加气混凝土砌块导热系数试验分析

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摘要：加气混凝土砌块是一种适用于节能发展的新型墙体材料，目前在城市节能工程墙体施工中得到应用及推广。本文结合笔者多年的实践经验，重点探讨了加气混凝土砌块导热系数试验过程，并针对试验结果进行详细的分析，为类似试验工作提供科学的参考依据。

关键词：加气混凝土；砌块；导热系数；试验方法

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

随着我国社会经济建设步伐的加快，城市建筑行业得到进一步的发展，建筑节能工程逐渐受到业界人士的重点关注。目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列,成为我国能源消耗的三大耗能大户，其中建筑护结构产生的能耗在建筑总能耗中占有较大的比例，墙体保温自然成为了建筑节能工作的重点。加气混凝土砌块是一种新型建筑材料，具有质量轻、保温性能好、吸音效果好和可锯可刨可加工等优点，由加气混凝土砌块构筑而成的外墙自保温体系能够较好地起到保温的效果，有效降低了建筑能耗。但加气混凝土砌块墙体自保温体系容易受到砌块质量、含湿率和施工质量等因素的影响，导致出现墙体裂缝、开裂和冷桥等质量问题，严重影响到加气混凝土砌块墙体自保温体系保温效果的发挥。因此，本文着重探讨了加气混凝土砌块导热系数试验，希望对确保墙体保温效果的发挥有所帮助。

2 试验方案和方法

2.1 试验方案

普通砂浆采用M5水泥砂浆；专用砌筑砂浆、专用抹面砂浆和复合发泡水板用抹面砂浆水灰比均为0.25。砌块采用A5.0、B07级蒸压加气混凝土砌块(砂加气)，尺寸为600mm×300mm×200mm，Ⅱ型复合发泡水泥板，试件尺寸为300mm×300mm×30mm。表1中列出了制作墙体所用材料的性能指标。

表1 材料性能指标

采用A5.0、B07级的蒸压加气混凝土砌块作为墙体材料，分别制作了三面墙体，三面墙体的竖缝和横缝宽度都控制在8mm和12mm之间，其中一面墙体采用围护结构形式是“10mm水泥抹面砂浆－200mm普通砂浆砌筑的蒸压加气混凝土砌块墙体－10mm水泥抹面砂浆”，试件编号为C－200－C。第二面墙体结构围护形式为“10mm水泥抹面砂浆－200mm专用砌筑砂浆砌筑的蒸压加气混凝土砌块墙体－10mm专用抹面砂浆”，试件编号为C－200－M。第三面墙体为“10mm水泥抹面砂浆－200mm普通水泥砂浆砌筑的蒸压加气混凝土砌块墙体－30mm复合发泡水泥板－5mm抹面砂浆”，试件编号为C－200－FM。分别测试三面墙体在3d、7d、14d、21d、28d、42d和56d的传热系数。

2.2 试验方法

2.2.1 传热系数测量方法

依据标准GB/T13475－2008《建筑构件稳态热传递性质的测定－标定和防护热箱法》，此次试验采用了标定热箱法，试验设备即WRCD稳态热传递性质测定装置。该装置主要性能特点如下：热室可到最高温度为40℃，热室温度控制精度：±0.1℃；冷室最低温度可到－20℃，冷室温度控制精度：±0.1℃；温度传感器分辨率：0.0625，温差范围：25℃～50℃。

测试时，将热室温度控制在25℃±0.2℃，冷室温度控制在－10℃±0.1℃，传热达到稳定状态后，根据热公式(1)计算墙体传热系数。传热系数降低率即保温性能提高率a按照(2)式计算。

(1)

(2)

式中K———试件的传热系数(W/K·m2)；

a———试件的传热系数降低率，精确到0.1%；

Qp———输入的总功率(W)；

M1———由标定测试确定的热箱外壁热流系数(W/K)，本试验台M1=4.38W/K；

M2———由标定测试确定的试件框热流系数(W/K)，本试验台M2=0.61W/K；

Δθ1———热箱外壁内、外表面面积加权平均温度之差(K)；

Δθ2———试件框热侧冷侧表面面积加权平均温度之差(K)；

A———热箱开口面积(m2)；

Tni———试件热侧环境温度(K)；

Tne———试件冷侧环境温度(K)；

Kt———试件在t天的传热系数(W/K·m2)；

K3d———试件在3d的传热系数(W/K·m2)。

2.2.2 墙体表面层含湿率测量方法

墙体表面层含湿率采用感应式、无损检测方法进行测量，通过高频电磁波测量出被测物体的介点常数，从而测出被测物体的水分。量程0%～70%，测量精度0.1%。

测试时，将感应传感器轻压到被测材料的表面上，显示器上的读数即为被测材料中的水分含量，该试验设备可以测量传感器周围50mm材料的含湿率。在墙体两个面分别测量10个点，取两面共20个测点的含湿率算术平均值作为试验结果。含湿率降低率按照式(3)计算。

(3)

式中β———试件墙面含湿率降低率，精确到0.1%；

Wt———试件t天的含湿量(%)；

W3d———试件3d天的含湿量(%)。

3 试验结果及分析

三面墙体在3d、7d、14d、21d、28d、42d和56d时的墙体表面层含湿率试验结果列于表2中，墙体传热系数试验结果列于表3中。

表2 墙体表面层含湿率试验结果

表3 墙体传热系数试验结果

3.1 龄期和墙面含湿率的关系(见图1)

图1 龄期和墙体表面层含湿率的关系

从表2可以看出，从3d到14d，C－200－C含湿率减小61.9%，C－200－M减小58.5%，C－200－FM减小54.8%。从图5可以看出，到14d以后，墙体的含湿率还在继续减小，但减小的速度放缓。随着龄期增长，墙体表面层含湿率逐渐减小，42d后趋于稳定。因为新制墙体表面层水分含量高，其中一部分水参与水化，另一部分水在空气流动作用下会迅速的蒸发到空气中，到了后期，可被蒸发的水变少，含湿率变化也不大。

3.2 龄期和墙体传热系数的关系(见图2)

图2 龄期和墙体传热系数的关系

如表2所示，C－200－C墙体传热系数从3d到56d由1.20W/K·m2逐渐减小到0.92W/K·m2，56d较3d传热系数降低23.3%。C－200－M墙体传热系数从3d到56d由1.07W/K·m2逐渐减小到0.79W/K·m2，56d较3d传热系数降低26.2%。C－200－FM墙体传热系数从3d到56d由0.78W/K·m2逐渐减小到0.55W/K·m2，56d较3d传热系数降低29.5%。从图2也可以看出，随着龄期的增长，三面墙体的传热系数逐渐从大变小。

3.3 墙面含湿率和墙体传热系数的关系(见图3)

图3 墙体表面层含湿率和传热系数的关系

从图3可以看出，随龄期增长，墙体表面层含湿率逐渐降低(图3左坐标轴)，整个墙体传热系数(图3右坐标轴)也在逐渐降低，两者之间变化的趋势是一致的。因为，新制墙体中，砌块的含湿率小而且变化不大，而墙体表面层的含湿率大而且变化较大，墙体表面层的含湿率对整个墙体的传热系数影响也大。随着龄期的增长，墙体表面层的水分逐渐减少，这在很大程度上降低了整个墙体的热传导能力，从而使得传热系数逐渐减小。

3.4 墙体构造和传热系数的关系

从表3数据可以计算得出，在56d时，C－200－M传热系数比C－200－C小14.1%，C－200－FM传热系数比C－200－C小40.2%，比C－200－M小30.4%。

以上数据表明，在龄期和含湿率相当情况下，C－200－M比C－200－C阻碍热量传递的能力要高。其原因表现在两方面：一方面C－200－C采用普通水泥砂浆砌筑，其导热系数是0.68W/K·m，和砌块的导热系数(0.14W/K·m)相差较大，两者相容性不好，使得墙体整体性不好，在墙体内存在冷桥现象，当墙体两面有温差时，热量在墙体内存在较多的不均匀传递，从而导致整个墙体的传热系数过高。而C－200－M墙体采用专用砌筑砂浆砌筑，其导热系数为0.17W/K·m，和砌块的导热系数接近，两者相容性好，墙体整体性也比较好，冷桥现象不明显，热量在墙体内传递时比较均匀，从而使得传热系数也较小。另一方面，C－200－M墙体另一面采用专用抹面砂浆，专用抹面砂浆导热系数比普通水泥砂浆低，也在一定程度提高了墙体的阻热能力。

在龄期和墙体含湿率相当的情况下，C－200－FM比C－200－C和C－200－M的传热系数都低。其原因是：C－200－FM墙体增加了低导热系数的复合发泡水泥板保温层，这在很大程度上降低了墙体的热传导能力。此外，C－200－FM墙体厚度约250mm，C－200－C和C－200－M墙体厚度约220mm，前者较后两者的厚度略大，也在一定程度上增加了墙体的热阻，降低了传热能力。

4 结论

通过探讨加气混凝土砌块导热系数试验程序，笔者得出了以下几点结论：①墙体表面层含湿率会随着龄期的增长而降低，14d以内降低很快，14d以后降低缓慢，到42d以趋于稳定；②墙体的传热系数会随着龄期的增长而降低，56d时导热系数明显低于3d时的导热系数，墙体保温性得到显著提高；③墙体表面层的含湿率变化趋势和导热系数是一致的，在龄期和含湿率相当时，采用专用砌筑砂浆和专用抹面砂浆砌筑的蒸压加气混凝土砌块自保温墙体导热系数比较低，而普通砂浆砌筑和抹面砂浆砌筑的墙体在采用复合发泡水泥板进行保温措施后，墙体的导热系数降低40.2%，效果优于专用砂浆砌筑的墙体。

参考文献

[1] 林熙.福建省建筑墙体传热系数试验室检测温度设置探讨[J].企业技术开发·中旬刊.2012年第04期

[2] 刘士红;龚武红.蒸压砂加气混凝土自保温体系应用与研究[J].墙材革新与建筑节能.2008年第01期