节能CDIO个人总结

.安 徽 建 筑 大 学材料与化学工程学院 建筑节能围护体系设计与评价CDIO项目个人总结项目名称 无机保温砂浆外墙节能设计 专业班级 12无机非 学生姓名 吴林斌 学生学号 12206090232 指导教师 谭京梅 2015 年 6 月 4 日摘要随着我国建筑节能规模的扩大和要求的提高，作为节能核心的外墙保温材料的发展也日新月异。本项目以无机保温砂浆外墙节能设计为研究课题，查阅无机保温砂浆的相关资料，以玻化微珠作为保温材料砂浆轻骨料。对玻化微珠无机保温砂浆外墙进行热工计算，计算出玻化微珠保温砂浆外墙的传热系数。然后制备出玻化微珠保温砂浆，测其导热系数。将实际导热系数与理论导热系数进行分析比较，得出结论。本项目研究不同掺量的玻化微珠保温砂浆（体积掺量分别为10%、20%、40%、50%、60%、80%和100%）的保温性能。将玻化微珠保温砂浆制备成40mm40mm160mm棱柱试块，养护7天后进行抗折、抗压测试。将测试完后的试块切割成40mm40mm15mm的片状试块，用导热仪对每种不同掺量的玻化微珠保温砂浆片状试块样品进行导热系数测试。本项目所做的工作如下： 1、对玻化微珠无机保温砂浆外墙进行热工计算。 2、制备玻化微珠无机保温砂浆。 3、对玻化微珠无机保温砂浆的各项性能进行测试。 4、对实验数据进行分析得出结论。关键词：热工计算、墙体设计、玻化微珠、无机保温砂浆、导热系数、抗压强度、抗折强度 目录第一章 绪论1-1 建筑围护结构节能原理11-2 建筑围护结构节能构造11-3 建筑围护结构设计要求21-4 墙体节能特点71-5 墙体节能国内外设计应用状况91-6 选题背景101-7 研究意义11第二章 节能设计2-1 墙体设计122-2 传热计算14第三章 实验3-1 实验方案193-2 原材料性能检测203-3 制备玻化微珠保温砂浆213-4 玻化微珠保温砂浆性能检测233-5 结论26感悟29致谢30 参考文献 31精选第一章 绪论1-1 建筑围护结构节能原理为了保持室内温度，建筑物必须获得或者是阻止热量的交换：即冬天在北方室内温度相对于高于室外温度，要防止或者减少室内热量流于室外，并且要尽量多的获得室外阳光辐射带来的热量，保持室内高温；夏季北方室外温度相对于室内温度高，在不影响通风采光的情况下，要防止或者减缓室外的热量传入室内，以保持室内凉爽。冬季建筑物获得热量的途径一般包括采暖设备的供热（约占70%75%），阳光辐射的热（约占15%20%），建筑物内部的热（包括炊事、照明、家电、人体散热，约占8%12%）。这些热量又通过围护结构（门窗、外墙、屋顶及不采暖的地下室顶板）向外散失。建筑物的总失热包括围护结构的传热耗热量（约占70%80%）和通过门窗缝隙的空气渗透的耗热量（约占20%30%），因此建筑节能的主要途径是：减少建筑物外表面积和加强围护结构的保温，以减少传热耗热量；提高窗户的气密性，以减少空气渗透耗热量，在减少建筑总失热量的前提下，尽量利用太阳辐射的热和建筑物内部的热，最终达到节能的目的。1-2 建筑围护结构节能构造 1.2.1墙体 墙体是建筑物的重要组成部分。它的作用是承重、围护或分隔空间。墙体构造取决于选用的结构形式以及它所处的位置。近年来，随着墙体材料改革，人们正在寻求一种可以替代传统粘土砖的材料，既能改善建筑室内热环境，降低建筑造价，又起到节能、环保、利废的效果。外墙按其保温层所在的位置分类，目前主要有：单一外墙保温层、外保温外墙、内保温外墙和夹芯保温外墙4种类型。外墙按其主体结构所用材料分类：目前主要有：加气混凝土外墙、黏土空心砖外墙、黏土（实心）砖外墙、混凝土空心砌块外墙、钢筋混凝土外墙、其他非黏土砖外墙等。1.2.2 门窗1 门窗是装饰在墙洞中可启闭的建筑构件。门的主要作用是交通联系和分隔建筑空间。窗的主要作用是采光、通风、日照、眺望。门窗均属围护，除满足基本使用要求外，还应具有保温、隔热、隔声、防护等功能。此外，门窗的设计对建筑立面起了装饰与美化作用。1.2.3 屋面屋顶作为一种建筑外围护结构所造成的室内外温差传热耗热量，大于任何一面外墙或地面的耗热量。因此，提高建筑屋面的保温隔热能力，能有效地抵御室外热空气传递，减少空调能耗，也是改善屋内热环境的一个有效途径。1.2.4 地面 地面是楼板层和地坪的面层，是人们日常生活、工作和生产时直接接触的部分，属装饰范畴，也是建筑中直接承受载荷，经常受到摩擦、清扫和冲洗的部分。 地面按其是否直接接触土壤分为两类：一类是不直接接触土壤的地面，又称地板，这其中又可分成接触室外空气的地板和不采暖地下室上部的地板，以及底部架空的地板等；另一类是直接接触土壤的地面。1-3 建筑围护结构设计要求1.3.1 民用建筑节能设计标准对围护结构设计的规定 （1）不同地区采暖居住建筑各部分围护结构的传热系数不应超过表1-2规定的限值。（2）当实际采用的窗户传热系数比表2规定的限值低05及05以上时，在满足本标准规定的耗热量指标条件下，可按本标准规定的方法，重新计算确定外墙和屋顶所需的传热系数。 （3）外墙的传热系数应考虑周边混凝土梁、柱等热桥的影响。外墙的平均传热系数不应超过表1-2规定的限值。 （4）窗户(包括阳台门上部透明部分)面积不宜过大。不同朝向的窗墙面积比不应超过表1-1规定的数值。（5）设计中应采用气密性良好的窗户(包括阳台门)，其气密性等级，在16层建筑中，不应低于现行国家标准建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法GB7107规定的级规定。 （6）在建筑物采用气密窗或窗户加设密封条的情况下，房间应设置可以调节的换气装置或其他可行的换气设施。表1-1 不同朝向的窗墙面积比朝向窗墙面积比北东、西南0.250.300.35注：如窗墙面积比超过表1-1规定的数值，则应调整外墙和屋顶等围护结构的传热系数，使建筑物耗热量指标达到规定要求。 （7）围护结构的热桥部位应采取保温措施，以保证其内表面温度不低于室内空气露点温度并减少附加传热损失。（8）采暖期室外平均温度低于-5的地区，建筑物外墙在室内地坪以下的垂直墙面，以及周边直接接触土壤的地面应采取保温措施。在室外地坪以下的垂直墙面，其传热系数不应超过表1-2规定的周边地面传热系数限值；在外墙周边从外墙内侧算起20m范围内，地面的传热系数不应超过030W(m2K)表1-2 不同地区采暖居住建筑各部分围护结构传热系数限值W(m2K)采暖期室外平均温度（）代表性城市屋顶外墙不采暖楼梯间窗户（含阳台门上部）阳台门下部芯板外门地板地面体形系数0.3体形系数0.3体形系数0.3体形系数0.3隔墙户门接触室外空气地板不采暖地下室上部地板周边地面非周边地面2.01.0郑州、洛阳、0.80.601.101.400.801.101.832.74.74.01.700.600.650.520.30.900.0西安、拉萨、青岛、济南、安阳0.80.601.001.280.701.001.832.74.74.01.700.600.650.520.3-0.1-1.0石家庄、德州、天水0.80.600.921.200.600.851.832.04.74.01.700.600.650.520.3-1.1-2.0北京、天津、大连、阳泉、平凉0.80.600.901.160.550.821.832.04.74.01.700.500.550.520.3-2.1-3.0兰州、太原、唐山、阿坝、喀什0.70.500.851.100.620.780.942.04.74.01.700.500.550.520.3-3.1-4.0西宁、银川、丹东0.70.500.680.650.942.04.01.700.500.550.520.3-4.1-5.0张家口、鞍山、酒泉、伊宁、吐鲁番0.70.500.750.600.942.03.01.350.500.550.520.3-5.1-6.0沈阳、大同、本溪、阜新、哈密0.60.400.680.560.941.53.01.350.400.550.300.3-6.1-7.0呼和浩特、抚顺、0.60.400.650.503.01.352.500.400.550.300.3注：1表中外墒传热糸数限值系指考虑周边热桥影响后的外墙平均传热系数。有些地区外墙传热系数有两行数据，上行数据与传热系数为470的单层塑料窗相对应；下行数据与传热系数为400的单框双玻金属窗相对应。2表中周边地面一栏052为位于建筑物周边不带保温层的混凝土地面的传热系数；030为带保温层的混凝土 地面的传热系数。非周边地面一栏中030为位于建筑物非周边不带保温层的混凝土地面的传热系数。1.3.2 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准对围护结构设计的规定（1）筑群的规划布置、建筑物的平面布置应有利于自然通风。（2） 建筑物的体形系数不应超过035，点式建筑物的体形系数不应超过040。（3）窗(包括阳台门的透明部分)的面积不应过大。不同朝向、不同窗墙面积比的外窗，其传热系数应符合表1-3的规定。表1-3 不同朝向、不同窗墙面积比的外窗传热系数朝向窗外环境条件外窗的传热系数W/(m2K)窗墙面积比0.25窗墙面积比0.25，且0.30窗墙面积比0.3且0.35窗墙面积比0.35且0.45窗墙面积比0.45且0.50北（偏东60到偏西60范围）冬季最冷月室外平均气温大于54.74.73.22.5冬季最冷月室外平均气温54.73.23.22.5东西或偏北30到偏南60范围以内无外遮阳措施4.73.2有外遮阳措施其太阳透射率20%4.73.23.22,52.5南（偏东30到偏西304.74.73.23.22.5（4）窗户的气密性要求同一般采暖住宅。（5）围护结构各部分的传热系数和热惰性指标应符合表1-4的规定。其中外墙的传热系数应考虑结构性冷桥的影响，取平均传热系数。表1-4 夏热冬冷地区围护结构各部分的传热系数KW/(m2K)和热惰性指标D屋顶外墙外窗（含阳台门透明部分）分户墙和楼板底部自然通风的架空楼板户门K1.0D3.0K1.5D3.0见表1-2K2.0K1.5K3.0K0.8D2.5K1.0D2.5注：当屋顶和外墙的K值满足要求，但D值不满足要求时，应按照民用建筑热工设计规范来验算隔热设计要求。（6）围护结构的外表面宜采用浅色饰面材料。平屋顶宜采用绿化或喷水雾等隔热措施。1.3.3 空调建筑热工设计要求（1）空调建筑或空调房间应尽量避免东、西朝向和东、西向窗户。（2）空调房间应集中布置、上下对齐。温湿度要求相近的空调房间宜相邻布置。（3）空调房间应避免布置在有两面相邻外墙的转角处和有伸缩缝处。 （4）空调房间应避免布置在顶层：当必须布置在顶层时，屋顶应有良好的隔热措施。 （5）在满足使用要求的前提下，空调房间的净高宜降低。 （6）空调建筑的外表面积宜减少，外表面宜采用浅色饰面。（7）建筑物外部窗户当采用单层窗时，窗墙面积比不宜超过030；当采用双层窗或单框双层玻璃窗时，窗墙面积比不宜超过040。 （8）向阳面，特别是东、西向窗户，应采取热反射玻璃、反射阳光涂膜、各种固定式和活动式遮阳等有效的遮阳措施。 （9）建筑物外部窗户的气密性等级不应低于现行国家标准建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法GB7107规定的级水平。（10）建筑物外部窗户的部分窗扇应能开启。当有频繁开启的外门时，应设置门斗或空气幕等防渗透措施。（11）围护结构传热系数，应根据建筑物的用途和空气调节的类别，通过技术经济比较确定，但最大传热系数，不宜大于表1-5所规定的数值。表1-5 空调建筑围护结构最大传热系数 单位：W/（m2）围护结构名称工艺性空气调节舒适性空气调节室温允许波动范围（）0.10.20.51.0屋顶0.81.0顶棚0.50.80.91.2外墙0.81.01.5内墙和楼板0.70.91.22.0注：1表中内墙和楼板的有关数值，仅适用于相邻房间的温差大于3时。 2确定围护结构传热系数时应符合冬季围护结构所需的最小传热阻的要求。（12）间歇使用的空调建筑，其外围护结构内侧和内围护结构宜采用轻质材料，连续使用的空调建筑，其外围护结构内侧和内围护结构内侧宜采用重质材料，围护结构的构造设计，应考虑防潮要求。（13）对一些有空调设备的居住建筑，除满足以上要求外，还应考虑到住户对自然通风的要求。因此建筑物的总体布置，单体的平剖面设计和门窗的设置，应有利于自然通风。在建筑设计中，宜结合外廊、阳台、挑檐等处理方法进行遮阳。1-4 墙体节能特点1.4.1 单一墙体（1） 空心砖和空心砌块墙体 具有优良的保温隔热性能，使用寿命与建筑物一致、应用广泛、施工简单且易于确保工程质量、便于外墙饰面、价格低廉等优点。（2） 加气混凝土墙体 与传统粘土砖墙体材料相比较,加气混凝土的计算导热系数约为粘土砖砌体的 30%。因此,加气混凝土是一种保温性能好、节能效果显著的墙体材料。 利用加气混凝土的这一优势，将其用于框架填充墙及低层建筑承重墙,可取得较好的保温效果。1.4.2 复合墙体作为承重用的单一材料墙体,往往难以同时满足较高的绝热 (保温、 隔热 )要求, 因而在满足建筑保温节能要求的前提下,复合墙体已经成为建筑墙体的主流。复合墙体一般采用砖砌体或钢筋混凝土作承重墙, 并与绝热材料复合;采用钢或钢筋混凝土框架结构时, 用薄壁材料夹以绝热材料作墙体。常见的复合墙体形式有内保温复合墙体、外保温复合墙体、混凝土夹心墙体等。（1） 内保温复合墙体 内保温复合墙体的做法是将绝热材料复合在承重墙内侧, 简便易行, 目前应用较为广泛。目前较为常用的内保温技术有:增强石膏复合聚苯保温板、 聚合物砂浆复合聚苯保温板、增强水泥复合聚苯保温板、内墙贴聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯颗粒保温料浆加抗裂砂浆压入网格布的做法。它的优点表现在:a、对饰面和保温材料的防水、耐候性等技术指标的要求不高,取材方便。纸面石膏板、石膏抹面砂浆等均可满足使用要求;b、内保温材料被楼板所分隔,仅在一个层高范围内施工,施工方便,不需搭设脚手架。（2） 外保温复合墙体 外保温复合墙体的做法是将绝热材料复合在承重墙外侧。 外保温复合墙体与内保温复合墙体相比,具有以下优点:a、保护主体结构, 延长建筑物使用寿命；b、基本消除了热桥的影响；c、墙体潮湿情况基本得到改善；d、有利于室温保持恒定；e、便于既有建筑物的节能改造；f、避免了装修对保温层的破坏；g、增加了建筑物的使用面积。（3）混凝土夹心墙体 夹心墙体是集承重、保温、维护或装饰为一体的新型复合墙体。最常见的夹心墙体是混凝土夹心墙体, 该墙体是将混凝土墙体做成夹层,把珍珠岩、木屑、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、 聚氨酯泡沫塑料等填入夹层中,形成保温层。 混凝土夹心墙体由四部分组成:混凝土结构内墙、 保温材料、 混凝土装饰墙体、 连接内外墙的低导热性连接件。这种墙体具有耐久、防火性能好的特点。但其抗震性能较差,施工难度较大,容易形成热桥。1-5 国内外设计应用状况2国外墙体材料发展相当迅速,美国、日本、加拿大、法国、德国 、俄罗斯等国, 在生产与应用混凝土砌块、纸面石膏板、灰砂砖、加气混凝土、复合轻质板等方面已居世界领先地位。欧洲国家中,混凝土砌块的用量占墙体材料的比例约在 10% 30%之间。而且砌块的规格、式样、品种、颜色丰富, 产品的标准、应用标准和施工规范齐全。纸面石膏板在美国、日本等国家已经形成规模化生产 ,并且在原料方面,利用工业废石膏的比例在不断攀升。德国是灰砂砖应用和生产都居领先地位的国家,不仅量大,而且种类齐全。俄罗斯则是加气混凝土产量和用量最大的国家,其次是德国、日本和一些东欧国家。加气混凝土的性能进一步向轻质、高强、多功能方向发展。比如法国、瑞典等国家已经将密度小的 300 kg/m3的产品投入市场,这种产品具有较低的吸水率和较好的保温性能。国外的轻质板也逐步发展起来,包括玻璃纤维增强水泥板、石棉水泥板、硅酸钙板与各种保温材料复合而成或单一板材组成的复合板。墙体材料的发展与土地、资源、能源、环境和建筑节能有着密切的联系。近年来 ,在各地和各有关部门的共同推进下,我国墙体材料革新和推广工作取得了积极进展。新型墙体材料和产品的研制与开发得到了较快发展,新型墙体材料应用范围不断扩大 ,取得了明显的经济效益和社会效益。但是,墙体材料革新和推广建筑节能工作还存在一些问题,主要表现为:首先,新型墙体材料的产品较单一,生产工艺简单,技术含量不高。目前我国的新型墙体材料仍然是以烧结砖类和建筑砌块类为主,严格地说,这些性能单一的低技术含量产品只能作为过渡产品。其次,传统不合理产品仍未彻底退出市场。众所周知,黏土实心砖是一种消耗能源高,严重威胁土地资 ,在生产与使用过程中污染环境的产品。然而,尽管在我国将大多数城市列入禁止使用黏土实心砖城市,但有部分城市由于当地自然条件及资源等方面的原因,禁用实心黏土砖确有很大困难,无法顺利开展。总之,大力发展节能、节土、保护环境的新型墙体材料是我国“十一五”期间建筑节能工作的重要任务。1-6 选题背景随着我国每年约10亿平方米的住宅、公共建筑投入使用，建筑能耗占总能耗的比例已从1978年的约10%上升到目前的27.5%，建筑将超越工业、交通、农业等其他行业成为能耗的首位，建筑节能将成为提高全社会能源使用效率的首要方面。但是如何解决这个关系经济发展大局的问题却没有引起足够的重视。据统计，我国1999年建筑用商品能源消耗共计3.76亿吨标准煤，当年全国能源消费总量为13.6亿吨标准煤，亦即建筑用能占全社会终端能源消费量的比重己经达到27.5%，在同纬度的发达国家，建筑物用能一般占全社会能源消费量的35%以上。目前我国每年新建建筑中，只有1015%能达到国家制定的强制性节能标准，80%以上为高耗能建筑；既有的400亿平方米建筑中，95%以上是高能耗建筑，单位面积采暖所消耗能源相当于气候条件相近的发达国家的3倍，但热舒适度却不及别国，这是因为我国的建筑围护结构保温隔热性能差，采暖用能 2/3白白跑掉了。因建筑能耗高，仅北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨，直接经济损失达70亿元。我国现有建筑总面积400多亿平方米，随着城镇化的发展，预计到2020年将新增建筑面积约300亿平方米。如果城镇建筑全部达到节能标准，到2020年每年就可节省3.35亿吨标准煤、减少8000万千瓦时空调高峰负荷，相当于每年节省电力建设投资约1万亿元。面对日益增加的巨大的建筑能耗，我国从20世纪80年代开始实行建筑节能。采取由易到难、从点到面、分阶段实施的方针，即经历了从节能30%到50%再到65%这样一个逐步提高的过程。第一阶段：1986年的民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)（JGJ26-86)，要求北方地区居住建筑采暖设计能耗在1980-1981年当地通用设计耗能的基础上节能30%；第二阶段：1995年的民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)（JGJ26-95)，要求新建居住建筑的采暖能耗以各地80年代初典型住宅的采暖能耗为基准，在保证相同的室内热环境指标的前提下，采暖、空调(和照明)能耗节约50%；第三阶段：目前，根据我国能源的制约因素和建筑能耗的比重，在已提出在第二阶段节能50%的基础上再节能30%，即总体节能65%的目标。1-7 研究意义与有机保温材料相比，无机保温材料作为一种较新的保温材料，存在容重较大、致密性和可加工性较差、保温隔热性能稍差等问题，但是应该看到它明显的优势，如防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、生态环保性好、不消耗有机能源、利用废料、与墙基层和抹面层结合较好、安全稳固性好、使用寿命长、施工难度小、成本较低。特别是新型的玻化微珠保温砂浆的隔热组分已经利用闭孔技术很好地解决高吸水率的问题，这就大大提高了它的使用价值。总结玻化微珠保温砂浆在某外墙外保温施工中的应用，有机板材保温材料的施工工艺对墙面垂直度要求很高，且胶粘剂的强度和抗老化性不易保证，而铆固钉施工稍有不慎极易形成渗水点；采用聚苯颗粒砂浆，现场搅拌很难保证颗粒均匀分布；而采用玻化微珠为轻质绝热骨料的单组份保温型干混砂浆，施工方便，可直接抹于墙面上，不空鼓开裂,整体强度高，同时抗老化、耐候性、防火、耐水、抗裂等性能较好，在墙体保温要求上也符合国家相关建筑节能标准。全面分析无机保温材料的优缺点后认为其优越性还是远远超过其缺陷的，无论是其保温隔热性能，还是其制作施工的可操作性；无论是生态环保，还是成本控制，随着专家学者的努力研究，将会优于其他保温建材。第二章 节能设计2-1 墙体设计 图2-1 双排火山渣轻集料混凝土空心砌块 图2-2 四排火山渣轻集料混凝土空心砌块 图2-3 四排粉煤灰混凝土空心砌块 图2-4 单排填充泡沫塑料普通混凝土空心砌块 图2-5 玻化微珠保温板 图2-6 四排火山渣轻集料混凝土空心砌块透视图 石灰砂浆层厚度：20mm聚苯颗粒保温砂浆层厚度：30mm普通混凝土空心砌块规格：390190190mm孔的数量两孔孔的大小150130mm孔的填充物为聚苯乙烯泡沫塑料 图2-7 墙体1三维图 石灰石膏砂浆层厚度：30mm火山渣轻骨料混凝土空心砌块规格：390190190mm孔的数量四孔孔的大小14550mm玻化微珠保温砂浆层厚度：40mm 图2-8 墙体2三维图 图2-9 墙体1透视图 图2-10 墙体2透视图2-2 传热计算2.2.1 传热理论介绍（1）围护结构传热阻围护结构的传热阻应按下式计算： R0=Ri+R+Re (2-1)式中 R0 围护结构的传热阻，m2KW； Ri 内表面换热阻，m2KW，应按表2-1采用； Re 外表面换热阻，m2KW，应按表2-2采用； R 围护结构热阻，m2KW。 表2-1 内表面换热系数i 及内表面换热阻Ri值适用季节表面特征iWm2KRim2KW冬季和夏季墙面、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚，当h/s0.3时8.70.11有肋状突出物的顶棚，当h/s0.3时7.60.13注：表中h为肋高，s为肋间净距 表2-2 外表面换热系数e及外表面换热阻Re值适用季节表面特征eWm2KRem2KW冬季外墙、屋顶、与室外空气直接接触的地面23.00.04与室外空气相通的不采暖地下室上面的楼板17.00.06闷顶、外墙上有窗的不采暖地下室上面的楼板12.00.08外墙上无窗的不采暖地下室上面的楼板6.00.17夏季外墙和屋顶19.00.05(2)围护结构传热系数围护结构传热系数应按下式计算： K=1R0 （2-2）式中 K 围护结构的传热系数，Wm2K； R0 围护结构的传热阻，m2KW。（3）围护结构传热阻的计算 单一材料层的热阻应按下式计算： R= （2-3）式中 R 材料层的热阻，m2KW； 材料层的厚度，m； 材料的导热系数，WmK。 多层围护结构的热阻应按下式计算： R=R1+R2+Rn (2-4)式中 R1、R2Rn 各层材料的热阻，m2KW。 由两种以上材料组成的两向非均质围护结构（包括各种形式的空心砌块，填充保温材料的墙体等，但不包括多孔黏土空心砖），其平均热阻应该按下式计算： R=F0F1R01+F2R02+FnR0n-Ri+Re (2-5)式中 R 平均热阻，m2KW； F0 与热流方向垂直的总传热面积，m2，见图2-11； F1、F2Fn 按平行于热流方向划分的各个传热面积，m2； R01、R02、R0n 各个传热面部位的传热阻，m2KW； Ri 内表面换热阻，取0.11m2KW； Re 外表面换热阻，取0.04m2KW； 修正系数，应按表2-3采用。图2-10 与热流方向垂直的总传热面积 表2-3 修正系数值210.090.100.860.200.390.930.400.690.960.700.990.98注：1.表中为材料的导热系数。当围护结构由两种材料组成时，2应取较小值，1应去较大值，然后求两者的比值。2.当围护结构中存在圆孔时，应先将圆孔折算成同面积的方孔，然后按上述规定计算。表2-4 空气间层热阻值（m2KW）位置、热流状况及材料特性一般空气间层热流向下（水平、倾斜）热流向上（水平、倾斜）垂直空气间层冬季状况间层厚度（mm）50.100.100.10100.140.140.14200.170.150.16300.180.160.17400.190.170.18500.200.170.1860以上0.200.170.18夏季状况间层厚度（mm）50.090.090.09100.120.110.12200.150.130.14300.150.130.14400.160.130.15500.160.130.1560以上0.150.130.15 空气间层热阻的确定：不带铝箔、单面铝箔、双面铝箔封闭空气间层的热阻，应按表2-4采用。2.2.2 墙体2的传热计算（以冬天为例） 图2-11 火山渣轻骨料混凝土空心砌块俯视图计算中采用的数据主要有：内表面换热阻Ri=0.11m2KW；外表面换热阻Re=0.04m2KW；玻化微珠保温砂浆层，厚度为40mm,导热系数玻=0.06Wm2K；石灰石膏砂浆层（0=1500kgm3)，厚度为30mm,导热系数石=0.76Wm2K；空气间层热阻（冬季，间层厚度50mm）R空间=0.18m2KW ；火山渣轻骨料混凝土导热系数（0=1000kgm3) 火=0.36Wm2K。表2-5 火山渣轻骨料混凝土空心砌块各传热通道传热阻 通道宽度（mm）传热阻（m2KW）1350.190.36+0.04+0.11=0.67821450.0330.36+20.18+0.04+0.11=0.763300.190.36+0.04+0.11=0.67841450.0330.36+20.18+0.04+0.11=0.765350.190.36+0.04+0.11=0.678由于砌块内空气层热导热系数2=0.050.18=0.278 , 火山渣轻料料凝混土导热系数1=0.36,21=0.772 ,求得修正系数为 =0.98。空心砌块平均热阻 R=F0F1R01+F2R02+FnR0n-Ri+Re =390350.6782+300.678+1450.762-0.11+0.040.98 =0.575m2KW墙体2的传热系数K=1R0=1Ri+R+Re=1Ri+R玻+R+R石+Re=10.11+0.040.06+0.190.575+0.030.76+0.05=0.843Wm2K第三章 实验3-1 实验方案3.1.1 实验思路 本项目制作不同体积掺量（掺量分别为0、10%、20%、40%、50%、60%、80%和100%的玻化微珠保温砂浆试块，然后进行性能测试，研究不同玻化微珠体积掺量对保温砂浆力学性能和保温性能的影响及变化规律。3.1.2 实验流程图3.1.3 实验原材料及仪器（一）实验原材料 巢东牌P.042.5普通硅酸盐水泥（安徽巢东水泥股份有限公司）、 景阳冈牌聚甲基纤维素（山东省阳谷县建新助剂化工厂）、 PVC-1聚羧酸高性能减水剂（江苏苏博特新材料股份有限公司）、 聚乙烯醇纤维（泰安凌众复合材料有限公司，规格8mm）玻化微珠（上海隆振建筑工程股份有限公司）、可再分散乳胶粉（鼎盛孚美）、细砂（二）实验仪器 烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃杯、直尺、记号笔、称量纸、广口瓶、玻璃片、胶砂搅拌机、分析天平、电子台秤、40mm40mm160mm铁制模具、电抗折试验机、抗压试验机、切割机、台式砂轮机、DZDR-S型导热仪、振实台3-2 原材料的性能检测3.2.1 砂的表观密度检测3 称取烘干的砂500g(m0),精确到1g,装入盛有半瓶水的广口瓶中，盖上玻璃片，摇晃广口瓶，使砂在水中充分搅动以排除气泡，盖上玻璃片，静置24h左右。然后加满水至溢出，盖上玻璃片，擦干瓶外水分，呈其质量（m1）。倒出瓶中的水和砂，将瓶外的内外表面洗净，再向瓶内注入与第二次加水水温相差不超过2的冷水至溢出，盖上玻璃片，擦干瓶外水分，称其质量m2。 注意：在整个实验过程中，应严格控制水的温度，允许在1525范围内进行试验，从砂加水静置的最后2h起至试验结束，其温度相差不应超过2。 图3-1 砂的表观密度测试 表观密度0按下式计算（由于修正系数对计算结果影响不大，在此公式中忽略不计）： 0=m0m0+m2-m1水 （3-1） 式中 m0 砂烘干时的质量，g； m1 砂、水、广口瓶及玻璃片的总重量，g； m2 水、广口瓶及玻璃片的总重量，g。试验测得m0=500g，m1=1309g, m2=1012g，计算得实验所用细砂的表观密度0=2460kgm3。3.2.1 玻化微珠的表观密度检测称取烘干的玻化微珠50g(m0),用纱布包裹，将其挂在100g的砝码上，置于广口瓶中，注入冷水至瓶口，盖上玻璃片，用手摇晃广口瓶，静置24h,然后注入水至溢出瓶口，擦干瓶外水分，称其质量m1，倒出瓶内水和玻化微珠，洗净广口瓶，将100g砝码及纱布放入其内，再向广口瓶内注水至溢出瓶口，擦干瓶外水分，称其质量m2。试验测得m0=50g，m1=1529g, m2=1788g，计算得实验所用玻化微珠的表观密度0=259kgm3。3-3 制备玻化微珠保温砂浆3.3.1 砂浆的成型及养护方法4（1）配料 分别按配合比称取一定质量的细砂、水泥、玻化微珠、聚羧酸高性能减水剂、可再分散乳胶粉、聚甲基纤维素和聚乙烯醇纤维，用量筒量取一定体积的水。图3-3 刮去叶片和锅壁的砂浆图3-2 称取可再分散乳胶粉（2）搅拌 每锅胶砂用搅拌机进行机械 搅拌，先使搅拌机处于待工作状态，然后按以下程序进行操作，把水加到锅里，然后依次加聚羧 酸高性能减水剂、可再分散乳胶粉、聚甲基纤维素、聚乙烯醇纤维和水泥，将细砂缓慢倒入到搅拌机上方漏斗中，把锅放在固定架上，上升至固定位置。将搅拌机调到自动挡，开动机器。在机器第一次停止搅拌期间，用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂，刮入中间。等待机械继续搅拌。等到机器第二次停止搅拌时，搅拌结束。每次搅拌结束，搅拌锅、叶片等需用湿抹布抹擦干净。（3）振捣密实 将4040160mm空试模和模套 固定在振实台在用一个勺子直接从搅拌锅里将砂浆分层装入40mm40mm160mm试模内，装第一层时，每个槽内约放槽高度三分之二的砂浆，用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回将料层播平，接着振实60次。再装入第二层砂浆，用小播平器播平，再振实60次。从振实台上取下试模，用一金属直尺以近90的角度架在试模模顶的一端，然后沿试模长度方向以横向割据动作慢慢沿另一端移动，一次将超过试模部分的砂浆刮去，并用同一直尺以近乎水平的情况下将试件表面抹平。在试模上作标记表面试件编号。 （3）养护 试件编号后，将试件放入养护箱（温度201，相对湿度大于90%），养护2024h后，取出脱模，脱模时应防止试件损伤，脱模后的试模应该将试模表面的砂浆刮干净，并在试模的每个槽的内表面涂上机油。脱模后的试件继续放在养护箱里养护。3.3.2 调试水胶比，确定配合比(1) 调试水胶比 按表3-1的调试配合比用3.3.1砂浆的成型与养护方法制作调试试件并养护5天。 表3-1 调试配合比组别水胶比水（g）减水剂（g）细砂（g）水泥（g）胶粉（g）纤维素(g)纤维（g）A0.525001250500844B0.525051250500844C0.630051250500844D0.735051250500844E0.7537551250500844(2)将养护5天后的调试试件按照3.4.2试件抗折抗压强度的检测进行抗折抗压测试，测试结果如表3-2。 表3-2 调试试件的抗折抗压强度组别ABCDE抗折强度（MPa）2.573.243.883.192.73抗压强度(MPa)3.298.906.087.805.73考虑到试件成型的难易程度和试件的抗折抗压强度，最终将水胶比确定为0.7,基础配合比水泥胶粉纤维素纤维水减水剂砂=10.0160.080.080.70.012.53.3.3 制作不同掺量的玻化微珠保温砂浆 按3-3的配合比按3.3.1砂浆的成型及养护方法制作不同掺量的玻化微珠保温砂浆，并养护7天。表3-3 不同掺量的玻化微珠保温砂浆配合比组别012456810掺量（%）0102040506080100水胶比0.70.70.70.70.70.70.70.7水（g）350350350350350350350350水泥（g）500500500500500500500500膨胀珍珠岩（g）01326526578104130细砂（g）1250112510007506255002500减水剂（g）55555555胶粉（g）88888888纤维素（g）44444444纤维（g）444444443-4 玻化微珠保温砂浆性能检测3.4.1 试件表观密度的检测 将养护7天的试件从养护箱中取出，称量每一条试块的质量，并测量它的高度，计算其表观密度。由于试块是规则的长方体，试件的表观密度可以按下式计算： 0=mabc （3-2） 式中 0 试件的表观密度，gcm3 ； m 试件的质量，g；a 试件的长度，cm； b 试件的宽度，cm； c 试件的高度,cm。表3-4 试件的表观密度组别012456810表观密度（gcm3）1.981.851.961.801.731.701.531.423.4.2 试件抗折抗压强度的检测图3-4 抗折试验 （ 1）抗折检测 每组取3个试块，先做抗折强度检测，测定前须擦去试件表面水分和砂粒，清除夹具上圆柱表面粘着的杂物，试块放入抗折夹具内，应使试块侧面与圆柱接触。调节抗折试验机的零点与平衡，开动电机，直至试件断裂，记录抗折强度（MPa）。抗折强度的结果确定是取3个试块强度的算术平均值；当3个强度值中有一个超过平均10%时，应予剔除，取其余两个的平均值；如果2个强度超过平均值的10%时，应从做试验。 （2）抗压检测 抗折试验后的6个断块，取3个断块进行抗压试验，另外3块用于导热测试。抗压强度测定须用抗压夹具进行，试体受压断面为40mm40mm，试验前应清除试体受压面与加压板间的砂粒或杂物；试验时，以试体的侧面作为受压面，并使夹具对准压力机压板中心。开动试验机，控制压力机加荷速度为240020