浅析建筑节能材料导热系数的检测.doc

最新【精品】范文 参考文献 专业论文浅析建筑节能材料导热系数的检测浅析建筑节能材料导热系数的检测 摘要：导热系数是表征物质导热能力的重要指标，是衡量材料热物理性能的重要参数，本文重点对几种常用建筑节能材料试验室导热系数的检测及装置进行了分析。 关键词：节能材料；导热系数；检测；装置 中图分类号： TE08 文献标识码： A 随着我国建筑节能工作的不断深入开展，各类新型节能材料得到广泛应用。为正确评定材料的绝热性能，确保工程的节能指标达到设计要求，对建筑节能材料的导热系数进行检测势在必行。根据建筑节能工程施工质量验收规范（GB50411-2007）规定,用于墙体、屋面及地面等节能工程的材料,进场时必须对其导热系数等指标见证取样复验。然而，由于一些检测人员对检测标准、方法不熟悉，经常出现检测结果无法真实反映材料性能的情况。为此，本文结合标准与规范，对几种常见建筑节能保温材料导热系数的检测方法及影响因素进行分析和探讨。 1常见建筑节能保温材料 1.1 砂浆类节能保温材料 1.1.1 无机保温砂浆。无机保温砂浆有较好的温度稳定性和化学稳定性，具有施工简便、适用范围广、绿色环保、强度高、防火阻燃安全性好、热工性能好等特点。依据规范：建筑保温砂浆GB/T20473-2009按干密度等级分为I型和II型二类；无机轻集料保温砂浆及系统技术规程DB33/T1054-2008按干密度等级分为A型、B型、C型三类；无机轻集料砂浆保温系统技术规程JGJ253-2011按干密度等级分为I型、II型、III型三类。 1.1.2 胶粉聚苯颗粒保温浆料。其具有性价比高、阻燃性好，导热系数低、附着力强、对基层平整度要求不高等特点，主要分为涂料饰面（C型）和面砖饰面（T型）两种类型。 1.2. 墙体类节能保温材料 1.2.1蒸压加气混凝土砌块。这是我国外墙材料中应用最为广泛的一种新型墙体材料，具有重量小、成本低、保温效果好的优点，单一材料墙体就能够达到50%的节能目标。其按强度级别分为：A1.0，A2.0,A2.5,A3.5,A5.0,A7.5,A10七个级别；按干密度级别分为：B03,B04,B05,B06,B07,B08六个级别，同时按尺寸偏差与外观质量、干密度、抗压强度和抗冻性能分为：优等品（A）和合格品（B）二个等级。 1.2.2 泡沫混凝土砌块。是以废砖渣，粉煤灰、石粉、尾矿、沙子生产的一种绿色环保建材产品，具有轻质高强、耐水防潮、隔音隔热等特点。其按强度级别分为：A0.5，A1.0,A1.5,A2.5,A3.5,A5.0,A7.5七个等级；按干密度级别分为：B03,B04,B05,B06,B07,B08,B09,B10八个级别，同时按尺寸偏差和外观质量分为：一等品（B）和合格品（C）二个等级。 1.3 板材类节能保温材料 1.3.1 聚苯乙烯泡沫塑料板。主要包括绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS板)和绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(XPS板)。EPS板具有自重轻、耐酸碱、导热系数小等优点。其按密度等级分为型六类。XPS板具有优异和持久的绝热性能、抗蒸气渗透性和极高的压缩强度且易于加工安装等特点，在屋面工程的保温中得到了十分广泛的应用。其按压缩强度和表皮分为X150,X200,X250,X300,X350,X400,X450,X500,W200,W300十类（其中W200,W300为不带表皮）。 1.3.2 泡沫玻璃绝热制品。由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂等，经细粉碎和均匀混合，再经高温熔化发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料。是一种性能优越的绝热、吸声、防潮、防火的轻质高强建筑材料和装饰材料。其按产品密度分为140号、160号、180号和200号四种品种；按产品外观质量和物理性能分为优等品（A）和合格品（B）两类；产品外形有平板型、管壳型和弧形板三种；。 1.3.3 岩棉板。是以玄武岩为主要原料,经高温熔化、纤维化处理、产品后加工等一系列工艺过程而制得的一种无机纤维板。具有优良的绝热性能、吸声性能、防火性能，并且具有憎水性、无腐蚀性，属于新型建筑节能材料。其导热系数按密度范围分为(40100)kg/m3, (101160)kg/m3, (161300)kg/m3三类. 2见证取样送检抽样规则 根据规范建筑节能工程施工质量验收规范（GB50411-2007）要求，墙体节能工程采用的保温材料应在进场时对其导热系数进行见证取样送检复验，其抽样规则为：同一厂家同一品种的产品，当单位工程保温墙体面积在20000 m2以下时各抽查不少于3次；当单位工程保温墙体面积在20000 m2以上时各抽查不少于6次。当外墙采用保温浆料做保温层时，应在施工过程中制作同条件试块，每个检验批不少于3组。 3导热系数的检测及判断 3.1建筑保温砂浆(GB/T20473-2006) 3.1.1 仪器设备：电子天平：量程为5kg，分度值0.1g；圆盘强制搅拌机：额定容量30L，转速27r/min，搅拌叶片工作间隙(3-5)mm，搅拌筒内径750mm；砂浆稠度仪；保温材料养护室：温度（203），相对湿度（6080）%；电热鼓风干燥箱；干燥器；测厚仪；导热系数检测装置。 3.1.2 试样制备：拌制拌合物时，拌合用的材料应提前24h放入试验室内，拌合时试验室的温度应保持在（205）,搅拌时间为2min。也可采用人工搅拌。拌合物水料比可采用生产商推荐的水料比或进行试配后，确定拌合物稠度为（505）mm时的水料比。将2个空腔尺寸为300mm300mm30mm的金属试模分别放在玻璃板上，用脱模剂涂刷试模内壁及玻璃板，用油灰刀将标准浆料逐层加满并略高出试模，为防止浆料留下孔隙，用油灰刀沿模壁插数次，然后用抹子抹平，制成2个试样。制成的2个试样用聚乙烯薄膜覆盖，在（205）温度环境下静停（484）h后拆模，拆模后应立即在温度（203）、相对湿度（6080）%的条件下养护至28d(自成型时算起)，或按生产商规定的养护条件及时间，生产商规定的养护时间自成型时算起不得多于28d。养护结束后将试件放入（1055）或生产商推荐的温度下烘干至恒重，取出放入干燥器中冷却至室温备用。恒重的判断为恒温3h，两次称量试样的质量变化率小于0.2%。 3.1.3 厚度测定：用测厚仪在试件任何一边的两端距边缘20cm处和中间处分别测量其厚度，在相对的另一边重复以上测量，精确至0.1mm，取6个测量数据的平均值。 3.1.4 导热系数检测：按防护热板法，平均温度要求25（热板温度35,冷板温度15），以2块试件试验值的平均值进行评定，应符合表1规定，精确至0.001W/(mk)。 检测项目 I型 II型 导热系数（平均温度25）/ W/(mk) 0.070 0.085 表1 建筑保温砂浆导热系数性能指标(GB/T20473-2006) 3.2 无机保温砂浆(DB33/T1054-2008) 3.2.1 仪器设备：电子天平：量程为5kg，分度值0.1g；行星式搅拌机或卧式搅拌机：其中行星式搅拌机搅拌筒转速（逆时针）：602r/min,搅拌叶片转速（顺时针）：804r/min；卧式搅拌机主轴转速：455r/min；砂浆稠度仪；电热鼓风干燥箱；干燥器；测厚仪；导热系数检测装置。 3.2.2 试样制备：拌制拌合物时，拌合用的材料应提前24h放入试验室内，拌合时试验室的温度应保持在（205）,搅拌砂浆时，砂浆的用量不少于搅拌机容量的20%，不多于80%。拌制时，先加入粉料，边搅拌边加水，搅拌2min；暂停搅拌2min，清理搅拌机内壁及搅拌叶片上的砂浆；继续搅拌1min。砂浆稠度控制在（800.5）mm。将3个空腔尺寸为300mm300mm30mm的金属试模分别放在玻璃板上，用脱模剂涂刷试模内壁及玻璃板，用油灰刀将标准浆料逐层加满并略高出试模，为防止浆料留下孔隙，用油灰刀沿模壁插数次，然后用抹子抹平，制成3个试样。制成的3个试样用聚乙烯薄膜覆盖，养护（488）h后脱模，继续用聚乙烯薄膜包裹养护至14d，去掉薄膜养护至28d，然后将试样放入（803）或生产商推荐的温度下烘干至恒重，取出放入干燥器中冷却至室温备用。恒重的判断为恒温3h，两次称量试样的质量变化率小于0.2%。 3.2.3 厚度测定：用测厚仪在试件任何一边的两端距边缘20cm处和中间处分别测量其厚度，在相对的另一边重复以上测量，精确至0.1mm，取6个测量数据的平均值。 3.2.4 导热系数检测：按防护热板法，平均温度要求25（一般热板设定35,冷板设定15），以2块试件试验值的平均值进行评定，应符合表2规定，精确至0.001W/(mk)。 检测项目 A型 B型 C型 导热系数 （平均温度25） W/(mk) 0.100 0.085 0.070 表2无机轻集料保温砂浆导热系数性能指标(DB33/T1054-2008) 3.3 无机轻集料保温砂浆（JGJ253-2011） 3.3.1 仪器设备：电子天平：量程为5kg，分度值0.1g；卧式搅拌机：搅拌机主轴转速宜为455r/min；砂浆稠度仪；电热鼓风干燥箱；测厚仪；导热系数检测装置。 3.3.2 试样制备：拌制拌合物时，拌合用的材料应提前24h放入试验室内，试验室温度应为（232）,相对湿度应为（5585）%。且应根据系统供应商提供的水灰比混合搅拌制备拌合物。搅拌砂浆时，砂浆的用量不少于搅拌机容量的20%且不多于60%。搅拌时，应先加入粉料，边搅拌边加水，搅拌2min；暂停搅拌3min，清理搅拌机内壁及搅拌叶片上的砂浆；再继续搅拌2min。砂浆稠度控制在（8010）mm。将2个空腔尺寸为300mm300mm30mm的金属试模分别放在玻璃板上，用脱模剂涂刷试模内壁及玻璃板，用油灰刀将标准浆料逐层加满并略高出试模，为防止浆料留下孔隙，用油灰刀沿模壁插数次，然后用抹子抹平，制成2个试样。制成的2个试样用聚乙烯薄膜覆盖，在（232）温度环境下静停（488）h后脱模，继续用聚乙烯薄膜包裹养护至14d后，去掉聚乙烯薄膜养护至28d。养护结束后将试件放入（803）或生产商推荐的温度下烘干至恒重，取出放入干燥器中冷却至室温备用。恒重的判断为恒温3h，两次称量试样的质量变化率小于0.2%。 3.3.3厚度测定：用测厚仪在试件任何一边的两端距边缘20cm处和中间处分别测量其厚度，在相对的另一边重复以上测量，精确至0.1mm，取6个测量数据的平均值。 3.3.4 导热系数检测：按防护热板法，平均温度要求25（热板温度35,冷板温度15），以2块试件试验值的平均值进行评定，应符合表3规定，精确至0.001W/(mk)。 表3 无机保温砂浆导热系数性能指标（JGJ253-2011） 检测项目 I型 II型 III型 导热系数（平均温度25）W/(mk) 0.070 0.085 0.100 3.4 胶粉聚苯颗粒保温浆料（JG 158-2004） 3.4.1 仪器设备：电子天平：量程为5kg，分度值0.1g；水泥胶砂搅拌机；烘箱；保温材料养护室：温度：232，湿度：50%10%；测厚仪；导热系数检测装置。 3.4.2 试样制备：拌制时，按厂家产品说明书中规定的比例和方法，在胶砂搅拌机中加入水和胶粉料，搅拌均匀后加入聚苯颗粒继续搅拌至均匀。将2个空腔尺寸为300mm300mm30mm的金属试模分别放在玻璃板上，用脱模剂涂刷试模内壁及玻璃板，用油灰刀将标准浆料逐层加满并略高出试模，为防止浆料留下孔隙，用油灰刀沿模壁插数次，然后用抹子抹平，制成2个试样。制成的2个试样用聚乙烯薄膜覆盖，在试验室温度条件下养护7d后拆模，拆模后在试验室标准条件下（温度：232；湿度：50%10%）养护21d，然后将试件放入（652）的烘箱中，烘干至恒重，取出放入干燥器中冷却至室温备用。 3.4.3 厚度测定：用测厚仪在试件任何一边的两端距边缘20cm处和中间处分别测量其厚度，在相对的另一边重复以上测量，精确至0.1mm，取6个测量数据的平均值。 3.4.4 导热系数检测：按防护热板法，平均温度要求25（热板温度35,冷板温度15），以2块试件试验值的平均值进行评定，应符合表4规定，精确至0.001W/(mk)。 表4 胶粉聚苯颗粒保温浆料导热系数性能指标（JG 158-2004） 检测项目 导热系数性能指标 导热系数（平均温度25）W/(mk) 0.060 3.5 蒸压加气混凝土砌块和泡沫混凝土砌块 3.5.1 仪器设备：电热鼓风干燥烘箱；保温材料养护室：温度（235）,相对湿度（6010）%；测厚仪；导热系数检测装置。 3.5.2 试样制备：导热系数试件在送样的制品中心部分锯取，试件长度方向平行于制品的膨胀方向，其锯取部位如图1所示，可采用机锯或刀锯，锯取时不得将试件弄湿。锯取的蒸压加气混凝土砌块应放入烘箱烘至恒质，可分阶段升温至恒质，在（605）下保温24h，然后在（805）下保温24h，再在（1055）下烘至恒质，恒质的判断为烘干过程中间隔4h，前后两次质量差不超过试件质量的0.5%。泡沫混凝土砌块应从养护龄期满28d的砌块上锯取，锯取的试件应放入保温材料养护室：温度（235）,相对湿度（6010）%环境下静置24h进行状态调节。 图1 蒸压加气砌块导热系数试件锯取示意图（单位：mm） 3.5.3 厚度测定：用测厚仪在试件任何一边的两端距边缘20cm处和中间处分别测量其厚度，在相对的另一边重复以上测量，精确至0.1mm，取6个测量数据的平均值。 3.5.4 导热系数检测：按防护热板法进行检测，平均温度要求25（热板温度35,冷板温度15），以2块试件试验值的平均值进行评定，蒸压加气混凝土砌块导热系数应符合表5规定；泡沫混凝土砌块导热系数应符合表6规定；精确至0.01W/(mk)。 检测项目 B03 B04 B05 B06 B07 B08 导热系数（干态） W/(mk) 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 表5 蒸压加气砌块导热系数 表6 泡沫混凝土砌块导热系数性能指标 检测项目 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 导热系数（干态） W/(mk) 0.08 0.10 0.12 0.14 0.18 0.21 0.24 0.27 3.6 绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS板） 3.6.1 仪器设备：保温材料养护室：温度（232）,相对湿度（4555）%；测厚仪；导热系数测定仪。 3.6.2 试样制备：根据导热系数测定仪试件安装尺寸对EPS板进行切割，长宽尺寸为300mm300mm，试样厚度为（251）mm，切取2块试件。将2块试件放置于温度（232）,相对湿度（4555）%的条件下进行16h状态调节。 3.6.3 厚度测定：用测厚仪在试件任何一边的两端距边缘20cm处和中间处分别测量其厚度，在相对的另一边重复以上测量，精确至0.1mm，取6个测量数据的平均值。 3.6.4 导热系数检测：按防护热板法，平均温度要求25（热板温度35,冷板温度15），以2块试件试验值的平均值进行评定，应符合表7规定，精确至0.001W/(mk)。 表7 绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料板导热系数性能指标 检测项目 导热系数（平均温度25）W/(mk) 0.041 0.039 3.7 绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS板） 3.7.1 仪器设备：电热丝切割装置；保温材料养护室：温度（232）,相对湿度（5010）%；测厚仪；导热系数测定仪。 3.7.2 导热系数检测的样品应自生产之日起在环境条件下已放置90d，根据导热系数测定仪试件安装尺寸对XPS板进行切割（尺寸为：300mm300mm原厚），可采用电热丝切割试件，切取应在距样品边缘20mm处，切取2块试件。将2块试件放置于温度（232）,相对湿度（5010）%的环境条件下进行16h状态调节。 3.7.3 厚度测定：用测厚仪在试件任何一边的两端距边缘20cm处和中间处分别测量其厚度，在相对的另一边重复以上测量，精确至0.1mm，取6个测量数据的平均值。 3.7.4 导热系数检测：按防护热板法，平均温度要求25（热板温度35,冷板温度15），以2块试件试验值的平均值进行评定，应符合表8规定，精确至0.001W/(mk)。 表8 绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板导热系数性能指标 检测项目 X150 X200 X250 X300 X350 X400 X450 X500 W200 W300 导热系数W/(mk) （平均温度25） 0.030 0.029 0.035 0.032 3.8 泡沫玻璃 3.8.1 仪器设备：测厚仪；导热系数测定仪。 3.8.2 试样制备：样品应为平板制品，如果供货形态为管壳或弧形板，可用同一工艺、同一配方、同一类型、同期生产的平板制品代替。试样尺寸为300mm300mm，厚度为20mm25mm，切取2块试件，切取的试件应暴露在室内自然存放至少一天。 3.8.3 厚度测定：用测厚仪在试件任何一边的两端距边缘20cm处和中间处分别测量其厚度，在相对的另一边重复以上测量，精确至0.1mm，取6个测量数据的平均值。 3.8.4 导热系数检测：按防护热板法，平均温度的选择根据客户提供产品质保单要求，以2块试件试验值的平均值进行评定，应符合表9规定，精确至0.001 W/(mk)。 表9 泡沫玻璃导热系数性能指标 检测项目 分类 140 160 180 200 等级 优等 (A) 合格 (B) 优等 (A) 合格 (B) 合格 (B) 合格 (B) 导热系数 W/(mk)（平均温度35） （平均温度25） （平均温度-40） 0.048 0.046 0.037 0.052 0.050 0.040 0.054 0.052 0.042 0.064 0.062 0.052 0.066 0.064 0.054 0.070 0.068 0.058 3.9 岩棉板 3.9.1 仪器设备：电子天平：量程为5kg，分度值0.1g；测厚仪；电热鼓风干燥箱；导热系数测定仪。 3.9.2 试样制备：试件应在同一块产品邻近的区域进行切取，若单块产品面积太小无法切取两块试件时，才可在密度最接近的两块产品上进行切取。切割尺寸为300mm300mm，厚度宜40mm，切取2块试件。将试件放入温度为（1055）的电热鼓风干燥箱内烘干至恒重，取出放入干燥器中冷却至室温备用。恒重的判断为恒温3h，连续两次称量之差不大于试件质量的0.2%。 3.9.3 厚度测定：用测厚仪在试件任何一边的两端距边缘20cm处和中间处分别测量其厚度，在相对的另一边重复以上测量，精确至0.1mm，取6个测量数据的平均值。 3.9.4 导热系数检测：按防护热板法，平均温度70（热板温度80,冷板温度60），以2块试件试验值的平均值进行评定，应符合表10规定，精确至0.001W/(mk)。 表10 岩棉板导热系数性能指标 检测项目 密度范围 40100 101160 161300 导热系数 W/(mk) （平均温度70） 0.044 0.043 0.044 4、导热系数检测装置 导热系数是对保温材料绝热性能进行评价的主要技术依据，物理意义为：在稳态传热的基础上，如果两侧的温差为10，在单位时间内通过单位面积的热量。当前普遍采用的是基于稳态法的防护热板法导热系数测定仪对材料的导热系数进行测定，也是仲裁方法。 4.1、防护热板法 在稳态条件下，在具有平行表面的均匀板状试件内，建立类似于以两个平行的温度均匀的平面为界的无限大平板中存在的一维的均匀热流密度。根据其原理，主要有双试件测定装置和单试件测定装置，现国内主要以双试件智能控制型导热系数测定装置应用为主。 4.1.1 双试件测定装置：双试件装置中，由两个几乎相同的试件中夹一个加热单元，加热单元由一个圆或方形的中间加热器和两块金属面板组成。热流量由加热单元分别经两侧试件传给两侧冷却单元。（见图2，图3） A-计量加热器；G-加热单元表面热电偶 B-计量面板H-冷却单元表面热电偶 C-防护加热器I-试件 D-防护面板L-背防护加热器 E-冷却单元M-背防护绝热层 Es-冷却单元面板 N-背防护单元温差热电偶 F-温差热电偶 图2 双试件防护热板装置原理 图3 双试件导热系数测定仪实物图 4.2 导热系数检测装置的自校 新购导热系数测定仪首次使用前或导热系数测定仪的传感器每次检定后，应进行自校。自校周期一般为12个月，如期间发生故障并与校准项目技术要求有关的，应在维修后经自校后方可使用。 4.2.1 校准采用在国家标准局认可有效期内的尺寸为300mm300mm，厚度为25mm-27mm，密度为12010kg/m3的绝热材料导热系数参比板（标准物质）。 4.2.2 校准方法 a) 将参比板放在3785K干燥箱内干燥48h以上，至质量恒定。 b) 将参比板装入导热系数检测装置内，正确安装压紧后测量厚度（压紧力应在12Kpa），精确到0.1mm； c) 启动设备，将设备修正系数修改为1.000，开始检测； d) 检测完毕后，计算修正系数：参/1 （参-参比板导热系数；1-用参比板检测所得导热系数） e) 将新的设备修正系数输入导热系数测定仪内，再用参比板分别用平均温度25和70各做2次取平均值验证。 4.2.3 校准结果验证 4.2.3.1 修正后测得的导热系数应在绝热材料参比板有效证书的标准范围内，则导热系数测定仪符合要求，对于不符合要求的应分析原因，重新校准。 4.2.3.2 重复测定2次，2次的平均值与校准用导热系数参比板相应导热系数的相对误差为导热系数测定仪的准确度，测试准确度应3%；2次测定数据之间的相对误差为导热系数测定仪的重复性，测试重复性应1%。 5、基于防护热板法检测导热系数应注意的问题 5.1、冷热板夹紧力和试件厚度 导热系数测定仪应尽可能配备可施加恒定压紧力的装置，从而改善试件与板的热接触，施加的压力应2.5kPa。当前大多设备虽配有加压气泵，但都没有能显示恒定压紧力的装置，检测人员无法判断夹紧力大小。因为热膨胀和冷、热板的夹紧力会使试件特别是可压缩试件测定状态的厚度不同，使试验结果产生误差，所以最好在实际的试验温度和压力下测量试件厚度，或者在装置外重现试验条件下试件所受压力，对其厚度进行测量。 对于能压缩试件(如半硬质玻璃棉板或矿棉板)，为避免误差，可先将样品置于压力机上，施加规范规定的夹紧力，记录该夹紧力时试件的厚度，然后将试件置于导热系数测定仪中，通过夹紧后厚度调节，反推知夹紧力基本达到要求，或在冷板的角部与防护单元的角部之间垫入小截面的低导热系数的支柱以限制试件的压缩，然后进行试验。 5.2 试件尺寸及状态调节 试件应保证完整性和平整度，2块试件应尽可能一致，厚度偏差应小于2%，不得缺棱掉角或有裂缝，试件尺寸应满足导热系数测定仪规格要求，应能完全覆盖加热单元的表面。因检测过程中，冷、热板会对试件施加一定的压力，因此对于松散型试件尤其应注意试验过程中试件的完整性。 试件的含水量会对导热系数检测产生误差，因此检测前，试件的状态调节必须符合标准要求，若测量时间比试件从试验室空气中吸收显著水分所需时间短，如保温砂浆或混凝土类试件，应在烘至恒重后，快速将试件装入装置中或暂放置于干燥器内以避免吸收水分