夏热冬暖地区混凝土空心砌块热工性能现状及改进措施研究.pdf

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1、夏热冬暖地区混凝土空心砌块热工性能现状及改进措施研究薛宗明、洪斌、杨煜伟、黄世雄（福建省泉州市丰泽区建设工程质量监督站，362000泉州）摘要：通过分析混凝土空心砌块墙体的热传递过程，进行混凝土空心砌块中空气间层的形式及分布对墙体热工性能影响的试验和分析，提出改善砌块隔热性能的措施。并对不同聚苯乙烯轻质骨料掺量条件下混凝土材料强度、干表观密度和导热系数进行测试和比较，探讨提高混凝土空心砌块保温隔热性能的有效措施。关键词：混凝土空心砌块；砌筑灰缝；聚苯乙烯骨料；导热系数；传热系数。混凝土空心砌块具有节土、节能、高强、易施工、生产工艺简单等特点。但

2、普通单、双排孔混凝土空心砌块墙体热工性能达不到建筑节能标准的要求，原因是墙体热阻值过低。本文通过对混凝土空心砌块中空气间层的形式及分布对墙体热工性能影响的试验和分析，提出改善砌块隔热性能的措施。另通过不同聚苯乙烯骨料掺量对混凝土材料强度、干表观密度和导热系数的影响，及对砌块墙体热工性能影响的试验研究，探讨聚苯乙烯轻质骨料应用于提高混凝土空心砌块保温隔热性能的可行性。1混凝土空心砌块墙热工性能现状分析生产混凝土空心砌块的原料主要是碎石混凝土，其导热系数为1.5W/m.k，是普通粘土砖导热系数的两倍。由于受力的需要，砌块必须有一定宽度的混凝土壁肋，

3、这就形成了热流密集的通道，即所谓的“热桥”，同时孔洞中的空气在冷热面温差作用下产生对流。因此普通的混凝土空心砌块虽然有很大的空洞率，但其保温隔热效果并不好。由于较小厚度的静止空气间层具有较大的热阻，所以在建筑设计中经常利用封闭的空气间层作为隔热层。空气间层的传热过程与固体材料层内不同，固体材料层内是以导热方式传递热量的，而在空气间层中，导热、对流和辐射3种传热方式都明显存在，其传热过程实际上是在一个有限空间内的两个表面之间的热转移过程。空气间层热阻主要取决于间层两个界面的空气边界层厚度和界面之间的辐射换热强度，所以空气间层的热阻与间层厚度之间不

4、存在成比例增长的关系。以往，对建筑材料中空气间层的隔热性能研究较少，本文通过对混凝土空心砌块中空气间层的形式及分布对墙体热工性能影响的室内试验和分析，提出改善混凝土空心砌块隔热性能的措施。降低砌块材料本身的导热系数也是提高混凝土空心砌块保温隔热性能的有效方法之一，聚苯乙烯轻质骨料具有容重小、保温隔热性优良的特性，本文通过聚苯乙烯掺量对混凝土材料强度、干表观密度和导热系数以及对混凝土砌块墙体热工性能影响的试验，探讨聚苯乙烯轻质骨料应用于提高砌块保温隔热性能的可行性。2不同块型混凝土空心砌块热工性能试验2.1试验方法与步骤在砌块生产厂家加工成型四批

5、配合比相同、块型不同的混凝土空心砌块（如图1、图2、图3、图7所示），经养护后送至华侨大学土木工程学院建材试验室，分别砌成四组1.4m×1.4m的墙体，采用BES－D热箱式围护结构传热系数检测装置测试墙体的传热系数和传热阻。将样品砌块砌筑在恒温实验室内，由于试验墙体含湿量的大小会对其热工性能造成影响，墙体砌筑完成后应放置一段时间待砌块充分干燥后才可进行测试。用岩棉材料填实与热箱间的缝隙；布置墙体内外表面的温度测点，每个表面布置9个测点；将热箱温度设置在40.8℃左右，环境温度恒定在20±0.5℃。达到稳定后，用温度巡检仪记录表面温度数据，检测仪

6、根据实时测量的温度、热流密度自动计算出墙体传热阻。图1180单排孔混凝土砌块图2180双排孔混凝土砌块图3180三排孔混凝土砌块（厚）2.2试验结果及分析2.2.1热阻与混凝土空心砌块排孔数的关系图4示出单、双、三排孔三种不同块型砌块墙体热阻测试结果，可以看出砌块热阻与其孔洞2排列数有关,相同配合比砌块,单排孔热阻最小,为0.2m.K/W；随着孔洞排列数增多,热阻增加。三2排孔砌块其热阻值为0.45m.K/W,相比较而言砌块热阻增加了125%。因此在满足砌块的壁肋厚生产工艺要求的前提下,增加孔洞排列数有助于增强空心砌块的保温隔热性能。2.2.2

7、热阻与空气层厚度的关系通过对三排孔（厚，图3）和三排孔（薄，图7）两种相同配合比、不同壁肋厚（不同空气间层厚度）砌块热阻对比试验，可以看出（图5）：当砌块壁肋厚由28mm减少至19mm，空气间层厚2度由23mm增加到36mm时，砌块墙体传热阻也有大幅度的提高，墙体平均传热阻由0.45m.K/W增2加到0.58m.K/W，增加了29%。但是必须指出的是：研究表明用空气间层作空心砌块的隔热层有其一定的规律性,并不像其它材料那样随着厚度增加而线性增加,当空气层的厚度超过40mm时，其［2］热阻值增加极少。图6中示出了空气层热阻与其厚度的关系。混凝土空

8、心砌块类型混凝土空心砌块类型图4砌块传热阻与排孔数的关系图5砌块热阻与空气层厚度的关系(一)2.2.3利用空气间层减少灰缝的“热桥”作用采用红外热成像