення, особливо якщо це житловий будинок, потребує додаткової теплоізоляції. Теплопровідність залежить від густини самого матеріалу. Ще одним важливим моментомє вологість піску.
Як зазначено в таблиці нижче, за її підвищення збільшується і теплопровідність пісочного матеріалу.
Таблиця - вираз основних параметрів теплопровідності піску
Дана таблиця допоможе як будівельникам-початківцям, так і тим, хто не новачок у цій справі, швидко і точно розрахувати необхідна кількістьпісочного матеріалу для майбутньої забудови а теплоємність 840 Джкг*град.
Якщо використовується вологий річковий пісок, параметри будуть такі: маса від 1900 кгм3 має теплопровідність 0,814 Вт м*град, а теплоємність 2090 Джкг*град.
Всі ці дані взяті з різних посібників про фізичні величини та теплотехнічні таблиці, де наведено багато показників саме для будівельних матеріалів. Тож корисним матиме таку книжечку в себе.
Який пісок найкраще використовуватиме виготовлення бетону?
Повсюдне використання піску у будівельних роботах дозволяє розширити коло застосування. Він є універсальним засобом для приготування різного виду розчину:
- для бетонних сумішей;
- на;
- стін;
- укладання стін блоками або цеглою;
- заливку несучих плі;
- Виготовлення моноліту.
Перераховувати ще можна, головне зрозуміти суть. Але при зведенні різноманітних конструкцій використовується пісок з різним складом і властивостями.
Унікальна властивість переходу з пухкого стану в щільне. Дозволяє використовувати цей матеріал для захисної та природної амортизації основи будівлі.
Якщо виділяти виробничу складову бетону, то тут будівельні організаціїта й приватні будівельники віддають перевагу саме річковому піску. Його властивості дозволяють почати використання без додаткових маніпуляцій на кшталт промивання, наприклад кар'єрного.
Найчистішим серед пісків, що видобуваються, є той, який видобувається з дна діючих річок. Він проходить додатковий промивний обробку і може відразу ж використовуватися за призначенням. Однорідна маса та відсутність зайвих домішок роблять цей вид піску найпопулярнішим, незважаючи на вартість.
– особливий матеріал і вимагає точного розрахунку пропорцій складових, яке якість залежить від наявності глинистих порід у піску. Адже властивості глини в обволіканні піщинок видобутого матеріалу, що безпосередньо впливає на якісне зчеплення піску з іншими складовими бетонної суміші, серед яких цемент.
За характеристиками пісок ще поділяється на класи:
- перший клас;
- другий клас;
- спеціальні піски.
Кожна з цих груп використовується для застосування бетонних виробівале тільки для вузького кола. Так, наприклад, перший клас використовується для виливки бетону, основними характеристиками яких є:
- якість;
- висока опірність до зовнішніх впливів;
- різкі перепади температури, серед яких морозостійкість.
Піски, що належать до другого класу, застосовуються лише для виготовлення матеріалів, що не вимагають підвищеної вологостійкості, наприклад, для плитки або облицювальних конструкцій.
Спеціальні піщані суміші необхідні при зведенні бетонних або залізобетонних конструкцій. Подібні суміші дозволяють посилити ряд показників на стиск та стійкість до перепадів атмосферних середовищ.
Детальніше про властивості та застосування піску дивіться на відео:
Створення оптимального мікроклімату та витрата теплової енергії на опалення приватного будинку в холодну пору року багато в чому залежить від теплоізоляційних властивостей будівельних матеріалів, з яких зведено цю споруду. Однією з таких характеристик є теплоємність. Це значення необхідно враховувати під час вибору будматеріалів для конструювання приватного будинку. Тому далі буде розглянуто теплоємність деяких будівельних матеріалів.
Визначення та формула теплоємності
Кожна речовина тією чи іншою мірою здатна поглинати, запасати та утримувати теплову енергію. Для опису цього процесу запроваджено поняття теплоємності, яка є властивістю матеріалу поглинати теплову енергію при нагріванні навколишнього повітря.
Щоб нагріти будь-який матеріал масою m від температури t поч до температури t кон, потрібно буде витратити певну кількість теплової енергії Q, яка буде пропорційною масі та різниці температур ΔТ (t кон -t поч). Тому формула теплоємності буде виглядати так: Q = c * m * ΔТ, де з - коефіцієнт теплоємності (питоме значення). Його можна розрахувати за формулою: = Q/(m* ΔТ) (ккал/(кг* °C)).
Умовно прийнявши, що маса речовини дорівнює 1 кг, а ΔТ = 1°C, можна отримати, що = Q (ккал). Це означає, що питома теплоємність дорівнює кількості теплової енергії, яка витрачається на нагрівання матеріалу масою 1 кг на 1°C.
Повернутись до змісту
Використання теплоємності на практиці
Будівельні матеріали з високою теплоємністю використовують для будівництва теплостійких конструкцій.Це дуже важливо для приватних будинків, де люди проживають постійно. Справа в тому, що такі конструкції дозволяють запасати (акумулювати) тепло, завдяки чому підтримується в будинку комфортна температурадостатньо довгий час. Спочатку опалювальний приладнагріває повітря та стіни, після чого вже самі стіни прогрівають повітря. Це дозволяє заощадити коштина опаленні та зробити проживання більш затишним. Для будинку, в якому люди проживають періодично (наприклад, у вихідні), велика теплоємність будматеріалу матиме зворотній ефект: така будівля буде досить складно швидко натопити.
Значення теплоємності будівельних матеріалів наведені в СНіП II-3-79. Нижче наведено таблицю основних будівельних матеріалів та значення їх питомої теплоємності.
Таблиця 1
Цегла має високу теплоємність, тому ідеально підходить для будівництва будинків та зведення печей.
Говорячи про теплоємність, слід зазначити, що опалювальні печірекомендується будувати з цегли, оскільки значення теплоємності його досить високо. Це дозволяє використовувати піч як своєрідний акумулятор тепла. Теплоакумулятори в опалювальні системи(Особливо в системах водяного опалення) з кожним роком застосовуються все частіше. Такі пристрої зручні тим, що їх досить 1 раз добре нагріти інтенсивною топкою твердопаливного котлаПісля цього вони будуть обігрівати ваш будинок протягом цілого дня і навіть більше. Це дозволить суттєво заощадити ваш бюджет.
Повернутись до змісту
Теплоємність будівельних матеріалів
Якими ж мають бути стіни приватного будинку, щоб відповідати будівельним нормам? Відповідь це питання має кілька нюансів. Щоб з ними розібратися, буде наведено приклад теплоємності 2-х найпопулярніших будівельних матеріалів: бетону та дерева. має значення 0,84 кДж/(кг*°C), а дерева - 2,3 кДж/(кг*°C).
На перший погляд можна вирішити, що дерево - більш теплоємний матеріал, ніж бетон. Це дійсно так, адже деревина містить майже в 3 рази більше теплової енергії, ніж бетон. Для нагрівання 1 кг дерева потрібно витратити 2,3 кДж теплової енергії, але при охолодженні воно також віддасть у простір 2,3 кДж. При цьому 1 кг бетонної конструкції здатний акумулювати і відповідно віддати тільки 0,84 кДж.
Але не варто поспішати із висновками. Наприклад, потрібно дізнатися, яку теплоємність буде мати 1 м 2 бетонної та дерев'яні стінизавтовшки 30 см. Для цього спочатку потрібно порахувати вагу таких конструкцій. 1 м 2 даної бетонної стіниважитиме: 2300 кг/м 3 *0,3 м 3 = 690 кг. 1 м 2 дерев'яної стіни важитиме: 500 кг/м 3 *0,3 м 3 = 150 кг.
- для бетонної стіни: 0,84 * 690 * 22 = 12751 кДж;
- для дерев'яної конструкції: 2,3 * 150 * 22 = 7590 кДж.
З отриманого результату можна зробити висновок, що 1 м 3 деревини практично в 2 рази менше акумулюватиме тепло, ніж бетон. Проміжним матеріалом по теплоємності між бетоном та деревом є цегляна кладка, в одиниці обсягу якої за тих самих умов утримуватиметься 9199 кДж теплової енергії. При цьому газобетон як будівельний матеріал міститиме лише 3326 кДж, що буде значно менше дерева. Однак на практиці товщина дерев'яної конструкції може бути 15-20 см, коли газобетон можна укласти в кілька рядів, значно збільшуючи питому теплоємність стіни.
Цегла - ходовий будматеріал у будівництві будівель та споруд. Багато хто розрізняє тільки червону та білу цеглу, але її види набагато різноманітніші. Вони різняться як зовні (форма, колір, розміри), і такими властивостями, як щільність і теплоемкость.
Традиційно розрізняють керамічний і силікатний цегла, які мають різну технологіювиготовлення. Важливо знати, що щільність цегли, її питома теплоємність і кожен вид може істотно відрізнятися.
Керамічна цегла виготовляється з різними добавками і піддається випалу. Питома теплоємність керамічної цегли дорівнює 700...900 Дж/(кг·град). Середня щільність керамічної цеглимає значення 1400 кг/м3. Перевагами цього виду є: гладка поверхня, морозо- та водостійкість, а також стійкість до високих температур. Щільність керамічної цегли визначається її пористістю і може бути в межах від 700 до 2100 кг/м 3 . Чим вища пористість, тим менша щільність цегли.
Силікатна цегла має такі різновиди: повнотіла, пустотіла і поризована, вона має кілька типорозмірів: одинарну, полуторну і подвійну. Середня щільністьсилікатної цегли становить 1600 кг/м3. Плюси силікатної цеглиу відмінній звуконепроникності. Навіть якщо прокладати тонкий шарз такого матеріалу звукоізоляційні властивості залишаться на належному рівні. Питома теплоємність силікатної цегли знаходиться в межах від 750 до 850 Дж/(кг·град).
Значення щільності цегли різних видівта його питомої (масової) теплоємності при різних температурахпредставлені у таблиці:
| Вид цегли | Температура, °С |
Щільність, кг/м 3 |
Теплоємність, Дж/(кг·град) |
|---|---|---|---|
| Трепельний | -20…20 | 700…1300 | 712 |
| Силікатний | -20…20 | 1000…2200 | 754…837 |
| Саманний | -20…20 | - | 753 |
| Червоний | 0…100 | 1600…2070 | 840…879 |
| Жовтий | -20…20 | 1817 | 728 |
| Будівельний | 20 | 800…1500 | 800 |
| Облицювальний | 20 | 1800 | 880 |
| Динасовий | 100 | 1500…1900 | 842 |
| Динасовий | 1000 | 1500…1900 | 1100 |
| Динасовий | 1500 | 1500…1900 | 1243 |
| Карборундовий | 20 | 1000…1300 | 700 |
| Карборундовий | 100 | 1000…1300 | 841 |
| Карборундовий | 1000 | 1000…1300 | 779 |
| Магнезитовий | 100 | 2700 | 930 |
| Магнезитовий | 1000 | 2700 | 1160 |
| Магнезитовий | 1500 | 2700 | 1239 |
| Хромітовий | 100 | 3050 | 712 |
| Хромітовий | 1000 | 3050 | 921 |
| Шамотний | 100 | 1850 | 833 |
| Шамотний | 1000 | 1850 | 1084 |
| Шамотний | 1500 | 1850 | 1251 |
Необхідно відзначити ще один популярний виглядцеглини - цегла облицювальна. Він не боїться ні вологи, ні холодів. Питома теплоємність такої цегли становить величину 880 Дж/(кгград). Лицьова цегла має відтінки від яскраво-жовтої до вогненно-червоної. Таким матеріалом можна виробляти і оздоблювальні та облицювальні роботи. Щільність цеглини цього виду має величину 1800 кг/м 3 .
Варто відзначити окремий клас цегли - вогнетривку цеглу. До цього класу відносяться динасова, карборундова, магнезитова і шамотна цегла. Вогнетривка цегла досить важка - щільність цегли цього класу може досягати значення 2700 кг/м 3 .
Найменшою теплоємністю при високих температурахмає карборундову цеглу - вона становить величину 779 Дж/(кгград) при температурі 1000°С. Кладка з такої цеглини прогрівається набагато швидше, ніж із шамотної, але гірше тримає тепло.
Вогнетривка цегла застосовується, при будівництві печей, з робочою температурою до 1500°С. Питома теплоємність вогнетривкої цегли суттєво залежить від температури. Наприклад, питома теплоємність шамотної цегли має величину 833 Дж/(кгград) при 100°Ста 1251 Дж/(кг·град) при 1500°С.
Джерела:
- Франчук О.У. Таблиці теплотехнічних показників будівельних матеріалів, М.: НДІ будівельної фізики, 1969 - 142 с.
- Таблиці фізичних величин. Довідник За ред. акад. І.К. Кікоїну. М.: Атоміздат, 1976. - 1008 с. будівельної фізики, 1969 – 142 с.
- Промислові печі. Довідковий посібник для розрахунків та проектування. 2-е видання, доповнене та перероблене, Казанцев Є.І. М., "Металургія", 1975. - 368 с.
Вважають, що будь-який пісок підходить для проведення будівельних робіт. Але це негаразд. По-перше, необхідно застосовувати лише спеціальні будівельні види. По-друге, необхідно враховувати їх індивідуальні особливості.
Питома вага та теплоємність цього матеріалу відіграють важливу роль при виборі одного з його видів, про них і буде розказано у цій статті.
Його питомі властивості залежать від виду матеріалу. Існує кілька його різновидів. За походженням поділяється на природний та штучний. Перший вид залежно від місця видобутку має такі різновиди:
Кар'єрний
Кар'єрний пісок видобувається внаслідок руйнування гірських порід. Його зерна може бути від 0,16 до 3,2 мм. Через особливості видобутку Виходить невисокої якості, оскільки містить безліч домішок у вигляді глини та пилу.
Подрібнений
Виходить за рахунок руйнування та подрібнення гірських порід. Цей процес відбувається на спеціальному устаткуванні, тому видобуток цього піску відбивається на його високій вартості. Через неправильну форму піщинки добре зв'язуються між собою та іншими будівельними речовинами. При додаванні такого матеріалу зменшується витрата бетону.
Застосування: Його використовують для бетонних конструкцій, при заливанні доріг і стежок, а також як наповнювач для сухих сумішей.
Вищеперелічені різновиди піску відрізняються забарвленням. Так, кар'єрний має жовтий та коричневий відтінок, а річковий зустрічається кремового та сірого кольору.
Штучний
Вважається таким, тому що проходить спеціальну обробку, після якої виходить матеріал, який відрізняється за властивостями свого оригіналу. Створюється дробленням природного каміння.
Кварцовий
Є найбільш затребуваним із усіх штучних видів. Його одержують у результаті подрібнення білого кварцу. Після певної обробки виробляється однорідний склад без домішок. Ця його особливість дозволяє розрахувати точні розміри майбутньої конструкції.
Застосування: кварцовий вигляд широко використовується в оздоблювальних та декоративних роботах, іноді його додають при створенні цементного розчину, але це відбувається вкрай рідко. Зазвичай він входить до складу фарб, шпаклівки та дренажних фільтрів.
Існує також формувальний пісок, його використовують під час формування у металевих моделях.
Визначення величини
Ця величина дорівнює масі, що міститься в одиниці обсягу. Простіше кажучи – щільність. Найчастіше у довідковій літературі вимірюється в г/см 3 або кг/м3.
Питома вага піску залежить від кількості домішок, що містяться в ньому, і влажності матеріалу. Великий вміст води збільшує питому вагу, що припадає на одиницю обсягу. Також цей показник залежатиме від місця зберігання піску, яке буває:
- природного залягання;
- розташування матеріалу насипом;
- штучного ущільнення.
Один і той же вид піску за цих умов матиме різні значення.
За ГОСТ 8736-77 зазначено, що питома вага будівельного піску може коливатися від 1150 до 1700 кг/м3.
У таблиці для прикладу наведено кілька значень окремих його різновидів.
| Вид піску | Питома вага кг/1 м 3 |
| Річковий намивний ущільнювальний | 1200-1700 |
| 1650 | |
| 1590 | |
| Кар'єрний | 1500 |
| Морський | 1620 |
| Кварцовий | 1600-1700 |
| Мокрий | 1920 |
Теплоємність
Це здатність матеріалу приймати, накопичувати та утримувати енергію. Теплоємність є показником теплофізичних властивостей піску. Здатність нагріватися залежить від хімічного складу, структури та кількості застосовуваного матеріалу. Тому загальний показник залежатиме від його сухості. Важливий для цементних складів та при бетонуванні стін.
| Різновид піску | Питома теплоємність у кДж/кг на 10 |
| Мокрий кварцовий | 2,09 |
| Річковий сухий | 0,8 |
| Кар'єрний | 0,84 |
| Морський | 0,88 |
Будівельний пісок є універсальним матеріалом, без якого не обходиться жодне будівництво. Це екологічно чиста складова розчинів та сумішей. Стійкий до горіння і не схильний до гниття. При виборі його виду з високою питомою теплопровідністю бетонна конструкціяз ним буде акумулювати тепло і в приміщенні буде створено оптимальний мікроклімат. Цей стан може зберігатися достатньо тривалий час. Використання піску з високим показникомпитомої ваги допоможе заощадити на цементі.
Здатність матеріалу утримувати тепло оцінюється його питомою теплоємністю, тобто. кількістю тепла (в кДж), необхідним підвищення температури одного кілограма матеріалу на один градус. Наприклад, вода має питому теплоємність, що дорівнює 4,19 кДж/(кг*K). Це означає, наприклад, що підвищення температури 1 кг води на 1°K потрібно 4,19 кДж.
| Матеріал | Пліт- ність, кг/м 3 |
Тепло- ємність, кДж/(кг*K) |
Коефі- цієнт тепло- провід- ності, Вт/(м*K) |
Маса ТАМ для тепло- акумулі- рування 1 ГДж теплоти при Δ= 20 K, кг |
Відно- сітель- ная маса ТАМ щодо- шенню до маси води, кг/кг |
Об'єм ТАМ для тепло- акумулі- рування 1 ГДж теплоти при Δ= 20 K, м 3 |
Відно- сітель- ний обсяг ТАМ щодо- шенню до об'єму води, м 3 /м 3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Граніт, галька | 1600 | 0,84 | 0,45 | 59500 | 5 | 49,6 | 4,2 |
| Вода | 1000 | 4,2 | 0,6 | 11900 | 1 | 11,9 | 1 |
| Глауберова сіль (декагідрат сульфату натрію) | 14600 1300 |
1,92 3,26 |
1,85 1,714 |
3300 | 0,28 | 2,26 | 0,19 |
| Парафін | 786 | 2,89 | 0,498 | 3750 | 0,32 | 4,77 | 0,4 |
Для водонагрівальних установок та рідинних систем опалення найкраще як теплоакумулюючий матеріал застосовувати воду, а для повітряних геліосистем - гальку, гравій і т.п. Слід мати на увазі, що гальковий теплоакумулятор при однаковій енергоємності в порівнянні з водяним теплоакумулятором має в 3 рази більший об'єм і займає в 1,6 раза велику площу. Наприклад, водяний теплоакумулятор діаметром 1,5 м і висотою 1,4 м має об'єм 4,3 м 3 , у той час як гальковий теплоакумулятор у формі куба зі стороною 2,4 м має об'єм 13,8 м 3 .
Щільність акумулювання теплоти значною мірою залежить від методу акумулювання та роду теплоакумулюючого матеріалу. Вона може бути акумульована в хімічно зв'язаному вигляді палива. При цьому щільність акумулювання відповідає теплоті згоряння, кВт*год/кг:
- нафта – 11,3;
- вугілля (умовне паливо) – 8,1;
- водень – 33,6;
- деревина – 4,2.
При термохімічному акумулюванні теплоти в цеоліті (процеси адсорбції - десорбції) може акумулюватися 286 Вт*ч/кг теплоти при температурі 55°C. Щільність акумулювання теплоти в твердих матеріалах(скельна порода, галька, граніт, бетон, цегла) при різниці температур 60 ° C становить 14?17 Вт * год / кг, а у воді - 70 Вт * год / кг. При фазових переходах речовини (плавлення - затвердіння) щільність акумулювання значно вища, Вт*ч/кг:
- лід (танення) – 93;
- парафін – 47;
- гідрати солей неорганічних кислот - 40?130.
На жаль, найкращий з наведених у таблиці 2 будівельних матеріалів - бетон, питома теплоємність якого становить 1,1 кДж/(кг*K), утримує лише ¼ тієї кількості тепла, яке зберігає вода тієї ж ваги. Проте густина бетону (кг/м 3 ) значно перевищує густину води. У другому стовпці таблиці 2 наведено щільність цих матеріалів. Помноживши питому теплоємність на густину матеріалу, отримаємо теплоємність на кубічний метр. Ці величини наведені в третьому стовпці таблиці 2. Слід зазначити, що вода, незважаючи на те, що має найменшу щільність із усіх наведених матеріалів, має теплоємність на 1 м 3 вище (2328,8 кДж/м 3), ніж інші матеріали таблиці, через її значно більшу питому теплоємність. Низька питома теплоємність бетону значно компенсується його великою масою, завдяки якій він утримує. значна кількістьтепла (1415,9 кДж/м3).
Загальна теплова ємність піщаної гірської породи, що використовується як будівельний матеріал. Що таке коефіцієнт "С": (уд.) Питома теплоємність ПІСКУ (піщаного матеріалу). Чим відрізняються ці види теплофізичних характеристик природного дрібнозернистого матеріалу, чому не можна обійтися одним фізичним параметром, що описує теплові властивості і навіщо знадобилося вводити коефіцієнт "множити сутність, ускладнюючи життя нормальним людям"?
Чи не питомою, а загальною тепловою ємністю, у загальноприйнятому фізичному сенсі, називається здатність речовини нагріватися. Принаймні так каже нам будь-який підручник з теплофізики. це класичне визначення теплоємності(Правильне формулювання). Насправді, це цікава фізична особливість. Мало знайома нам по побутового життя"бік медалі". Виявляється, що при підведенні тепла ззовні (нагріві, розігріві) не всі речовини однаково реагують на тепло (теплову енергію) і нагріваються по-різному. Здатність ПІСКА кварцового намивного природногоотримувати, приймати, утримувати та накопичувати (акумулювати) теплову енергію називається теплоємністю ПІСКУ РІЧНОГО. А сама, є фізичною характеристикоюгірської породи, що описує теплофізичні властивості будівельної піщаної суміші. При цьому в різних прикладних аспектах, залежно від конкретного практичного випадку, для нас важливим може виявитися щось одне. Наприклад: здатність речовини приймати теплоабо здатність накопичувати теплову енергіюабо "талант" утримувати її. Однак, незважаючи на деяку різницю, у фізичному сенсі, потрібні нам властивості будуть описані теплоємністю піщаного матеріалу.
Невелика, але дуже "гидка загвоздка" має принциповий характер полягає в тому, що здатність нагріватися. теплова ємність дрібнозернистої піщаної породибезпосередньо пов'язана не тільки з хімічним складом, молекулярною структурою речовини, але і з його кількістю (вагою, масою, об'ємом). Через такий "неприємний" зв'язок, загальний теплоємність піщаного матеріалустає надто незручною фізичною характеристикою речовини. Так як один вимірюваний параметр одночасно описує "дві різні речі". А саме: справді характеризує теплофізичні властивості ПІСКУПроте, "попутно" враховує ще й його кількість. Формуючи своєрідну інтегральну характеристику, в якій автоматично пов'язана "висока" теплофізика та "банальна" кількість речовини (у нашому випадку: будівельного) сипучого матеріалу).
Ну, навіщо нам потрібні такі теплофізичні характеристики сипучого матеріалу, у яких явно простежується "неадекватна психіка"? З погляду фізики, загальна теплоємність піщаної породи(Самим незграбним способом), намагається не тільки описати кількість теплової енергії здатної накопичитися в дрібнозернистому будівельному матеріалі, але і "попутно повідомити нам" про кількість кварцового ПІСКУ. Виходить абсурд, а не виразна, зрозуміла, стабільна, коректна теплофізична характеристика піщаної гірської породи. Замість корисної константи, придатної для практичних теплофізичних розрахунків, нам "підсовують" плаваючий параметр, який є сумою (інтегралом) кількості тепла прийнятого ПІСКОМта його масою або об'ємом дрібнозернистої гірської породи.
Дякую звичайно, за такий "ентузіазм", проте кількість ПІСКА РІЧНОГО НАМИВНОГОя можу виміряти і самостійно. Отримавши результати в набагато зручнішій, "людській" формі. Кількість ПІСКУ кварцового сухогомені хотілося б не "добувати" математичними методамита розрахунками за складною формулою із загальної теплоємності піщаного матеріалу для будівельних робіт, при різних температурах, а дізнатися вагу (масу) у грамах (гр, г), кілограмах (кг), тоннах (тн), кубах (кубічних метрах, кубометрах, м3), літрах (л) або мілілітрах (мл). Тим більше, що розумні людидавно вигадали цілком придатні для цих цілей вимірювальні інструменти. Наприклад: ваги чи інші прилади.
Особливо "подразнює плаваючий характер" параметра: загальна теплоємність ПІСКУ будівельного. Його нестабільний, мінливий "настрій". При зміні "розміру порції або дози", теплоємність ПІСКА при різних температурахвідразу змінюється. Більша кількість гірської породи, фізична величина, абсолютне значення теплоємності піщаного матеріалу- Збільшується. Менше кількість гірської породи, значення теплової ємності піщаної суміші зменшується. "Неподобство" якесь виходить! Іншими словами, те, що ми "маємо", ні як не може вважатися константою, що описує теплофізичні характеристики ПІСКА при різних температурах. А нам бажано "мати" зрозумілий, постійний коефіцієнт, довідковий параметр, що характеризує теплові властивостікварцової піщаної суміші, без "посилань" на кількість сипучого будівельного матеріалу (вага, маса, об'єм). Що робити?
Тут нам на допомогу приходить дуже простий, але дуже науковий метод. Він зводиться до не лише до пристави "уд. - питома", Перед фізичною величиною, але до витонченого рішення, що передбачає виключення з розгляду кількості речовини. Звичайно, "незручні, зайві" параметри: масу або обсяг ПІСКА кварцовоговиключити зовсім неможливо. Хоча б з тієї причини, що якщо не буде кількості намивної піщаної суміші, то не залишиться й самого предмета обговорення. А речовина має бути. Тому ми вибираємо певний умовний стандарт маси сипучої породи або обсягу піщаного матеріалу, який можна вважати одиницею, придатною для визначення величини потрібного нам коефіцієнта "С". Для ваги ПІСКА кварцового митогоТакою одиницею маси піщаної суміші, зручною в практичному застосуванні, виявився 1 кілограм (кг).
Тепер ми нагріваємо один кілограм ПІСКУ на 1 градус, а кількість тепла (теплової енергії), потрібне нам для того, щоб нагріти сипучий піщаний матеріална один градус - це і є наш коректний фізичний параметр, коефіцієнт "С", добре, досить повно і зрозуміло описує одне з теплофізичних властивостей ПІСКА при різних температурах. Тепер ми маємо справу з характеристикою описує фізичну властивість речовини, але не намагається "додатково повідомити нас" про його кількість. Зручно? Нема слів. Зовсім інша річ. До речі, тепер ми вже говоримо не про спільну теплову ємність піщаної суміші. Усе змінилося. ЦЕ ПІДДІЛЬНА ТЕПЛОЄМНІСТЬ ПІСКУ РІЧНОГО МИТОГО, яку іноді називають інакше. Як? Просто МАСОВА ТЕПЛОЄМНІСТЬ ПІСКУ кварцового. Питома (уд.) і масова (м.) - у разі: синоніми, вони й означають тут потрібний нам коефіцієнт "С".
Таблиця 1. Коефіцієнт: питома теплоємність ПІСКУ (уд.). Масова теплова ємність піску річкового. Довідкові дані для сипучих будівельних матеріалів природного походження: гірська порода, піщана суміш.
У будівництві дуже важливою характеристикоює теплоємність будівельних матеріалів. Від неї залежать теплоізоляційні властивості стін будівлі, а відповідно, і можливість комфортного перебування всередині будівлі. Перш, ніж приступити до ознайомлення з теплоізоляційними характеристикамиокремих будівельних матеріалів, необхідно зрозуміти, що являє собою теплоємність і як вона визначається.
Питома теплоємність матеріалів
Теплоємність - це фізична величина, що описує здатність того чи іншого матеріалу накопичувати в собі температуру від нагрітої навколишнього середовища. Кількісно питома теплоємність дорівнює кількості енергії, що вимірюється Дж, необхідної для того, щоб нагріти тіло масою 1 кг на 1 градус.
Нижче представлена таблиця питомої теплоємності найпоширеніших у будівництві матеріалів.
- вид і обсяг матеріалу, що нагрівається (V);
- показник питомої теплоємності цього матеріалу (Суд);
- питома вага (mуд);
- початкову та кінцеву температури матеріалу.
Теплоємність будівельних матеріалів
Теплоємність матеріалів, таблиця за якою наведена вище, залежить від щільності та коефіцієнта теплопровідності матеріалу.
А коефіцієнт теплопровідності, у свою чергу, залежить від крупності та замкнутості пір. Дрібнопористий матеріал, що має замкнуту системупір, має більшу теплоізоляцію і, відповідно, меншу теплопровідність, ніж крупнопористий.
Це дуже легко простежити на прикладі найпоширеніших у будівництві матеріалів. На малюнку, наведеному нижче, показано яким чином впливає коефіцієнт теплопровідності та товщина матеріалу на теплозахисні якості зовнішніх огорож.
З малюнка видно, що будівельні матеріали з меншою щільністю мають менший коефіцієнт теплопровідності.
Проте так не завжди. Наприклад, існують волокнисті види теплоізоляції, для яких діє протилежна закономірність: чим менша щільність матеріалу, тим вищим буде коефіцієнт теплопровідності.
Тому не можна довіряти виключно показнику відносної густини матеріалу, а варто враховувати й інші його характеристики.
Порівняльна характеристика теплоємності основних будівельних матеріалів
Для того, щоб порівняти теплоємність найбільш популярних будівельних матеріалів, таких як дерево, цегла і бетон, необхідно розрахувати величину теплоємності для кожного з них.
Насамперед потрібно визначитися з питомою масою дерева, цегли та бетону. Відомо, що 1 м3 дерева важить 500 кг, цеглини – 1700 кг, а бетону – 2300 кг. Якщо ми беремо стінку, товщина якої становить 35 см, то шляхом нехитрих розрахунків отримаємо, що питома вага 1 кв.м дерева складе 175 кг, цегли – 595 кг, а бетону – 805 кг.
Далі виберемо значення температури, за якої відбуватиметься накопичення теплової енергії у стінах. Наприклад, це відбуватиметься у спекотний літній день із температурою повітря 270С. Для вибраних умов розраховуємо теплоємність вибраних матеріалів:
- Стіна з дерева: С=СудхmудхΔТ; Сдер = 2,3 х175х27 = 10867,5 (кДж);
- Стіна з бетону: С=СудхmудхΔТ; Сбет = 0,84 х805х27 = 18257,4 (кДж);
- Стіна із цегли: С=СудхmудхΔТ; Скірп = 0,88 х595х27 = 14137,2 (кДж).
З розрахунків видно, що при однаковій товщині стіни найбільшим показником теплоємності має бетон, а найменшим - дерево. Про що це каже? Це говорить про те, що у спекотний літній день максимальна кількість тепла накопичуватиметься в будинку, виконаному з бетону, а найменше – з дерева.
Цим пояснює той факт, що в дерев'яний будинокв спекотну погодупрохолодно, а у холодну погоду тепло. Цегла і бетон легко накопичують у собі достатньо велика кількістьтепла з навколишнього середовища, але так само легко розлучаються з ним.
Теплоємність та теплопровідність матеріалів
Теплопровідність - це фізична величина матеріалів, що описує здатність проникнення температури з однієї поверхні стіни на іншу.
Для створення комфортних умову приміщенні необхідно, щоб стіни мали високий показник теплоємності і низький коефіцієнт теплопровідності. У цьому випадку стіни будинку будуть здатні накопичувати теплову енергію навколишнього середовища, але при цьому перешкоджатиме проникненню теплового випромінювання всередину приміщення.
