Коэффициент температурного расширения бетона

Коэффициент температурного расширения бетона

Коэффициент расширения бетона

Определение коэффициента расширения бетона относится к разряду реологических исследований – то есть направления, посвященного деформации и текучести веществ. Коэффициент температурного или теплового расширения является величиной, показывающей изменение объема и линейных параметров изделия при изменении температуры и постоянном давлении. Данное свойство относится ко всем веществам и материалам, имеющим атомно-молекулярную структуру. При их нагревании происходит увеличение расстояния между отдельными атомами и молекулами (для жидкостей и газов) или возрастание диапазона колебаний элементов в кристаллической решетке твердых веществ, следствием чего и является увеличение их объема.

Данный показатель неразрывно связан с такой его характеристикой, как теплопроводность. Последняя определяется как способность изделия передавать тепло, проходящее сквозь его толщу. Теплопроводность непосредственно связана с составом материала. Чем более плотной является его структура, тем выше данный показатель.

Показатели теплопроводности у тяжелых и легких бетонов существенно различаются. Теплопроводность тяжелых бетонов значительно выше, чем ячеистых, что является их существенным недостатком. Поэтому стены из тяжелого бетона нуждаются в дополнительном утеплении. При этом последняя так же зависит от уровня влажности окружающей среды.

Коэффициент расширения бетона составляет 0,00001оС. Это означает, что при увеличении температуры окружающей среды на 50оС бетонная конструкция способна увеличиваться в объеме, и данный показатель будет находиться в пределах 0,5мм/м. Диапазон колебания температур, превышающий 80оС приводит к возрастанию данного показателя. Так же на величину коэффициента линейного напряжения влияет величина фракции заполнителя: чем она выше, тем больше данный показатель. Возрастание объема составляющих частей бетонной конструкции приводит к возникновению сильных внутренних напряжений в материале, вследствие чего плиты начинают растрескиваться и крошиться, что сразу же сказывается на длительности их эксплуатации, уменьшая ее в разы.

Для предотвращения негативных последствий данного явления используют температурные швы, которые представляют собой углубления, проделанные на поверхности материала. Именно они, а не сама плита, при возникновении деформирующих сил принимают основную нагрузку.

Контроль качества бетона

Контроль качества бетона является составляющей частью цикла его производства. Контроль реализуется в следующих видах: как проведение предварительных проверок качества исходных материалов, используемых при производстве бетонных изделий; как контроль за технологией .

Класс и марка бетона

Качество бетонов, как и любых других строительных материалов, регулируется государственными стандартами. Установленная ими классификация позволяет контролировать качество продукции и легко ориентироваться в ее ассортименте, выбирая необходимый класс в .

Искусственный камень из бетона

Бетон в последние десятилетия применяется не только как строительный, но и как декоративный материал. Искусственный камень из бетона, полученный путем применения его дополнительной обработки, позволяет создать имитацию практически .

Усадка и термическое расширение жароупорного бетона

Усадка для жароупорного бетона является важным показателем, так как такой бетон (в отличие от обычных огнеупорных изделий) предварительно не обжигается, а подвергается нагреванию непосредственно в элементах конструкции. Следовательно, вся усадка жароупорного бетона происходит в рабочем состоянии, т. е. уже в процессе эксплуатации теплового агрегата. При нагревании в бетоне возникают напряжения, зависящие от таких факторов, как термическое расширение или усадка составляющих компонентов, температура и скорость нагрева, упруго-пластические свойства и предельные деформации составляющих компонентов, относительное количество в бетоне вещества, претерпевающего усадку при нагревании, зерновой состав и максимальная крупность зерен заполнителя.

Вследствие внутренних напряжений при нагреве жароупорного бетона могут возникать не только упругие, но также пластические и остаточные деформации, а при этом нарушается структура, что сказывается на свойствах жароупорного бетона и в том числе и на усадке.

В температурном интервале от 600 (700) до 800° кривая усадки имеет примерно горизонтальный участок, т. е. усадка не увеличивается с повышением температуры. Очевидно, в этом интервале структура бетона видоизменяется. Действительно, прочность бетона в этом интервале снижается наиболее резко. При температурах выше 800° происходит дальнейшее «разрыхление» структуры бетона и прочность его снижается до минимума примерно при температуре 1000°.

Кажущаяся усадка бетона заметно уменьшается или даже наоборот—бетон как бы увеличивается в объеме. Очевидно, этому соответствует и поведение цементного камня, т. е. наблюдаемое иногда уменьшение усадки при температуре 1000° по сравнению с усадкой при 800°. При температурах 800—1100° линейная усадка жароупорных бетонов на портландцементе составляет от 0,2 до 0,7%.

Рис. 59 Коэффициент линейного термического расширения жароупорного бетона на портландцементе с шамотным заполнителем и его составляющих в зависимости от температуры нагрева: 1—шамот; 2—бетон; 3—портландцемент с 25% тонкомолотого шамота.

Из графика (рис. 59) видно, что коэффициент термического расширения шамота в интервале температур 300—900° колеблется от и 6 10-6 до 8- 10-6. Коэффициент термического расширения жароупорного бетона на портландцементе с шамотным заполнителем соответствует коэффициенту термического расширения шамота и составляет 5- 10-6— 8 — 10-6, что свидетельствует о том, что термическое расширение бетона в большой степени зависит от заполнителя. Коэффициент термического расширения жароупорного бетона на портландцементе с заполнителем из отвального доменного шлака в интервале от 200 до 700° составляет от 8- 10-6 до 11 — 10-6, а для бетона на заполнителе из каширского котельного шлака — 4-10-6—5 — 10-6.

Коэффициент термического расширения бетона

Основная деятельность нашего предприятия: строительство заводов, производство оборудования, технологических линий и станков по производству: кирпича, блока, тротуарной плитки, бордюров и других строительных материалов (вибропрессования и гиперпрессования),

а так же силикатного кирпича (с автоклавной обработкой) и керамического кирпича (с обжигом).

Page 2

Фото вибропрессованного кирпича, блока, тротуарной плитки, бордюров, бордюрного каменя. Посмотреть все вибропрессованные кирпичи, блоки плитку и др. изделия Фото вибропрессованного блока. Посмотреть все вибропрессованные блоки Фото гиперпрессованного кирпича. Посмотреть все гиперпрессованные кирпичи Фото силикатного кирпича. Посмотреть все силикатные кирпичи Фото керамического кирпича (с обжигом). Посмотреть все керамические кирпичи

Коэффициент теплового линейного расширения для некоторых распространенных материалов, таких как: алюминий, медь, стекло, железо и многое другое.

Коэффициент линейного теплового расширения для некоторых распространенных материалов, таких как: алюминий, медь, стекло, железо и многое другое.

Футеровка печи

Футеровка печи это защитная облицовка внутренней поверхности топливника служащая для предохранения стенок и свода от действия высоких температур.

Футеровка печи выполняется из огнеупорных кирпичей или плиток, которые укладываются на ребро вдоль стены топливника. При топке печи углями происходит сильный нагрев стенок печи, в самой нижней части. От чрезмерного нагрева стенок, печь разрушается, так как обыкновенный глиняный кирпич не способен долго противостоять высоким температурам.

Поэтому для защиты от разрушения печей в области топливника от чрезмерного прогрева применяется футеровка печи. У огнеупорного кирпича коэффициент теплового расширения отличается от простого глиняного кирпича. Поэтому они вместе не укладываются и не перевязываются.Кладка из огнеупорного кирпича должна состыковаться с обычной кладкой одним ровным вертикальным швом.

Между стенками топливника и огнеупорной кирпичной футеровки должен быть минимальный зазор в 5 мм для температурного расширения. Для футеровки печей чаще всего используют шамотный материал в виде раствора или кирпича. Высокие огнеупорные свойства шамота позволяют ему легко справляться с высокими температурами до 1300°С.

Такие высокие огнеупорные свойства позволяют использовать для растопки печей даже самое калорийное топливо например, уголь. По мимо шамотных материалов для футеровки печей используются широко и муллитовые смеси, способные выдерживать очень высокие температуры до 1600 °С. Для футеровки топливников печей используют как правило специально изготовленные из муллитовых волокон теплоизоляционные маты или растворы.

Муллит часто добавляют в состав шамотных растворов из которых изготавливают шамотные огнеупорные кирпичи или используются как штукатурный раствор для защитной футеровки топливников печей выложенные из огнеупорной глины. Эти способы футеровки наиболее часто используются в бытовых печах, так как они довольно доступны по цене, то есть являются не дорогими.

Для ремонта старых топливников печей промышленность выпускает специальные огнестойкие мастики, обмазки и разные клеи. Они содержат в своем составе шамотные микроскопические волокна и специальные связующие добавки улучшающие их огнестойкие свойства. Их используют в топливниках печей в основном для заделки трещин или как защитный штукатурный слой от воздействия высоких температур.

Кроме обмазок, огнеупорных кирпичей и шамотных растворов для футеровки бытовых печей промышленность выпускает также специальные рулонные материалы которые состоят из:

1. Каолиновой бумаги. Представляет собой рулонный материал имеющий толщину слоя до 5 мм.

2. Каолиновый картон. Представляет собой рулонный материал для футеровки топливников печей имеющий толщину слоя до 7 мм.

3. Каолиновая вата. Представляет собой легко рвущийся материал для футеровки топливников печей. Используется в виде кусков или комков.

Как уже было сказано выше футеровку внутренних стенок топливника печи нужно провести с учетом расширения материала от воздействия высоких температур. Именно поэтому между футеровкой и стенками печи оставляют минимальный зазор в 5-10 мм для температурного расширения. Перед началом работ по футеровки топливника бытовой печи следует уже определиться с использованием топлива для растопки. Это очень важно, потому что нет универсальных по конструкции топливников для сжигания разного вида топлива.

Например, для сжигания антрацита топливник печи имеет одну конструкцию, для каменного угля другую а для дров совсем иную. Иногда топливники печей рассчитанные для сжигания каменного угля с теплотворной способностью -5815-8373 Вт футеруют в два ряда, так как температура сжигания каменного угля очень высокая.

Фото-1. Пример футеровки топливника для дров жаростойкой шамотной плиткой толщиной 3 см.

Для футеровки топливника печи рассчитанного для растопки дровами можно использовать шамотную жаростойкую плитку толщиной не более — 3 см. Это объясняется тем, что теплотворная способность дров не превышает 3837 Вт(смотри таблицу №1).

Поэтому общую толщину футеровки топливника печей определяют главным образом два фактора:

1. Толщина стенки топливника печи.

2. Температура сжигания топлива в топливнике.

Поэтому далее я приведу для примера теплотворную способность разных видов топлива используемого для растопки бытовых печей.

Таблица№1. Теплотворная способность различных видов топлива

Закрепление шамотных кирпичей между собой как правило осуществляется при помощи металлических штырей. Для этого в их стенках сверлят отверстия перфоратором и потом вставляют в них металлические стержни. Этот способ гарантирует надежную фиксацию материала во время температурного расширения.

Для футеровки топливника следует сначала укладывать шамотный кирпич на дно топки, затем на боковые стенки. При этом кладку шамотным материалом поднимают до уровня установки плиты или до верхней горизонтальной части. При проведении работ по футеровки нельзя использовать одновременно два вида кирпича.

Например, шамотный и красный, глиняный железняк. Это объясняется тем что они состоят из двух разных материалов и имеют следовательно разные степени линейного расширения а также теплопроводность. Поэтому это скорее всего приведет со временем в процессе эксплуатации к различным нежелательным трещинам в футеровке или к возобновлению работ по футеровки.

Для заделывания швов в футеровочной кладки берут шамотный раствор или специальный муллитовый раствор имеющий в своем составе шамотные волокна. Такие растворы способны уравнять степень расширения футеровки во время нагрева со свойствами шамотного огнеупорного кирпича.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

Онлайн расчет температурного линейного расширения материалов, металлов, камней, пластиков

Если данный калькулятор был для Вас полезным, пожалуйста нажмите на одну или несколько социальных кнопочек. Благодарим за Ваш большой вклад в поддержку нашего проекта. Желаем Вам крепкого здоровья, счастья, успехов в профессиональной деятельности и дальнейшего процветания Вашего бизнеса. Огромное спасибо.

Больше интересного

Что нужно знать и учитывать при кладке внутренних стен из поризованного керамического блока. Несущие конструкции и потолочные перекрытия дома закончены. После завершения возведения грубой конструкции несущих конструкций дома, мы рассмотрим, как были построены внутренние конструкции — перегородки.

В этой статье описывается характеристики разновидностей красок.

Двери межкомнатные на колесиках, их достоинства и главное, что нужно о них знать.

Расчет температурного линейного расширения

Так же, как и здание после строительства может дать «усадку», некоторые материалы, напротив, со временем увеличиваются или удлиняются. Это явление в физике называется тепловым расширением, потому что возникает оно по мере того, как на твердое тело воздействует высокая температура. Оно становится причиной увеличения площади, поэтому фактор расширения необходимо принимать во внимание при строительстве автомагистралей и зданий.

К примеру, при возведении дома с железобетонными элементами в климатических условиях, близким к тропическим или южным, строители могут не учесть вероятность линейного расширения. Впоследствии увеличенные металлические конструкции могут привести к повреждению других механизмов и преждевременному разрушению всей конструкции.

Подобный пример можно привести и при строительстве железнодорожных рельс. Нагреваясь под прямыми лучами солнечного света, молекулы металла расширяются и удлиняются. В холодное время года рельсы напротив, укорачиваются. Хотя это сложно заметить невооруженным взглядом, с целью безопасности нужно учитывать это при строительстве с применением не только металла, но и камня, даже пластика.

Как определить температурное линейное расширение

Чтобы избежать негативных последствий расширения материалов, используются специальные термометры. Они чувствительны к малейшим изменениям температуры. Но лучше предусмотреть возможные изменения и перестраховаться еще на стадии планирования производства. Для этого разработан онлайн-калькулятор, который моментально демонстрирует:

• коэффициент линейного теплового расширения;
• удлинение по осям Х, Y и Z;
• величину, на которую удлиняется материал при заданной температуре.

Все, что нужно сделать для этого – выбрать из выпадающего списка нужный материал, выбрать его параметры: толщину, дину и ширину. Если нужно конкретно узнать его состояние при той или иной температуре, можете выбрать и эту функцию на сайте. Отметим, расчеты проводятся относительно начальной температуры материала 0°C. Ответы выдаются на анализе коэффициентов линейного теплового расширения, и расчетам, которые уже проведены и запрограммированы на сайте. Система реагирует на изменения и самостоятельно выполняет подсчет.

Какие материалы чаще всего подвергаются расширению

Прежде всего, это – металлы: алюминий, купрум, медь. Среди камней можно отметить гранит базальт, кварцит и даже кирпич. Аналогично на высокие температуры реагируют дерево, сложные штукатурки и стекло. Из вышеперечисленных материалов наименьший коэффициент теплового расширения имеют:

• клинкерный и стеновой кирпич;
• дерево;
• штукатурка;
• базальт;
• стеновой кирпич.

Для сравнения, наибольший показатель – у алюминия, стали и меди. К примеру, КТЛР алюминия составляет 24•10-6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали. Поэтому монтаж трубопровода невозможен без предварительных расчетов, особенно если планируется использовать алюминиевые трубы для горячего водоснабжения или отопления. Изменение длины трубопровода при перепадах температуры определяется по формуле

dL = a • l • (tmax – tc), мм, где:

• а – КТЛР материала, из которого изготовлена труба или другое изделие;
• tmax – наибольшая температура, которой достигает теплоноситель;
• tс — температура окружающей среды на момент установки конструкции;
• l — длина трубопровода.

Также есть специально составленные таблицы значений среднего температурного коэффициента линейного расширения различных материалов. Но прибегать к ним и сложным расчетам не обязательно, если под рукой есть интернет и безошибочное решение можно получить с помощью калькулятора за считанные минуты.

Коэффициент тепловое расширение кирпича

Огнеупорность — способность материала противостоять, не расплавляясь, действию высоких температур.

Характеризуется она температурой, при которой стандартный образец в виде трехгранной усеченной пирамиды при нагревании в печи но заданному режиму размягчается и, оседая, касается своей вершиной подставки, на которой он укреплен.

Характеризуемые этим показателем материалы подразделяются на легкоплавкие (менее 1350°), тугоплавкие (1350-1580°) и огнеупорные (более 1580°), которые в свою очередь подразделяются на собственно огнеупорные (от 1580 до 1770°), высокоогнеупорные (от 1770 до 2000°) и высшей огнеупорности (выше 2000°).

Из керамических материалов и изделий к огнеупорным можно отнести шамотные (огнеупорность 1610-1750°) огнеупоры.

Термостойкость — свойство материала не растрескиваться при резких и многократных изменениях температуры.

Она повышается по мере уменьшения относительного температурного коэффициента линейного расширения материала и приобретения им однородной структуры.

Термостойкость усиливается глазурованием. Надлежащей термической стойкостью должны обладать плитки для внутренней облицовки стен, встроенные детали, канализационные трубы и др.

Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать требуемое по условиям долговечности число циклов попеременного замораживания и оттаивания. Материал считается морозостойким, если он после испытания по заданному режиму не утратил своей прочности или снизил ее не более чем на 25% и потерял в весе не более 5%.

Оценка по морозостойкости имеет большое значение для стеновых, кровельных, дорожных материалов, а также для материалов, применяемых при устройстве наружной облицовки. Этот показатель свойств регламентируется соответствующими нормативными документами.

Например, морозостойкость кирпича строительного легкого должна быть не менее 10 циклов, киряича глиняного обыкновенного, лекального, а также стеновых камней — не менее 15 циклов и т. д.

Для повышения морозостойкости кирпича весьма важное значение имеют однородность глиняной массы, отсутствие в ней легкорастворимых солей, отсутствие свилеватости (волнообразной слоистости) при формовании, правильно выбранные режимы сушки и обжига, обеспечивающие получение изделий без трещин. Морозостойкость может быть повышена также введением в шихту выгорающих добавок, переходом на изготовление пустотелого кирпича. Испытание на морозостойкость является обязательным для всех фасадных облицовочных материалов.

Термическое расширение — свойство материала увеличивать свои размеры при нагревании. Это свойство керамических материалов встречается при устройстве футеровок вращающихся печей, вагранок, сводов туннельных, кольцевых и других печей с применением при этом глин, каолинов, различных видов шамотных изделий.

При подборе керамических масс и глазурей для них одним из основных параметров является относительный температурный коэффициент линейного расширения (?), а также относительный температурный коэффициент объемного расширения материалов (?), определяемые по формулам:

где l, l₁, ?, v₁ — соответственно начальные и конечные линейные размеры и объемы образца в температурном диапазоне определения ? и ?; t. t₁ —начальная и конечная температура в диапазоне определения.

В таблице ниже приведены значения относительного температурного коэффициента линейного расширения для не которых материалов.

В интервале температур от 20 до 1000° средний относительный температурный коэффициент линейного расширения фарфора 30· 10 -7 , фаянса 47-58 · 10 -7 .