1006建筑材料的热物理性质

建筑材料的热物理性质建筑材料的热物理性质是指与热有关的性质。它包括热容量、导热性、温度变形性、热稳定性、耐火性等性质。1．导热性建筑材料的导热性，是指热量由建筑材料的一面传到另一面的性质。导热性用导热系数（）表示。导热系数表示单位厚度（m）的材料，当两个相对侧面温差为1k时，在单位时间（s）内通过单位面积（m2）的热量（J）。ZAttaQ)(21(2—10)式中：——建筑材料的导热系数，W/(m·k)；Q——传导的热量，J;a——建筑材料的厚度，m；A——传热面积，m2Z——传热时间，h；（t1–t2）——建筑材料两侧温度差，k。导热系数值越小，材料的隔热性越好。各种材料的导热系数差别很大，如泡沫塑料为0.035，而大理石为3.48。通常把0.23的建筑材料，称为“隔热材料”。导热系数的大小取决于建筑材料的化学组成、孔隙率、孔隙尺寸和孔隙特征以及含水率等。2．热容量建筑材料的热容量，是指建筑材料在加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。墙体、屋面采用高热容量的建筑材料时，可以长时间保持室内温度的稳定。建筑材料热容量的大小，可用比热来表示，即1kg材料升高1k时所需的热量。也可由下式求出：)(21ttMQC(2-11)式中Q——材料的热容量，kJ；M——材料的质量，kg；(t1-t2)——材料受热或冷却前后的温差，K；C——材料的比热，kJ/(kg﹒K)。水的比热为4.19J/kg·k。各种建筑材料的比热，均低于水的比热。建筑材料的含水率增加，比热增大。3．材料的温度变形性材料的温度变形性是指温度升高或降低时材料的体积变化程度。多数材料在温度升高时体积膨胀，温度下降时体积收缩（个别材料除外）。这种变化在单向尺寸上表现为线膨胀或线收缩，相应的技术指标为线膨胀系数（β）。材料的单向线膨胀量或线收缩量计算公式为：LttL)(21(2-12)式中：△L——线膨胀或线收缩量，mm；(t1-t2)——材料升（降）温前后的温度差，K；β——材料在常温下的平均线膨胀系数，1/K；L——材料原来的长度，mm。材料的线膨胀系数与材料的组成和结构有关。建筑工程中，对材料的温度变形的关注大多集中在某一单向尺寸的变化上。因此，研究其平均线膨胀系数具有实际的工程意义，通常选择合适的材料来满足工程对温度变形的要求。几种常见建筑材料的热物理参数见表2-2。几种常见建筑材料的热物理参数表2-2材料名称导热系数，W/(m·k)比热，kJ/(kg﹒K)线膨胀系数，(×10-6/K)钢材550.6310～20普通混凝土1.28～1.510.48～1.05.8～15烧结普通砖0.4～0.70.845～7木材（横纹）0.172.51-水0.604.187-花岗岩2.91～3.080.716～0.7875.5～8.5石灰岩2.66～3.230.749～0.8463.64～6.0大理石3.450.8754.414．材料的热稳定性材料的热稳定性是指材料抵抗高温或低温的能力，包括耐热性和耐低温性。耐热性是指材料在较高温度下，使用性能保持稳定的能力。耐低温性是指材料在较低的环境温度下，能基本保持其使用性能的能力。大部分建筑材料在常温下具有良好的使用能力，但当环境温度过高或过低时，有些性能会变差，甚至会丧失使用性能。为确保材料性能的可靠稳定，要求材料必须具备适应环境温度变化的热稳定性。大部分有机材料在温度达到一定高度时，容易产生某些物理变化或化学变化。如起泡、变软、变形、变色、流淌、脱落、分解或分离等现象，从而使材料丧失其使用功能。材料的耐热指标，就是指不产生上述变化的条件下材料可以承受的最高温度（℃）。有些材料在低温下容易变脆，并产生收缩变形，这不仅会影响外观，而且可能出现开裂、胞断、脱落等性能恶化的现象。反映材料耐低温性的技术指标，就是在不产生这些性能恶化现象的前提下，材料可以承受的最低温度（℃）。对于某些材料要求其抵抗高、低温循环的能力。此时，以不产生上述性能恶化现象为前提，用材料可以承受的高、低温循环次数来表示抗高低温能力。