土木工程材料：1-4材料与热有关的性质.ppt

为保证建筑物具有良好的室内气候及降为保证建筑物具有良好的室内气候及降低建筑物的使用能耗，要求建筑材料必须有低建筑物的使用能耗，要求建筑材料必须有一定的热工性能一定的热工性能一、导热性一、导热性二、热容量二、热容量三、热变形性三、热变形性第四节第四节 材料与热有关的性质材料与热有关的性质一、材料的导热性v当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧、通过当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧、通过材料传递到温度低的一侧材料传递到温度低的一侧，材料的这种传递热量的性质称材料的这种传递热量的性质称为导热性，以导热系数表示（图为导热性，以导热系数表示（图1-4）） 式中：式中：λ——材料的导热系数，材料的导热系数，w/（（m·K）；）；　　　　 Q ——总总传热量，传热量，J；； a ——材料厚度，材料厚度，m；； A ——热传导面积，热传导面积，m2；； Z ——热传导时间，热传导时间，h；；　　　　　　 t1-t2——材料两侧温度差，材料两侧温度差，KQ= λ(t1-t2)AZ/a一、材料的导热性Ø各种材料组成、结构不同，的导热系数差别很大下表（表1-2）Ø导热系数愈小导热系数愈小——绝热（保温隔热）性能愈好绝热（保温隔热）性能愈好（防止室内向室外散（防止室内向室外散——保温；防止室外热量进入室内保温；防止室外热量进入室内——隔热）隔热）。

表1-2 常用土木工程材料的热工性质指标材料名称 导热系数W/(m·K) 比热J/(g·K) 钢钢 55 0.46 花岗岩花岗岩 3.49 0.92 普通混凝土 1.8 0.88 水泥砂浆 0.93 0.84 普通粘土砖 0.81 0.84 粘土空心砖 0.64 0.92 松木 0.17～0.35 2.51 泡沫塑料 0.03 1.30 冰 2.20 2.05 水 0.60 4.19 静止空气 0.025  工程中通常把λ＜＜0.23 W／／(m·K)（（0.25））的材料称为绝的材料称为绝热材料（或保温隔热材料）（热材料（或保温隔热材料）（哈尔滨哈尔滨49-30,37—10））燃烧性能达不到B1级，作为临时建筑曾多次发生火灾，金属面层传热速度非常快，火灾时施救也非常困难。

故从严要求，改用不燃材料（如岩棉）的金属面夹芯复合板材) 影响材料导热系数的主要因素：影响材料导热系数的主要因素：①①组成与结构组成与结构　　金属＞无机非金属＞有机金属＞无机非金属＞有机(窗）窗） 晶体＞玻璃体，如水淬矿渣晶体＞玻璃体，如水淬矿渣——较好的绝热材料较好的绝热材料②②孔隙特征孔隙特征：：P大，大， ρo o小小——λ小P相同时，孔径大、连通孔多相同时，孔径大、连通孔多—— λ越大越大③③湿度湿度 水水λ=0.58（冰（冰λ=2.2，空气，空气0.029））(防潮）防潮）④④温度温度升高升高——λ增加（热管、锅炉绝热材料）增加（热管、锅炉绝热材料）⑤⑤热流方向热流方向——各向异性材料木材各向异性材料木材λ∥ ∥　　0.35、、 λ⊥ ⊥0.17 绝热材料绝热材料结构特点结构特点——绝热材料一般系轻质、疏绝热材料一般系轻质、疏松多孔的，且孔隙最好不连通，也可为松散颗粒、松多孔的，且孔隙最好不连通，也可为松散颗粒、层状或纤维状层状或纤维状(木板木板\岩棉岩棉\炉渣、泡沫塑料炉渣、泡沫塑料——卖玉米、冰糕、药品保存卖玉米、冰糕、药品保存等等)。

加气混凝土砌块的多孔构造Ρo=400-700、λ=0.093-0.164保温隔热材料的选用 对于所选用的保温隔热材料，除了安全（不燃）、导热系数小（＜0.23）、表观密度较小（＜600）外，还应是： （1）非热老化材料（沥青、泡沫）；（2）抗压强度＞0.3MPa，且一般不单独承重； （3）不能因温度变化而发生翘曲或扭曲变形（塑料门窗）（4）吸水量小，可根据实际情况加做防水层 为了提高隔热效果，还可以采取加做涂层、饰面等措施(保温砂浆）安全？？？安全？？？二、材料的热容量 v热容量是指材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性热容量是指材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质，用比热容表示，即质，用比热容表示，即式中　C ——材料的比热容，kJ／(kg·K) Q ——材料吸收或放出的热量，kJ；　 m ——材料的重量，kg；　 t1-t2 ——材料受热或冷却前后的温度差，K； 比热容与材料质量的乘积为材料的比热容与材料质量的乘积为材料的热容量值热容量值Cm=Q/（（t1-t2 ））v它表示它表示材料在温度每改变材料在温度每改变1K时所吸收或放出的热量。

时所吸收或放出的热量该值大，材料本身能吸收或储存较多的热量，可降该值大，材料本身能吸收或储存较多的热量，可降低能耗和保持室内温度稳定低能耗和保持室内温度稳定v材料中热容量最大的是水，为材料中热容量最大的是水，为C=4.19 J／／(kg·K).v（蓄水平屋顶可使室内冬暖夏凉）  u 材料的导热系数和热容量是建筑物围护结材料的导热系数和热容量是建筑物围护结构（墙体、屋盖）热工计算时的重要参数构（墙体、屋盖）热工计算时的重要参数u设计时应选用设计时应选用导热系数较小而热容量较大导热系数较小而热容量较大的建筑材料，以使建筑物保持室内温度的稳的建筑材料，以使建筑物保持室内温度的稳定性u导热系数也是工业窑炉热工计算和确定冷导热系数也是工业窑炉热工计算和确定冷藏库绝热层厚度时的重要数据藏库绝热层厚度时的重要数据 三、热变形性三、热变形性 材料的几何尺寸随温度变化而变化的性质材料的几何尺寸随温度变化而变化的性质（通常热胀冷缩，除水外（通常热胀冷缩，除水外).).以线膨胀系数以线膨胀系数αα(1/K)(1/K)表示 物理意义：单位长度的材料在变化单位温度物理意义：单位长度的材料在变化单位温度时的长度变化量时的长度变化量 αα= =ΔΔL/(LL/(L ××ΔΔT)T) L L————变化前长度变化前长度 工程中希望热变形性小，工程中希望热变形性小，以保持材料及工程以保持材料及工程的尺寸稳定（温度伸缩缝）的尺寸稳定（温度伸缩缝） 不同材料线膨胀系数见下表不同材料线膨胀系数见下表 非金属材料的线膨胀系数非金属材料的线膨胀系数材料名称线膨胀系数a，1/℃砖（20℃）水泥、混凝土（20℃）有机玻璃（20～100℃）辉绿岩板耐酸陶砖、陶板不透性石墨板（浸渍型）硬聚氯乙烯（10～60℃）玻璃管道（0～500℃）玻璃（2O～100℃）9.5×10-6（10～14）×10-6130×10-61×10-6（4.5～6）×10-65.5×10-659×10-6≤5×10-64～11.5×10-6。