1.4++材料的热工性质fu
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第四节 材料与热有关的性质
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 一定的热工性能 一、导热性 二、热容量 三、热变形性
一、材料的导热性
❖ 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，材料的这种传递热量的性质称 为导热性，以导热系数表示（图1-4）
绝热材料结构特点——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、 层状或纤维状 。 (木板\岩棉\炉渣、泡沫塑料——卖玉米、冰糕、药品保存等)
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）、
Q= λ(t1-t2)AZ/a
式中：λ——材料的导热系数，w/（m·K）；
Q ——总传热量，J； a ——材料厚度，m；
A ——热传导面积，m2； Z ——热传导时间，h；
t1-t2——材料两侧温度差，K。
一、材料的导热性
➢ 各种材料组成、结构不同，的导热系数差别很大 下表（表1-2）
➢ 导热系数愈小——绝热（保温隔热）性能愈好
安全？？？
二、材料的热容量
❖ 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
C
Q
m(t1 t2 )
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热容量值。
材料名称
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℃）
线膨胀系数a，1/℃
9.5×10-6 （10～14）×10-6 130×10-6 1×10-6 （4.5～6）×10-6 5.5×10-6 59×10-6 ≤5×10-6 4～11.5×10-6
（防止室内向室外散——保温；防止室外热量进入室内——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)
Βιβλιοθήκη Baidu
钢
55
0.46
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
Cm=Q/（t1-t2 ） ❖ 它表示材料在温度每改变1K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 低能耗和保持室内温度稳定。
❖ 材料中热容量最大的是水，为C=4.19 J／(kg·K).
❖ （蓄水平屋顶可使室内冬暖夏凉）
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。 设计时应选用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 定性。 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。
影响材料导热系数的主要因素： ①组成与结构 金属＞无机非金属＞有机(窗）
晶体＞玻璃体，如水淬矿渣——较好的绝热材料 ②孔隙特征：P大， ρo小——λ小。
P相同时，孔径大、连通孔多—— λ越大 ③湿度 水λ=0.58（冰λ=2.2，空气0.029）(防潮） ④温度升高——λ增加（热管、锅炉绝热材料） ⑤热流方向——各向异性材料木材λ∥ 0.35、 λ⊥0.17
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）。
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 热材料（或保温隔热材料）（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。)
三、热变形性
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).以线膨胀系数α(1/K)表示。
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
α=ΔL/(L ×ΔT) L——变化前长度
工程中希望热变形性小，以保持材料及工程 的尺寸稳定（温度伸缩缝）
不同材料线膨胀系数见下表
非金属材料的线膨胀系数
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 一定的热工性能 一、导热性 二、热容量 三、热变形性
一、材料的导热性
❖ 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，材料的这种传递热量的性质称 为导热性，以导热系数表示（图1-4）
绝热材料结构特点——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、 层状或纤维状 。 (木板\岩棉\炉渣、泡沫塑料——卖玉米、冰糕、药品保存等)
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）、
Q= λ(t1-t2)AZ/a
式中：λ——材料的导热系数，w/（m·K）；
Q ——总传热量，J； a ——材料厚度，m；
A ——热传导面积，m2； Z ——热传导时间，h；
t1-t2——材料两侧温度差，K。
一、材料的导热性
➢ 各种材料组成、结构不同，的导热系数差别很大 下表（表1-2）
➢ 导热系数愈小——绝热（保温隔热）性能愈好
安全？？？
二、材料的热容量
❖ 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
C
Q
m(t1 t2 )
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热容量值。
材料名称
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℃）
线膨胀系数a，1/℃
9.5×10-6 （10～14）×10-6 130×10-6 1×10-6 （4.5～6）×10-6 5.5×10-6 59×10-6 ≤5×10-6 4～11.5×10-6
（防止室内向室外散——保温；防止室外热量进入室内——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)
Βιβλιοθήκη Baidu
钢
55
0.46
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
Cm=Q/（t1-t2 ） ❖ 它表示材料在温度每改变1K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 低能耗和保持室内温度稳定。
❖ 材料中热容量最大的是水，为C=4.19 J／(kg·K).
❖ （蓄水平屋顶可使室内冬暖夏凉）
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。 设计时应选用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 定性。 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。
影响材料导热系数的主要因素： ①组成与结构 金属＞无机非金属＞有机(窗）
晶体＞玻璃体，如水淬矿渣——较好的绝热材料 ②孔隙特征：P大， ρo小——λ小。
P相同时，孔径大、连通孔多—— λ越大 ③湿度 水λ=0.58（冰λ=2.2，空气0.029）(防潮） ④温度升高——λ增加（热管、锅炉绝热材料） ⑤热流方向——各向异性材料木材λ∥ 0.35、 λ⊥0.17
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）。
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 热材料（或保温隔热材料）（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。)
三、热变形性
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).以线膨胀系数α(1/K)表示。
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
α=ΔL/(L ×ΔT) L——变化前长度
工程中希望热变形性小，以保持材料及工程 的尺寸稳定（温度伸缩缝）
不同材料线膨胀系数见下表
非金属材料的线膨胀系数