淺析非均質(zhì)材料傳熱系數(shù)檢測環(huán)境對檢測結(jié)果的影響

楊凌軍

(深圳市政院檢測有限公司,廣東 深圳 518057)

建筑節(jié)能施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵之一是加強外墻節(jié)能質(zhì)量控制,而外墻節(jié)能質(zhì)量的控制主要方法即控制外墻傳熱系數(shù)。本文簡要介紹了非均質(zhì)材料傳熱系數(shù)性能檢測原理,并就檢測環(huán)境展開了分析,以便確定其最快達到干濕平衡的養(yǎng)護、檢測環(huán)境,為尋找出快速測量墻體傳熱系數(shù)的養(yǎng)護、檢測環(huán)境提供理論依據(jù)。

1 檢測原理

傳熱系數(shù)是用兩側(cè)環(huán)境溫度定義的,因此要求有適合的測量溫度方法來確定環(huán)境溫度。實驗室檢測非均質(zhì)材料傳熱系數(shù)是基于穩(wěn)定傳熱原理,采用防護熱箱法或標(biāo)定熱箱法檢測。設(shè)備一側(cè)為熱箱,另一側(cè)為冷箱,中間為試件框,安放被檢測的墻體試件,試件兩側(cè)各自保持穩(wěn)定的空氣溫度、氣流速度和熱輻射條件下,測量熱箱中加熱器的發(fā)熱量Qp,減去通過計量熱箱外壁的熱流量Q3和試件內(nèi)不平衡熱流量Q2(防護熱箱法)或減去通過熱箱外壁的熱流量Q3和試件側(cè)面迂回?zé)釗p的熱流量Q4(標(biāo)定熱箱法),除以試件面積與兩側(cè)環(huán)境空氣溫差的乘積,由此計算得出試件的傳熱系數(shù)K值[1]。

2 檢測環(huán)境對比分析

眾所周知,墻體在砌筑過程中要對砌筑材料進行濕潤處理,此時墻體的含水率比較高,墻體砌筑成型后在兩個側(cè)面還要抹上砂漿,在室外面還會做防水層、表面刷涂料或貼瓷磚,因此,墻體內(nèi)的水分在短期內(nèi)是很難自然蒸發(fā)掉的,特別是對于目前大量使用的蒸壓加氣混凝土砌塊墻體,其墻體的初始含水率一般在20%以上。在本輪分析之初,我司曾采用稱重法對墻體濕度進行跟蹤測量,200mm厚的蒸壓加氣混凝土砌塊,其兩個側(cè)面各抹20mm厚的普通水泥砂漿,蒸壓加氣混凝土砌塊的初始含水率約為13%,整個墻體初始含水率約為21%；將整個墻體放置于通風(fēng)良好的室內(nèi)進行自然養(yǎng)護(溫度介于22～28℃、空氣相對濕度介于50%～75%),28天后再測試加氣塊的含水率約為5%,顯然墻體內(nèi)的水分在自然環(huán)境下是不容易被蒸發(fā)的。

墻體含水率大小對于傳熱系數(shù)檢測結(jié)果影響巨大,墻體的含水率越高,傳熱系數(shù)檢測結(jié)果越大?！稄V東省建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》DBJ 15-65-2009中4.2.3規(guī)定：非均質(zhì)材料(構(gòu)造)砌塊(磚)、復(fù)合砌筑墻,其構(gòu)造的熱阻或傳熱系數(shù)進場復(fù)驗報告應(yīng)為樣品自然養(yǎng)護28天以上干燥狀態(tài)下的實驗室檢測報告[2]。

目前各個檢測機構(gòu)的墻體傳熱系數(shù)檢測業(yè)務(wù)主要面向建設(shè)工程類,即主要是為工程驗收服務(wù)。全國各省市都對本地區(qū)的建筑外墻的傳熱系數(shù)給出了一個具體的限值指標(biāo),該指標(biāo)是基于墻體在干燥狀態(tài)下測試的結(jié)果,不考慮含水率的影響。因此,如果所測試的墻體含水率較高,會造成超標(biāo)的情況,給工程驗收帶來困擾。由于很難統(tǒng)計不同的墻體材料在不同的含水率下的傳熱系數(shù),即使在檢測報告中給出測試時樣品的含水率,其參考意義也不大；另外,要使墻體在自然養(yǎng)護條件下達到干燥狀態(tài),所需的時間非常長,特別是在雨季就更難了,這不僅給檢測機構(gòu)帶來了不利影響,對工程驗收也是很不利的。本項目也是在此背景下提出,目的是為人工調(diào)節(jié)墻體含水率,快速進行墻體傳熱系數(shù)檢測提供理論依據(jù)。

本輪研究性實驗共檢測3對平行樣,每對平行樣含1組自然風(fēng)干28天試件和1組經(jīng)人工調(diào)節(jié)含水率的試件,樣品構(gòu)造做法為20mm水泥砂漿+200mm蒸壓加氣混凝土砌塊+20mm水泥砂漿。

第一對平行樣：ZYJN16001-01為自然風(fēng)干試件；ZYJN16001-02由同一工人、同廠家原材砌筑而成,但在墻體抹灰完工3天后,將試件移至溫度為40～50℃、空氣相對濕度介于40%～50%的房間中放置7天后,取出試件,按防護熱箱法進行檢測。此次人工調(diào)節(jié)墻體含水率過程共7天,調(diào)節(jié)后墻體含水率為4.0%。

第二對平行樣：ZYJN16002-01為自然風(fēng)干試件；ZYJN16002-02仍由同一工人、同廠家原材砌筑而成,但在墻體抹灰完工7天后,將試件移至溫度為40～50℃、空氣相對濕度介于40%～50%的房間中放置7天后,取出試件,按防護熱箱法進行檢測。此次人工調(diào)節(jié)墻體含水率過程共7天,調(diào)節(jié)后墻體含水率為4.2%。

第三對平行樣：ZYJN16003-01為自然風(fēng)干試件；ZYJN16003-02仍由同一工人、同廠家原材砌筑而成,但在墻體抹灰完工7天后,將試件移至溫度為40～50℃、空氣相對濕度介于40%～50%的房間中放置10天后,取出試件,按防護熱箱法進行檢測。此次人工調(diào)節(jié)墻體含水率過程共10天,調(diào)節(jié)后墻體含水率為3.5%。

檢測結(jié)果按下式計算：

U=QA(Tni-Tne)

經(jīng)檢測,3組平行樣檢測結(jié)果見表1。

表1 3組平行樣檢測結(jié)果

由上表數(shù)據(jù)分析第一組平行樣,由于過早的進行人工干預(yù)養(yǎng)護,ZYJN16001-02試件表面可見多處大小不一裂縫,該項缺陷導(dǎo)致其檢測結(jié)果明顯偏高,從上表我們也很容易發(fā)現(xiàn),ZYJN16001-02檢測結(jié)果明顯高于ZYJN16001-01；第二組平行樣,ZYJN16002-01和ZYJN16002-02的含水率和傳熱系數(shù)均很接近,且樣品ZYJN16002-02的外觀質(zhì)量無明顯缺陷；第三組平行樣,ZYJN16003-02的含水率檢查結(jié)果稍低于ZYJN16003-01,傳熱系數(shù)檢測結(jié)果也稍優(yōu)于ZYJN16003-01,且樣品ZYJN16003-02的外觀質(zhì)量無明顯缺陷。將測試后ZYJN16003-02置于自然風(fēng)干環(huán)境中3天,待樣品重新獲得干濕平衡后再對樣品進行檢測,得到其傳熱系數(shù)約為1.068,與ZYJN16003-01檢測結(jié)果較為接近。

綜上分析可得,蒸壓加氣混凝土砌塊墻體傳熱系數(shù)檢測最佳養(yǎng)護檢測環(huán)境調(diào)節(jié)方案為自然風(fēng)干7天,而后在溫度為40～50℃、空氣相對濕度介于40%～50%的環(huán)境中養(yǎng)護7天,此時墻體傳熱檢測結(jié)果與自然風(fēng)干28天檢測結(jié)果最為相近[3]。

3 結(jié)語

采用合適的養(yǎng)護、檢測環(huán)境調(diào)節(jié)過程,將加氣塊墻體的含水率控制在4%左右,既可以使檢測結(jié)果更加接近理論計算值,又可以使各個檢測機構(gòu)的檢測結(jié)果趨于接近,為工程驗收部門提供易于判斷的檢測報告；通過對養(yǎng)護、檢測環(huán)境的調(diào)節(jié),大大地縮短了墻體養(yǎng)護所需的時間,幫助施工單位快速有效地控制建筑節(jié)能施工質(zhì)量提供了又一條途徑。

[1]中華人民共和國建設(shè)部.建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007．

[2]廣東省建筑科學(xué)研究院.廣東省建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].廣州：中國建筑工業(yè)出版社,2009．

[3]南京玻璃纖維研究設(shè)計院.絕熱穩(wěn)態(tài)傳熱性質(zhì)的測定標(biāo)定和防護熱箱法[S].北京：中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會,2008．