Теплоемкость цемента: Теплоемкость цемента — подробный ответ здесь!

Содержание

Удельная теплоёмкость — урок. Физика, 8 класс.

Для того чтобы нагреть на определённую величину тела, взятые при одинаковой температуре, изготовленные из различных веществ, но имеющие одинаковую массу, требуется разное количество теплоты.

Пример:

Для нагревания \(1\) кг воды на \(1 \)°C требуется количество теплоты, равное \(4200\) Дж. А если нагревать \(1\) кг цинка на \(1\) °C, то потребуется всего \(400\) Дж. 

Удельная теплоёмкость вещества — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать веществу массой \(1\) кг для того, чтобы его температура изменилась на \(1~°C\).
\([c]=1\frac{Дж}{кг \cdot °C}\).

Пример:

По таблице удельной теплоёмкости твёрдых веществ находим, что удельная теплоёмкость алюминия составляет \(c(Al)=920 \frac{Дж}{кг \cdot °C}\). Поэтому при охлаждении \(1\) килограмма алюминия на \(1\) градус Цельсия (\(°C\)) выделяется \(920\) джоулей энергии. Столько же необходимо для нагревания \(1\) килограмма на алюминия на \(1\) градус Цельсия (\(°C\)).

Ниже представлены значения удельной теплоёмкости для некоторых веществ.

 

Твёрдые вещества

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°С)

Алюминий

\(920\)

Бетон

\(880\)

Дерево

\(2700\)

Железо,

сталь

\(460\)

Золото

\(130\)

Кирпич

\(750\)

Латунь

\(380\)

Лёд

\(2100\)

Медь

\(380\)

Нафталин

\(1300\)

Олово

\(230\)

Парафин

\(3200\)

Песок

\(970\)

Платина

\(130\)

Свинец

\(120\)

Серебро

\(240\)

Стекло

\(840\)

Цемент

\(800\)

Цинк

\(400\)

Чугун

\(550\)

Сера

\(710\)

 

Жидкости

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°C)

Вода

\(4200\)

Глицерин

\(2400\)

Железо

\(830\)

Керосин

\(2140\)

Масло

подсолнечное

\(1700\)

Масло

трансформаторное

\(2000\)

Ртуть

\(120\)

Спирт

этиловый

\(2400\)

Эфир

серный

\(2300\)

 

Газы (при постоянном давлении и температуре \(20\) °С)

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°C)

Азот

\(1000\)

Аммиак

\(2100\)

Водород

\(14300\)

Водяной

пар

\(2200\)

Воздух

\(1000\)

Гелий

\(5200\)

Кислород

\(920\)

Углекислый

газ

\(830\)

 

Удельная теплоемкость реальных газов, в отличие от идеальных газов, зависит от давления и температуры. И если зависимостью удельной теплоемкости реальных газов от давления в практических задачах можно пренебречь, то зависимость удельной теплоемкости газов от температуры необходимо учитывать, поскольку она очень существенна.

 

Обрати внимание!

Удельная теплоёмкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.

Пример:

Вода в жидком состоянии имеет удельную теплоёмкость, равную \(4200\) Дж/(кг·°С), в твёрдом состоянии (лёд) — \(2100\) Дж/(кг·°С), в газообразном состоянии (водяной пар) — \(2200\) Дж/(кг·°С).

Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью. Но самое интересное, что теплоёмкость воды снижается при температуре от \(0\) °С до \(37\) °С и снова растёт при дальнейшем нагревании.

 

 

В связи с этим вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает из окружающей среды огромное количество теплоты. А зимой вода остывает и отдаёт в окружающую среду большое количество теплоты. Данное явление оказывает на климат данного региона. Летом здесь нет изнуряющей жары, а зимой — лютых морозов.

 

 

Высокая удельная теплоёмкость воды нашла широкое применение в различных областях: от медицинских грелок до систем отопления и охлаждения.

 

 

Не задумывались ли вы, почему воду используют при тушении пожаров? Из-за большой теплоемкости. При соприкосновении с горящим предметом вода забирает у него большое количество теплоты. Оно значительно больше, чем при использовании такого же количества любой другой жидкости.

 

 

Помимо непосредственного отвода тепла, вода гасит пламя ещё и косвенным образом. Водяной пар, образующийся при контакте с огнём, окутывает горящее тело, предотвращая поступление кислорода, без которого горение невозможно.

Какой водой эффективнее тушить огонь: горячей или холодной? Горячая вода тушит огонь быстрее, чем холодная. Дело в том, что нагретая вода скорее превратится в пар, а значит, и отсечёт поступление воздуха к горящему объекту.

Какая существует теплоемкость бетона? — Блог о строительстве

При строительстве домов с использованием бетона, всегда производятся расчеты, так вот для этого обязательно нужно знать удельную теплоемкость бетона. Удельная теплоемкость или просто теплоемкость бетона, очень важна и без нее не обойтись, в строительстве, когда например рассчитывается теплопроводность конструкции, для того что определить расходы на ускорение твердения строения из бетона.

Теплоемкость бетона — это количество тепла, которое нужно передать бетону, для того что бы его температура изменилась, на одну единицу.

Связанные статьи: Преимущества пенобетона

Коэффициент расширения бетона

Меняющийся размер бетона, из за влияния температуры, обозначается коэффициентом расширения бетона. Размер этого коэффициента расширения бетона равен 0.00001 (ºС)-1, а это означает, что если температура изменится на 80 ºС, то расширение будет около 0.8 мм/м. Получается, что для любой бетонной постройки требуются температурные швы.

Температурно усадочные швы

Температурно усадочные швы, в России должны быть начиная от 1.1 мм на 1м, делая вывод из расчета 0.3 мм — это усадка + 0.8 — температурный коэффициент. В строительных нормах и правилах (СНИП), размеры больше, так же стоит учитывать и то, что изменения температур порядка 80 ºС и больше, вызывают трещины в бетоне, который имеет жесткий наполнитель внутри, потому что существует разница коэффициентов расширения раствора и внутреннего наполнителя.

Связанные статьи:

    Дома из пенобетонных блоковСколько цемента в кубе бетона

Теплоемкости бетонов

Теплопроводность монолитных бетонов при условии что он воздушно-сухой составляет порядка 1.35 Bт/(m*ºC) = 1.5 ккал/(ч*м*ºС). Высокие характеристики теплопроводности такого тяжелого бетона, заставляют обязательно использовать утепление наружных стен из монолитного бетона.

Теплопроводность пористого бетона и его разновидностей — составляет порядка 0.35 — 0.75 Bт/(m*ºC)= 0.3-0.6 ккал/(ч*m*ºC), учитывайте, что прочность таких бетонов значительно ниже.

Удельная теплоемкость тяжелых и пористых бетонов (сухих) — около 1кДж/(кг*ºС) = 0.2 ккал/(кг*ºC)

Объемная теплоемкость тяжелых бетонов — около 2.5 кДж/(м3*К), пористых же зависит и изменятся от их плотности.

Смотрите так же: Керамзитобетон состав и пропорции

Удельная теплоемкость бетонной смеси (жидкой)- около 1.5 кДж/(кг*ºC) = 0.3 kkal/(kg*ºC), не забывайте, что такая смесь легче, чем тяжелый бетон и тяжелее чем пористый. -6. Почти как и у коэффициента расширения стали (в зависимости от марки они так же изменяются), в связи с чем железобетонные конструкции очень распространены.

    Дата: 22-05-2015Просмотров: 79Комментариев: Рейтинг: 18

Теплоемкость бетона довольно важный показатель при строительстве любого здания или сооружения. Как правило, такой показатель составляет 0,00001(°С)-1.

Обусловлено это тем, что со временем все бетонные конструкции неизбежно претерпевают изменения плотности из-за набухания или усадки. Это происходит даже тогда, когда температура воздуха и уровень влажности вокруг бетона остаются неизменными. Если рассматривать подробно, то сам бетон как каменный материал для строительства формируется из смеси того или иного вида вещества, имеющие вяжущие свойства.

Соотношение между компонентами в бетонной смеси.

Изготовление такого искусственного материала проводится в соответствии с количеством вяжущего вещества и воды. При этом воду можно использовать как питьевую, так и любую другую.

И именно исходя из предназначения бетонных материалов, строители производят расчеты по определению нужной теплоемкости смеси. Теплоемкость определяется как удельная величина, которая влияет на расстояние усадочных швов, необходимых для надежности самой конструкции. Существуют разные показатели усадки бетона и особая технология исследования его при изготовлении.

Показатели температурных изменений

Таблица основных свойств бетона.

Такой процесс, как усадка или, наоборот, набухание бетона, напрямую зависит от количества цементного вещества, замешанного в растворе при его изготовлении.

Со временем после строительства и уже ввода здания в эксплуатацию бетон будет постепенно высыхать и на каждый метр линейного размера давать усадку около 0,3 мм. Приблизительно на такую же величину будет происходить и набухание готового материала. Так, при покупке цементного вещества и изготовлении бетона важно знать, что:

    в зависимости от количества самого цемента в заготовленной массе для изготовления цементных плит необходимо обязательно учитывать расстояние усадочных швов;в среднем усадочный шов должен быть более 1,1 мм на 1 м общих линейных размеров;для бетона коэффициент расширения от температурных колебаний (удельная теплоемкость) составляет 0,00001(°С)-1, и, например, при повышении или понижении температуры на 40° он расширится до 0,8 мм/м. ;заготовленная смесь для бетона всегда легче, чем уже готовый материал;он бывает монолитный, тяжелый и пористый, и удельная теплоемкость напрямую зависит от его вида.

Вернуться к оглавлению

Для определения теплоемкости заготовленную массу выкладывают в специальную форму и ставят температурный датчик по центру. Далее она подвергается вибрации, при этом саму форму в месте зазора закрывают крышкой с уплотняющей замазкой, имеющей водонепроницаемые свойства. Для проведения этой процедуры используют аппаратуру, которая одновременно регистрирует и в то же время регулирует температурные колебания внутри формы со смесью.

Форму, в которую укладывают смесь помещают в адиабатическую камеру, способную поддерживать внутри нужную температуру для измерений.

При этом важно отметить, что температура в адиабатической камере должна быть доведена до температуры самой бетонной массы.

Все замеры и записи температурных колебаний фиксируются на ленту регистрирующей и регулирующей аппаратуры.

В дальнейшем после проведения испытаний проводят расшифровку лент регистрирующей аппаратуры. Важно отметить, что удельная теплоемкость смеси должна быть исследована не позднее 1 часа после ее изготовления, а такое испытание необходимо проводить не менее 5 суток пока температура в камере не превысит 1°.

Во время работ по возведению бетонного дома выполняют специальные расчеты, для которых необходимо знать такую величину, как теплоемкость. То есть, то количество теплого воздуха, которое передается раствору и изменяет его температуру, хотя бы на единичку.

Величина или класс бетона, который подвержен модификации, называют коэффициентом или постоянной необходимой для расширения состава.Она составляет 0,00001 (°С)-¹. Значит, что при изменении температуры на 60°С, расширение составит 0,6 мм/м. Поэтому для любого бетонного сооружения необходимы так называемые температурные швы.

Бетон

Для нашей страны эта величина на 1 мм составляет 1,1 мм.

Исходя из этих данных, 0,3 мм указывает на усадку, +0,6 – коэффициент температуры. В СНИП – е рассмотрены большие размеры, но при этом необходимо учесть тот факт, что изменение на 80°С может повлечь за собой появление трещин в бетоне, имеющим жесткий заполнитель. Поэтому берут во внимание разницу коэффициента расширения и наполнителя (внутреннего).

Теплоемкость бетонного состава

Так как существует много видов раствора, то данная величина также различна. Например, для монолитного воздушно-сухого бетона она составляет 1,35 Вт(м*°С). А это значит, что удельная теплоемкость бетона высокая и поэтому, все наружные стенки строения нужно утеплить.

Если применяемый бетон пористый, тогда данная величина составит от 0,35 до 0,75 Вт(м*°С), так как такой вид раствора имеет низкую прочность.

Тяжелый бетон имеет удельную теплоемкость в пределах 1000 Дж/(кг *°С), то есть 0,2 ккал/(кг*°С). При этом этот же но уже объемный показатель тяжелого типа составляет 2500 Дж/(м³*К), а если состав пористый, тогда изменения полностью зависимы от плотности материала. -6, отметим, что у стали он точно такой же.

Что такое удельный вес бетона?

При реставрационных работах, капитальном или точечном ремонте нужно не только приобрести необходимое количество материала, но и сделать расчет по характеристикам.

Такое понятие как удельный вес не используют, но все виды бетона отличаются по примененным компонентам. Хотя чаще всего в качестве наполнителя применяют щебень, гальку и другие материалы, но, даже используя одинаковое их количество, не удается сделать идентичный раствор, так как гранулы одного и того же элемента могут отличаться друг от друга (по форме и размеру). Чем они крупнее, тем больше поры в структуре бетона.

Но при проведении работ строителей интересует, сколько весит материал. Ведь по этому параметру и определяют специфику его применения, так как именно по этой величине рассчитывают конструкции с учетом местного климата и других условий. Например, при возведении фундамента, для определения его типа (с учетом почвы на участке), необходимо знать, сколько составляет удельная масса бетона, то же самое касаемо перекрытий, несущей конструкции и др.

Специалисты чаще применяют такое понятие, как «объемный вес», но данная величина не является постоянной. А вес данного строительного материала полностью зависит от тех компонентов, из которых его готовят. Также сюда нужно приплюсовать и воду, которая необходима для замеса.

Учитывая все эти ингредиенты, различают следующие типы бетона:

    тяжелый и особо тяжелый;легкий и особо легкий.

Рассмотрим каждый вид в отдельности.

Тяжелый бетон

Для его приготовления применяют крупнофракционную щебенку или гравий. Таким раствором производят заливку фундаментов, возводят несущую конструкцию. У специалистов имеется приблизительное соотношение ингредиентов, которое может изменяться, а вместе с ней варьирует вес бетона (от 1,8 до 2,5 т/м³).

Особо тяжелый материал применяют редко, только во время строительства специальных промышленных объектов. В качестве крупного заполнителя используют гематит, барит и др. Иногда в состав раствора добавляют железную руду и чугунную дробь.

От их количества зависит вес бетона. А цемент должен быть только высокого качества. Такой вид бетона имеет удельную массу от 2,5 до 3,0 т/м³.

Легкий и особо легкий бетон

Данный раствор образовывает структуру с порами, вес материала варьирует от 0,5 до 1,8 т/м³. Для такого типа бетона в качестве наполнителя применяют пемзу, туф и др.

Максимальный вес 1 м³ особо легкого материала до 0,5 т, а в строительстве он используется как теплоизолятор, во время работ по гидроизоляции шва, стыка или его применяют при заделывании трещин. В качестве наполнителя используют перлиты, вермикулит и др.

Применение бетона

Как определить удельное сопротивление?

Для того чтобы вычислить этот показатель необходимо взять образец – куб с ребрами в 20 см.

Его подключают к переменному току, при этом частота промышленная. Бетон укладывают в форму имеющую размеры 20Х20Х20 см. Дно и противоположные стены конструкции выполняются из материала, который не проводит ток, а другие стороны стальные – пластинчатые электроды.

Напряжение регулируют трансформатором.

К кубу подключают вольтметр (параллельно) и миллиамперметр (последовательно). Их измерительный механизм относится к электромагнитной системе. Также к кубу подсоединен ваттметр имеющий механизм ферродинамической системы.

Подключив данную конструкцию, вычисляют удельное сопротивление бетона, которое определяется формулой:

    P = 0,2 V/ I, где P – удельное сопротивление;V – показания вольтметра;I – показания амперметра.

Следует учесть, что при этом ваттметр (его показания) удерживают на начальной величине.

Заключение

Это экспериментальный вариант расчета данной величины.

Отметим, что существуют и другие методы позволяющие произвести вычисление не только удельного сопротивления, но и веса бетона.

Источники:

  • betonobeton. ru
  • ostroymaterialah.ru
  • stroitel5.ru

Репетитор-онлайн — подготовка к ЦТ

Пример 15. При изготовлении смеси в бункер засыпали некоторую массу песка и вчетверо большую массу цемента. Удельные теплоемкости цемента и песка равны 810 и 960 Дж/(кг ⋅ К) соответственно. Определить удельную теплоемкость смеси.

Решение. Удельная теплоемкость смеси определяется формулой

cуд=QmΔT,

где Q — количество теплоты, необходимое для того, чтобы повысить температуру смеси на ΔT; m — масса смеси.

Количество теплоты, необходимое для нагревания смеси, —

Q = Q 1 + Q 2,

где Q 1 — количество теплоты, необходимое для нагревания песка, входящего в состав смеси, на ΔT; Q 2 — количество теплоты, необходимое для нагревания цемента, входящего в состав смеси, на ΔT.

Количество теплоты, необходимое для нагревания:

Q 1 = c уд1m 1∆T,

где c уд1 — удельная теплоемкость песка; m 1 — масса песка;

Q 2 = c уд2m 2∆T,

где c уд2 — удельная теплоемкость цемента; m 2 — масса цемента.

Количество теплоты, необходимое для нагревания смеси песка и цемента, определяется выражением

Q=cуд1m1ΔT+cуд2m2ΔT=(cуд1m1+cуд2m2)ΔT.

Масса смеси есть сумма масс песка и цемента:

m = m 1 + m 2.

Подставим полученные выражения для количества теплоты и массы смеси в формулу удельной теплоемкости смеси:

cуд=(cуд1m1+cуд2m2)ΔT(m1+m2)ΔT=cуд1m1+cуд2m2m1+m2.

Произведем преобразование полученного выражения с учетом соотношения масс:

m 2 = 4m 1, т.е. cуд=cуд1m1+4cуд2m1m1+4m1=cуд1+4cуд25.

Расчет дает значение:

cуд=960+4⋅8105=840 Дж/(кг ⋅ К).

Следовательно, удельная теплоемкость смеси составляет 840 Дж/(кг ⋅ К).

Тепловые характеристики бетонной смеси | Стандарт-Ресурс

Хоть тепловые характеристики бетонной смеси напрямую и не влияют на его долговечность, однако они устанавливают поведение бетона в разных условиях, немаловажны при сооружении больших зданий. Ввиду этого тепловые характеристики бетонной смеси необходимо прописывать при проектировании.

К примеру, в проекте конструкции надо указывать уровень изоляции; в плитах не должно возникать трещинок и деформаций; напряжения, появляющиеся в статически неопределенной системе при перемене температуры, требуется предусматривать; в больших сооружениях из бетона нужно определить вероятное увеличение температуры при цементной гидратации и разработать охлаждающую систему.

Характеристики бетона

Тепловые свойства бетона характеризуются такими параметрами, как:

  • Теплопроводность;
  • Термодиффузия;
  • Удельная теплоемкость;
  • Коэффициент терморасширения.

Теплопроводность характеризует способность бетонной смеси к передаче сквозь себя потока тепла, появляющегося по причине разности температур на поверхностях, которые ограничивают какое-либо сооружение. Бетонная теплопроводность меняется в зависимости от его структуры, плотности и влажности.

Термодиффузия представляет собою перемещение компонентов бетона под воздействием определенного температурного градиента. Если температурная разность неизменна, то, ввиду термодиффузии, в бетоне появляется градиент концентрации, вызывающий обыкновенную диффузию.

Удельная теплоемкость равна теплоемкости, поделенной на вес. Физически она обозначает, сколько тепла надо передать единице вещества, чтобы оно увеличило собственную температуру на один градус. Данный параметр зависит от температуры бетона и иных термодинамических характеристик. Стандартным показателем для бетона считается 0,88.

Коэффициент терморасширения показывает, как изменяется объем бетонной смеси, когда на нее влияет высокая/низкая температура. Раствор и крупный заполнитель в бетоне несколько отличаются по данному показателю. При сменах температур они изменяются не одинаково. При сильных перепадах бетон может растрескаться внутри. Если верно выбрать состав бетона, то возможно не допустить появления трещинок. \circ\) C, \(c_1=830\) Дж/(кг·К), \(t-?\)

Решение задачи:

Запишем уравнение теплового баланса:

\[{Q_1} = {Q_2}\]

Здесь \(Q_1\) – количество теплоты, полученное цементом от воды при нагревании до температуры \(t\), \(Q_2\) – количество теплоты, отданное водой цементу при охлаждении до той же температуры. Распишем количества теплоты по известным формулам:

\[{c_1}{m_1}\left( {t – {t_1}} \right) = {c_2}{m_2}\left( {{t_2} – t} \right)\]

Удельная теплоемкость воды \(c_2\) равна 4200 Дж/(кг·°C).

Распишем массу воды \(m_2\) как произведение плотности воды \(\rho_2\) на объем \(V_2\). Напомним, что плотность воды равна 1000 кг/м3.

\[{c_1}{m_1}\left( {t – {t_1}} \right) = {c_2}{\rho _2}{V_2}\left( {{t_2} – t} \right)\]

Раскроем скобки в обеих частях равенства:

\[{c_1}{m_1}t – {c_1}{m_1}{t_1} = {c_2}{\rho _2}{V_2}{t_2} – {c_2}{\rho _2}{V_2}t\]

Все члены с множителем \(t\) перенесем в левую сторону, вынесем его за скобки, остальные члены перенесем в правую сторону. \circ\;C  = 304\;К\]

Ответ: 304 К.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Способ повышения теплоемкости и теплоаккумулирующей способности бетонов и строительных растворов

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для повышения удельной теплоемкости и теплоаккумулирующей способности бетонов и строительных растворов. Способ повышения теплоемкости и теплоаккумулирующей способности бетонов и строительных растворов включает дополнительное введение к основным компонентам на стадии приготовления бетонной или растворной смеси теплоаккумулирующего капсулированного заполнителя, в частности теплоемкого заполнителя в форме капсул, содержащих теплоаккумулирующее вещество в прочной химически стойкой оболочке с возможностью температурного изменения его объема. В качестве теплоаккумулирующего вещества используют стоки аффинажного производства, при этом указанный заполнитель вводят в количестве от 10 до 90% объема. Технический результат — повышение удельной теплоемкости и теплоаккумулирующей способности бетонов и строительных растворов для обеспечения повышения энергоэффективности строительных объектов, эксплуатируемых в широком диапазоне температур, включая отрицательные значения, утилизация отходов. 1 ил., 4 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для повышения удельной теплоемкости и теплоаккумулирующей способности бетонов и строительных растворов.

Известен способ получения теплоемких материалов на основе талькомагнезита, включающий получение 30-60% водной суспензии талькомагнезита путем измельчения талькомагнезита, смешение его с водой, дополнительное введение в суспензию 5-15 мас.% окислов железа, 0,5-4 мас.% жидкого стекла, 0,05-7 мас.% цемента, обработку в роторном кавитационном аппарате при числе оборотов ротора 3000-12000 в минуту, температуре 15-70°C, числе циклов обработки 5-50, формование полученной массы под давлением и ее термическую обработку (Патент РФ №2259974, дата приоритета 24. 03.2004, дата публикации 10.09.2005, автор Штагер В.П., RU).

Недостатком известного аналога является сложный химический состав и технологический процесс производства материалов, незначительное повышение удельной теплоемкости, а также ограниченная область его применения, обусловленная ограничением сырьевой базы по составу и возможностью получения теплоемких материалов на основе талькомагнезита, что свидетельствует о том, что способ не является универсальным.

Известны бетоны (ГОСТ 7473, ГОСТ 25192) или раствор (ГОСТ 28013), характеризующиеся удельной теплоемкостью 0,84 кДж/кг°C (по данным СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»).

Однако для оценки и повышения энергоэффективности строительных объектов важно учитывать такие теплотехнические характеристики, как теплоемкость, так и теплоаккумулирующую способность строительных материалов. В частности, применение материалов с высокой теплоемкостью и высокой теплоаккумулирующей способностью позволяет замедлить изменение температуры конструкции в течение периода времени с изменением температуры окружающей среды. Таким образом, представляется возможным уменьшить амплитуду колебания температуры конструкции с обеспечением сдвига фаз пиковых значений температуры в течение, например, ночного и дневного времени суток. Данный эффект с экономической целесообразностью может быть использован в наружных и внутренних ограждающих конструкциях при наличии автоматизированной системы отопления, а также в полах с подогревом и конструкциях промышленных холодильников с учетом того, что себестоимость электроэнергии в периоды времени с минимальной нагрузкой сети (как правило, ночные) более низкая.

В качестве прототипа принят способ повышения теплоаккумулирующей способности строительных элементов из бетона, характеризующийся введением в состав при изготовлении строительных элементов инкапсулированного материала, обладающего скрытой теплотой (энтальпией — ΔH, [Дж/г]) фазового перехода, в частности парафиновой смеси или воска, причем инкапсулированный материал добавляют в качестве заполнителя в форме микрокапсул с оболочкой из полимера (Патент РФ №2391319, дата приоритета 21. 04.2006, дата публикации 10.06.2010, авторы ВИТТХОН Михель и др., DE, прототип).

Недостатком прототипа является ограниченная область применения теплоаккумулирующих материалов, полученных известным по прототипу способом, в связи с тем, что наличие в материале парафиновых микрокапсул обеспечивает теплоаккумулирующий эффект до 200 Дж/г за счет плавления парафина в диапазоне температур от 22°C до 28°C, что обуславливает целесообразное их использование в регионах с теплым климатом.

Задачей изобретения является получение теплоемких и теплоаккумулирующих бетонов и строительных растворов для повышения энергоэффективности строительных объектов, эксплуатируемых в широком диапазоне температур, включая отрицательные значения.

Для решения поставленной задачи в способе повышения теплоемкости и теплоаккумулирующей способности бетонов и строительных растворов путем дополнительного введения к основным компонентам на стадии приготовления бетонной или растворной смеси теплоаккумулирующего капсулированного заполнителя, в частности теплоемкого заполнителя в форме капсул, содержащих теплоаккумулирующее вещество в прочной химически стойкой оболочке с возможностью температурного изменения его объема, согласно изобретению в нем используют капсулированный заполнитель со стоками аффинажного производства, имеющими большую удельную теплоемкость, чем у обычного бетона, причем капсулированный заполнитель вводят в количестве от 10% до 90% объема.

В практическом применении максимальное объемное содержание теплоемкого заполнителя в бетоне (растворе) зависит от гранулометрического состава заполнителя и требуемых теплофизических свойств бетона (раствора) и может быть меньше 90%. Объемное содержание заполнителя меньше 10% не оказывает значительного влияния на повышение удельной теплоемкости и теплоаккумулирующей способности в бетонах и строительных растворах.

Кроме того, в качестве теплоаккумулирующего вещества в капсулированном заполнителе может быть использована вода или солевые растворы, также повышающие теплоемкость и теплоаккумулирующую способность бетонов и строительных растворов. К тому же, целесообразно использование капсулированного заполнителя с солевыми растворами, теплоемкость и агрегатное состояние которых не изменяется при отрицательных температурах, в отличие от других жидких материалов.

Введение в состав бетонной или растворной смеси капсулированного заполнителя с любым указанным жидким высокотеплоемким веществом на стадии приготовления смесей приводит к повышению удельной теплоемкости и теплоаккумулирующей способности бетонов и строительных растворов.

На практике теплоемкость инкапсулированного заполнителя цементных бетонов можно изменять в значительных пределах и при этом использовать материалы с изменяющимся фазовым состоянием, весьма перспективных с позиции энергосбережения и энергоэффективности. Эффективность применения таких материалов оценивается величиной скрытой энергии, выделяемой или поглощаемой в процессе кристаллизации, плавления, испарения и конденсации.

Составы бетонов обычно рассчитывают по абсолютным объемам. Расчетную величину плотности бетона ρ, содержащего менее плотный, но имеющий значительно большую теплоемкость заполнитель (инкапсулированная вода и ее солевые растворы), можно определить как сумму плотностей растворной части и заполнителя, умноженных на соответствующие доли их содержания в 1 м3 бетона:

где ρm — плотность затвердевшей растворной части бетона, в которой распределен заполнитель; ρL — плотность теплоемкого заполнителя; φm — объемная доля растворной части в бетоне.

Таким образом, зная расчетную плотность бетона ρ, теплоемкости растворной части cm и заполнителя cL, общую теплоемкость системы C можно рассчитать по формуле:

В данном случае плотностью и теплоемкостью капсулы пренебрегаем.

Примеры реализации способов получения теплоемких и теплоаккумулирующих бетонов и строительных растворов основаны на том, что на стадии приготовления бетонной или растворной смеси вводится заполнитель из высокотеплоемкого вещества, заключенного в капсулы с прочной и химически стойкой оболочкой, например из полимера.

Полученные результаты сведены в следующие таблицы: таблица 1 — теплофизические свойства бетонов с матрицей из тяжелого бетона и инкапсулированной водой; таблица 2 — теплофизические свойства бетонов с матрицей из легкого бетона и инкапсулированной водой; таблица 3 — теплофизические свойства бетонов с инкапсулированным солевым раствором плотностью 1,28 кг/м3; таблица 4 — теплофизические свойства бетонов с инкапсулированным солевым раствором плотностью 1,38 кг/м3.

Пример 1. В качестве известного высокотеплоемкого вещества использована вода (удельная теплоемкость 4,2 кДж/кг°C и теплоаккумулирующая способность (ΔH — энтальпия фазового перехода) до 333 Дж/г при н.у.) или ее солевые растворы.

Согласно приведенному выражению (2) и таблице 1, отражающей зависимость теплофизических свойств бетона от объемного содержания заполнителя, следует, что наличие капсулированного высокотеплоемкого заполнителя с водой в объеме от 10 до 90% в 1 м3 бетона с матрицей из тяжелого бетона позволяет повысить теплоемкость системы в 4,7 раза, а теплоаккумулирующий эффект, характеризующийся величиной энтальпии фазового перехода, до 300 Дж/г за счет кристаллизации воды или плавления льда при температуре около 0°C.

Таблица 1.
Теплофизические свойства бетонов с матрицей из тяжелого бетона и инкапсулированной водой
№ п/п Объемная доля заполнителя Плотность бетона, кг/м3 Теплоемкость системы Энтальпия фазового перехода, Дж/г
Удельная теплоемкость, Дж/кг·°C×10-3 Объемная теплоемкость, Дж/м3·°C×10-6
1 0,9 1138 3,476 3,956 300
2 0,8 1278 2,926 3,741 266
3 0,7 1419 2,485 3,525 233
4 0,6 1559 2,123 3,309 200
5 0,5 1699 1,821 3,094 167
6 0,4 1839 1,565 2,878 133
7 0,3 1979 1,345 2,663 100
8 0,2 2120 1,155 2,447 67
9 0,1 2260 0,987 2,232 33
Таблица 2.
Теплофизические свойства бетонов с матрицей из легкого бетона и инкапсулированной водой
№ п/п Объемная доля заполнителя Плотность бетона, кг/м3 Теплоемкость системы Энтальпия фазового перехода, Дж/г
Удельная теплоемкость, Дж/кг·°C×10-3 Объемная теплоемкость, Дж/м3·°C×10-6
1 0,9 958 3,971 3,805 300
2 0,8 918 3,744 3,438 266
3 0,7 879 3,496 3,071 233
4 0,6 839 3,224 2,705 200
5 0,5 799 2,926 2,338 167
6 0,4 759 2,596 1,971 133
7 0,3 719 2,230 1,604 100
8 0,2 680 1,821 1,238 67
9 0,1 640 1,361 0,871 33

Согласно приведенному выражению (2) и таблице 2, отражающей зависимость теплофизических свойств бетона от объемного содержания заполнителя, следует, что наличие капсулированного высокотеплоемкого заполнителя с водой в объеме от 10 до 90% в 1 м3 бетона с матрицей из легкого бетона позволяет повысить теплоемкость системы в 4,5 раза, а теплоаккумулирующий эффект, характеризующийся величиной энтальпии фазового перехода, до 300 Дж/г за счет кристаллизации воды или плавления льда при температуре около 0°C.

Пример 2. В качестве высокотеплоемкого заполнителя использованы отходы промышленности, в частности водные солевые растворы, полученные в результате утилизации стоков аффинажного производства завода ОАО «Красцветмет» в г. Красноярске:

1 — солевой раствор плотностью 1,28 кг/м3, pH составляет 8,2, имеющий удельную теплоемкость не менее 3 кДж/кг·°C, не кристаллизуется при охлаждении (не замерзает) до минус 30°C, с химическим составом: SO4− — 360 мг/л, Cl — 147000 мг/л, NO3− — 111000 мг/л, Ca+ — 31600 мг/л, Fe — 0,78 мг/л, Cu — 0,141 мг/л, Ni — 0,0078 мг/л, Zn — 1,14 мг/л, Pb — 8,6 мг/л.

Таблица 3.
Теплофизические свойства бетонов с инкапсулированным солевым раствором на основе стоков аффинажного производства плотностью 1,28 кг/м3
№ п/п Объемная доля заполнителя Плотность бетона, кг/м3 Теплоемкость системы
Удельная теплоемкость, Дж/кг·°C×10-3 Объемная теплоемкость, Дж/м3·°C×10-6
1 0,9 1392 2628 3658
2 0,8 1504 2311 3475
3 0,7 1616 2038 3293
4 0,6 1728 1800 3110
5 0,5 1840 1591 2928
6 0,4 1952 1407 2746
7 0,3 2064 1242 2563
8 0,2 2176 1094 2381
9 0,1 2288 961 2198

Согласно приведенному выражению (2) и таблице 3, отражающей зависимость теплофизических свойств бетона от объемного содержания заполнителя, следует, что наличие капсулированного высокотеплоемкого заполнителя из представленных солевых растворов в объеме от 10 до 90% в 1 м3 бетона с матрицей из тяжелого бетона позволяет повысить теплоемкость системы в 4,35 раза.

2 — солевой раствор плотностью 1,38 кг/м3, pH составляет 5,2, имеющий удельную теплоемкость не менее 3 кДж/кг·°C, не кристаллизуется при охлаждении (не замерзает) до минус 60°C, с химическим составом: Nh5+ — 3000 мг/л, SO4− — 45 мг/л, Cl — 210000 мг/л, NO3− — 260000 мг/л, Ca+ — 126000 мг/л, Fe — 0,88 мг/л, Cu — 3,5 мг/л, Ni — 0,52 мг/л, Zn — 5,8 мг/л, Pb — 0,63 мг/л.

Таблица 4.
Теплофизические свойства бетонов с инкапсулированным солевым раствором на основе стоков аффинажного производства плотностью 1,38 кг/м3
№ п/п Объемная доля заполнителя Плотность бетона, кг/м3 Теплоемкость системы
Удельная теплоемкость, Дж/кг·°C×10-3 Объемная теплоемкость, Дж/м3·°C×10-6
1 0,9 1482 2650 3928
2 0,8 1584 2345 3715
3 0,7 1686 2078 3503
4 0,6 1788 1840 3290
5 0,5 1890 1629 3078
6 0,4 1992 1439 2866
7 0,3 2094 1267 2653
8 0,2 2196 1111 2441
9 0,1 2298 970 2228

Согласно приведенному выражению (2) и таблице 4, отражающей зависимость теплофизических свойств бетона от объемного содержания заполнителя, следует, что наличие капсулированного высокотеплоемкого заполнителя из представленных солевых растворов в объеме от 10 до 90% в 1 м3 бетона с матрицей из тяжелого бетона позволяет повысить теплоемкость системы в 4,67 раза.

Результаты исследования теплоаккумулирующей способности цементных бетонов (растворов) представлены на рисунке в виде графических зависимостей (1-5), отражающих накопление тепловой энергии при нагреве водой и бетонами различных составов, включая бетоны с объемным содержанием теплоемкого заполнителя с водой, составляющим 80%. Приведенные графики относятся к воде (удельная теплоемкость 4,2 кДж/кг°C) (1), теплоемкому тяжелому бетону (удельная теплоемкость 2,93 кДж/кг°C) (2), теплоемкому легкому бетону (удельная теплоемкость 3,74 кДж/кг°C) (3), обычному тяжелому бетону (удельная теплоемкость 0,84 кДж/кг°C) (4) и обычному легкому бетону (удельная теплоемкость 0,84 кДж/кг°C) (5). На графиках (1-5) видно, что удельное количество тепла, накопленное при нагреве разработанными составами, меньше, чем у воды, однако, значительно больше, чем у рядовых составов тяжелых и легких бетонов. Большее накопление тепловой энергии теплоемкими материалами по сравнению с обычными позволит нивелировать экстремальные значения изменения температур (на поверхности и во всем объеме) бетонов, аккумулировать тепловую энергию и, тем самым, экономить электрическую и тепловую энергию при эксплуатации строительных объектов.

Для реализации способа предпочтительно использовать капсулированный заполнитель сферической формы с размерами от 0,3 мм до 5 мм, который можно получить на известных установках, например по патенту РФ №2420350. При этом размер заполнителя выбирается в соответствии с требуемыми теплофизическими свойствами бетонов или растворов и зависит от его объемного содержания в смесях.

Предлагаемый способ повышения теплоемкости и теплоаккумулирующей способности является универсальным и может быть использован для бетонов и растворов различных составов.

Способ повышения теплоемкости и теплоаккумулирующей способности бетонов и строительных растворов путем дополнительного введения к основным компонентам на стадии приготовления бетонной или растворной смеси теплоаккумулирующего капсулированного заполнителя, в частности теплоемкого заполнителя в форме капсул, содержащих теплоаккумулирующее вещество в прочной химически стойкой оболочке с возможностью температурного изменения его объема, отличающийся тем, что в нем используют капсулированный заполнитель со стоками аффинажного производства, имеющими большую удельную теплоемкость, чем у обычного бетона, причем капсулированный заполнитель вводят в количестве от 10% до 90% объема.

Как определить удельную теплоемкость воды. Большая энциклопедия нефти и газа

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: калориметр, термометр, весы, испытуемые тела, мензурка (проградуированная в граммах), электронагревательный прибор.

– подтвердить экспериментально справедливость уравнения теплового баланса;

– вычислить удельные теплоемкости твердых тел;

– оформить в виде таблицы результаты измерений и вычислений;

– записать свои предложения по улучшению техники измерений и вычислений в данной работе.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ ОПЫТА

Одним из основных физических понятий термодинамики является теплоемкость.

Теплоемкостью тела называется физическая величина, численно равная теплоте, которую надо сообщить телу для изменения ее температуры на 1 К в рассматриваемом термодинамическом процессе. С другой стороны, теплоемкость тела равна отношению теплоты dQ, сообщаемой телу, к изменению dT температуры тела в рассматриваемом термодинамическом процессе:

Теплоемкость тела зависит от его химического состава, массы тела и его термодинамического состояния, а также, как видно из определения, от вида процесса изменения состояния тела, в котором поступает теплота dQ.

Тепловые свойства однородных тел характеризуются значениями удельной и мольной (молярной) теплоемкости. Удельной теплоемкостью вещества называется физическая величина с , численно равная теплоте, которую надо сообщить одному килограмму вещества для изменения его температуры на 1 К в рассматриваемом термодинамическом процессе. Теплоемкость однородного тела можно определить как произведение массы тела m на удельную теплоемкость с его вещества:

или (2.2).

Таким образом, связь между dQ и dT для однородного тела имеет вид:

Молярной теплоемкостью называется физическая величина С, численно равная теплоте, которую нужно сообщить одному молю вещества для изменения его температуры на 1 К в рассматриваемом термодинамическом процессе:

С = Мс = (2.4),

где М – молярная масса вещества; С – его удельная теплоемкость в том же процессе.

Выражение (2.4) можно записать теперь в форме:

где = n – количество вещества.

Единицей измерения теплоемкости тела является 1 Дж/К, удельной теплоемкости – 1 Дж/кг. К, молярной – 1 Дж/моль. К.

Если нагревание происходит в условиях, когда объем остается постоянным, то соответствующая молярная теплоемкость называется теплоемкостью при постоянном объеме , или изохорической теплоемкостью, и обозначается С v:

Если при нагревании постоянным остается давление, то теплоемкость называется теплоемкостью при постоянном давлении С р (ее можно также назвать изобарической теплоемкостью):

Отметим, что для твердых тел непосредственному измерению доступна только теплоемкость при постоянном давлении, а не при постоянном объеме, так как из-за теплового расширения нельзя обеспечить постоянство объема тела. Однако вследствие малости изменения объема при нагревании различие между теплоемкостями С р и С v мало.

Экспериментально теплоемкость тела определяют, применяя уравнение теплового баланса. Пусть тело нагрето до температуры, которая выше температуры окружающей среды. Тогда, остывая, тело отдает некоторое количество тепла. По закону сохранения энергии в замкнутой системе количество тепла, полученное средой, должно быть в точности равно количеству тепла, отданного телом. В данной работе, остывая, испытуемое тело отдает тепло воде, находящейся в калориметре, и самому калориметру.

Пусть данное испытуемое тело массой m , нагретое до температуры t 0 , опущено в калориметр с водой, температура которой t 1 . В результате теплообмена температура воды и калориметра повышается до t 2 , а температура тела понижается до t 2 . Количество теплоты, отданное телом, равно:

Q отд = cm (t 0 — t 2 ) (2.6),

где с – удельная теплоемкость испытуемого тела,

t 0 – начальная температура тела,

t 2 – конечная температура тела,

m – масса тела.

Количество теплоты, полученное калориметром и водой равно:

где и – масса и удельная теплоемкость калориметра,

И – масса и удельная теплоемкость воды,

t 1 – начальная температура воды,

t 2 – конечная температура воды.

По закону сохранения энергии в замкнутой системе:

Q отд = Q пол (2.8).

Тогда, подставляя формулы 2.6 и 2.7 в уравнение 2.8 и выражая искомую величину С , получим:

(2.9).

ОПРЕДЕЛИТЬ УДЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТРЕХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТЕЛ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

1. Определить значения масс тел – m i , массы калориметра – , удельной теплоемкости воды – , удельной теплоемкости калориметра – .

2. Налить в калориметр отвешенное количество холодной воды массой комнатной температуры (примерно 150 г).

3. Измерить начальную температуру холодной воды t 1 .

4. Нагреть воду в сосуде до кипения.

5. Поместить одно из испытуемых тел в кипящую воду на некоторое время. Температуру нагретого тела t 0 принять равной температуре кипения воды при нормальных условиях – 100 °С.

6. Поместить нагретое тело в калориметр с водой. Дождаться окончания теплообмена и измерить конечную температуру в калориметре – t 2 .

8. Определить аналогично удельные теплоемкости двух других тел.

9. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 3.

10. По значениям удельных теплоемкостей определить вещества, из которых изготовлены тела.

12. Измерив линейные размеры тел, определить их плотности.

13. Провести расчет погрешностей и записать результат в соответствии с ГОСТом.

14. Записать выводы по лабораторной работе.

Таблица 3

№ п/п М», кг М», кг m, кг C», Дж/кг. К C», Дж/кг. К t 0 , 0 C t 1 , 0 C t 2 , 0 C C, Дж/кг. К

Cтраница 2

Точность определения удельной теплоемкости по Сайксу очень высока. Однако этот метод связан с большими экспериментальными трудностями, чем метод Смита, и также дает точные результаты только для кривых нагрева, хотя может быть применен и для получения кривых охлаждения. Метод Смита разрешает легче исследовать узкие температурные интервалы, но, вероятно, менее точен.  

Следовательно, для определения удельной теплоемкости сг вещества нужно измерить работу А, совершенную внешними силами, действующими на тело, и измерить наблюдаемое в результате совершения работы изменение температуры тела в условиях отсутствия теплообмена его с другими телами.  

Наиболее употребителен способ определения удельной теплоемкости; называемый способом смешения. Калориметр (Реньо) состоит из сосуда красной меди, поставленного на деревянных ножках на дно другого медного сосуда, от которого он отделен слоем воздуха, теплопроводность и теплоемкость которого, отнесенная к единице объема, незначительны. Первый сосуд наполняется водою.  

Рассмотрим теперь способы определения удельной теплоемкости газовой смеси.

Непосредственное (прямое) определение удельной теплоемкости Су и изучение хода ее изменения в зависимости от температуры и удельного объема является одним из эффективных средств изучения критического состояния веществ. Поэтому экспериментальные определения теплоемкости представляют большой теоретический и практический интерес при изучении критических явлений.  

Какая существует формула для определения удельной теплоемкости растворов.  

При проведении опытов по определению удельной теплоемкости методом смешения необходимо исследуемый образец нагре — — вать до точно фиксируемой температуры. Для этого применяют переносные нагреватели, которые устаналивают над калориметром на короткое время, необходимое для быстрого переноса нагретого образца в калориметр.  

Сущность простейшего абсолютного стационарного способа определения удельной теплоемкости сводится к следующему: образец испытуемого материала толщиной h и площадью поперечного сечения 5 помещается между нагревателем и охладителем. Нагревателем может служить сосуд с горячей водой или же электронагревательный элемент так, чтобы его мощность могла по желанию регулироваться изменением напряжения. Охладителем является полое металлическое тело, через которое пропускается холодная вода. Температуры на нагреваемой и охлаждаемой поверхностях образца (tj и, соответственно, / 2) измеряются термопарами.  

Ниже приведен пример обработки опытных данных при определении удельной теплоемкости образца песчаника. Полый цилиндр, заполненный порошком исследуемого образца породы, подогревался до 40 С и охлаждался в камере спокойного воздуха до температуры 18 — 20 С.  

На рис. 3 — 6 приведены номограммы для определения удельной теплоемкости жидких индивидуальных углеводородов и нефтяных смесей, а также водных растворов метанола и этанола.  

Для примера составим уравнение теплового баланса, которое используется при определении удельной теплоемкости вещества с помощью калориметра. Приближенно можно считать, что в этом случае в теплообмене участвуют три тела: калориметр, жидкость и тело, удельную теплоемкость вещества которого определяют.

6.4. Теплообмен между телами

6.4.1. Теплоемкость тела, удельная теплоемкость вещества, молярная теплоемкость вещества

Для того чтобы повысить температуру тела, ему необходимо сообщить некоторое количество теплоты.

1 кг данного вещества на 1 К, называется удельной теплоемкостью вещества и вычисляется по формуле

c уд = Q m Δ T ,

где Q — количество теплоты, необходимое для нагревания некоторой массы вещества; m — масса вещества; ΔT — изменение температуры вещества при нагревании.

В Международной системе единиц удельная теплоемкость вещества измеряется в джоулях, деленных на килограмм-кельвин (1 Дж/(кг ⋅ К)).

Количество теплоты, необходимое для нагревания некоторой массы вещества , определяется произведением

Q = c уд m ∆T .

Количество теплоты, необходимое для нагревания данного тела на 1 К, называется теплоемкостью тела и вычисляется по формуле

C = Q Δ T ,

где Q — количество теплоты, необходимое для нагревания данного тела; ΔT — изменение температуры тела при нагревании.

В Международной системе единиц теплоемкость тела измеряется в джоулях, деленных на кельвин (1 Дж/К).

Количество теплоты, необходимое для нагревания некоторого тела , определяется произведением

Q = C ΔT ,

где C — теплоемкость тела.

Теплоемкость тела и теплоемкость вещества, из которого состоит данное тело, связаны между собой выражением

C = mc уд,

где C — теплоемкость тела; m — масса тела; c уд — удельная теплоемкость вещества, из которого изготовлено это тело.

Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 моль данного вещества на 1 К, называется молярной теплоемкостью вещества и вычисляется по формуле

c μ = Q ν Δ T ,

где Q — количество теплоты, необходимое для нагревания некоторого количества вещества; ν — количество вещества; ΔT — изменение температуры указанного количества вещества при нагревании.

В Международной системе единиц молярная теплоемкость вещества измеряется в джоулях на моль-кельвин (1 Дж/(моль ⋅ К)).

Количество теплоты, необходимое для нагревания некоторого количества вещества , определяется произведением

Q = c µ νΔT .

Молярная и удельная теплоемкости вещества связаны между собой выражением

c µ = Mс уд,

где c µ — молярная теплоемкость вещества; M — молярная масса вещества; с уд — удельная теплоемкость вещества.

Пример 14. Железный и свинцовый шарики имеют одинаковые диаметры. Во сколько раз теплоемкость железного шарика больше теплоемкости свинцового? Удельные теплоемкости железа и свинца равны 0,46 и 0,13 кДж/(кг ⋅ К), а плотности — 7,80 и 11,5 г/см 3 соответственно.

Решение . Теплоемкости шариков определяются следующими формулами:

  • железного шарика —

C 1 = m 1 c уд1 ,

где m 1 — масса железного шарика; c уд1 — удельная теплоемкость железа;

  • свинцового шарика —

C 2 = m 2 c уд2 ,

где m 2 — масса свинцового шарика; c уд2 — удельная теплоемкость свинца.

Искомым является отношение теплоемкостей:

C 1 C 2 = m 1 c уд 1 m 2 c уд 2 ,

которое определяется отношением масс железного и свинцового шариков и отношением удельных теплоемкостей железа и свинца.

Массы шариков определяются их размерами и плотностью:

  • железного шарика —

m 1 = ρ 1 V 1 ,

где ρ 1 — плотность железа; V 1 — объем железного шарика;

  • свинцового шарика —

m 2 = ρ 2 V 2 ,

где ρ 2 — плотность свинца; V 2 — объем свинцового шарика.

Шарики имеют одинаковые диаметры, поэтому их объемы одинаковы:

V 1 = V 2 = V = π d 2 6 ,

где d — диаметры железного и свинцового шариков.

С учетом последнего обстоятельства отношение масс равно:

m 1 m 2 = ρ 1 V 1 ρ 2 V 2 = ρ 1 ρ 2 .

Подставим m 1 /m 2 в формулу для отношения теплоемкостей железного и свинцового шариков:

C 1 C 2 = ρ 1 c уд 1 ρ 2 c уд 2 .

Произведем вычисление:

C 1 C 2 = 7,80 ⋅ 10 3 ⋅ 0,46 ⋅ 10 3 11,5 ⋅ 10 3 ⋅ 0,13 ⋅ 10 3 = 2,4 .

Теплоемкость железного шарика превышает в 2,4 раза теплоемкость свинцового шарика.

Пример 15. При изготовлении смеси в бункер засыпали некоторую массу песка и вчетверо большую массу цемента. Удельные теплоемкости цемента и песка равны 810 и 960 Дж/(кг ⋅ К) соответственно. Определить удельную теплоемкость смеси.

Решение . Удельная теплоемкость смеси определяется формулой

c уд = Q m Δ T ,

где Q — количество теплоты, необходимое для того, чтобы повысить температуру смеси на ΔT ; m — масса смеси.

Количество теплоты, необходимое для нагревания смеси, —

Q = Q 1 + Q 2 ,

где Q 1 — количество теплоты, необходимое для нагревания песка, входящего в состав смеси, на ΔT ; Q 2 — количество теплоты, необходимое для нагревания цемента, входящего в состав смеси, на ΔT .

Количество теплоты, необходимое для нагревания:

Q 1 = c уд1 m 1 ∆T ,

где c уд1 — удельная теплоемкость песка; m 1 — масса песка;

Q 2 = c уд2 m 2 ∆T ,

где c уд2 — удельная теплоемкость цемента; m 2 — масса цемента.

Количество теплоты, необходимое для нагревания смеси песка и цемента, определяется выражением

Q = c уд 1 m 1 Δ T + c уд 2 m 2 Δ T = (c уд 1 m 1 + c уд 2 m 2) Δ T .

Масса смеси есть сумма масс песка и цемента:

m = m 1 + m 2 .

Подставим полученные выражения для количества теплоты и массы смеси в формулу удельной теплоемкости смеси:

c уд = (c уд 1 m 1 + c уд 2 m 2) Δ T (m 1 + m 2) Δ T = c уд 1 m 1 + c уд 2 m 2 m 1 + m 2 .

Произведем преобразование полученного выражения с учетом соотношения масс:

m 2 = 4m 1 , т.е. c уд = c уд 1 m 1 + 4 c уд 2 m 1 m 1 + 4 m 1 = c уд 1 + 4 c уд 2 5 .

Расчет дает значение:

c уд = 960 + 4 ⋅ 810 5 = 840 Дж/(кг ⋅ К).

Следовательно, удельная теплоемкость смеси составляет 840 Дж/(кг ⋅ К).

Воздействие горячего цемента на бетонную смесь

Горячий цемент описывает клинкер, который в процессе измельчения получил дополнительную энергию, накопленную в виде тепла. После измельчения клинкера этот горячий цемент складывается в силосы для хранения, где повышенная температура, особенно в теплом климате, не может быть легко снижена.

Летние месяцы усугубляют ситуацию, поскольку температура окружающей среды, как правило, высока, а потребление цемента увеличивается. Более высокие температуры снижают способность горячего цемента отдавать большое количество тепла в окружающий воздух; а повышенное потребление означает, что свежемолотый цемент не хранится очень долго перед отправкой на заводы по производству готовой смеси для использования в дозировании.

Многие связывают потерю осадки, снижение прочности или другие проблемы, связанные с бетоном, с температурой цемента при дозировании. Однако исследования показали, что окончательное влияние цемента на температуру бетонной смеси минимально.

Первоначальные исследования Lerch, 1955 (см. Ссылку ниже) и дублированные исследования показали, что для понижения температуры бетона до нормального на 1 градус Цельсия необходимо снизить температуру цемента на 8,2 градуса Цельсия, т. е. температуру воды. уменьшено на 4.9 градусов по Цельсию, а температура агрегатов понизилась всего на 1,5 градуса по Цельсию. Таким образом, влияние температуры цемента на общую температуру бетонной смеси меньше, чем у других компонентов бетона. См. Таблицу 1 ниже, адаптированную из «Проектирования и контроля бетонных смесей», 2002 г., где показано влияние между относительными массовыми пропорциями и удельной теплоемкостью и температурным влиянием на бетонную смесь.

Причину этого эффекта можно отнести к пропорциям смеси и внутренним тепловым свойствам компонентов бетона.Из материалов, добавляемых к обычному бетону, цемент занимает от семи до 15 процентов объема бетона. Вода и заполнители обычно составляют от 70 до 90 процентов объема бетона. По сравнению с массой других компонентов потенциальное влияние цемента на температуру уменьшается. Кроме того, цемент имеет очень низкую среднюю удельную теплоемкость (0,92 кДж / кг • К) — это означает, что он очень быстро набирает и теряет тепла при воздействии высоких температур или при подаче энергии. Заполнители в среднем имеют удельную теплоемкость, эквивалентную удельной теплоемкости цемента, но удельная теплоемкость воды очень высока (4,184 кДж / кг • К), что означает, что она может хранить большое количество тепла.

Важность контроля температуры бетона хорошо известна. Температура влияет на свойства свежего и затвердевшего бетона, а также на потенциал термического растрескивания. Особое внимание следует уделять температуре шихты при бетонировании в жаркую и холодную погоду. Однако, как видно из приведенного ниже графика, влияние относительного горячего цемента на температуру шихты незначительно.

Примечание. На этом графике показано относительное влияние на каждого компонента смеси при условии, что другие температуры поддерживаются постоянными на уровне 20 градусов Цельсия.

Ссылки

Косматка, С.Х. и Уилсон, М.Л., Проектирование и контроль бетонных смесей, EB001.15, 15-е издание, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, 2011.

Lerch, W., Hot Cement and Испытания бетона в жаркой погоде , Портлендская цементная ассоциация, Скоки, Иллинойс, 1955 г.

Wilson M.L. и Thomas, M.D.A., Hot and Cold Weather Concreting , CD057, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, 2005. Доступно в библиотеке PCA.

Удельная теплоемкость твердых тел

Удельная теплоемкость обычно используемых твердых тел приведена в таблице ниже.

Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.

См. Также табличные значения удельной теплоемкости газов, пищевых продуктов и продуктов питания, металлов и полуметаллов, обычных жидкостей и жидкостей и других обычных веществ, а также значения молярной теплоемкости обычных органических и неорганических веществ.

900 900 900 900 0,35 900 1,88 9006
Продукт Удельная теплоемкость
c p
(БТЕ / (фунт м o F))
(ккал / (кг o C) ))
(кДж / (кг · К))
Агат 0,19 0,80
Алюминиевая бронза 0,10 0,44
Алюминий, 0 o С 0. 21 0,87
Сурьма 0,05 0,21
Апатит 0,2 0,84
Мышьяк 0,083 0,35
Искусственная вата 0,32
Асбестоцементная плита 0,2 0,84
Асбестовая плита 0,2 0,84
Зола 0.2 0,84
Асфальтобетон (с заполнителем) 0,22 0,92
Augite 0,19 0,80
Бакелит. наполнитель для дерева 0,33 1,38
Бакелит. асбестовый наполнитель 0,38 1,59
Барит 0,11 0,46
Барий 0,07 0.29
Базальтовая порода 0,2 0,84
Пчелиный воск 0,82 3,40
Берил 0,2 0,84
Бериллий 0,24 1,02
Висмут 0,03 0,13
Шкала кипения 0,19 0,80
Кость 0. 11 0,44
Бора 0,24 1,0
Бор 0,31 1,3
Латунь 0,09 0,38
Кирпич обычный 0,22 0,9
Кирпич твердый 0,24 1
Бронза, люминофор 0,09 0,38
Кадмий 0.06 0,25
Кальцит 32 — 100F 0,19 0,8
Кальцит 32 — 212F 0,2 0,84
Кальций 0,15 0,63
Карбонат кальция 0,18 0,76
Сульфат кальция 0,27 1,1
Углерод, алмаз 0,12 0.52
Углерод, графит 0,17 0,71
Карборунд 0,16 0,67
Касситерит 0,09 0,38
Цемент сухой 0,37
Цементный порошок 0,2 0,84
Целлюлоза 0,37 1,6
Целлулоид 0. 36 1,5
Древесный уголь 0,24 1
Мел 0,22 0,9
Халькопирит 0,13 0,54
Древесный уголь 0,24
Хром 0,12 0,5
Глина 0,22 0,92
Уголь, антрацит 0.3 1,26
Уголь битуминозный 0,33 1,38
Кобальт 0,11 0,46
Кокс 0,2 0,85
Бетон, камень 0,18 900 0,75
Бетон, светлый 0,23 0,96
Константан 0,098 0,41
Медь 0.09 0,39
Пробка, пробковая плита 0,45 1,9
Корунд 0,1 0,42
Хлопок 0,32 1,34
Алмаз 0,15 0,63
Доломитовая порода 0,22 0,92
Дуралий 0,22 0,92
Земля, сухая 0. 3 1,26
Электрон 0,24 1,00
Наждак 0,23 0,96
Жиры 0,46 1,93
2,5 ДВП, светлый 0,6
ДВП 0,5 2,1
Огненный кирпич 0,25 1,05
Флюорит 0.22 0,92
Плавиковый шпат 0,21 0,88
Галена 0,05 0,21
Гранат 0,18 0,75
Стекло 0,2 0,88
Стекло, хрусталь 0,12 0,5
Стекло, пластина 0,12 0,5
Стекло, Pyrex 0.18 0,75
Стекло, окно 0,2 0,84
Стекловата 0,16 0,67
Золото 0,03 0,13
Гранит 0,19 0,79
Графит 0,17 0,71
Гипс 0,26 1,09
Волос 0. 5 2,1
Hermatite 0,16 0,67
Роговая обманка 0,2 0,84
Hypersthene 0,19 0,8
Ice -112 o F 1,47
Лед -40 o F 0,43 1,8
Лед -4 o F 0,47 1.97
Лед 32 o F (0 o C) 0,49 2,09
Индийская резина мин. 0,27 1,13
Индийская резина макс. 0,98 4,1
Слиток железа 0,12 0,49
Йод 0,052 0,218
Иридий 0,03 0,13
Железо, 20 o C 0.11 0,46
Лабрадорит 0,19 0,8
Лава 0,2 0,84
Известняк 0,217 0,91
Litharge 0,21
Свинец 0,03 0,13
Кожа, сухая 0,36 1,5
Литий 0. 86 3,58
Магнетит 0,16 0,67
Малахит 0,18 0,75
Марганец 0,11 0,46
Магнезия (85%) 0,84
Магний 0,25 1,05
Мрамор, слюда 0,21 0,88
Меркурий 0.03 0,14
Слюда 0,12 0,5
Одеяло из минеральной ваты 0,2 0,84
Молибден 0,065 0,27
Никель 0,46
Олиглокоза 0,21 0,88
Orthoclose 0,19 0,8
Осмий 0.03 0,13
Оксид хрома 0,18 0,75
Бумага 0,33 1,34
Парафиновый воск 0,7 2,9
Торф 0,45
Фосфорбронза 0,086 0,36
Фосфор 0,19 0,80
Чугун белый 0. 13 0,54
Пинчбек 0,09 0,38
Каменный уголь 0,24 1,02
Штукатурка светлая 0,24 1
Штукатурка песочная 0,22 0,9
Пластик, пена 0,3 1,3
Пластик, твердый 0,4 1,67
Платина, 0 o C 0.032 0,13
Фарфор 0,26 1,07
Калий 0,13 0,54
Стекло Pyrex 0,2 0,84
Пиролюзит 0,16
Пироксилиновые пластмассы 0,36 1,51
Кварц минеральный 55-212 o F 0,19 0.8
Кварц минеральный 32 o F (0 o C) 0,17 0,71
Красный свинец 0,022 0,09
Красный металл 0,09 0,38
Рений 0,033 0,14
Родий 0,057 0,24
Каменная соль 0,22 0,92
Канифоль 0. 31 1,30
Резина 0,48 2,01
Рубидий 0,079 0,33
Соль 0,21 0,88
Песок сухой 0,19 0,80
Песчаник 0,22 0,92
Опилки 0,21 0,9
Селен 0.078 0,33
Серпентин 0,26 1,09
Кремнеземный аэрогель 0,2 0,84
Кремний 0,18 0,75
Кремний, карбид 0,67
Шелк 0,33 1,38
Серебро, 20 o C 0,056 0,23
Сланец 0.18 0,76
Натрий 0,3 1,26
Почва сухая 0,19 0,80
Почва влажная 0,35 1,48
Стеатит 0,2 0,83
Сталь 0,12 0,49
Камень 0,2 0,84
Керамика 0. 19 0,8
Сера, сера 0,17 0,71
Тантал 0,033 0,14
Гудрон 0,35 1,47
0,2 Теллур 0,05
Торий 0,033 0,14
Плитка пустотелая 0,15 0,63
Древесина, см. Дерево
Олово 0.057 0,24
Титан 0,11 0,47
Топаз 0,21 0,88
Вольфрам 0,03 0,134
Уран 0,028
Ванадий 0,12 0,5
Вермикулит 0,2 0,84
Вулканит 0.33 1,38
Воск 0,82 3,43
Сварочный утюг 0,12 0,52
Белый металл 0,035 0,15
Дерево, бальза 0,7 2,9
Дерево, дуб 0,48 2
Дерево, сосна белая 0,6 2,5
Шерсть рыхлая 0. 3 1,26
Шерсть, войлок 0,33 1,38
Цинк 0,09 0,38
  • 1 БТЕ / фунт м o F = 4,187 кДж / кг K = 1 ккал / кг o C
  • T ( o C) = 5/9 [T ( o F) — 32]
  • T ( o F) = [ T ( o C)] (9/5) + 32

Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.

См. Также табличные значения удельной теплоемкости газов, пищевых продуктов и продуктов питания, металлов и полуметаллов, обычных жидкостей и жидкостей и других обычных веществ, а также значения молярной теплоемкости обычных органических и неорганических веществ.

Энергия нагрева

Энергия, необходимая для нагрева продукта, может быть рассчитана как

q = c p m dt (1)

, где

q = необходимое количество тепла (кДж)

c p = удельная теплоемкость (кДж / кг K, кДж / кг o C)

dt = разница температур (K, o C)

Пример — Требуемое тепло для повышения температуры в Кусок дуба

Если 10 кг дуба нагреть от 20 o C до 50 o C — разница температур 30 o C (K), необходимое тепло может рассчитывается как

q = (2 кДж / кг K) ( 10 кг ) (30 o C)

= 600 кДж

Если один час (3600 с) используется для топить дуб — мощность требуется ired можно рассчитать с помощью уравнения

P = q / t (2)

где

P = мощность (кДж / с, кВт)

t = время (с)

Со значениями:

P = (600 кДж) / (3600 с)

= 0. 17 кВт

(PDF) УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ ДИАПАЗОНЕ

19

Углеродное волокно имеет превосходные свойства, но было довольно дорого. Появление в 1980-х годах недорогих углеродных волокон на основе пека

привело к значительному увеличению количества различных применений углеродных волокон

. В строительной отрасли это привело к увеличению использования цементных композитов, армированных углеродным волокном, на

(подробности см., Например, в [4]).Подробный обзор свойств и обработки углеродных волокон

и различных типов композитов, армированных углеродным волокном

, можно найти в [5].

В современной исследовательской практике механические свойства композитов

из армированного волокном цемента (FRCC) находятся в центре внимания большинства исследователей, работающих с материалами

. Это вполне логично, если учесть, зачем они были разработаны, а именно:

для улучшения прочности на растяжение и изгиб композитов на основе цемента. Тем не менее,

— это многочисленные применения армированных волокном композитов, которые требуют хороших знаний

тепловых параметров. Например, легкий FRCC может использоваться в качестве теплоизоляционного материала

, другие FRCC могут использоваться в качестве огнезащитных материалов и т. Д.

Следовательно, очень важно знать тепловые свойства FRCC, особенно в диапазоне высоких температур

.

В данной статье определена удельная теплоемкость нескольких композитов из цемента

, армированного углеродным и стекловолокном, в широком диапазоне температур и по сравнению с цементным раствором

.

2 Метод определения удельной теплоемкости

Поскольку адиабатические методы не очень подходят для измерения высокотемпературной удельной теплоемкости

теплоемкости строительных материалов, в основном из-за необходимости использовать относительно

больших образцов, неадиабатический Метод Томана и Черни (подробности см. в [6]) был

, который использовался для определения зависящей от температуры удельной теплоемкости. Мы

представим основную идею метода ниже.

Используемый нами неадиабатический калориметр имеет емкость для смешивания объемом 2,5

л. Объем измерительной жидкости (в данном случае воды) составляет около 1 литра. Максимальный объем измеряемых образцов

составляет 1 литр. Количество тепловых потерь неадиабатической системы

определяется с помощью калибровки. Калориметр заполнен водой

, температура которой отличается от температуры окружающего воздуха. Затем измеряется отношение температуры воды

ко времени, T

c

(t).

Испытания показывают, что калибровочная кривая T

c

(t) почти экспоненциальна; небольшие различия

в условиях измерения вызывают только небольшие изменения калибровочной кривой. Эксперименты

имеют воспроизводимость лучше 1%.

Сам метод измерения основан на известных принципах. Образец нагревают

до заданной температуры T

с

в муфельной печи и затем помещают в калориметр

с водой.Затем отношение температуры воды ко времени T

w

(t) составляет

, при постоянном медленном перемешивании воды до тех пор, пока температуры измеренного образца

и калориметра не сравняются. Продолжительность уравновешивания температуры

обычно достигает нескольких часов, в зависимости от теплопроводности

и размера измеряемого материала.

Интернет-ресурс с информацией о материалах — MatWeb

MatWeb, ваш источник информации о материалах

Что такое MatWeb? MatWeb’s база данных свойств материалов с возможностью поиска включает паспорта термопластов и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлы, такие как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы.

Преимущества регистрации в MatWeb
Премиум-членство Функция: — Данные о материалах экспорт в программы CAD / FEA, включая:

Как найти данные о собственности в MatWeb

Нажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb.

У нас есть более 150 000 материалы в нашей базе данных, и мы постоянно добавляем их, чтобы обеспечить Вам доступен самый полный бесплатный источник данных о собственности материалов в Интернете. Для вашего удобства в MatWeb также есть несколько конвертеров. и калькуляторы, которые делают общие инженерные задачи доступными одним щелчком мыши. кнопки. MatWeb находится в стадии разработки.Мы постоянно стремимся найти лучшее способы служить инженерному сообществу. Пожалуйста, не стесняйтесь свяжитесь с нами с любыми комментариями или предложениями.

База данных MatWeb состоит в основном из предоставленных таблиц данных и спецификаций. производителями и дистрибьюторами — сообщите им, что вы видели их данные о материалах на MatWeb.


Рекомендуемый материал:
Меламино-арамидный ламинат




Температурные характеристики пористого портландцементного бетона во время жаркой летней сессии

Дорожное покрытие нагревает приповерхностный воздух и влияет на тепловой комфорт человеческого тела в жаркое лето. Из-за большой связанной пористости пористого портландцементного бетона (PPCC) тепловые параметры PPCC сильно отличаются от параметров традиционного портландцементного бетона (PCC). Характеристики изменения температуры PPCC и воздействия на окружающую среду также различаются. Жарким летом на открытом воздухе регистрировали непрерывный 48-часовой журнал температуры PCC и пяти видов PPCC с разной пористостью. Температуры воздуха на разных высотах над бетонными образцами были испытаны с использованием самодельных закрытых боксов для анализа характеристик приземной температуры воздуха.Рассчитан выходной тепловой поток различных образцов бетона. Результаты показывают, что PPCC имеет более высокую температуру днем ​​и более низкую температуру в ночное время и больший температурный градиент, чем PCC. Температура воздуха выше PPCC ниже, чем у PCC после того, как солнечная радиация ночью падает до нуля. Суммарный выходной тепловой поток PPCC днем ​​немного меньше, а ночью значительно меньше, чем у PCC. Результаты испытаний и расчетов показывают, что PPCC способствует снижению теплового воздействия дорожного покрытия на приземный воздух.

1. Введение

Пористый портландцементный бетон (PPCC), который также известен как проницаемый бетон, представляет собой пористый материал, смешанный и отформованный с использованием оптимального процентного содержания воды, цемента, крупного заполнителя и добавок. Диапазон содержания воздушных пустот в PPCC составляет от 15% до 25% [1]. В последние годы, с улучшением требований к функциональной диверсификации, инженеры стали уделять больше внимания механическим характеристикам, водопроницаемости, противоскользию и снижению шума PPCC.Исследования показали, что PPCC не только может отвечать основным требованиям прочности, но также выполнять функции воздухопроницаемости, проницаемости, противоскольжения и снижения шума [2–6].

Температура покрытия периодически меняется под влиянием солнечной радиации, температуры воздуха и ветра. На это также существенно влияют свойства материалов дорожного покрытия. Таким образом, изменение температуры на разных покрытиях сильно различается даже в одних и тех же условиях окружающей среды. Ли и др. обнаружили, что альбедо поверхности тротуара оказывает огромное влияние на температуру поверхности.Увеличение альбедо может резко снизить температуру поверхности дорожного покрытия в летние дни [7]. Gui et al. проанализировали средние максимальные и минимальные температуры поверхности материала дорожного покрытия с различными теплофизическими свойствами и обнаружили, что фактором, вызывающим наибольшее снижение максимальной температуры дорожного покрытия, является альбедо, за которым следуют температуропроводность, теплопроводность, коэффициент излучения и объемная теплоемкость, в то время как снижение на минимальную температуру дорожного покрытия наибольшее влияние оказывают коэффициент излучения, альбедо, объемная теплоемкость, проводимость и коэффициент диффузии в указанном порядке.Теплопроводность, температуропроводность и теплоемкость положительно влияют только на максимальную температуру дорожного покрытия, но не на минимальную температуру при увеличении значений [8]. Были проанализированы температуры поверхности и основания плит из асфальтобетонной смеси с различным содержанием воздушных пустот в установившемся режиме. Hassn et al. установили, что с увеличением содержания воздушных пустот температура поверхности и дна плит из асфальтобетонной смеси увеличивалась, а максимальная температура плит из асфальтовой смеси также увеличивалась [9].Поскольку PPCC содержат больше воздушных пустот, чем традиционные PCC, между ними есть очевидные различия. Исследования Haselbach et al. и Zhang et al. показали, что PPCC имеет более грубую поверхность и более низкое альбедо, чем традиционное покрытие PCC, так что PPCC может поглощать больше солнечной радиации [10, 11]. Kevern et al. собрали данные о температуре проницаемого покрытия и традиционного покрытия на разной глубине, соответственно, и обнаружили, что температура на среднем уровне (8 см ниже поверхности) в обоих типах бетона всегда была выше температуры воздуха.Температура на среднем уровне проницаемого покрытия была выше, чем у традиционного покрытия, примерно на 5 ° C в дневное время. Однако ночью средняя температура обоих тротуаров будет снижаться и достигать аналогичной температуры [12]. Однако исследования характеристик изменения температуры покрытия PPCC все еще ограничены, и необходимы дальнейшие исследования.

Изменение температуры дорожного покрытия влияет на окружающую среду и температуру приповерхностного воздуха, а также влияет на тепловой комфорт человеческого тела.Ради защиты окружающей среды исследователи уделяют этой области больше внимания и проводят больше исследований в этой области. Benrazavi et al. наблюдали тепловые характеристики двух видов полированного гранита, цементобетона и асфальтобетонных покрытий в трех различных средах, а именно на открытом пространстве, возле воды и в тени. Они обнаружили, что между поверхностью и воздухом происходит постоянный теплообмен. Кроме того, температура поверхности дорожного покрытия имела важное влияние на изменение температуры приземного воздуха [13].Анализируя характеристики изменения температуры воздуха на высоте 1,5 м над поверхностью непроницаемого асфальта и бетонных покрытий, кирпичей и травы, Guan et al. обнаружили, что температура поверхности показывает положительную и умеренно сильную корреляцию с температурой воздуха при повышении температуры поверхности. Однако температура воздуха над различными материалами не имитировала тенденцию, показанную для температуры поверхности [14]. Lin et al. также обнаружили, что температура поверхности асфальтобетонного покрытия имеет положительную корреляцию с температурой воздуха летом, и полагают, что тепловая мощность дорожного покрытия существенно влияет на температуру воздуха и среднюю лучистую температуру [15].Розенфельд и др. установили, что местная температура воздуха снизилась на 0,6 ° C при увеличении альбедо дорожного покрытия с 0,05 до 0,30 [16]. Что касается воздействия PPCC на температуру окружающей среды, исследование Qin и Hiller показало, что проницаемое покрытие может увеличивать альбедо поверхности и испарение, что может способствовать охлаждающему эффекту покрытия [17]. Исследование Li et al. и Kevern et al. показали, что проницаемые бетонные покрытия накапливают меньше энергии, чем традиционные покрытия, которые имеют меньшее тепловое воздействие на приземный воздух и могут уменьшить эффект городского теплового острова [7, 12].Однако исследований в этой области пока недостаточно.

PPCC имеют меньшую плотность и хорошую проницаемость из-за пористости от 15% до 20%. При использовании в качестве материала дорожного покрытия PPCC значительно отличается от PCC по тепловым свойствам, таким как излучение, конвекция и теплопроводность из-за шероховатой поверхности и внутреннего воздуха. Чтобы понять характеристики изменения температуры PPCC и влияние изменения температуры на окружающую среду, были зарегистрированы данные о поверхностной и внутренней температуре пяти видов PPCC и PCC в качестве справочных данных при жаркой погоде летом.Их влияние на температуру приземного воздуха было изучено путем сравнения PPCC и PCC. Тепловыделения различных типов бетона рассчитывались на основе модели баланса энергии дорожного покрытия и поверхности. Результаты исследования будут полезны для дальнейшего понимания закона взаимного влияния между PPCC и внешней средой.

2. Материалы и методы
2.1. Материалы

Шесть типов образцов бетона были разработаны в этом исследовании, которые были одним видом PCC и пятью видами PPCC.Для получения PPCC использовались различные агрегаты с единичным размером частиц. Размеры образцов составляли 30 см (длина) × 30 см (ширина) × 15 см (толщина). Параметры этого бетона показаны в Таблице 1. Альбедо — это отношение отраженного лучистого потока к падающему солнечному лучистому потоку, которое характеризует способность дорожного покрытия поглощать и отражать солнечное излучение [8]. Альбедо и коэффициент накопления тепла рассчитывались согласно литературным источникам [9, 11, 18].

900 0,3

Типы бетона Размер частиц / мм Пористость /% Кажущаяся плотность / кг · м −3 Альбедо Излучательная способность Теплопроводность / Вт · М −1 · ° C −1 Удельная теплоемкость / Дж · кг −1 · ° C −1 Коэффициент накопления тепла / Вт · м −2 · ° C −1

0.075–16,0 0,8 2100 0,4320 0,96 1,40 [9, 19] 1050 [9, 18] 14,99
2,36–4,75 15,1 2048 0,3557 0,95 1,28 920 13,25
4,75–9,50 18,2 1974 0,3401 0,94 1,26 900 12.77
9,50–13,2 20,1 1928 0,3305 0,94 1,23 870 12,26
13,2–16,0 21,8 1887 0,93 1,22 860 12,01
16,0–19,0 24,9 1812 0,3063 0,92 1.20 840 11,53

2.2. Контроль температуры бетона

Температура дорожного покрытия изменяется под воздействием факторов окружающей среды. Поскольку PPCC содержит определенную пористость, характеристики изменения температуры PPCC сильно отличаются от PCC. Для получения характеристик изменения температуры PPCC регистрировались данные о температурах на поверхности, внутри (на глубинах 5 и 10 см) и на дне образцов.В естественном глинистом грунте вырыто шесть ям длиной 30 см, шириной 30 см и глубиной 15 см. После уплотнения грунта на дне котлованов, отсортированный щебень шириной 15 см был заполнен и утрамбован в качестве основы в котлованах, и шесть образцов были помещены на слой отсортированного щебня для имитации структуры дорожного покрытия. Схематический рисунок образцов плит представлен на рисунке 1 (а).

Терморезистивные датчики температуры PT100 с точностью до 0,1 ° C были встроены в каждый образец на глубине 0 см, 5 см, 10 см и 15 см от поверхности.DT85G, производимый Datataker в Канаде, использовался в качестве сборщика данных, данные о температуре которого автоматически записывались каждые 15 минут. Во избежание влияния окружающего воздуха на результаты испытаний образцы плотно обматывали пенопластом. Рядом с образцами была также размещена метеостанция для регистрации данных о погодных условиях. Фотография экспериментальной установки показана на рисунке 1 (б).

2.3. Мониторинг приповерхностной температуры воздуха

Изменение температуры дорожного покрытия влияет на температуру приповерхностного воздуха и влияет на комфорт человека.Чтобы изучить влияние нагретого покрытия на температуру приповерхностного воздуха, образцы были нагреты путем выдержки под солнечным излучением с 9:00 до 15:15, а затем исследовалась температура приповерхностного воздуха с использованием пяти температур. датчики, которые устанавливались на высоте 25 см, 50 см, 75 см, 100 см и 130 см от поверхности образца. Поскольку размер образцов невелик, трудно проверить влияние образцов на температуру приповерхностного воздуха.Кроме того, температура приповерхностного воздуха легко зависит от температуры окружающего воздуха. Чтобы увеличить влияние нагретых образцов на температуру приповерхностного воздуха и избежать влияния окружающего воздуха, ящики из пенопласта размером 150 см (высота) × 30 см (длина) × 30 см (ширина) были размещены выше образцы. Схематическое изображение устройства контроля температуры приповерхностного воздуха показано на рисунке 2 (а). Данные о температуре автоматически регистрировались Datataker каждые 15 минут.Фотография прибора для мониторинга температуры приповерхностного воздуха показана на Рисунке 2 (б).

2.4. Расчет теплопроизводительности дорожного покрытия

Влияние дорожного покрытия на окружающую среду тесно связано с подводом и выводом тепла от дорожных покрытий. Чтобы дополнительно проиллюстрировать влияние различных образцов бетона на окружающую среду, были рассчитаны и проанализированы характеристики теплоотдачи различных бетонов в соответствии с изменениями температуры поверхности образцов.

На рисунке 3 показана модель баланса энергии дорожное покрытие и поверхность. Уравнение баланса энергии дорожного покрытия и поверхности показано следующим образом: где — изменение энергии дорожного покрытия; солнечное излучение; — коротковолновое солнечное излучение, отраженное дорожным покрытием; — конвективное тепло между поверхностью и воздухом; — длинноволновое чистое излучение; и — теплопроводность вниз по поверхности тротуара.


Был рассчитан тепловой поток от поверхности покрытия к наружному воздуху, который включал конвективное тепло между поверхностью покрытия и наружным воздухом, длинноволновое сетевое излучение и коротковолновое солнечное излучение, отраженное от поверхности дороги.Общий выходной тепловой поток, который является суммой трех типов теплового потока. ,, [15], и рассчитываются следующим образом: где — конвективный тепловой коэффициент воздуха, [8], — теплопроводность воздуха; число Прандтля; — кинематическая вязкость; длина; скорость ветра; — температура поверхности; коэффициент обзора неба; значение установлено равным единице, потому что конструкция тротуара полностью открыта для неба. — коэффициент инфракрасного излучения поверхности, — постоянная Стефана – Больцмана, 5.67 × 10 −8 Втм −2 K −4 ; — температура неба, которую можно оценить с помощью [8]; — атмосферная температура по сухому термометру; — точка росы, единица измерения в К; это альбедо.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Характеристики изменения температуры бетона

Данные о температуре воздуха и солнечной радиации на испытательном полигоне записывались непрерывно с 9:15 18 июня 2016 г. до 9:15 20 июня 2016 г. метеорологической станцией. Кривые температуры воздуха и солнечной радиации показаны на рисунке 4.Погода на полигоне 18 июня 2016 г. была преимущественно пасмурной. Максимальная температура 36,5 ° C была достигнута в 15:30, а максимальная солнечная радиация 881 Вт / м 2 была достигнута в 12:45. Солнечная радиация продолжалась до 19:30. Погода на полигоне 19 июня 2016 г. была преимущественно солнечной. Максимальная температура 39,2 ° C была достигнута в 16:30, а максимальное солнечное излучение 979 Вт / м 2 было достигнуто в 13:00. Солнечная радиация продолжалась до 19:45. Позже были достигнуты пики температуры, а затем и пики солнечной радиации.Пики температуры и солнечной радиации 19 июня были выше, чем 18 июня. Солнечная радиация 19 июня имела большую продолжительность.


Данные о температуре шести типов бетона на разной глубине были зарегистрированы сборщиком данных с 9:15 18 июня 2016 г. до 9:15 20 июня 2016 г. Кривые температуры показаны на рисунке 5. Как показано на рисунке 5, кривые на разных глубинах колеблются так же, как кривые температуры воздуха. Температура каждого бетона на поверхности (глубина 0 см) изменялась в основном синхронно с температурой воздуха.Оба они достигли максимума около 15:00 и достигли минимума около 5:00 следующего дня. Однако изменения температуры на глубинах −5 см, −10 см и −15 см отставали от изменений температуры воздуха, и отставание явно увеличивалось с глубиной. Кроме того, отставание температуры PCC в каждой точке измерения было более значительным, чем у PPCC. Температурные кривые PPCC колебались сильнее, чем PCC.


PPCC имеет меньшую удельную теплоемкость из-за своей пористой структуры, а удельная теплоемкость PPCC уменьшается с увеличением пористости [9, 18, 20].Удельная теплоемкость PPCC примерно на 12,4-20,0% ниже, чем у PCC. Удельная теплоемкость влияет на поглощение и выделение тепла материалами, тем самым влияя на температурные изменения материалов. Более того, коэффициент аккумулирования тепла оказывает аналогичное влияние на материалы. Температура материала с меньшей удельной теплоемкостью и коэффициентом накопления тепла более восприимчива к внешней среде, что является причиной колебаний температурных изменений PPCC, которые значительно больше, чем у PCC при тех же условиях испытаний.

Сравнение различных образцов бетона на разных глубинах для дневной максимальной температуры и ночной минимальной температуры показано на рисунках 6 (а) и 6 (б), соответственно. Видно, что температуры PPCC были в основном выше, чем температуры PCC в соответствующих местах в дневное время. Ночью минимальные температуры PPCC были ниже минимальных температур PCC в соответствующих местах. Как показано на Рисунке 6, изменения температуры различных PPCC зависят от размера частиц агрегатов.PPCC с большим размером частиц заполнителя имел относительно более высокую максимальную температуру и минимальную температуру.

Солнечное излучение является основным фактором, способствующим нагреванию поверхности цементобетона. Как правило, чем выше альбедо поверхности, тем больше отражается солнечная радиация, чтобы уменьшить повышение температуры, вызванное поглощением солнечной радиации. Пять видов PPCC содержат большое количество грубых заполнителей, а текстура поверхности после формования остается шероховатой. Альбедо PPCC меньше на 17.От 7% до 29,1%, чем у PCC, при этом альбедо PPCC увеличивается с увеличением размера агрегатных частиц. Кроме того, площадь поверхности PPCC увеличивается из-за неровной поверхности, так что PPCC имеет большую площадь приема солнечного излучения. В то же время PPCC имеет меньшую удельную теплоемкость и коэффициент аккумулирования тепла, что делает скорость нагрева PPCC более высокой, а максимальную температуру PPCC выше, чем у PCC в дневное время. Температуры PPCC ниже, чем PCC в ночное время, тесно связаны с меньшей удельной теплоемкостью и коэффициентом аккумулирования тепла PPCC, а множество взаимосвязанных пор PPCC способствуют быстрому выделению тепла.

Вертикальный перепад температуры в бетоне из-за воздействия внешней среды называется температурным градиентом. Температурный градиент можно рассчитать по следующей формуле: где = температура на поверхности образца, ° C; = температура на дне образца и ° C; = толщина образца, см.

Температурные градиенты бетона рассчитывались по максимальной температуре поверхности в дневное время и минимальной температуре в ночное время.Температурные градиенты различных типов бетона показаны на Рисунке 7.


Из Рисунка 7 видно, что температурные градиенты PPCC составляли от 0,7 до 1,2 ° C / см, когда поверхности достигали максимальной температуры в течение дня. Температурный градиент увеличивался с увеличением размера частиц заполнителя. Температурный градиент PCC составлял 0,7 ° C / см, что значительно меньше, чем у PPCC. Когда температура поверхности образцов соответственно достигла минимальной температуры в ночное время, температурный градиент PCC был меньше, чем у 5 видов PPCC.Но перепад температур ночью намного меньше, чем днем.

Теплопроводность — важный параметр для измерения внутренней теплопередающей способности объектов. PPCC содержит больше грубого заполнителя, чем PCC. Точечные контакты между частицами заполнителя ослабляют теплопроводность, что приводит к тому, что теплопроводность PPCC меньше, чем у уплотненного PCC. В этом исследовании теплопроводность PPCC ниже на 8,5–14,3%, чем у PCC, а теплопроводность PPCC уменьшается с увеличением размера частиц заполнителя.Чем меньше теплопроводность, тем больше разница температур между поверхностным и внутренним различными положениями. Следовательно, небольшая теплопроводность в PPCC увеличивает разницу между температурой поверхности и температурой дна. Это основная причина того, что градиент температуры PPCC больше, чем у PCC.

3.2. Анализ характеристик изменения приповерхностной температуры бетона

Приповерхностные температуры воздуха были испытаны 17 июля 2016 г. и данные о температуре воздуха на 25 см, 50 см, 75 см, 100 см и 130 см выше. Регистрация поверхности образцов началась в 15:45.Температура воздуха в 15:45 составила 33,9 ° C. Начальная температура поверхности,,,, и составляла 40,5 ° C, 41,7 ° C, 42,0 ° C, 42,7 ° C, 43,0 ° C и 42,5 ° C соответственно. Кривые температуры приповерхностного воздуха и температуры поверхности показаны на рисунке 8.


Из рисунка 8 видно, что горячие образцы начали нагревать воздух в ящике после того, как образцы были закрыты пенопластом. Температура воздуха на 25 см, 50 см, 75 см, 100 см и 130 см над поверхностью образца сначала увеличивалась со временем и достигла пиков примерно через 60 мин после начала испытания.Затем температура воздуха на разных высотах медленно падала после пиков и со временем выравнивалась.

Температура поверхности и тепловое накопление образца в ящике являются ключевыми факторами, влияющими на температуру приповерхностного воздуха. Поскольку солнечное излучение блокировалось боксом, температура поверхности образца постепенно снижалась. В течение первых 240 минут температура поверхности ПКК была выше, чем температура поверхности ПКК, а температуры воздуха на разных высотах над ПКК в ящиках были выше, чем температура ПКК в соответствующих положениях.Температура воздуха в каждом боксе достигла пика в 16:45 (60 мин после начала испытаний). Приповерхностные температуры воздуха над разными видами бетона представлены на рисунке 9. Из рисунка 9 (а) видно, что температуры воздуха в разных местах над образцами PPCC были выше, чем температуры над образцом PCC в соответствующем положении. По сравнению с другими PPCC, температура приповерхностного воздуха в соответствующих местах увеличивалась с увеличением размера частиц агрегатов. Кроме того, температура приземного воздуха снижалась с высотой.

Примерно через 240 минут после начала испытания температура поверхности образцов PPCC постепенно снижалась, чем у PCC, что связано с удельной теплоемкостью и коэффициентом накопления тепла PPCC, малым по сравнению с PCC, и PPCC легче охладить. когда теряет тепло источник солнечного излучения. Из рисунка 9 (b) можно увидеть, что температуры воздуха в различных местах над пятью видами образцов PPCC были ниже, чем температуры над образцом PCC в соответствующем месте при 6:45.

Результаты испытаний показали, что PPCC увеличивает температуру приземного воздуха в течение короткого времени после затенения солнечной радиации жарким летом; однако со временем ситуация меняется. Поскольку мощность выделения тепла у PPCC меньше, чем у PCC, температура воздуха выше PPCC ниже, чем температура выше PCC после пика температуры воздуха.

3.3. Анализ теплопроизводительности

На температуру дорожного покрытия влияют условия окружающей среды.В то же время теплоотдача от дорожного покрытия влияет на температуру воздуха, особенно на температуру воздуха у поверхности. Существует три типа теплоотдачи от дорожного покрытия: первый — это конвективный тепловой поток, второй — тепловой поток отраженного коротковолнового солнечного излучения и последний — это поток тепла длинноволнового чистого излучения. Эти три значения теплоотдачи различных видов бетона в течение 48 часов рассчитываются согласно (2) — (4). Результаты расчетов показаны на рисунках 10 (a), 10 (b) и 10 (c) соответственно.

Как показано на Рисунке 10, в дневное время конвективное тепло и длинноволновое чистое излучение PPCC выше, чем у PCC. Отраженное коротковолновое солнечное излучение PPCC ниже, чем у PCC. Тепловой поток имеет очевидную разницу между разными PPCC. Конвективное тепло и длинноволновая чистая радиация увеличиваются, а отраженная коротковолновая солнечная радиация уменьшается с увеличением размера частиц заполнителя. Кроме того, из-за влияния смены ветра в дневное время на кривых конвективного тепла явно видны пилообразные волны.

Конвективное тепло и длинноволновое чистое излучение в основном связаны с температурой поверхности образцов. Следовательно, последовательность конвективного тепла и длинноволнового чистого излучения различных PPCC в основном соответствует температуре поверхности PPCC, соответственно. Отраженное коротковолновое солнечное излучение в основном связано с альбедо материала. Температура поверхности ПКК ниже из-за более высокого альбедо. Однако в то же время больше солнечной радиации будет отражаться в окружающий воздух от PCC, что является причиной того, что коротковолновое солнечное излучение PCC значительно выше, чем у PPCC.Результаты расчетов также показывают, что тепловыделение отраженного коротковолнового солнечного излучения намного превышает тепловыделение конвективного тепла и длинноволнового чистого излучения.

Ночью, из-за исчезновения солнечной радиации, значения отраженной коротковолновой солнечной радиации для некоторых типов бетона равны нулю. Следовательно, температура поверхности образцов ПКК постепенно выше, чем у пяти видов ПКК. А тенденции изменения конвективного тепла и длинноволновой чистой радиации для некоторых типов бетона противоположны дневным.То есть конвективное тепло и длинноволновое чистое излучение пяти видов PPCC ниже, чем у PCC. И чем крупнее размер частиц заполнителя PPCC, тем больше соответствующее конвективное тепло и длинноволновое чистое излучение.

Воздействие бетона на окружающий воздух зависит от его общего выходного теплового потока. Полное выходное значение теплового потока складывается из конвективного теплового потока, отраженного коротковолнового солнечного излучения и длинноволнового чистого излучения [15]. График зависимости суммарного выходного теплового потока от времени показан на рисунке 11.


Из рисунка 11 видно, что в дневное время общий выходной тепловой поток PCC немного больше, чем у PPCC. Например, максимальный выходной тепловой поток,,,, и 19 июня составляет 618,6, 591,8, 590,1, 603,1, 616,9 и 610,8 Вт / м 2 соответственно. Среднее значение общего теплового потока на выходе этих шести типов бетона составляет 320,9, 295,6, 292,6, 303,2, 311,6 и 317,6 Вт / м 2 соответственно. Расчеты показывают, что общий выходной тепловой поток шести типов бетона и влияние на температуру приповерхностного воздуха мало различаются, хотя температура поверхности PPCC выше, чем у PCC в дневное время.

Ночью общий выходной тепловой поток бетона относится только к конвективному тепловому потоку и длинноволновой чистой радиации в ночное время, потому что нет солнечного излучения. Суммарный выходной тепловой поток всех видов бетона резко снижается. Взяв и в качестве примеров, средний суммарный выходной тепловой поток в ночное время для двух видов бетона составляет 17,5% и 11,7% от дневного. Кроме того, общий выходной тепловой поток PCC явно больше, чем у PPCC в ночное время.На примере расчетов суммарного выходного теплового потока в ночное время 19 июня среднее значение выходного теплового потока,,, и уменьшается на 86,0%, 68,6%, 58,6%, 43,0% и 33,3% по сравнению с с 56,0 Вт / м 2 , что показывает, что PPCC меньше влияет на температуру наружного воздуха по сравнению с PCC в ночное время. Это также может объяснить с точки зрения тепловыделения, почему температура приповерхностного воздуха выше PPCC обычно ниже, чем выше PCC после того, как образцы закрыты ящиком.

Полный выходной тепловой поток в дневное и ночное время учитывается комплексно; По сравнению с PCC, PPCC способствует снижению теплового воздействия дорожного покрытия на приземный воздух.

4. Выводы

Тепловые параметры PPCC, такие как альбедо, теплопроводность, удельная теплоемкость, излучательная способность и коэффициент накопления тепла, сильно отличаются от параметров PCC. Основные выводы в этой статье были сделаны путем контрастных экспериментов и расчетов в жаркую погоду.(1) PPCC имеет более высокую температуру в солнечное дневное время и более низкую температуру в ночное время и больший температурный градиент, чем PCC. Поверхностная и внутренняя температуры PPCC повышаются быстрее в солнечное дневное время и уменьшаются также быстрее в ночное время, чем у PCC. (2) Различные типы бетона по-разному влияют на приповерхностную температуру. После того, как образцы бетона подвергаются воздействию того же солнечного излучения для нагрева и затем закрываются коробками, температура воздуха у поверхности PPCC вначале становится выше, а затем ниже, чем у PCC.(3) Полный выходной тепловой поток PPCC немного меньше, чем PCC в течение дня и значительно меньше ночью. PPCC может способствовать снижению теплового воздействия дорожного покрытия на приземный воздух.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.

Благодарности

Эта работа финансировалась Министерством науки и технологий Китая (2014BAG05B04). Этот проект также был поддержан Специальным фондом фундаментальных научных исследований Центрального колледжа Чананьского университета, Китай (310821153308, 310821153202).

Измерения тепловых свойств гидратирующих цементных паст с помощью источника переходной плоскости

  • 1.

    Капила Д., Фальковский Дж., Плавский Дж. Л. (1997) Тепловые эффекты при отверждении бетонных покрытий. ACI Mater J 94 (2): 119–128

    Google Scholar

  • 2.

    Бенц Д.П. (2000) Компьютерная модель для прогнозирования температуры поверхности и времени увлажнения бетонных покрытий и настилов мостов. НИСТИР 6551

  • 3.

    Валлер В., Де Ларрард Ф., Руссель П. (1996) Моделирование повышения температуры в массивных конструкциях HPC. На 4-м Международном симпозиуме по использованию высокопрочного / высокоэффективного бетона RILEM, Париж, 415–421

  • 4.

    McCullough BF, Rasmussen RO (1999) Ускоренное дорожное покрытие: контроль температуры бетона и критерии открытия движения для склеенных Бетонные перекрытия. FHWA-RD 98–167

  • 5.

    De Schutter G, Taerwe L (1995) Удельная теплоемкость и температуропроводность твердеющего бетона.Mag Concrete Res 47 (172): 203–208

    Google Scholar

  • 6.

    Bouguerra A, Laurent JP, Goual MS, Queneudec M (1997) Измерение теплопроводности твердых агрегатов с использованием метода источника переходной плоскости. J Phys D: Appl Phys 30: 2900–2904

    Статья Google Scholar

  • 7.

    Ким К. Х., Чон С. Е., Ким Дж. К., Ян С. (2003) Экспериментальное исследование теплопроводности бетона.Цементный бетон Res 33: 363–371

    Артикул Google Scholar

  • 8.

    Xu Y, Chung DDL (2000) Влияние добавления песка на удельную теплоемкость и теплопроводность цемента. Цементный бетон Res 30: 59–61

    Артикул Google Scholar

  • 9.

    Демирбога Р., Гул Р. (2003) Влияние вспученного перлитового заполнителя, микрокремнезема и летучей золы на теплопроводность легкого бетона.Цементный бетон Res 33: 723–727

    Артикул Google Scholar

  • 10.

    Гиббон ​​Дж., Баллим Ю. (1998) Определение теплопроводности бетона на ранних стадиях гидратации. Mag Concrete Res 50 (3): 229–235

    Артикул Google Scholar

  • 11.

    Хан А.А., Кук В.Д., Митчелл Д. (1998) Термические свойства и переходный термический анализ структурных элементов во время гидратации.ACI Mater J 95 (3): 293–303

    Google Scholar

  • 12.

    Мунанга П., Хелидж А., Бастиан Г. (2004) Экспериментальное исследование и моделирование подходов к эволюции теплопроводности гидратирующего цементного теста. Adv Cement Res 16 (3): 95–103

    Статья Google Scholar

  • 13.

    Морабито П. (2001) Термические свойства бетона: изменения в зависимости от температуры и во время фазы гидратации.BE96–3843 / 2001: 18–4

  • 14.

    Демирбога Р. (2003) Влияние минеральных добавок на теплопроводность и прочность раствора на сжатие. Энергетика и строительство 35 (2): 189–192

    Статья Google Scholar

  • 15.

    Hansen PF, Hansen J, Hougaard K, Pedersen EJ (1982) Термические свойства затвердевающей цементной пасты. В: Материалы международной конференции RILEM по бетону в раннем возрасте, RILEM, Париж, 1982, 23–36

  • 16.

    Справочная лаборатория по цементу и бетону (2004 г.) Образец профессиональной программы справочной лаборатории по цементу и бетону: Заключительный отчет по образцам квалификации портландцемента № 151 и 152, 2004 г.

  • 17.

    Gustafsson SE (1991) Методы источников переходных плоскостей для теплопроводности и измерения температуропроводности твердых материалов. Rev Sci Instrum 62 (3): 797–804

    Статья Google Scholar

  • 18.

    Log T, Gustafsson SE (1995) Метод переходных плоских источников (TPS) для измерения свойств теплопереноса строительных материалов. Fire Mater 19: 43–49

    Статья Google Scholar

  • 19.

    He Y (2005) Быстрое измерение теплопроводности с помощью датчика горячего диска. Часть 1. Теоретические соображения. Thermochimica Acta 436: 122–129

    Артикул Google Scholar

  • 20.

    Бенц Д.П. (1997) Трехмерное компьютерное моделирование гидратации цемента и развития микроструктуры. J Am Ceram Soc 80 (1): 3–21

    Google Scholar

  • 21.

    Молина Л. (1992) О прогнозировании влияния условий отверждения на степень гидратации. Отчет CBI 5:92

    Google Scholar

  • 22.

    Холман Дж. П. (1981) Теплопередача. McGraw-Hill, Нью-Йорк

    Google Scholar

  • 23.

    Тодд С.С. (1951) Низкотемпературная теплоемкость и энтропия при 298,16 К кристаллического ортосиликата кальция, ортосиликата цинка и трехкальциевого силиката. J Am Chem Soc 73: 3277–3278

    Статья Google Scholar

  • 24.

    CRC Handbook of Chemistry and Physics (1987) CRC Press, Boca Raton, FL

  • 25.

    Thomas JJ, Jennings HM, Allen AJ (1998) Площадь поверхности цементного теста, измеренная с помощью рассеяния нейтронов — доказательства двух морфологий CSH.Цементный бетон Res 28 (6): 897–905

    Артикул Google Scholar

  • 26.

    Снайдер К.А., Бенц Д.П. (2004) Приостановленная гидратация и потеря замерзающей воды в цементных пастах при относительной влажности 90%. Cement Concr Res 34: 2045–2056

    Артикул Google Scholar

  • 27.

    Бенц Д.П. (1999) Моделирование микроструктуры цемента: пиксели, частицы и прогноз свойств.Mater Struct 32: 187–195

    Статья Google Scholar

  • 28.

    Бенц Д.П., Штутцман П.Е. (2006) Отверждение, гидратация и микроструктура цементных паст. ACI Mater J 103 (5): 348–356

    Google Scholar

  • 29.

    Хашин З., Штрикман С. (1962) Вариационный подход к теории эффективной магнитной проницаемости многофазных материалов. J Appl Phys 33: 3125–3131

    MATH Статья Google Scholar

  • 30.

    Хорай К. (1971) Теплопроводность породообразующих минералов. J Geophys Res 76 (5): 1278–1308

    Статья Google Scholar

  • 31.

    Vosteen HD, Schellschmidt R (2003) Влияние температуры на теплопроводность, теплоемкость и температуропроводность для различных типов горных пород. Phys Chem Earth 28: 499–509

    Google Scholar

  • Удельная теплоемкость бетона больше, чем у почвы[email protected] «C» #.

    Если предположить, что стоянка и почва получают одинаковое количество тепла от солнца в данный солнечный день, можно сделать вывод, что температура бетона увеличится на на меньшую величину, чем на , чем температура почва.

    В конце дня бетон будет на ниже температуры , чем грунт.

    Когда наступает ночь, действует тот же принцип. Бетон будет терять на меньше тепла, чем на , чем почва, а это означает, что бейсбольное поле на охлаждает больше, чем на , чем парковка.