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摘要：近年来，采用加气混凝土砌块是建筑节能的重要途径，而导热系数是衡量加气混凝土砌块保温隔热性能的重要指标，因此，对导热系数的研究十分有必要。鉴于此，本文结合试验，分析并研究了加气混凝土砌块填充墙导热系数的影响因素，得出了龄期、墙面含湿率及墙体构造与导热系数直接存在的关系。
关键词：加气混凝土砌块；保温隔热；龄期；含湿率；导热系数
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
随着社会经济发展和科学技术的进步，建筑行业对建筑节能和居室环境的要求越来越高。加气混凝土砌块凭借着质轻、保温(隔热)、隔音性能好、易加工、施工方便等优点，近年来，在框架结构、框架—剪力墙结构和剪力墙结构中被用来砌筑填充墙。衡量加气混凝土砌块保温隔热性能的重要指标是导热系数，而导热系数会受到砌块质量、龄期、含湿率以及其他工艺等因素的影响，为此，本文就龄期、含湿率和施工工艺对蒸压加气混凝土砌块导热性能的影响进行实验研究。
2 实验方案和方法
2.1 实验方案
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，由中山市东高新型建材有限公司生产；Ⅱ型复合发泡水泥板，试件尺寸为300mm×300mm×30mm，由中山市东高新型建材有限公司生产。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的导热系数。
2.2 试验方法
(1)导热系数测量方法
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由合兴检测设备有限公司生产。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)计算墙体导热系数。导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—试件的导热系数(W/K·m2)；
a—试件的导热系数降低率，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天的导热系数(W/K·m2)；
K3d—试件在3d的导热系数(W/K·m2)。
(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。墙体含湿率测量仪由广州兰泰仪器有限公司生产，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，墙体导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 墙体导热系数试验结果
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 龄期和墙体导热系数的关系(见图6)
图6 龄期和墙体导热系数的关系
如表2所示，C－200－C墙体导热系数从3d到56d由1.20W/K·m2逐渐减小到0.92W/K·m2，56d较3d导热系数降低23.3%。C－200－M墙体导热系数从3d到56d由1.07W/K·m2逐渐减小到0.79W/K·m2，56d较3d导热系数降低26.2%。C－200－FM墙体导热系数从3d到56d由0.78W/K·m2逐渐减小到0.55W/K·m2，56d较3d导热系数降低29.5%。从图6也可以看出，随着龄期的增长，三面墙体的导热系数逐渐从大变小。
3.3 墙面含湿率和墙体导热系数的关系(见图7)
图7 墙体表面层含湿率和导热系数的关系
从图7可以看出，随龄期增长，墙体表面层含湿率逐渐降低(图7左坐标轴)，整个墙体导热系数(图7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导热系数影响也大。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，从而使得导热系数逐渐减小。
3.4 墙体构造和导热系数的关系
从表3数据可以计算得出，在56d时，C－200－M导热系数比C－200－C小14.1%，C－200－FM导热系数比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导热系数过高。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，从而使得导热系数也较小。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的导热系数都低。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墻体厚度约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
实验表明，随着龄期的增长，墙体表面层含湿率和传热系数都逐渐降低，两者变化趋势具有一致性，56d传热系数比3d低23%以上。在龄期和含湿率相当的情况下，采用专用砂浆砌筑的自保温墙体传热系数较普通砂浆砌筑的墙体传热系数低14.1%，在普通砂浆砌筑的墙体上用复合水泥发泡板再进行保温措施时，传热系数能降低40.2%，且比专用砂浆砌筑的自保温墙体要低30.4%。
参考文献
[1] 王浩;侯素兰;董亮.环境温、湿度对绝热保温材料导热系数影响的实验研究[J].工业计量,2012年S2期
[2] 张敬堂;周卫国.蒸压加气混凝土砌块含水率对节能设计的影响[J].墙材革新与建筑节能,2008年07期
关键词：加气混凝土砌块；保温隔热；龄期；含湿率；导热系数
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
随着社会经济发展和科学技术的进步，建筑行业对建筑节能和居室环境的要求越来越高。加气混凝土砌块凭借着质轻、保温(隔热)、隔音性能好、易加工、施工方便等优点，近年来，在框架结构、框架—剪力墙结构和剪力墙结构中被用来砌筑填充墙。衡量加气混凝土砌块保温隔热性能的重要指标是导热系数，而导热系数会受到砌块质量、龄期、含湿率以及其他工艺等因素的影响，为此，本文就龄期、含湿率和施工工艺对蒸压加气混凝土砌块导热性能的影响进行实验研究。
2 实验方案和方法
2.1 实验方案
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，由中山市东高新型建材有限公司生产；Ⅱ型复合发泡水泥板，试件尺寸为300mm×300mm×30mm，由中山市东高新型建材有限公司生产。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的导热系数。
2.2 试验方法
(1)导热系数测量方法
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由合兴检测设备有限公司生产。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)计算墙体导热系数。导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—试件的导热系数(W/K·m2)；
a—试件的导热系数降低率，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天的导热系数(W/K·m2)；
K3d—试件在3d的导热系数(W/K·m2)。
(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。墙体含湿率测量仪由广州兰泰仪器有限公司生产，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，墙体导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 墙体导热系数试验结果
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 龄期和墙体导热系数的关系(见图6)
图6 龄期和墙体导热系数的关系
如表2所示，C－200－C墙体导热系数从3d到56d由1.20W/K·m2逐渐减小到0.92W/K·m2，56d较3d导热系数降低23.3%。C－200－M墙体导热系数从3d到56d由1.07W/K·m2逐渐减小到0.79W/K·m2，56d较3d导热系数降低26.2%。C－200－FM墙体导热系数从3d到56d由0.78W/K·m2逐渐减小到0.55W/K·m2，56d较3d导热系数降低29.5%。从图6也可以看出，随着龄期的增长，三面墙体的导热系数逐渐从大变小。
3.3 墙面含湿率和墙体导热系数的关系(见图7)
图7 墙体表面层含湿率和导热系数的关系
从图7可以看出，随龄期增长，墙体表面层含湿率逐渐降低(图7左坐标轴)，整个墙体导热系数(图7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导热系数影响也大。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，从而使得导热系数逐渐减小。
3.4 墙体构造和导热系数的关系
从表3数据可以计算得出，在56d时，C－200－M导热系数比C－200－C小14.1%，C－200－FM导热系数比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导热系数过高。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，从而使得导热系数也较小。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的导热系数都低。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墻体厚度约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
实验表明，随着龄期的增长，墙体表面层含湿率和传热系数都逐渐降低，两者变化趋势具有一致性，56d传热系数比3d低23%以上。在龄期和含湿率相当的情况下，采用专用砂浆砌筑的自保温墙体传热系数较普通砂浆砌筑的墙体传热系数低14.1%，在普通砂浆砌筑的墙体上用复合水泥发泡板再进行保温措施时，传热系数能降低40.2%，且比专用砂浆砌筑的自保温墙体要低30.4%。
参考文献
[1] 王浩;侯素兰;董亮.环境温、湿度对绝热保温材料导热系数影响的实验研究[J].工业计量,2012年S2期
[2] 张敬堂;周卫国.蒸压加气混凝土砌块含水率对节能设计的影响[J].墙材革新与建筑节能,2008年07期