Какое значение имеет плотность утеплителя при выборе материала? Как выбрать и где применять.

Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката . Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе - удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла.

Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.

В таблице даны плотности металлов цветных и черного железа. Таблица разделена на группы металлов и сплавов, где под каждым наименованием обозначена марка по ГОСТ и соответствующая ей плотность в г/см3 в зависимости от температуры плавления. Для определения физического значения удельной плотности в кг/м3 нужно табличную величину в г/см3 умножить на 1000. Например, так можно узнать какова плотность железа - 7850 кг/м3.

Наиболее типичным черным металлом является железо. Значение плотности - 7,85 г/см3 можно считать удельным весом черного металла на основе железа. К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют , чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды:

− легкие - магний, алюминий;

− благородные металлы (драгоценные) - платина, золото, серебро и полублагородная медь;

− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

При прокате заготовок из цветных металлов необходимо еще точно знать их химический состав, поскольку от него зависят их физические свойства.
Например, если в алюминии присутствуют примеси (хотя бы и в пределах 1%) кремния или железа, то пластические характеристики у такого металла будут гораздо хуже.
Другое требование к горячему прокату цветных металлов – это предельно точная выдержка температуры металла. К примеру, цинк требует при прокатке температуры строго 180 градусов - если она будет чуть выше или чуть ниже, капризный металл резко утратит пластичность.
Медь более «лояльна» к температуре (ее можно прокатывать при 850 – 900 градусах), но зато требует, чтобы в плавильной печи непременно была окислительная (с повышенным содержанием кислорода) атмосфера - иначе она становится хрупкой.

Таблица удельного веса сплавов металлов

Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры.

В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура.

Ниже в справочной таблице приведены основные качественные характеристики и удельный вес наиболее распространенных сплавов металлов. В перечне представлены данные по плотности основных сплавов металлов при температуре среды 20°C.

Представленная в таблице плотность металлов и сплавов поможет вам посчитать вес изделия. Методика вычисления массы детали заключается в вычислении ее объема, который затем умножается на плотность материала, из которого она изготовлена. Плотность - это масса одного кубического сантиметра или кубического метра металла или сплава. Рассчитанные на калькуляторе по формулам значения массы могут отличаться от реальных на несколько процентов. Это не потому, что формулы не точные, а потому, что в жизни всё чуть сложнее, чем в математике: прямые углы - не совсем прямые, круг и сфера - не идеальные, деформация заготовки при гибке, чеканке и выколотке приводит к неравномерности ее толщины, и можно перечислить еще кучу отклонений от идеала. Последний удар по нашему стремлению к точности наносят шлифовка и полировка, которые приводят к плохо предсказуемым потерям массы изделия. Поэтому к полученным значениям следует относиться как к ориентировочным.

Приведена таблица плотности жидкостей при различных температурах и атмосферном давлении для наиболее распространенных жидкостей. Значения плотности в таблице соответствует указанным температурам, допускается интерполяция данных.

Множество веществ способны находится в жидком состоянии. Жидкости – вещества различного происхождения и состава, которые обладают текучестью, — они способны изменять свою форму под действием некоторых сил. Плотность жидкости – это отношение массы жидкости к объёму, который она занимает.

Рассмотрим примеры плотности некоторых жидкостей. Первое вещество, которое приходит в голову при слове «жидкость» — это вода. И это вовсе не случайно, ведь вода является самой распространённой субстанцией на планете, и поэтому её можно принять за идеал.

Равна 1000 кг/м 3 для дистиллированной и 1030 кг/м 3 для морской воды. Поскольку данная величина тесно взаимосвязана с температурой, стоит отметить, что данное «идеальное» значение получено при +3,7°С. Плотность кипящей воды будет несколько меньше – она равна 958,4 кг/м 3 при 100°С. При нагревании жидкостей их плотность, как правило, уменьшается.

Плотность воды близка по значению различным продуктам питания. Это такие продукты, как: раствор уксуса, вино, 20%-ные сливки и 30%-ная сметана. Отдельные продукты оказываются плотнее, к примеру, яичный желток — его плотность равна 1042 кг/м 3 . Плотнее воды оказывается, например, : ананасовый сок – 1084 кг/м 3 , виноградный сок – до 1361 кг/м 3 , апельсиновый сок — 1043 кг/м 3 , кока-кола и пиво – 1030 кг/м 3 .

Многие вещества по плотности уступают воде. К примеру, спирты оказываются гораздо легче воды. Так плотность равняется 789 кг/м 3 , бутилового – 810 кг/м 3 , метилового — 793 кг/м 3 (при 20°С). Отдельные виды топлива и масла обладают ещё более низкими значениями плотности: нефть — 730-940 кг/м 3 , бензин — 680-800 кг/м 3 . Плотность керосина составляет около 800 кг/м 3 , — 879 кг/м 3 , мазута – до 990 кг/м 3 .

Низкими показателями плотности отличаются такие жидкости, как: скипидар 870 кг/м 3 ,

Одним из параметров, на который обращают внимание при выборе утеплителя, является плотность. Что означает тот или иной ее показатель и на какие характеристики теплоизоляционного материала влияет его плотность – об этом и многом другом пойдет речь ниже.

Особенности

Под плотностью материала подразумевается вес данного вещества, в одном кубическом метре материала. Единицей измерения является кг/м3 (килограмм на метр кубический). Иное название параметра плотности – удельный вес материала.

Показатели плотности обусловлены качеством связи между молекулами материала. Чем сильнее связаны элементы утеплителя, тем выше его прочность.

Проще всего понять, что такое плотность, рассмотрев минераловатный утеплитель. Он может быть рыхлым и ощутимо мягким, разбирающимся на волокна (материал с небольшой плотностью, молекулы которого имеют слабые связи). Совершенно иные ощущения испытываешь, трогая минераловатные маты – их волокна жестче, но главное, они словно спрессованы между собой (более высокая плотность утеплителя).

Классификация

В зависимости от того, какой критерий положен в основу классификации, утеплители делятся на разные группы. В рамках данной статьи нас интересует дифференциация по плотности. В этом случае выделяют следующие виды теплоизоляционных материалов:

• Легкие. Имеют небольшой вес и низкую теплопроводность. К данной группе в первую очередь относятся минераловатные материалы.
• Средние. Примером подобного утеплителя может выступить пеностекло. Такие теплоизоляционные материалы обычно выпускаются в форме плит и блоков, имеющих высокие показатели тепло- и звукоизоляции.
• Жесткие. Это плотный утеплитель, получаемый обычно методом прессования, например, минераловатные маты. Помимо низкой теплопроводности, характеризуются влагопрочностью и способностью выдерживать большие нагрузки.

Виды

Как уже говорилось, все теплоизоляционные материалы делятся на несколько видов в зависимости от показателей удельного веса. От последнего зависит сфера его применения.

Наглядно это отражает таблица:

Немаловажно, что отдельные виды утеплителя имеют собственную классификацию в зависимости от удельного веса. Например, по ГОСТу, пенопласт делится на марки ПСБ 15 (плотность составляет менее 15 кг/м3), ПСБ 25 (показатели 15–25 кг/м3), ПСБ 35 (удельный вес от 25 до 35 кг/м3) и ПСБ 50 (50 кг/м3 и более).

Классификация минваты по жесткости выглядит следующим образом:

• П-75 (плотность материала, соответственно, 75 кг/м3) подходит для слабо нагружаемых и горизонтальных поверхностей;
• П-125 (удельный вес этой ваты – 125 кг/м3, но к этому же виду относят и утеплитель с плотностью 110, 120 и 130 кг/м3) стеновой утеплитель;
• ПЖ-175 (показатели плотности понятны из названия) – материал повышенной плотности для наружной обшивки;
• ПЖ-200 (удельный вес равен 200 кг/м3 и выше) – используется для наружных работ, обладает повышенной огнестойкостью.

Стоит отметить, что встречаются и менее плотные ваты, чем П-75. Их удельный вес равен 60–70 кг/м3.

Сравнение параметров

Разные виды утеплителя имеют различные средние показатели плотности.

• Мминераловатные утеплители имеют плотность от 30 до 200 кг/м3, что обеспечивает их универсальность – можно подобрать материал для любого участка дома.
• Максимальная плотность вспененного полиэтилена составляет 25 кг/м3, при этом материал довольно тонкий – 8–10 мм. Повышение плотности до 55 кг/м3 достигается благодаря использованию с одной из сторон фольгированного слоя. Интересно, что его появление лишь ненамного увеличивает плотность изделия, значительно повышая теплоэфективность материала. Это обеспечивается способностью покрытия из фольги отражать до 97% тепловой энергии.

• Популярный материал для утепления пенопласт имеет удельный вес 80–160 кг/м3, а экструдированный пенополистирол – 28 до 35 кг/м3. Неслучайно последний является одним из самых легких материалом для теплоизоляции, имеющим к тому же низкую теплопроводность.
• Благодаря особенностям состава и технологии нанесения (напыляется полужидкой массой на поверхность, после чего застывает), пеноизол также имеет низкую плотность – 10 кг/м3. Однако, как и большая часть аналогичных материалов, требует дополнительной защиты как минимум – слоя штукатурки.
• Широкий диапазон показателей удельного веса характерен и для пеностекла – вспененного или ячеистого стекла. Интересно, что стандартные показатели составляют 200–400 кг/м3, а облегченная версия имеет плотность 100–200 кг/м3. В сочетании с высокой теплоэффективностью, ведь коэффициент теплопроводности равен аналогичным величинам минеральной ваты, материал позволяет использовать для утепления фасадных конструкций облегченную версию, то есть, имеющую меньший вес и стоимость.

Влияние на свойства

Большинство характеристик утеплителя взаимосвязаны. Так, показатель плотности влияет на теплопроводность.

Как известно, воздух является лучшим теплоизолятором. Большое количество воздушных пузырьков расположено между хаотично направленными волокнами минераловатных утеплителей, например, каменной ваты. Однако если увеличить удельный вес материала (по сути, сильнее сжать волокна), то объем воздушных пузырьков уменьшится, что приведет к повышению теплопроводности.

Впрочем, связь между плотностью и теплопроводностью обусловлена структурой материала. Например, при изменении плотности пенополистирола объем воздуха, содержащийся в его капсулах, остается неизменным. Это значит, что теплопроводность никак не изменяется при смене плотности утеплителя.

А вот на звукоизоляцию изменение удельного веса влияет всегда. Это обусловлено тем, что с уменьшением воздухопроницаемости теплоизолятора растут его шумопоглощающие показатели.

Иначе говоря, чем плотнее материал, тем лучшей звукоизоляцией он характеризуется . Однако по мере увеличения плотности растет и вес, толщина материала. Работать с ним становится неудобно.

Выходом из подобной ситуации станет применение специальных теплоизоляционных панелей с улучшенными звукоизоляционными свойствами. Это может быть легкая стекловата или базальтовый утеплитель с перекрученными тонкими и длинными волокнами. При этом плотность материала может не превышать 50 кг/м3.

Несомненной является связь между рассматриваемым параметром и толщиной утеплителя. Чем больше его плотность, тем более тонкий слой требуется для достижения требуемого теплового эффекта.

Показатели прочности связаны также со способностью материала выдерживать большие нагрузки, причем связь здесь прямо пропорциональная. В связи с этим на нагружаемых участках следует использовать более плотные материалы. Только так можно избежать деформации утеплителя.

Наконец, от удельного веса утеплителя зависит способ его монтажа. Так, между лагами и элементами обрешетки можно применять теплоизоляторы легкие, небольшой плотностью. Если этот же вариант монтировать на стены, он просто сползет, поэтому выбор делается в пользу более прочных матов и листов.

Кроме того, плотные утеплители не нуждаются в дополнительной механической защите, они достаточно прочны, чтобы противостоять механическим нагрузкам. А более рыхлые материалы – пенопласт, пенополистирол, минеральная вата – всегда нуждаются в дополнительной защите.

Как выбрать и где применять?

Выбирать плотность материала следует в первую очередь с учетом сферы его применения. Когда дело касается облицовки стен, следует учитывать и вид облицовочного материала. Так, для фасадов, облицованных сайдингом, можно использовать легкие утеплители (40–90 кг/м3). Если планируется нанесение штукатурки, удельный вес утеплителя следует повысить до 140–160 кг/м3.

Для скатных крыш достаточно утеплителя с показателями плотности до 45 кг/м3, в то время как плоская крыша, подвергающаяся повышенным нагрузкам, требует более «серьезного» теплоизолятора. Для минераловатных утеплителей этот показатель будет равен не менее 150 кг/м3, для пенополистирольных – не менее 40 кг/м3. Под черновой пол нужен максимально плотный утеплитель, не менее 180 кг/м3, а между лагами можно укладывать и легкий, рыхлый утеплитель, поскольку они принимают всю нагрузку на себя.

Выбирая утеплитель в зависимости от его плотности, следует учитывать такие критерии, как:

• виды работ (наружное или внутреннее утепление);
• метод монтажа материала;
• нагрузка, которой подвергается утеплитель;
• средние температурные показатели в зимнее время года;
• необходимость звукоизоляции.

При выборе утеплителя важно опираться не только на его технические показатели, но и на авторитет и известность производителя. Предпочтение следует отдавать компаниям-долгожителям, чья продукция долгое время находится на строительном рынке и получает положительные отзывы покупателей.

Продукция некоторых фирм имеет небольшой выбор материалов в зависимости от плотности. Так, в линейках Ursa практически не встречается утеплитель, плотность которого выше 35 кг/м3.

Большинство известных торговых марок (Isover, Rockwool ) выпускают как легкие, так и жесткие утеплители – особый вид для каждого типа работ, в том числе под нагружаемый вентфасад.

Обращая внимание на конкретные изделия, стоит внимательно изучать инструкцию к материалу, обращая внимание не только на показатели плотности, но и на сферу применения. Так, в линейке Isover есть плиты средней плотности (50-80 кг м3), которые, однако, подходят для утепления фасадных систем.

Интерес представляют и плиты, сочетающие в себе 2 фактуры – внешняя их сторона более плотная, жесткая, внутренняя – рыхлая, мягкая. Использование подобных материалов обеспечивает качественную теплоизоляцию, позволяет снизить нагрузку на здание, а также наносить штукатурку непосредственно поверх утеплителя.

Как и для прочих физических тел, плотность цементной смеси или камня указывает, сколько весит единица объема. В документах она приводится в кг/м3 или т/м3, реже – в г/см3, но разница здесь только в порядке цифр, численные же значения остаются по сути одинаковыми, так что ориентироваться будет несложно. Официально в маркировке объемный вес обозначается литерой D и указывается именно в кг/м3.

Плотность бетона кг/м3 — Таблица, классификация, марки!

Существует несколько классификаций бетона, основная из которых классификация по средней плотности.

По данному признаку различают 5 типов бетона:

1. Особо тяжелый. Плотность такого бетона составляет примерно 2500кг/м3 и более. В качестве заполнителя используются обрезки стали, магнетит, железная руда. К такому типу относятся сталебетон, баритовый и магнетитовый (их название напрямую зависит от основного наполнителя). Особо тяжелый бетон применяют при строительстве особых конструкций. Например, для защиты от воздействий радиации, он используется при строительстве АЭС.
2. Тяжелый. Имеют плотность от 2000 до 2500кг/м3. В качестве заполнителя используется известняк, гранит и другие горные породы, а также плотный песок. Он широко применяется в тяжелой промышленности – строительство несущих опор зданий и сооружений, фундаментов, зданий с повышенным радиационным фоном.
3. Облегченный. Плотность такого бетона от 300 до 2000кг/м3. Основной заполнитель – щебень. Его относят к разновидности обычного бетона, широко применяемого в строительстве жилых домов, закладке фундаментов и стен. Основное преимущество такого вида бетона – его вес, который позволяет применять его в различных областях.
4. Легкий. Средняя плотность их составляет 500 – 1800кг/м3. В качестве заполнителя применяют керамзит, пемза, то есть в основном пористые заполнители. В свою очередь этот тип бетона делится на 2 вида:
   Конструктивно-теплоизоляционный бетон, средняя плотность которого от 500 до 1400кг/м3.
   Конструктивный бетон с плотностью от 1400 до 1800кг/м3.
   Такой бетон широко применяется при строительстве многоквартирных домов, торговых центров, его легкий вес позволяет широко его использовать в любом из видов гражданского строительства. В зонах с повышенной склонностью к землетрясениям он особенно актуален.
5. Особо легкий. Бетон, который имеет плотность меньше 500кг/м3, называют особо легким. Основной заполнитель – перлит или арболит, достаточно легкие породы. К этому виду относятся газо- и пенобетоны. В основном они применяются при строительстве стен жилых домов, при прокладке перекрытий или создания дополнительных теплоизоляционных условий.

Такая классификация бетонов по плотности, позволяет учитывать среднюю плотность, а значит заполнитель бетонной смеси, его пористость и средний вес. В зависимости от вида строительства, области применения и назначения, используется определенный тип бетона.

Классификация плотности бетона кг/м3 по маркам.

Марка есть у любого типа. Именно на нее необходимо ориентироваться каждому, кто приобретает цемент. Она складывается из буквы М и идущего далее числа. Кроме того, есть и другая характеристика – класс. В нормативных документах обычно указан именно он, но при заказе покупатели чаще различают бетон по маркам. Класс обозначают буквой В, за ней следуют цифры, которые показывают, какую нагрузку выдержит застывший раствор.

Распространенные марки:

1. М100 . Применяется в процессе подготовительных работ, прежде чем приступить к заливке фундамента. Используется как бетонная основа для бордюров при строительстве дорог.
2. М200. Самая распространенная марка. Этот раствор относится к классу тяжелых, средняя плотность 2000 кг/м3. В составе – цемент, гравий, песок. Оптимальное сочетание прочности, качества и цены. Подходит для фундамента жилых домов, работ по благоустройству (строительство пешеходных дорожек, тротуаров), изготовления бетонных покрытий, лестниц, плит. Данная марка не трескается, хорошо выдерживает перепады давления и температур. Это и определяет его популярность и универсальность применения.
3. М250 (класс В 20). Свойства практически совпадают с предыдущей маркой, однако прочность выше. Способен формировать плиты высокой нагрузки.
4. М300. Подходит для монолитных фундаментов, стен, заборов, лестничных маршей.
5. М350 (В25). Высокой прочности, применяется для монолитных конструкций в многоэтажном строительстве, а также для несущих колонн зданий, оснований бассейнов и аэропортов.

В таблице которая будет приведена ниже указано, какая марка бетона по средней плотности соответствует определенному классу.

Таблица плотности бетона кг/м3.

Как повлиять на объемный вес?

Плотность бетонного монолита во многом определяется особенностями компонентов смеси. Именно их подбору следует уделить внимание, чтобы получить на выходе желаемый вес бетонного раствора. Причем собственно состав и соотношения в рецептуре – далеко не единственный решающий фактор.

Больше половины массы бетона приходится на крупный заполнитель, поэтому изначально необходимо определить его собственный вес и даже насыпную плотность. Последняя покажет, сколько внутри осталось воздушных карманов для песка и цемента, однако масса камней даст куда более серьезную разницу. К примеру, если в состав В25 входит гранитный или доломитовый щебень прочностью М600, его собственная плотность будет настолько велика, что бетон получится не ниже D2200-2400. А пемза, керамзит и туф дадут лишь облегченный тип монолита не тяжелее 1,6-1,8 т/м3.

Чтобы в итоге получить бетон с требуемыми значениями плотности и прочности, всегда берут цемент более высокой марки – как правило, на 2-3 класса (эту разницу в растворе «съедят» более дешевые компоненты вроде песка и воды).

Плотность цементного монолита можно изменять и с помощью других компонентов раствора, но уже не так заметно. Например, увеличение веса вызывает применение заполнителей мелких фракций. И не стоит забывать о специальных пластификаторах, улучшающих текучесть смеси, одновременно сокращая количество жидкости в ней.