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摘要：混凝土是当前建筑体的重要构成材料。其性能影响着建筑物的使用寿命和质量。文章对混凝土的保温隔热性能问题进行了研究，以供实践参考。

关键词：混凝土：保温隔热：材料

材料的保温隔热性能主要指的是该材料阻止热量流失的能力，从材料的一面到另一面，通过材料自身很低的热传导能力来阻止或减缓热量的传递。对于保温材料来说，保温隔热性能是材料非常重要的一个性能，而衡量这项性能，主要是通过检验该材料的导热系数。材料的导热系数是指在稳定的传热状态之下，当材料的厚度是1m，两个表面的温度差是1K的时候，在1个小时之内，通过1m2横截面积所传导的热量。

普遍认为，金属材料和晶体材料的热导效率要大于非金属材料、有机材料和非晶体材料。并且非金属的固体材料，例如试验研究的对象建筑砂浆，它的导热系数通常都比金属材料低。另外，大多数的建筑材料在特定的温度范围内，其导热系数会随温度的升高而增加，并且呈线性的关系。材料的表观密度会对导热系数有一定的影响，密度越小导热系数也会随之减小，但降低到一定程度时，材料的内部空隙率变大，空气对流的作用也增强，就反而使得导热系数也增大。

材料的导热系数是研究材料的物理性能的一个非常重要的参数指标，在航空与原子能、建筑材料和非金属材料之类的工业部门，都要求对于相关材料的导热系数，进行预测或者实际的测定。测试方法可以分为稳态法和动态测试法，本实验属于采用稳态法中的护热平板法的原理。一般和导热系数相关的工程材料的热导率越小，那么材料的保温隔热性能也就越好。各种建筑材料之问的导热系数差别非常大，大概在0.035W/（m·K）到3.50w/（m·K）之间。设想本研究所制作的保温隔热材料的导热系数要比普通无机非金属胶凝材料的导热系数要小很多。

1保温隔热性能测试

隔热保温性能测试的意义在于为考察粉煤灰不同种类、不同掺量的轻骨料对混凝土隔热保温性能的影响。能够反应建筑材料保温隔热性能的是导热系数，其定义即为在稳定的传热状态下，当材料两外侧表面的温差为1K时，其厚度为1m，在1小时内通过1m2截面积的传导热量。普遍认为，金属材料和晶体材料的热导率分别大于有机材料、非晶体材料、非金属材料。而非金属固体材料，比如试验研究的建筑砂浆，它的导热系数一般均低于金属材料。此外，大多数建筑材料在一定温度范围内，成线性关系，导热系数随温度升高而增加；材料导热系数受到表观密度的影响，导热系数罪者随着密度减小而减少，达到某一状态时，材料内部空隙率增大，空气对流作用反而会增强，这样子会使得导热系数增大。

因此，设计相应的测试实验包括耐候性的测定和导热系数的测定。测试均按照规范进行，其中，按照GB/T102941998及GB/T3392-82《塑料导热系数试验方法，护热平板法》测定陶粒轻骨料保温混凝土、聚苯乙烯保温混凝土的导热系数，选用《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ51-2002）中的热脉冲法来测量玻化微珠保温混凝土导热系数。试样水灰比0.35，其他材料配合比如表1～3所示。

2聚苯乙烯轻骨料混凝土的保温隔热性能

2.1聚苯乙烯混凝土导热系数测试结果

为考察聚苯乙烯轻骨料保温混凝土的保温隔热性能，本研究设计了几组试样的配比（见第二章，2.3.3保温隔热性能测试中，表1聚苯乙烯轻骨料保温混凝土导热系数试验配比），并测试了相应试样的导热系数，测试结果如下表：

2.2聚苯乙烯混凝土导热系数的影响因素

表4是聚苯乙烯轻骨料保温混凝土试样的导热系数的测试结果。从表4我们可以发现，从0号试样到6号试样，随着聚苯乙烯颗粒掺量的提高，试样的导热系数表现出明显的下降倾向。2号试样与3号试样之间相比导热系数下降的趋势减缓，5号试样与6号试样间导热系数降低的趋势又加紧了。除了误差影响的分析，从整体上看来，在聚苯乙烯颗粒掺量比较低的时候，导热系数随着聚苯乙烯颗粒的加入而陡然下降；聚苯乙烯颗粒掺量比较多的时候，导热系数也随聚苯乙烯颗粒的增加而减小，但是并没有前者那么的剧烈。特别是从3号试样开始，导热系数降低渐渐变得比较平缓。

如表4所示，4号试样的导热系数是0.403W/（m·K），比空白试样的导热系数0.918w/（m·K）要小很多，完全与建筑节能对建筑外墙外保温材料的保温隔热性的要求相符合，并且在本试验中其保温性能算是比较优异的。没有掺加聚苯乙烯颗粒的空白试样的导热系数是0.918W/（m·K）。这说明了由于掺加了具有保温特性的聚苯乙烯颗粒，使得研究对象的导热系数有所下降。通过分析可以知道，在聚苯乙烯颗粒掺入的量相对比较少的情况之下，保温复合胶凝体系的水化情况较好，其形成的产物结构相对比较致密，孔隙率很低，因此导热系数相对来说比较高。分析4号试样和5号试样的导热系数便可以发现：随着聚苯乙烯颗粒掺量的增加，复合胶凝体系水化的速率变缓，复合胶凝体系结构的孔隙增多，强度方面相对下降，导热系数也有所降低，保温隔热性能却大大增强。

3陶粒轻骨料混凝土的保温隔热性能

3.1陶粒轻骨料混凝土导热系数测试结果

为考察陶粒轻骨料保温混凝土的保温隔热性能，本研究设计了几组试样的配比（见第二章，2.3.3保温隔热性能测试中，表2陶粒轻骨料保温混凝土导热系数试验配比），并测试了相应试样的导热系数，测试结果如表5。

3.2陶粒轻骨料混凝土导热系数的影响因素

（1）在粉煤灰方面，从表5的测试结果中可以看出，随着粉煤灰掺量的增加（从30%到45%），同陶粒掺量的研究对象（A-D组对比，B E组对比，C-F组对比）的導热系数均有所降低（从0.213到0.207，从0.209到0.170，从0.188到0.152），在一定程度上说明了，粉煤灰掺量的增加有利于提高陶粒轻骨料混凝土的保温隔热性能。原因有可能是粉煤灰的加入提高了原材料再加水混合搅拌时干料的均匀性和流动性，使得水化产物更加均匀，从而也促使陶粒在水化产物中的分布也更加均匀。另外，粉煤灰的火山灰活性还有利于氢氧化钙晶体的生成，这样一来产物的结构也就响应变得更加疏松，从而降低了研究对象的热传导能力，即提高了研究对象的保温隔热性能。

（2）在陶粒轻骨料方面，从表5的测试结果中可以发现，随着陶粒掺量的增加（从4%到5%到6%），同粉煤灰掺量的研究对象（A-B-C组对比。D-E-F组对比）的保温隔热性能也随之有一定程度的提高（导热系数从0.213到0.209到0.188，从0.207到0.170到0.152）。这在某方面说明了陶粒作为一种轻质多孔的保温混凝土轻骨料，其在胶凝体系中掺量的增加也将为胶凝材料的导热系数带来一定的改变，从而提高研究对象的保温隔热性能。其原因是由于陶粒本身就是一种多封闭孔的自保温、并且导热系数很低的保温材料，其产量的增加必然使得研究对象的结构变得更加多孔，而这些封闭孔的增加正是研究对象的导热系数下降的直接原因。

4玻化微珠轻骨料混凝土的保温隔热性能

4.1玻化微珠轻骨料混凝土导热系数测试结果

为考察玻化微珠轻骨料保温混凝土的保温隔热性能，本研究设计了几组试样的配比（见第二章，2.3.3保温隔热性能测试中，表3玻化微珠轻骨料保温混凝土导热系数试验配比），并测试了相应试样的导热系数，测试结果如下表：

4.2玻化微珠轻骨料混凝土导热系数的影响因素

增加玻化微珠的掺量可能会致使玻化微珠轻骨料保温混凝土的导热系数降低，当玻化微珠掺量的体积从占混凝土体积的0%增加到6%的时候，该材料导热系数也相应地从0.918W/（m2·K）下降到0.704W/（m2·K），下降的幅度约为23.3%；实际测量的传热系数从2.5573W/（m2·K）下降到0.9620W/（m2·K），下降率为30.1%。其次，添加玻化微珠的混凝土的实际测量到的计算传热系数和理想状态下计算的结果随着玻化微珠的掺量变化而变化的倾向是完全相同的，但是实测计算的导热系数比理想状态时计算得到的导热系数要小。这是由于两种状态下的传热方式有本质上的区别，玻化微珠轻骨料保温混凝土是用玻化微珠、水泥浆、砂子、石子等原材料共同复合而成的胶凝材料，导热性能受到复合体中各种材料的共同影响。相对来说，理想状态则是主要经过玻化微珠和不掺玻化微珠的素混凝土分别作用来影响导热得性能。这两种状态下的导热系数存在有差异是显然的。理论分析的时候，可以把理想状态下的计算值当成是试验要尽量接近的极限值。

从以上分析中可以得到下面的结论：用强度等级42.5的普通硅酸盐水泥水泥配制得到的玻化微珠轻骨料保温混凝土，当玻化微珠的掺量增加的时候，混凝土的抗压强度在整体上呈现出下降的趋势；并且当玻化微珠的掺量占到混凝土的体积比从0%～7%的时候，其导热系数呈现出下降的趋势，从0.918w/（m·K）下降至0.704W/（m·K），下降的幅度约为42.5%。这一实验结果，综合上一章力学性能的测试分析，在某种程度上说明，用高强度等级的水泥配制得到的混凝土，当玻化微珠的掺量增加时，它的强度的衰减速的幅度要比其导热系数的降低幅度要大很多。玻化微珠的掺量与其抗压强度的关系曲线中，出现了局部的上升变化，有可能时由于试验的过程中水灰比的控制以及养护条件等方面的误差所导致。

5结论

（1）粉煤灰的掺量与研究对象的导热系数之间有一定的关系。在本试验中设计的两种粉煤灰配比（30%和45%）中，随着粉煤灰掺量的增大，研究对象（聚苯乙烯轻骨料混凝土、陶粒轻骨料混凝土、玻化微珠轻骨料混凝土）的导热系数均减小，保温隔热能力均有所提升。说明提高粉煤灰掺量，在保证研究对象的强度的前提下，可以作为一种提高产品保温隔热性能的方法；

（2）保温轻骨料（聚苯乙烯颗粒、陶粒、玻化微珠）掺量的增加都有助于研究对象保温隔热性能的提高。因为这些轻骨料本身的多孔、疏松的结构有助于改善研究对象整体结构的空隙分布密度与其他胶凝材料的之间的连结与均匀性。其中对保温隔热性能的提高的贡献由大到小依次为陶粒、聚苯乙烯颗粒、玻化微珠，这和它们各自的结构特点和材质有密切的关系。自身的空隙越封闭，分布越均匀，对保温隔热性的贡献也就越大，由于陶粒相对于聚苯乙烯颗粒自身有更强的的维持自身形状的能力，因而虽然自身的导热率高于聚苯乙烯，但在研究对象中对保温隔热性的贡献却大于后者；

（3）综合粉煤灰和轻骨料對研究对象保温隔热性能的贡献，得到了降低无机保温材料导热系数的一个有效的方法，即在选择恰当的保温轻骨料的前提下，在保证材料强度要求达到标准的前提下，提高粉煤灰的掺量。这样一方面既能够在选用合适的保温轻骨料的基础上进一步改善研究对象的保温隔热性能，在节能环保方面还能提高粉煤灰在在主材料中的利用率，顺应节能建筑的发展趋势，为用节能建材实现能源的节约拓宽了发展的道路。