史上全的建筑节能常用材料热工性能指标参数介绍

作者:山西嬴信科技有限公司发布日期:2022-05-20浏览次数:13

今天将为大家分享的是在我们做建筑节能设计和选材时经常遇到的问题,就是如何界定这些材料的热工性能参数。这个表格里共展示了材料的名称、容重、导热系数、蓄热系数、热工计算时的修正系数等指标。

材料的名称是必须有的,部分材料还界定了相应的规格,例如尺寸规格,型号规格等。容重是指单位容积内物体的重量,常用于工程上指一立方的重量,如单位体积土体的重量。一般,轻质保温材料相对重质保温材料容重较低,保温性能越好。


但是,对于同一种有机发泡材料来讲,以EPS板为例,容重越大,密度越大,导热系数越低,保温性能越好。对于同一种无机发泡材料来讲,以发泡混凝土为例,容重越大,导热系数越大,保温性能越差。对于不同材料来讲,用泡沫混凝土和发泡聚氨酯来对比,前者容重大,导热系数大,保温性能差。

导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1秒钟内(1S),通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度 (W/(m·K),此处为K可用℃代替)。导热系数越低,保温性能越好。

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当某一足够厚度单一材料层一侧受到谐波热作用时,表面温度将按同一周期波动。蓄热系数即通过表面的热流波幅与表面温度波幅的比值。 是材料在周期性热作用下得出的一个热物理量。对于一个有一定厚度的均质材料层来说,如果一次的空气温度作周期性波动,那么,材料层表面的温度和热流也要随着作同样周期的波动,此时,用表面上的热流波幅与表面波幅之比表示材料蓄热能力的大小,称为材料的蓄热系数。


为什么有导热系数和蓄热系数的修正系数呢?而且不同材料用在不同部位的修正系数还不一样呢?这主要是因为导热系数和蓄热系数都是在实验室的理想状态下测算出来的,与建筑物所处的实际状态有很大的差异,温湿度环境都不一样,而材料在实际工况下会因吸水等原因,致使导热系数、蓄热系数都有变动。采用修正系数计算的方式,也是一种建筑节能计算的安全的需要。

下面将展示本次所列举的建筑节能常用材料的相关指标表:


一、建筑常用墙体材料

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重要说明:上述表格以江苏省2009年发布的《江苏省节能建筑常用材料热物理性能参数表(试行)》为模版,增加了重庆市2013年发布的《常用建筑材料热物理性能计算参数取值》部分内容,并结合我们工程项目设计时的经验,适当增加了一些保温材料的性能指标。由于经验所限,未能将全部材料都纳入进来,希望热心的网友可以提供更多的建材指标过来,以便充实这份表格,为更多的设计师提供参考。

需要注意的是,上述表格中的部分内容为江苏省地方标准,其他省市对这些建材的热工指标或有不一样的规定。其他省市出台的相关建材物理性能指标表,公众平台“国产建筑节能大师”后续将进一步分享出来。

尽管表格中对一些材料应用于外墙和屋面时分别给出了不同的修正系数,但是小编要提醒大家的是,不是所有保温材料都适用于屋面。以倒置式屋面为例,要求保温材料的防水性能要好,像岩棉、保温砂浆、泡沫混凝土等保温材料是极不合适的。

国产建筑节能大师公众平台也提醒建筑节能设计和选材的人员,对于同一种保温材料,在应用于墙体和屋面时,除了要考虑才来哦容重、防水性能之外,还应考虑防火指标。

有了上述材料的热工指标,你就可以进行外围护传热系数的计算了,下面以一张简单的表格为例,来做一个外墙体的传热系数计算:

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表中的保温板导热系数是经过修正系数修正之后的值,在计算的时候还需要考虑内外表面换热阻。本篇完,欢迎建筑节能届朋友提供优化建议。

关键词:

摘要:在活性激发剂作用下,将粉煤灰、脱硫石膏和水泥混合,制备成一种新型的复合胶凝材料,然后在优选试验基础上确定了复合胶凝材料的基本配合比.研究了典型配合比粉煤灰-脱硫石膏-水泥净浆在复合激发剂作用下的水化过程,结果表明:粉煤灰早期火山灰活性显著提高;脱硫石膏除自身析晶、具有一定的增强效应外,还是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸盐激发剂.粉煤灰3d即开始明显水化,脱硫石膏对粉煤灰水化活性激发效果明显.

关键词:粉煤灰;脱硫石膏;硫酸盐激发;水化过程


粉煤灰用于制造水泥、混凝土填料及墙体材料等,取得了很好的技术与经济效果.然而,一般而言,粉煤灰掺量越大,水泥或混凝土的早期强度越低,这与粉煤灰的早期水化活性不足有直接关系.为此研究者们纷纷致力于研究粉煤灰水化活性的激发及其对水泥、混凝土早期强度、变形性能、抗裂性能等的影响.脱硫石膏CaSO4含量较高,是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸盐激发剂.脱硫石膏与粉煤灰、水泥优化复合,可产生交互水化作用,形成理想的三元胶凝材料体系.


在水泥中按一定比例混合双掺粉煤灰和脱硫石膏,同时辅加适量的活性激发剂,即可不经任何粉磨、烘干工序,成为一种新型的复合胶凝材料.本文在试验基础上确定了砂浆和混凝土中各胶凝组分的配合比,研究了粉煤灰-脱硫石膏-水泥净浆的水化过程.


1原材料


粉煤灰:平顶山姚孟电厂湿排粉煤灰(简写为WFA),其比表面积为335m2/kg,需水量比1)为98%,烧失量为2.31%,含水量为34.1%;低品质粉煤灰(简写为LFA),其比表面积为290m2/kg,需水量比为103%,烧失量为3.04%.粉煤灰化学组成见表1.




脱硫石膏(以下简称为FGD):平顶山姚孟电厂劣质石膏,其外观呈灰黄色粉状,主要成分为CaSO4·2H2O,附着水量9.89%,化学组成见表2.



水泥:湖南牛力水泥厂42.5普通硅酸盐水泥,其化学组成见表3.该水泥3d和28d实测抗折强度分别为6.0MPa和9.1MPa,实测抗压强度分别为23.7MPa和52.7MPa.



活性激发剂:CA,以市售硫酸盐、氯盐以及碱类材料按比例复配而成;生石灰(CaO),市售.减水剂:萘系高效减水剂,市售.

砂:ISO标准砂.


2胶凝组分基本配合比


2.1砂浆


为降低水泥用量,砂浆中胶凝组分以粉煤灰和脱硫石膏为主,其中粉煤灰采用技术品质达不到GB/T1596—2005《用于水泥与混凝土中的粉煤灰》所规定的Ⅰ,Ⅱ级粉煤灰标准的低品质粉煤灰(LFA).胶砂试件中胶凝组分掺量见表4.

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图1为灰膏比(m(LFA)︰m(FGD))对胶砂试件强度的影响.

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由图1可见:当m(LFA)︰m(FGD)由1︰1上升至3︰2时,胶砂试件抗折和抗压强度均随之上升;此后,随着灰膏比进一步上升,胶砂试件抗折和抗压强度则不断减小,即胶砂试件在mm(L(FFAG)D︰ )为 3 ︰2 时出现强度峰值.上述表明,当水泥用量为15.0%时,灰膏比佳比例为3︰2.保持m(LFA)︰m(FGD)为3︰2不变,测试水泥掺量对胶砂试件强度的影响,结果见图2.



由图2可知:(1)当水泥掺量从10%增加到20%时,胶砂试件抗折和抗压强度均随之提高.(2)相比未掺水泥胶砂试件,掺水泥胶砂试件7d抗折强度增加1~4倍,28d抗折强度增加1~7倍.(3)相比未掺水泥胶砂试件,当水泥掺量为10%时,胶砂试件7d抗压强度增加4~5倍,28d抗压强度增加2~3倍;当水泥掺量为15%时,胶砂试件7d抗压强度增加5倍以上,28d抗压强度增加5~6倍;当水泥掺量为20%时,胶砂试件7d抗压强度增至18倍左右,28d抗压强度则增加6倍以上.


上述结果表明,水泥掺量是决定胶砂试件强度的关键因素.基于砂浆强度要求和大限度降低材料成本、提高利废率考虑,笔者确定砂浆中胶凝组分的基本配合比为:m(LFA)︰m(FGD)=3︰2,水泥掺量15%.若采用品质相对较好的粉煤灰,水泥掺量可适当减少


在大掺量粉煤灰-脱硫石膏体系中掺入适量活性激发剂,将有利于激发粉煤灰水化活性,同时降低水泥掺量、节约成本.


活性激发剂对胶砂试件强度的影响见图3.



由图3可知,外掺1.5%CA后,胶砂试件强度显著提高,其中3,7,28,60d抗折强度分别增加31.3%,21.4%,9.0%和11.4%,抗压强度相应提高78.1%,58.9%,17.4%和6.7%.同时外掺1.5%CA和5.0%CaO,胶砂试件强度(尤其是早期强度)将进一步提高.这是因为掺加活性激发剂CaO后,灰膏体系液相介质中OH-浓度增加,从而促进粉煤灰中Si—O键断裂,并尽早参与水化反应的缘故.然而CaO掺量过多,将极易出现泛霜现象.根据文献的试验结果,CaO掺量以5.0%为宜.


2.2混凝土


粉煤灰采用品质相对较好、未烘干的湿排粉煤灰(WFA).控制水固比,将湿排粉煤灰、脱硫石膏、水泥以及活性激发剂按比例混合均匀,再加入砂石、高效减水剂,制备C25~C50混凝土.胶砂试件配合比与抗压强度见表5.

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由表5可见,相对纯水泥胶砂试件,掺WFA+FGD胶砂试件早期抗压强度均呈现出不同程度的降低,这归因于早期水化体系中水泥用量的减少.随着龄期的发展,胶砂试件抗压强度逐渐增加,有的甚至超过纯水泥胶砂试件.当灰膏比(m(WFA)︰m(FGD))为2︰1,且WFA+FGD等量取代水泥30%时,胶砂试件早期强度下降相对较少,28,60d抗压强度达到52.3,60.1MPa,超过纯水泥胶砂试件.基于中等强度混凝土力学性能要求和提高利废率考虑,混凝土适宜配合比为:WFA+FGD等量取代水泥30%,m(WFA)︰m(FGD)为2︰1,水胶比0.36,且外掺CaO 5.0%和CA 1.5%.值得强调的是,WFA+FGD在水胶比条件下早期活性,粉煤灰-脱硫石膏-水泥三元胶凝材料体系强度发展更理想,可适当放宽WFA+FGD的掺量至40%左右.


3结论


(1)采用过去难以利用的低品质粉煤灰和脱硫石膏制备建筑砂浆,配合比为:m(LFA)︰m(FGD)=3︰2,LFA+FGD总掺量85%,水泥掺量15%;采用湿排粉煤灰和脱硫石膏制备C25~C50混凝土,配合比为:WFA+FGD等量取代水泥30%,m(WFA)︰m(FGD)=2︰1,水胶比0.36,且外掺CaO5.0%和CA1.5%.


(2)粉煤灰-脱硫石膏-水泥净浆在复合激发剂作用下,粉煤灰早期火山灰活性显著提高;脱硫石膏除自身析晶、具有一定的增强效应外,还是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸盐激发剂.粉煤灰3d即开始明显水化,脱硫石膏对粉煤灰水化活性激发效果明显.



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