烧结页岩装饰多孔砖基本性能试验及热工性能分析

2． 3 孔洞率
取 5 块试样, 方法按 GB / T 2542 - 2003 进行, 孔洞率
为 27． 4% 。
2． 4 表观密度
表观密度指的是材料在自然状态下, 单位体积的质量,
计算公式如下:
ρ0
=
m v0
式中 ρ0 —材料的表观密度, kg / m3 ;
m—材料在自然状态下材料的质量, kg;
页岩多孔砖抗压强度
抗压强度 / MPa 35． 97 37． 72 40． 05 32． 02 35． 52 42． 38 36． 80 30． 70 39． 27 45． 33
平均抗压强度 / MPa
37． 58
标准差 4． 2
变异系数 δ
0． 11
由表 2, 该多孔砖达到了 MU30 强度等级, 可用于承重 部位。
4) 将饱和试样迅速移至带溢流管容器的水中, 待试样 完全被淹没, 将试样吊在天平的挂钩上进行称量, 得饱和 试样表观质量 m2 ;
5) 从水中取出试样, 用湿毛巾小心擦去试样表面多余 的水份, 迅速称量饱和试样在空气中的质量 m3 。
按下式计算材质的表观密度:
2013年 第 5 期
第 39 卷 总第 175 期
Sichuan Building Materials
·9·
2013年 10 月
ρ0
=
m1 m3 - m2
×
ρ水
式中 ρ0 —砖材质的表观密度, g / cm3 ;
m1 —干燥试样的质量, g;
m2 —饱和试样的表观质量, g;
m3 —饱和试样质量, g;
ρ水 —试验温度下水的密度, 取 1g / cm3 。
孔隙率是指在材料体积内, 孔隙体积所占的比例, 以
P 表示, Biblioteka 试验按下述步骤进行:1) 取少量砖块进行粉磨, 取样应随机取样, 烘干至恒
重, 称重量 m, 一般不少于 200 g;
2) 将李氏瓶中注入水, 放入恒温箱中至水温不再变化
为止( 一般不少于 2 h) ,读取水面刻度 v1 ; 3) 将细粉加入李氏瓶中, 待瓶中水的液面上升至接近
表5
多孔砖平均导热系数三种计算方法比较结果
方法名称
误差及缺点
优点
Homayr 方法
误差在 10% 以内
准确度高,偏差比较稳 定,计 算 方 法 简 便, 对 多孔砖更为实用
误差在 12% 以上, K． Φ． ΦokИh 方法
计算复杂
计算结果比较准确
规程推荐方法
误差较大
—
从上表可以看出, Homayr 方法简单准确, 误差较小,
[ ID: 000703]
参 考 文 献:
[1] 陈光辉,张发生. 多孔砖夹心复合墙热工性能分析[ J] . 建筑节 能,2007,41(7) :36 - 39.
[2] 刘加平. 建筑物理[ M] . 北京:中国建筑工业出版社,2000. [3] 孙继颖. 空心砖与建筑[ M] . 北京:中国建筑工业出版社,1988.
1 试验原材料
本文所选烧结页岩装饰多孔砖由青岛某材料公司生产, 规格为 240 × 115 × 90( mm) ,如图 1 所示。
图 1 烧结页岩多孔砖
2 基本性能试验
2． 1 尺寸偏差
样品检验数为 20 块, 检验方法按 GB / T 2542 - 2003 进
行, 每一尺寸测量不足 0． 5 mm 时按 0． 5 mm 计算, 每一方
v0 —材料在自然状态下的体积, m3 。
本试验用砖经随机取样, 按标准方法测得表观密度如
表 3。
表3
页岩多孔砖表观密度测试值
名称
1
2
3
4
5
平均
表观密度 / ( kg / m3 ) 1477 1456 1463 1416 1406 1444
2． 5 材质表观密度及孔隙率 本文拟用已知普通黏土砖材质的孔隙率及导热系数来
瓶的最大读数时为止, 轻摇李氏瓶, 使空气逸出, 将瓶放
入恒温箱中待温度恒定( 一般放置时间不少于 24 h) 读数得
v2 ; 同一试样应平行试验两次, 取平均值做为试验结果,
按下式计算材质密度:
ρ= m v2 - v1
式中 ρ—砖材质的密度, g / cm3 ;
m—砖粉质量, g; v1 —李氏瓶中水的体积, cm3 ; v2 —李氏瓶中水和细粉的总体积, cm3 。 材质的孔隙率按下式计算:
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2013年 10 月
Sichuan Building Materials
DOI:10. 3969 / j. issn. 1672 - 4011. 2013. 05. 005
2013年 第 5 期
第 39 卷 总第 175 期
烧结页岩装饰多孔砖基本性能试验及热工性能分析
李 琛
( 陕西盛泰混凝土工程有限责任公司, 陕西 西安 710061)
试样的数量为 10 块, 按 GB / T 2542 - 2003 中第 4 章相 关规定进行, 试验结果见表 2。
作者简介:李琛(1968 - ) ,男,四川成都人,工程师,研究方向:混凝土 工艺。
表2
编号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
荷载 / kN 980 1050 1120 880 980 1170 1020 840 1070 1230
洞形状来研究多孔砖的传热机理, 分析其导热系数的计算
方法。
据资料介绍, 多孔砖的平均导热系数可采用联邦德国
的 Homayr 公式、 前苏联的 K． Φ． ΦokИh 公式及民用建筑热
工设计规程公式。 从笔者对三种方法的认识来看, 通过对
比分析的方法, 比较了三种近似计算方法的可行性, 总结
了三种方法的误差、 缺点及优点, 见表 5。
向尺寸以两个测量值的算术平均值表示。 经测量, 样本平
均偏差和样本极差见表 1。
表1
页岩多孔砖样本平均偏差和样本极差
/ mm
实测样本 测量部位
平均偏差
优等品 标准要求
实测 样本极差
优等品 标准要求
长
0． 1
2． 0
0． 5
6
宽
0． 1
1． 5
0． 4
5
高
1． 4
1． 5
0． 7
4
由表 1, 判定所选材料为优等品。 2． 2 抗压强度
导 热 系 数 /λ（W/m·K）
λ
0.81 0.76
25.1 33
38
孔 隙 率 /%
图 2 孔隙率及导热系数关系计算图
对于固体材质的孔隙率及导热系数, 由于随着孔隙率 的增加, 导热系数随之减小, 可以近似看作一次线性关系, 故可根据上述已知孔隙率及导热系数来推出本文所选砖质 材料的导热系数, 其关系见图 2。
摘 要: 对砌体结构中常见的页岩装饰多孔砖的基本 性能进行了试验研究, 并应用相应的计算方法对不同孔型 的页岩砖进行热工分析, 对多孔性墙体材料的发展具有一 定的现实意义。 关键词: 页岩装饰多孔砖; 试验研究; 热工分析 中图分类号: TU522． 1 + 2 文献标志码: B
文章编号:1672 - 4011(2013)05 - 0008 - 02
0 前 言
本文以新型墙 体 材 料 的 代 表———多 孔 砖 的 基 本 性 能 及 热工分析为出发点, 试验分析了该多孔砖的表观密度、 抗 压强度等基本性能, 并应用相应的计算方法对多孔砖进行 热工分析, 这对于墙体材料的优选与发展、 实现建筑节能、 促进现代建筑的可持续发展, 具有重要的理论和现实意义。
推导本文所选页岩多孔砖材质及黏土多孔砖材质的导热系 数, 故同时进行了黏土砖及页岩砖的试验, 材质表观密度 按下述步骤进行:
1) 砖块经随机取样, 随机切取砖块边缘及中间部位共 5 块;
2) 放置于干燥箱中烘干至恒重, 刷净表面灰尘, 称取 干燥质量 m1 ;
3) 将试样放置于抽真空装置中, 抽空, 待压力不再升 高注入水, 保持 30min;
根据图 2 所述关系, 计算出所选页岩多孔砖及黏土多 孔砖材质的导热系数分别为 0． 89 W / m·K、 0． 75 W / m·K。
3 热工性能分析
对于多孔砖来说, 其导热系数是指砖质材料与孔洞中
空气的平均导热系数, 而矩形、 圆形、 正方形等孔洞形状
的变化带来了传热方式的复杂化, 所以, 应根据不同的孔
圆形孔
0． 635
0． 181
矩型水平孔
0． 527
0． 218
矩型竖孔
0． 571
0． 201
菱形孔
0． 573
0． 201
4 结果分析
1) 该砖表面平整, 尺寸偏差小; 2) 该多孔砖达到了 MU30 强度等级, 可用于承 重 部 位; 3) 页岩砖材质的孔隙率为 25． 1% , 与黏土砖相比较致 密; 4) 由表 6 可以看出, 从多孔砖自身的热工性能讲, 矩 形孔优于菱形孔, 圆形孔较差, 其中矩形孔中水平孔为最 好, 从孔的布局可看出水平孔多孔砖为错孔排列, 增加了 热流的传热路线, 增大了热阻。
P=
(1
-
ρ0 ρ
)
× 100%
式中 P—砖材质的孔隙率,% ; ρ0 —砖材质的表观密度, g / cm3 ; ρ—砖材质的密度, g / cm3 。
按上述方法及步骤测得页岩多孔砖及黏土多孔砖材质
的表观密度及孔隙率见表 4。
表 4 页岩多孔砖及黏土多孔砖材质的表观密度及孔隙率
页岩多孔砖材质
黏土多孔砖材质
特别是针对多孔砖更为实用, 所以本文选取 Homayr 方法。
计算 出 不 同 孔 型 的 页 岩 多 孔 砖 ( 规 格: 240 × 115 × 90
( mm) ) 的平均导热系数及热阻如表 6 所示。
表6
不同孔型页岩多孔砖平均导热系数及热阻
孔型
平均导热系数 / ( W / m·K)
热阻 / ( m2·K / W)
表观密度 / ( g / cm3 )
孔隙率 /%
表观密度 / ( g / cm3 )
孔隙率 /%
2． 12
25． 1
1． 71
38． 7
2． 6 材质导热系数 据文献介绍, 普通黏土砖的孔隙率为 33% 时, 导热系
数为 0． 81 W / m·K, 孔 隙 率 为 38% 时, 导 热 系 数 为 0． 76 W / m·K。 本文所选装饰多孔砖, 其原料主要为页岩, 装饰 要求其致密、 光滑、 平整, 其导热系数的计算必须首先获 取该页岩材质的导热系数, 为了能推导出合理的关系式, 同时为后续分析提供计算参数, 拟采用下述方法: