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不同孔隙率下含濕加氣混凝土的有效導(dǎo)熱系數(shù)

2015-07-11 10:09:38姚曉莉易思陽范利武俞自濤
浙江大學學報(工學版) 2015年6期
關(guān)鍵詞:導(dǎo)熱性含水率孔隙

姚曉莉,易思陽,范利武,徐 旭,俞自濤,葛 堅

(1.浙江大學 熱工與動力系統(tǒng)研究所,浙江 杭州310027;2.中國計量學院 計量測試工程學院,浙江 杭州310018;3.浙江大學 建筑技術(shù)研究所,浙江 杭州310058)

蒸壓加氣混凝土作為一種質(zhì)輕、高強且保溫隔熱性能良好的多孔建筑材料[1],目前已被廣泛應(yīng)用于建筑外露梁柱外保溫以及非承重墻主體中.在研究加氣混凝土、木材及多孔陶瓷磚等多孔建材的耐候性、火災(zāi)情況下材料內(nèi)部的熱應(yīng)力以及進行建筑能耗分析、圍護結(jié)構(gòu)熱工性能設(shè)計時,都需要掌握材料的導(dǎo)熱性能參數(shù),尤其是材料的有效導(dǎo)熱系數(shù).決定多孔建材有效導(dǎo)熱系數(shù)的因素包括骨架有效導(dǎo)熱系數(shù)、微觀孔隙結(jié)構(gòu)、各相所占體積分數(shù)、孔隙幾何尺寸與分布等[2-3],其中含水率和孔隙率是多孔建材有效導(dǎo)熱系數(shù)的主要決定因素[4-5].多孔建材具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)特點,極易吸濕,且材料內(nèi)部易發(fā)生冷凝而使其濕分的比例進一步增加[6],因此在進行建筑熱工設(shè)計時應(yīng)考慮水分對墻體材料導(dǎo)熱性能的影響.Campbell-Allen等[7]根據(jù)混凝土各組分有效導(dǎo)熱系數(shù)來預(yù)測混凝土的有效導(dǎo)熱系數(shù),并且考慮了水分質(zhì)量變化對混凝土各組分和整體導(dǎo)熱性能的影響.Khan[8]研究了低含水率下幾種混凝土的有效導(dǎo)熱系數(shù),實驗發(fā)現(xiàn)對于質(zhì)量含水率僅為6.4%的玄武巖混凝土,其有效導(dǎo)熱系數(shù)較干樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)提高了近55%,足見含水率對多孔建材導(dǎo)熱性能的影響程度.

對于加氣混凝土砌塊,目前已有研究中可查到的主要是在氣干狀態(tài)下的有效導(dǎo)熱系數(shù),其含濕狀態(tài)下的有效導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)相對較少.目前較多的研究工作總結(jié)了水分對典型多孔建材如水泥基復(fù)合材料、混凝土、木材等有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響.已有研究大多集中在低含水率情況下,對接近飽和的含濕多孔建材有效導(dǎo)熱系數(shù)的細致研究工作較少[9-10].Clarke等[11]發(fā)現(xiàn)當?shù)湫投嗫捉ú奶幱诘秃蕰r,其有效導(dǎo)熱系數(shù)基本隨著含水率的提高呈線性增長的趨勢,但是當含水率高于某個值時(尤其是對于材料內(nèi)部出現(xiàn)的冷凝或受潮極端情況),這一線性趨勢會發(fā)生較大變化.Clarke等[11]還指出,混凝土試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化可使其有效導(dǎo)熱系數(shù)改變30%左右.因此,針對含水率(尤其是較高的含水率)和孔隙率對加氣混凝土有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響進行深入研究具有顯著的工程意義.

Stuckes等[12]通過穩(wěn)態(tài)防護熱板法測量了質(zhì)量含水率低于15%的幾種不同密度加氣混凝土的有效導(dǎo)熱系數(shù),發(fā)現(xiàn)其值不僅受水分的影響較大,而且隨著材料孔隙率的減小而迅速增大.雖然Stuckes等[12]總結(jié)了不同含水率對不同比重加氣混凝土有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響,但是該研究僅考慮了材料低含濕的情況,并且是基于穩(wěn)態(tài)法測量有效導(dǎo)熱系數(shù),并未對測量結(jié)果的誤差范圍進行討論,測量結(jié)果的可靠性有待進一步驗證.相較于穩(wěn)態(tài)方法,瞬態(tài)測試方法不僅測試時間短[13]、對材料外形尺寸要求較低,而且測量前后被測樣品溫升較小.在研究含濕多孔材料的有效導(dǎo)熱系數(shù)時,采用瞬態(tài)方法可以有效減少測量過程中溫差對材料內(nèi)部濕度場的影響.

本文將采用基于瞬態(tài)平面熱源法的Hot Disk熱常數(shù)分析儀對不同孔隙率下具有較高含水率的加氣混凝土的有效導(dǎo)熱系數(shù)進行表征并分析其變化規(guī)律.

1 實 驗

1.1 加氣混凝土的物性表征

所選用的試樣是由浙江開元新型墻體材料有限公司生產(chǎn)的基于通用標準GB 11968-2006 型號為B04、B05、B06級的高性能蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土砌塊(以下簡稱加氣混凝土),其外觀如圖1(a)所示.3種加氣混凝土試樣表面的氣孔分布均勻且孔隙大小較為均一.由局部放大圖可知,3種試樣的表觀孔隙尺寸及形態(tài)略有不同,B04、B05級試樣的表觀孔隙較為規(guī)整,而B06 級的孔隙形態(tài)則存在差異.如圖1(b)所示為B04 級試樣的局部放大(81倍)掃描電子顯微鏡圖,由圖可知,該試樣的宏觀孔徑分布在1.0mm 左右,并且孔與孔之間呈相互連通狀;圖1(b)中右上角為氣孔內(nèi)部放大10 000倍觀測到的呈片狀結(jié)構(gòu)的微觀膠凝孔,即砂加氣混凝土結(jié)晶度良好的水化產(chǎn)物托勃莫來石.

圖1 加氣混凝土的形貌表征Fig.1 Morphology characterization of aerated concrete

采用多種手段對試樣的容積密度、骨架密度、微觀孔隙率、開口孔隙率以及總孔隙率等關(guān)鍵物性進行全面表征.其中,表觀密度可由遵循阿基米德排水法測得的材料體積計算得到(標準ASTM C642-13[14]);骨架密度的測量采用比重瓶法[15]測試試樣的真實密度.為獲取材料內(nèi)部的孔徑分布,采用壓汞儀(AutoPore IV 9510)對3種試樣分別進行孔隙結(jié)構(gòu)表征(標準ISO 15901-1:2005[16]),其中壓入的汞體積增量ΔV 與孔隙直徑d 的關(guān)系如圖2所示.材料內(nèi)部孔大致可分為2 種,其孔徑范圍分別為10~103nm 和104~105nm.此外,B05與B06級試樣孔徑在10~103nm 的分布規(guī)律基本一致;而對于孔徑約為105nm 的宏觀孔而言,B04與B05級的試樣孔隙率較為接近,均略高于B06級,這與從圖1(a)所觀察到的特征基本一致.試樣的開口孔隙率則根據(jù)文獻[15]的描述進行測量,其原理是采用抽真空飽和法抽除試樣內(nèi)部的空氣制得飽和含濕樣,稱取濕飽和試樣的質(zhì)量,并根據(jù)如下公式計算得到開口孔隙率:

式中:mw為含濕試樣的質(zhì)量,md為絕干試樣的質(zhì)量,V 為試樣容積,ρw 為水的密度.試樣的總孔隙率則根據(jù)標準GBT 23564.4-2009采用下式進行計算:

式中:ρ為表觀密度,ρm 為骨架密度.對3種加氣混凝土試樣均采用多個平行樣品進行測試,得到的基本物性表征數(shù)據(jù)如表1所示.

圖2 壓汞儀表征的加氣混凝土微觀孔徑分布Fig.2 Microscopic pore size distribution curve of aerated concrete determined by mercury intrusion porosimetry

表1 加氣混凝土試樣的基本物理特性Tab.1 Fundamental physical properties of aerated concrete samples

1.2 含濕試樣的制備過程

目前工程應(yīng)用中常采用質(zhì)量含水率φm來表征材料的含濕程度,其定義如下:

式中:mw為含濕狀態(tài)下試樣的質(zhì)量,md為絕干狀態(tài)下試樣的質(zhì)量.

文獻[12]、[17]采用體積含水率來表征材料的含濕狀態(tài),其定義如下:

式中:Vw為含濕狀態(tài)下試樣的體積,Vd為絕干狀態(tài)下試樣的體積.

在已知密度的情況下,質(zhì)量含水率和體積含水率可以通過一定關(guān)系進行相互轉(zhuǎn)化,其公式如下:

鎮(zhèn)江市引航道水利樞紐工程位于鎮(zhèn)江市北部內(nèi)河與長江鎮(zhèn)揚河段六圩彎道之間的引航道上,其主要功能是擋洪、排澇、蓄水、引排水(換水)、控制內(nèi)江水位與水質(zhì)并滿足小型船只的通航要求。工程由水閘、節(jié)制閘,雙向流的泵、船閘、公路橋以及景觀塔樓、堤防等組成。主體建筑物采用鉆孔灌柱樁基礎(chǔ),設(shè)計樁徑120 cm,樁長 50 m,共356根。

為研究不同含濕狀態(tài)下加氣混凝土試樣的導(dǎo)熱性能,根據(jù)前密后疏的取點原則,針對3種不同型號的加氣混凝土試樣,測量材料在絕干和質(zhì)量含水率為1%~100%的18種含濕狀態(tài)下的有效導(dǎo)熱系數(shù)值.對比文獻[11]的數(shù)據(jù)和實際工程應(yīng)用中的狀況,本研究所觀察到的最高含水率屬于較高的含水率范疇.由開口孔隙率可知,當質(zhì)量含水率達到100%時,試樣接近但是仍未達到濕飽和狀態(tài).對于幾乎飽和含濕狀態(tài)下的試樣制備和有效導(dǎo)熱系數(shù)的測試,需要利用特殊的壓力容器,因此本文暫不討論該狀態(tài)下的測試.

為獲得不同質(zhì)量含水率的試樣,對試樣進行不同程度的加濕.含濕試樣的基本制備過程如下.

1)初始試樣的表面存在一定的不平整度,測量時為減小2種試樣間的接觸熱阻,采用砂紙對試樣表面進行打磨加工,以保證試樣的平整度.

2)完成試樣前期準備工作后,將試樣放入預(yù)先設(shè)定為105±1 ℃的烘箱中烘干至恒重(間隔30 min前后試樣質(zhì)量變化率小于0.001),待試樣在烘箱內(nèi)冷卻后,采用精密天平(精度為0.01 mg)稱量此時絕干試樣的質(zhì)量并進行記錄.

3)通過往試樣中加入定量水以制備不同含水率的試樣,并在加濕后采用聚氯乙烯薄膜對試樣進行密封包裝以防止?jié)穹窒蛲饬魇?

4)將包裝好的含濕試樣放入預(yù)設(shè)溫度為70±1 ℃的恒溫箱中養(yǎng)護半周,促使試樣內(nèi)部濕分充分滲透,以保證試樣內(nèi)部濕度場的均勻.

5)將經(jīng)過恒溫養(yǎng)護后的試樣在室溫(20±3 ℃)環(huán)境下冷卻放置一周,稱取其最終質(zhì)量,從而得到具有一定含水率的含濕試樣,其含水率的不確定度小于2%.

1.3 有效導(dǎo)熱系數(shù)測試條件選取

含濕加氣混凝土有效導(dǎo)熱系數(shù)的測量實驗選用基于瞬態(tài)平面熱源法的Hot Disk 熱常數(shù)分析儀(TPS 2 500S,測試范圍為0.005~500 W/(m·℃),儀器誤差為±5%).根據(jù)加氣混凝土的力學性能及Hot Disk熱常數(shù)分析儀附屬試樣夾持器具的尺寸,確定本文試樣的尺寸為100mm×100mm×30mm.由于加氣混凝土試樣的宏觀孔徑可達1mm,為了更加全面地表征試樣的熱物性,應(yīng)在探頭探測深度滿足試件尺寸的前提下,盡量選取大直徑的探頭.另外,考慮到輸入功率過大或測量時間過長會誘發(fā)含濕試樣內(nèi)部濕分遷移,對實驗結(jié)果造成影響,而過小的測試功率則會出現(xiàn)探頭探測深度不夠而造成數(shù)據(jù)不具整體代表性.為了選取適用于含濕試樣有效導(dǎo)熱系數(shù)測量的探頭,選取3種不同直徑尺寸的探頭,并通過多次調(diào)整輸入功率、探測時間參數(shù),對絕干試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)進行測試.

2 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

2.1 儀器重復(fù)性驗證

為獲得可靠的實驗數(shù)據(jù),對于不同孔隙率的加氣混凝土試樣,每種含水率下各選取比重相近的3組試樣進行平行測量,并取測量結(jié)果的平均值作為該含水率下試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)值.為驗證Hot Disk熱常數(shù)分析儀在含濕多孔建材有效導(dǎo)熱系數(shù)測試中的重復(fù)性,同一含水率下每組試樣(20±3 ℃)各進行5次有效導(dǎo)熱系數(shù)測量,并計算測量結(jié)果的相對偏差.結(jié)果表明:對于B04級加氣混凝土,整個測量結(jié)果中誤差最大的是當φm=25%時測得的試樣有效導(dǎo)熱系數(shù),相對偏差σRSD=0.71%;而B05級試樣測試結(jié)果的最大偏差出現(xiàn)在φm=13%時,σRSD=0.89%;B06 級 的 測 量 結(jié) 果 的 最 大 偏 差σmax=0.96%,出現(xiàn)在φm=13%時.3種類型試樣的測試結(jié)果的最大偏差均低于本文的實驗要求,這表明Hot Disk儀器適用于含濕加氣混凝土有效導(dǎo)熱系數(shù)的測量.

2.2 含水率的影響

實驗測得的3種加氣混凝土的有效導(dǎo)熱系數(shù)隨質(zhì)量含水率的變化規(guī)律如圖3所示.從整體曲線變化趨勢可知,3種不同孔隙率的加氣混凝土試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)隨著質(zhì)量含水率的增加均呈單調(diào)增長的趨勢.由測量結(jié)果可得,B04、B05、B06 級加氣混凝土絕干試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.117、0.143和0.177 W/(m·℃),當φm=100%時,試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.430、0.540和0.651 W/(m·℃).

從圖3可知,當φm<15%時,3種試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)隨著質(zhì)量含水率的增長均呈明顯增大趨勢.當φm≈15%時,材料的有效導(dǎo)熱系數(shù)變化曲線出現(xiàn)拐點.此后,水分對試樣導(dǎo)熱性能的影響程度有所下降,有效導(dǎo)熱系數(shù)的增長速率較之前增長速率有所降低,整體增長較為緩和.通過擬合曲線可知,有效導(dǎo)熱系數(shù)與質(zhì)量含水率之間基本呈分段線性相關(guān),與Clarke等[11]發(fā)現(xiàn)的規(guī)律基本一致.Koronthalyova等[17]對幾種不同容積密度的多孔硅酸鈣板的有效導(dǎo)熱系數(shù)隨含水率的變化規(guī)律進行較為深入的研究.研究結(jié)果表明:即使對于不同容積密度的硅酸鈣板,其有效導(dǎo)熱系數(shù)隨質(zhì)量含水率的變化趨勢在φm=15%~20%時都存在一個拐點,且前半階段有效導(dǎo)熱系數(shù)增長率較快,過了拐點后增長有所減緩,2個階段下試樣有效導(dǎo)熱系數(shù)與質(zhì)量含水率呈一定的線性關(guān)系.Rudtsch等[18-19]的研究發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象.對該現(xiàn)象的一個可能的合理解釋如下:對于干燥試樣,其初始階段的有效導(dǎo)熱系數(shù)遠低于水分的有效導(dǎo)熱系數(shù),且此時試樣具有較強的吸濕性能,因此其有效導(dǎo)熱系數(shù)對含水率的變化較為敏感.

圖3 加混凝土的有效導(dǎo)熱系數(shù)隨質(zhì)量含水率的變化規(guī)律Fig.3 Change rule of thermal conductivity of aerated concrete with moisture content

由圖3可知,對于3種不同孔隙率的試樣,當φm<9%時,測得試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)標準偏差較小,最大偏 差 分 別 為0.013 1、0.019 3 和0.015 2 W/(m·℃),同一含水率下3 組實驗的結(jié)果重復(fù)性較好.當φm=15%~75%時,測得的有效導(dǎo)熱數(shù)值波動幅度較大.對于B04級試樣,當φm=55%時,有效導(dǎo)熱系數(shù)的波動達到0.024 0 W/(m·℃);B05級的最大有效導(dǎo)熱波動出現(xiàn)在φm=25%時,為0.024 1 W/(m·℃);而B06級的最大有效導(dǎo)熱波動則出現(xiàn)在φm=55%處,為0.012 8 W/(m·℃).當 試 樣 接 近飽和含濕狀態(tài)時,實驗測得結(jié)果的相對誤差變小,3種試樣最大偏差分別為0.008 5、0.014 9和0.012 2 W/(m·℃),低 于φm=15%~75%時 的 實 驗 結(jié)果偏差.

當質(zhì)量含水率較低時(φm<5%),由圖1(b)可知,材料存在微觀膠凝孔.此時,由于材料內(nèi)部孔隙表面存在毛細吸附力,可吸附若干層水分子并形成較為穩(wěn)定的結(jié)合水層,此時孔隙內(nèi)部水分多以緊密結(jié)合水或結(jié)合水的形式呈現(xiàn)[20];通過壓汞儀表征可知材料內(nèi)部存在大量體積較大而開口較小的瓶狀孔[7],材料內(nèi)部濕分難以發(fā)生遷移,因而實驗測量時的準確性較高.當孔隙含水率逐漸增大時,孔隙內(nèi)部水分逐漸累積并散布在材料連通孔內(nèi)壁,形成孤立液橋,此時重力對孔隙內(nèi)部水分的影響逐漸增強.當進行有效導(dǎo)熱系數(shù)測量時,探頭加熱區(qū)域的試樣內(nèi)部濕分將發(fā)生遷移,造成連續(xù)幾次試樣有效導(dǎo)熱系數(shù)測量結(jié)果誤差較大,測試前后質(zhì)量變化也相對較大.當試樣趨近濕飽和時,試樣孔隙內(nèi)部液橋逐漸連通成一體,測量過程中探頭會使加熱區(qū)域的濕度場發(fā)生變化,被蒸發(fā)區(qū)域?qū)恢車只亓餮a充;即使實驗前后試樣質(zhì)量有變化,最終測量結(jié)果的波動仍然減小.

為定量分析質(zhì)量含水率對試樣有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響程度,以有效導(dǎo)熱系數(shù)相對提高率ψ 作為評價標準,其公式如下:

式中:k為試樣有效導(dǎo)熱系數(shù),k0為絕干試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù).所得的有效導(dǎo)熱系數(shù)相對提高率計算值如圖4所示,與文獻[11]、[18]中總結(jié)的幾種多孔建材的有效導(dǎo)熱系數(shù)提高率隨體積含水率的變化趨勢一致.除了B04級試樣在φv<15%時有效導(dǎo)熱系數(shù)變化率較大,其他2種試樣的實驗數(shù)據(jù)基本落在輕質(zhì)混凝土和輕質(zhì)磚2條變化趨勢曲線的中間,且與輕質(zhì)混凝土有效導(dǎo)熱系數(shù)提升率的變化趨勢較為接近.不考慮施工前磚塊自身含水和由氣溫驟降所造成的凝結(jié)對加氣混凝土砌塊內(nèi)部含水率的影響,對于年平均相對濕度大于60%的地區(qū),加氣混凝土的平衡質(zhì)量含水率可達5%左右(規(guī)范JGJ/T 17-2008).由圖4可知,加氣混凝土的有效導(dǎo)熱系數(shù)提高了一半.若考慮磚塊自身含水及水分在材料內(nèi)部的凝結(jié)或受潮,材料整體的保溫性能將大大下降.材料在接近濕飽和時,材料有效導(dǎo)熱系數(shù)增長了近3倍,會對保溫性能產(chǎn)生較大的不利影響.

圖4 有效導(dǎo)熱系數(shù)的相對提高率隨體積含水率的變化規(guī)律Fig.4 Relative increase rate of thermal conductivity with volumetric moisture content

2.3 孔隙率的影響

如圖1和表1所示,對于本文所研究的3種加氣混凝土試樣而言,其宏觀差別主要體現(xiàn)在孔隙率上.胡亞才等[21]測量了不同質(zhì)量含水率下木材試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù),并通過對試樣內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)進行表征,發(fā)現(xiàn)材料的微結(jié)構(gòu)對其傳熱性能有顯著影響,且在同一含水率下,高孔隙率的材料傳熱能力較低.為研究孔隙率及孔徑大小對材料導(dǎo)熱性能的影響,本文對實驗結(jié)果進行歸納,部分質(zhì)量含水率下的試樣有效導(dǎo)熱系數(shù)隨總孔隙率的變化規(guī)律如圖5所示.

圖5 有效導(dǎo)熱系數(shù)隨總孔隙率與質(zhì)量含水率的變化規(guī)律Fig.5 Variation of thermal conductivity with porosity and moisture content

由圖5可知,在同一質(zhì)量含水率下,隨著孔隙率的增大,試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)逐漸降低;在同一孔隙率下,試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)隨著質(zhì)量含水率的增加呈增大趨勢,且各含水率情況下有效導(dǎo)熱系數(shù)的變化趨勢基本平行,證明有效導(dǎo)熱系數(shù)隨含水率的變化基本不受孔隙率的影響.通過前文對加氣混凝土試樣的微觀表征可知,材料的傳熱過程基本分為2個部分:固體骨架導(dǎo)熱和孔隙內(nèi)部導(dǎo)熱.20℃時水的有效導(dǎo)熱系數(shù)(約為0.60 W/(m·℃))遠大于干空氣的有效導(dǎo)熱系數(shù)(約為0.03 W/(m·℃)),因此,當孔隙含水時,熱量遵循最小熱阻原則由高導(dǎo)熱的濕分側(cè)進行傳遞.而當含濕率不變時,加氣混凝土孔隙率的提高將導(dǎo)致導(dǎo)熱性能高于空氣的骨架比重下降而使整體有效導(dǎo)熱性能下降.

2.4 有效導(dǎo)熱系數(shù)的預(yù)測公式

由分段線性擬合加氣混凝土有效導(dǎo)熱系數(shù)隨含水率變化的擬合曲線可知,當φm<15%時,不同孔隙率下的有效導(dǎo)熱系數(shù)隨質(zhì)量含水率的變化趨勢呈平行狀態(tài);當φm>15%時,不同孔隙率下有效導(dǎo)熱系數(shù)的擬合曲線的斜率呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律.通過對擬合線斜率及截距與孔隙率間的關(guān)系曲線分別進行線性和二次多項式擬合,最終獲得基于質(zhì)量含水率和孔隙率變化的加氣混凝土有效導(dǎo)熱系數(shù)分段線性近似預(yù)測公式:

當φm<15%時,由此預(yù)測公式計算得到的有效導(dǎo)熱系數(shù)值與實驗值的最大偏差為2.4%;當φm>15%時,由于實驗數(shù)據(jù)本身的線性擬合度較差,將實驗數(shù)值代入式(7)得到的最大偏差為6.3%.

3 結(jié) 論

采用基于瞬態(tài)平面熱源法的Hot Disk熱常數(shù)分析儀測試了絕干加氣混凝土的有效導(dǎo)熱系數(shù).測試結(jié)果表明:Hot Disk熱常數(shù)分析儀的測量結(jié)果具有較好的重復(fù)性,適用于含濕建筑材料導(dǎo)熱性能的測試.運用該方法對不同孔隙率下的具有較高水率的加氣混凝土試樣(φm最高達到100%)的有效導(dǎo)熱系數(shù)進行了測試,所得結(jié)論如下.

(1)加氣混凝土的有效導(dǎo)熱性能受孔隙結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部成分組成影響較大,且隨材料含水率的提升呈單調(diào)增長趨勢,隨孔隙率的增大呈降低趨勢.

(2)在φm<15%時,不同孔隙率的材料導(dǎo)熱性能均隨質(zhì)量含水率的增大迅速增加,其可能的原因是初始階段試樣的導(dǎo)熱性能遠低于水分的導(dǎo)熱性能.此時,試樣具有較強的吸濕性能,因此試樣的有效導(dǎo)熱系數(shù)隨質(zhì)量含水率的變化較為敏感.在質(zhì)量含水率較低時,有效導(dǎo)熱系數(shù)測量的重復(fù)性較好.

(3)當φm>15%時,有效導(dǎo)熱系數(shù)隨質(zhì)量含水率的變化減緩.在φm=15%~80%時,實驗測得的數(shù)據(jù)波動較大.這可能是由于探頭加熱區(qū)域濕分蒸發(fā),分散水團不能及時補給所造成的;而當試樣的含水率進一步提高時,導(dǎo)熱測量結(jié)果重復(fù)性再次提高.

(4)通過分段線性擬合加氣混凝土有效導(dǎo)熱系數(shù)隨質(zhì)量含水率的變化曲線,總結(jié)出一個基于孔隙率和質(zhì)量含水率變化的有效導(dǎo)熱系數(shù)近似預(yù)測模型,為工程實際應(yīng)用中預(yù)測不同孔隙率和含水率下加氣混凝土的有效導(dǎo)熱系數(shù)提供了參考依據(jù).

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