２２６
中 外 公 路
第３２卷 第１期
２０１２年２月
（）１６７１－２５７９２０１２０１－０２２６－０４ 文章编号：
混凝土导热系数试验研究
２，３
，田波３，侯子义２刘卫东１，
（湖南科技学院，湖南永州 ４河北工业大学；交通运输部公路科学研究院）１．２５１００；２．３．
摘要：为了研究混凝土材料的导热系数，利用基于护热板法的导热仪（测试了各种ＤＲＨ）试件的导热系数，探讨了粗集料与砂浆比、砂率、水灰比、粉煤灰掺量及含气量等影响混凝土导热系数的因素；根据试验结果，粗集料与砂浆比、含气量是影响混凝土导热系数的主要因素，水灰比、砂率、粉煤灰掺量对导热系数也有一定的影响。
关键词：混凝土；导热系数；稳态法；骨料含量
它 导热系数是混凝土重要的热学性能参数之一，
对混凝土结构内部的温度场影响较大。在建筑工程中，新浇筑的大体积混凝土由于周围环境的温度、太阳辐射等影响，混凝土内部存在温度梯度可能导致混凝土结构发生裂缝；对需要保温的墙体，导热系数低的混凝土可减少热量的损失。在道路工程中，温度在混凝在温土路面板厚度内非线性地分布而产生温度梯度，度梯度的作用下路面板将发生严重的翘曲变形。当路面发生翘曲变形后在车辆荷载作用下，路面板极易产太阳辐射生断角破坏。若混凝土的导热系数足够小，热量则难以传导到面板内部，就能有效降低面板内部的温差梯度，从而减小面板的翘曲应力及其变形量，延长水泥混凝土路面的疲劳使用年限。另外，在中国青藏高原建造水泥混凝土路面时，要求水泥路面具有更强更大的隔热性能，确保路面结构层底部的冻土不因热天高温而融化，从而保持冻土区路基的长期稳定性。因此，有必要对混凝土导热系数进行系统的研究，笔者主要对混凝土导热系数的影响因素进行室内试验研究。
容易实现导热系数的数字显示。但稳态法的试验装置比较复杂，试验时间相对较长，当试件两个表面存在温差时，必然会引起水分的迁移和重新分布，所以稳态法稳态法对试件不宜测定潮湿材料的导热系数。另外，
平整度、尺寸要求非常严格，试件不平整产生的接触热会给测量数据带来相当大的误差。因此，试验过程阻，
中为了保证测试试件上下表面的平整度，制作了专门的类似水泥胶砂试件的试模。防护热板法依据的标准《为Ｇ绝热材料稳态热阻及有关特性的Ｂ１０２９４－２００８ 。该法的试验装置可分为双试件和测定防护热板法》
单试件两种形式，双试件装置要求两试块厚度差不超过２％。因此目前大多数采用单试件装置。试验采用湖南湘仪仪器厂生产的Ｄ测量范围ＲＨ单试件装置，／（，测量结果准确度２％。０．０１０～３Ｗｍ·Ｋ）１．２ 原材料性能
１．２．１ 水泥
水泥：拉法基普通硅酸盐水泥４细度：２．５；３．６；。其他参数均满足规范要初、终凝时间为８５、１３５ｍｉｎ／（。求。一般水泥导热系数为０．３Ｗｍ·Ｋ）
１．２．２ 细集料细集料：秦皇岛市沙场中砂，表观密度２６００ ／ｋｍ３。ｇ
１．２．３ 粗集料
公试验用的集料为石灰石。按ＪＴＪ０５８－２０００《 路工程集料试验规程》的试验方法，经测定集料压碎值为１小于３强度满足要求。其他性质指标７．８％，０％，见表１。集料的针片状颗粒含量＜１５％。
１ 混凝土导热系数试验
１．１ 试验装置
／（普通混凝土材料导热系数范围在３Ｗｍ·Ｋ）以内，测定方法主要分非稳态法（脉冲法）和稳态法（热。此次试验采用稳态法中的防流计法和防护热板法）
护热板法，稳态法原理简单，计算方便，检测精度高，较
收稿日期：２０１１－１０－２５
）基金项目：交通运输部西部交通建设科技项目（编号：２００７３１８２２３０１－９
０１２年第１期 ２
刘卫东，等：混凝土导热系数试验研究
着温度升高而增加，见表３。
针片状颗粒含量／％２．４３．５－－
２２７
表１ 集料部分性质指标
集料规格１０～３０ｍｍ ０ｍｍ１０～２ ０ｍｍ５～１
石屑
表观相对密度２．７５７ ２．８０２ ２．８０７ ２．８０９
吸水率／％０．２８６ ０．３２１ ０．３９２０．４１３
表３ 不同温度下水的导热系数温度／℃０ １０ ２０ ３０ ４０
－１
［］导热系数／Ｗ·（ｍ·Ｋ）
０．４９４０．５０７０．５２１０．５３３０．５４５
集料的类型对混凝土导热系数影响明显，不同种类的岩石导热系数见表２。
表２ 常见岩石导热系数
岩石类型）石英岩（Ｑｕａｒｔｚ）花岗岩（Ｇｒａｎｉｔｅ）玄武岩（Ｂａｓａｌｔ）石灰石（Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ）大理石（Ｍａｒｂｌｅ
－１
［］导热系数／Ｗ·（ｍ·Ｋ）
１．３ 制备试件与测试
试件尺寸为３每一试验因素０ｃｍ×３０ｃｍ×５ｃｍ，）℃，成型３块，成型后于温度（湿度为９２０±２５％以上
。其各配合比如表４所示。含的标准养护室养护２８ｄ气量试验参数添加引气剂分别为０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％。试件的含水率较大在加热时
容易造成水分的迁移，试件测试前表面用干布拭干，然后测试表干状态导热系数，再将测完的表干试件烘干，测试干燥时的导热系数。１．４ 试验方法
／混凝土导热系数按照Ｇ绝热ＢＴ１０２９４－２００８《
材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测定。试验温度２环境保持干燥状态避免湿度对引气混５℃，凝土导热系数的影响，冷板温度设置为１热板温８℃，度２冷热板温度梯度为１８℃，０Ｋ。
４．４５２．５０～２．６５
２．４７２．２９～２．７８
２．１１
１．２．４ 掺合料
粉煤灰作为水泥的取代物，表观密度２１００
／减水剂为粉剂萘系减水剂，推荐掺量０．ｍ３，１％～ｋｇ
减水率１１％，５％～２５％。１．２．５ 水
饮用自来水，在一定温度范围内，水的导热系数随
表４ 混凝土配合比
试件编号基准Ｃ－１ Ｃ－２ Ｃ－３ Ｃ－４ Ｃ－５ Ｓ－１ Ｓ－２ Ｓ－３ Ｓ－４ Ｓ－５ ｗ－１
水胶比０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．５０
砂率０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．４０ ０．４４ ０．４８ ０．５２ ０．３６
（·ｍ－３）掺量／ｋｇ
水泥／粉煤灰
３９３ ３３３ ４２９ ５２４ ６１９ ７１４ ３９３ ３９３ ３９３ ３９３ ３９３ ３５０
细集料６９８ ７３３ ６５６ ５８５ ５１４ ４４２ ７７６ ８５３ ９２５ ６２３ １００１ ６９３．２
粗集料１２４１ １３０３ １１６７ １０４０ ９１３７８６１１６４ １０８６ １００２ １３２４ ９２４１２３２
中 外 公 路 第３２卷 ２２８
续表４
ｗ－２ ｗ－３ ｗ－４ Ｆ－１ Ｆ－２ Ｆ－３ Ｆ－４ Ｙ－１ Ｙ－２ Ｙ－３ Ｙ－４ Ｙ－５
０．６０ ０．７０ ０．３５ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２
０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６
３１７ ３０７ ３８６ ／３９．３３５３．７ ／１１７．９２７５．１ ／１９６．５１９６．５ ／２７５．１１１７．９
３９３ ３９３ ３９３ ３９３ ３９３
７０３．８ ７１０．６ ７２１．３ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８
１２５１ １２６３ １２８２ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１
递热量，而粗骨料的导热系数大于砂浆、水及气体。一
２ 试验结果与分析
２．１ 粗集料砂浆比对混凝土导热系数的影响
干燥环境下，粗集料砂浆比对混凝土的导热系数）所示，随着粗集料与砂浆比的增加，的影响如图１（ａ混凝土的导热系数也增大。混凝土的导热系数依靠混砂浆、水及气体组成的多相体系传凝土材料中粗骨料、
·（·）／（，般砂浆的导热系数为０．花岗岩的导热９Ｗｍ·Ｋ）
／（之间，花岗岩在２系数在２．５０～２．６５Ｗｍ·Ｋ）１℃／（，时导热系数为２．在３５１１Ｗｍ·Ｋ）２℃时导热系数
／（，高达１由此可见测试温度直接影１．６５８Ｗｍ·Ｋ）在２响到粗集料的导热系数。水导热系数较小，０℃时／（导热系数仅为０．５２１Ｗｍ·Ｋ）。空气的导热系数／（。
更小，０℃时仅为０．０２２Ｗｍ·Ｋ）
1.601.551.501.451.401.351.30
2
4
6
8
10
1.72
1.701.681.661.641.621.601.58
导热系数/[W ·（m ·K ）-1]
[1**********]130
粗集料砂浆比/%（a ）
含气量/%（b ）
导热系数/[W ·（m ·K ）-1]
导热系数/[W ·（m ·K ）-1]
1.701.681.661.641.62
30
35
40
45
50
55
导热系数/[W ·（m ·K ）-1]
1.70
1.681.661.641.621.601.581.56
1.72
[1**********]0
1.701.651.601.551.501.451.401.351.30
020406080
水灰比/%（c ）
砂率/%（d ）
粉煤灰含量/%（e ）
图１ 混凝土导热系数与各影响因素的关系
０１２年第１期 ２
刘卫东，等：混凝土导热系数试验研究
２２９
２．２ 含气量对混凝土导热系数的影响
随着含气量的提高混凝土的导热系数减小见图（），含气量从２．混凝土导热系数１ｂ２％上升到３．８％，
／（，分别为１．导热系数降低了５６、１．５０Ｗｍ·Ｋ）４．０％。一般来说混凝土的含气量会对其强度产生一
但在严寒地区的水泥混凝土路面气体的引定的影响，
入，极大地提高了混凝土的抗盐冻、腐蚀性的影响，远另外，寒区道路的混远大于因引气而导致的强度降低，
凝土面层在一定程度上可以减少外界热源对路基冻土层稳定性的不利影响。
混凝土的导热系数不仅与混凝土的含气量相关，还与气孔尺寸、气孔的分布有关系。在含气量相同的随着气孔尺寸减小，气孔数量增多，一般来说情况下，
气孔尺寸的变小空气对流幅度也相应变少，这导致对流传热效率降低，而气孔数量的增多导致内部气孔壁即增加混凝土固体的反射面，使辐射传热表面积增加，
效率降低。因此引气混凝土的导热系数降低。所以含气孔尺寸越小，越有利于减小引气混凝土气量较高时，
的导热系数。因此建议在满足强度要求下尽可能提高混凝土的含气量以达到混凝土的耐久性及改善引气混凝土的隔热保温作用。
２．３ 水灰比对混凝土导热系数的影响
不同水灰比混凝土在干燥条件下的导热系数如图（）（）所示。由图１可知，混凝土导热系数随着水灰１ｃｃ
比的增加而降低。主要原因如下：１）水泥导热系数在／（，和水的导热系数相比相２１℃时为１．０６３Ｗｍ·Ｋ）
因此水灰比越小，混凝土导热系数越大；差悬殊，２）干燥试验条件下，水灰比越高，则混凝土孔隙越大，导热系数相应越小。
２．４ 砂率对混凝土导热系数的影响
混凝土的导热系数随着砂率的增大先增大后逐渐（）减小，如图１所示。当砂率为４混凝土的导ｄ４％时，原因是在合理的砂率时，混凝土达到最佳热系数最大，
密实状态，空气及水所占的比例小，密度大，导热系数就大，当砂过量时，在水泥用量及水灰比相同的情况下，砂的量越大，需要的包裹砂浆的水泥会增加，因此过多的砂浆会导致混凝土内部疏松，孔隙增加；另外砂本身的导热系数小于混凝土中粗集料的导热系数，因此砂含量越大，导热系数越小。２．５ 粉煤灰对混凝土导热系数的影响
在试验其他条件完全相同的情况下，粉煤灰取代混凝土的百分率分别为：其导１０％、３０％、５０％、７０％，（）热系数相应减小如图１所示。取代量为１ｅ０％、３０％
时，混凝土导热系数的变化不是很大即粉煤灰掺量的比例较小时对混凝土导热系数影响较小。当粉煤灰的掺量超过３引气混凝土导热系数明显下降。０％后，
３ 结论
（）骨料对混凝土导热系数有一定的影响，在骨１
料类型相同的情况下，随着骨料含量的增加，引气混凝土的导热系数逐渐增大。
（）含气量对混凝土导热系数影响较大，在混凝２
混凝土导热系数随着含气量土配合比相同的情况下，
的增加而降低。在保证强度的前提下，可适当提高混凝土的含气量。
（）在水灰比、水泥用量相同的情况下，混凝土的３
导热系数随着砂率的提高而降低，水灰比对混凝土导热系数影响较大。
（）在砂率相同的情况下，水灰比提高引气混凝４
土的导热系数降低，因此在保证混凝土工作性能的前提下，可适当降低其水灰比。
（）粉煤灰的掺量较小时，对混凝土导热系数影５响不大，当掺量超过３对混凝土导热系数影响０％时，显著。因此可以适量添加粉煤灰提高混凝土的耐久性和工作性能，同时也降低工程造价。参考文献：
［］，１Ｋ，ＳＡＮＧ－ＥＵＮＪＪＩＮ－ＫＥＵＮ Ｋ，ｅｔａｌ． ＫＯＯＫ－ＨＡＮ
ＡｎＥｘｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｏｎＴｈｅｒｍａｌＣｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｏｆＣｏｎ ｐｙｙ －［］，：ｃｒｅｔｅＪ．ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈ２００３，３３（３） ３６３－３７１．
［］李新华．大学物理实验［南京：南京大学出版２Ｍ］． 卢佃清，
社，２００７．
［］／３ＢＴ１０２９４－２００８ 绝热材料稳态热阻及有关特性的 Ｇ
］测定防护热板法［Ｓ．
［，Ｐ．Ｍ，Ｐ．Ｒ，Ｍ４］ａｎｃｉａｎｉｏｒａｂｉｔｏｏｓｓｉｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆ Ａ．Ｌ
ｔｈｅＴｈｅｒｍｏｈｓｉｃａｌＰｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＭａｔｅｒｉａｌｓｉｎ ｐｙｐ：Ｍ，ＬａｂｏｒａｔｏｒａｎｄｉｎＳｉｔｅｅｔｈｏｄｓａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｙ ，ＨｉｈＴｅｍ．ＨｉｈＰｒｅｓｓ１９８９，２１：３９１－４００． ｇｐｇ
［］，５ａａｎＣｏｎｃｒｅｔｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅＴｈｅＭｅａｓｕｒｉｎＭｅｔｈｏｄｓｏｆＣｏｎ Ｊ ｐｇ －
，，ｄｕｃｔｉｖｉｔＤｉｆｆｕｓｉｖｉｔａｎｄＳｅｃｉｆｉｃＨｅａｔｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅａｎｄ ｙｙｐ，，ＴｈｅｉｒＡｌｉｃａｔｉｏｎＪ．Ｊｎ．Ｃｏｎｃｒ．Ｉｎｓｔ．ＭａｓｓＣｏｎｃｒ．Ｄｖ ｐｐｐ１９８２：１１－１４．
［］，，６Ｅ．ＬｉｌｅＳｔｅａｍ ＴａｂｌｅｉｎＳＩＵｎｉｔｓＰｒｉｖａｔｅＣｏｍｍｕｎｉ Ｐ． ｙ－
，，ＰｃａｔｉｏｎＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｕｒｄｕｅＵｎｉ ｇｇ－，Ｗ，ｖｅｒｓｉｔｅｓｔＬａｆａｅｔｔｅＩＮ，１９７８． ｙｙ
［］卢忠远，严云．泡沫混凝土导热系数模型研究７ 周顺鄂，
［］（）材料导报，Ｊ．２００９３．
２２６
中 外 公 路
第３２卷 第１期
２０１２年２月
（）１６７１－２５７９２０１２０１－０２２６－０４ 文章编号：
混凝土导热系数试验研究
２，３
，田波３，侯子义２刘卫东１，
（湖南科技学院，湖南永州 ４河北工业大学；交通运输部公路科学研究院）１．２５１００；２．３．
摘要：为了研究混凝土材料的导热系数，利用基于护热板法的导热仪（测试了各种ＤＲＨ）试件的导热系数，探讨了粗集料与砂浆比、砂率、水灰比、粉煤灰掺量及含气量等影响混凝土导热系数的因素；根据试验结果，粗集料与砂浆比、含气量是影响混凝土导热系数的主要因素，水灰比、砂率、粉煤灰掺量对导热系数也有一定的影响。
关键词：混凝土；导热系数；稳态法；骨料含量
它 导热系数是混凝土重要的热学性能参数之一，
对混凝土结构内部的温度场影响较大。在建筑工程中，新浇筑的大体积混凝土由于周围环境的温度、太阳辐射等影响，混凝土内部存在温度梯度可能导致混凝土结构发生裂缝；对需要保温的墙体，导热系数低的混凝土可减少热量的损失。在道路工程中，温度在混凝在温土路面板厚度内非线性地分布而产生温度梯度，度梯度的作用下路面板将发生严重的翘曲变形。当路面发生翘曲变形后在车辆荷载作用下，路面板极易产太阳辐射生断角破坏。若混凝土的导热系数足够小，热量则难以传导到面板内部，就能有效降低面板内部的温差梯度，从而减小面板的翘曲应力及其变形量，延长水泥混凝土路面的疲劳使用年限。另外，在中国青藏高原建造水泥混凝土路面时，要求水泥路面具有更强更大的隔热性能，确保路面结构层底部的冻土不因热天高温而融化，从而保持冻土区路基的长期稳定性。因此，有必要对混凝土导热系数进行系统的研究，笔者主要对混凝土导热系数的影响因素进行室内试验研究。
容易实现导热系数的数字显示。但稳态法的试验装置比较复杂，试验时间相对较长，当试件两个表面存在温差时，必然会引起水分的迁移和重新分布，所以稳态法稳态法对试件不宜测定潮湿材料的导热系数。另外，
平整度、尺寸要求非常严格，试件不平整产生的接触热会给测量数据带来相当大的误差。因此，试验过程阻，
中为了保证测试试件上下表面的平整度，制作了专门的类似水泥胶砂试件的试模。防护热板法依据的标准《为Ｇ绝热材料稳态热阻及有关特性的Ｂ１０２９４－２００８ 。该法的试验装置可分为双试件和测定防护热板法》
单试件两种形式，双试件装置要求两试块厚度差不超过２％。因此目前大多数采用单试件装置。试验采用湖南湘仪仪器厂生产的Ｄ测量范围ＲＨ单试件装置，／（，测量结果准确度２％。０．０１０～３Ｗｍ·Ｋ）１．２ 原材料性能
１．２．１ 水泥
水泥：拉法基普通硅酸盐水泥４细度：２．５；３．６；。其他参数均满足规范要初、终凝时间为８５、１３５ｍｉｎ／（。求。一般水泥导热系数为０．３Ｗｍ·Ｋ）
１．２．２ 细集料细集料：秦皇岛市沙场中砂，表观密度２６００ ／ｋｍ３。ｇ
１．２．３ 粗集料
公试验用的集料为石灰石。按ＪＴＪ０５８－２０００《 路工程集料试验规程》的试验方法，经测定集料压碎值为１小于３强度满足要求。其他性质指标７．８％，０％，见表１。集料的针片状颗粒含量＜１５％。
１ 混凝土导热系数试验
１．１ 试验装置
／（普通混凝土材料导热系数范围在３Ｗｍ·Ｋ）以内，测定方法主要分非稳态法（脉冲法）和稳态法（热。此次试验采用稳态法中的防流计法和防护热板法）
护热板法，稳态法原理简单，计算方便，检测精度高，较
收稿日期：２０１１－１０－２５
）基金项目：交通运输部西部交通建设科技项目（编号：２００７３１８２２３０１－９
０１２年第１期 ２
刘卫东，等：混凝土导热系数试验研究
着温度升高而增加，见表３。
针片状颗粒含量／％２．４３．５－－
２２７
表１ 集料部分性质指标
集料规格１０～３０ｍｍ ０ｍｍ１０～２ ０ｍｍ５～１
石屑
表观相对密度２．７５７ ２．８０２ ２．８０７ ２．８０９
吸水率／％０．２８６ ０．３２１ ０．３９２０．４１３
表３ 不同温度下水的导热系数温度／℃０ １０ ２０ ３０ ４０
－１
［］导热系数／Ｗ·（ｍ·Ｋ）
０．４９４０．５０７０．５２１０．５３３０．５４５
集料的类型对混凝土导热系数影响明显，不同种类的岩石导热系数见表２。
表２ 常见岩石导热系数
岩石类型）石英岩（Ｑｕａｒｔｚ）花岗岩（Ｇｒａｎｉｔｅ）玄武岩（Ｂａｓａｌｔ）石灰石（Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ）大理石（Ｍａｒｂｌｅ
－１
［］导热系数／Ｗ·（ｍ·Ｋ）
１．３ 制备试件与测试
试件尺寸为３每一试验因素０ｃｍ×３０ｃｍ×５ｃｍ，）℃，成型３块，成型后于温度（湿度为９２０±２５％以上
。其各配合比如表４所示。含的标准养护室养护２８ｄ气量试验参数添加引气剂分别为０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％。试件的含水率较大在加热时
容易造成水分的迁移，试件测试前表面用干布拭干，然后测试表干状态导热系数，再将测完的表干试件烘干，测试干燥时的导热系数。１．４ 试验方法
／混凝土导热系数按照Ｇ绝热ＢＴ１０２９４－２００８《
材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测定。试验温度２环境保持干燥状态避免湿度对引气混５℃，凝土导热系数的影响，冷板温度设置为１热板温８℃，度２冷热板温度梯度为１８℃，０Ｋ。
４．４５２．５０～２．６５
２．４７２．２９～２．７８
２．１１
１．２．４ 掺合料
粉煤灰作为水泥的取代物，表观密度２１００
／减水剂为粉剂萘系减水剂，推荐掺量０．ｍ３，１％～ｋｇ
减水率１１％，５％～２５％。１．２．５ 水
饮用自来水，在一定温度范围内，水的导热系数随
表４ 混凝土配合比
试件编号基准Ｃ－１ Ｃ－２ Ｃ－３ Ｃ－４ Ｃ－５ Ｓ－１ Ｓ－２ Ｓ－３ Ｓ－４ Ｓ－５ ｗ－１
水胶比０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．５０
砂率０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．４０ ０．４４ ０．４８ ０．５２ ０．３６
（·ｍ－３）掺量／ｋｇ
水泥／粉煤灰
３９３ ３３３ ４２９ ５２４ ６１９ ７１４ ３９３ ３９３ ３９３ ３９３ ３９３ ３５０
细集料６９８ ７３３ ６５６ ５８５ ５１４ ４４２ ７７６ ８５３ ９２５ ６２３ １００１ ６９３．２
粗集料１２４１ １３０３ １１６７ １０４０ ９１３７８６１１６４ １０８６ １００２ １３２４ ９２４１２３２
中 外 公 路 第３２卷 ２２８
续表４
ｗ－２ ｗ－３ ｗ－４ Ｆ－１ Ｆ－２ Ｆ－３ Ｆ－４ Ｙ－１ Ｙ－２ Ｙ－３ Ｙ－４ Ｙ－５
０．６０ ０．７０ ０．３５ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２ ０．４２
０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６ ０．３６
３１７ ３０７ ３８６ ／３９．３３５３．７ ／１１７．９２７５．１ ／１９６．５１９６．５ ／２７５．１１１７．９
３９３ ３９３ ３９３ ３９３ ３９３
７０３．８ ７１０．６ ７２１．３ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８ ６９８
１２５１ １２６３ １２８２ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１ １２４１
递热量，而粗骨料的导热系数大于砂浆、水及气体。一
２ 试验结果与分析
２．１ 粗集料砂浆比对混凝土导热系数的影响
干燥环境下，粗集料砂浆比对混凝土的导热系数）所示，随着粗集料与砂浆比的增加，的影响如图１（ａ混凝土的导热系数也增大。混凝土的导热系数依靠混砂浆、水及气体组成的多相体系传凝土材料中粗骨料、
·（·）／（，般砂浆的导热系数为０．花岗岩的导热９Ｗｍ·Ｋ）
／（之间，花岗岩在２系数在２．５０～２．６５Ｗｍ·Ｋ）１℃／（，时导热系数为２．在３５１１Ｗｍ·Ｋ）２℃时导热系数
／（，高达１由此可见测试温度直接影１．６５８Ｗｍ·Ｋ）在２响到粗集料的导热系数。水导热系数较小，０℃时／（导热系数仅为０．５２１Ｗｍ·Ｋ）。空气的导热系数／（。
更小，０℃时仅为０．０２２Ｗｍ·Ｋ）
1.601.551.501.451.401.351.30
2
4
6
8
10
1.72
1.701.681.661.641.621.601.58
导热系数/[W ·（m ·K ）-1]
[1**********]130
粗集料砂浆比/%（a ）
含气量/%（b ）
导热系数/[W ·（m ·K ）-1]
导热系数/[W ·（m ·K ）-1]
1.701.681.661.641.62
30
35
40
45
50
55
导热系数/[W ·（m ·K ）-1]
1.70
1.681.661.641.621.601.581.56
1.72
[1**********]0
1.701.651.601.551.501.451.401.351.30
020406080
水灰比/%（c ）
砂率/%（d ）
粉煤灰含量/%（e ）
图１ 混凝土导热系数与各影响因素的关系
０１２年第１期 ２
刘卫东，等：混凝土导热系数试验研究
２２９
２．２ 含气量对混凝土导热系数的影响
随着含气量的提高混凝土的导热系数减小见图（），含气量从２．混凝土导热系数１ｂ２％上升到３．８％，
／（，分别为１．导热系数降低了５６、１．５０Ｗｍ·Ｋ）４．０％。一般来说混凝土的含气量会对其强度产生一
但在严寒地区的水泥混凝土路面气体的引定的影响，
入，极大地提高了混凝土的抗盐冻、腐蚀性的影响，远另外，寒区道路的混远大于因引气而导致的强度降低，
凝土面层在一定程度上可以减少外界热源对路基冻土层稳定性的不利影响。
混凝土的导热系数不仅与混凝土的含气量相关，还与气孔尺寸、气孔的分布有关系。在含气量相同的随着气孔尺寸减小，气孔数量增多，一般来说情况下，
气孔尺寸的变小空气对流幅度也相应变少，这导致对流传热效率降低，而气孔数量的增多导致内部气孔壁即增加混凝土固体的反射面，使辐射传热表面积增加，
效率降低。因此引气混凝土的导热系数降低。所以含气孔尺寸越小，越有利于减小引气混凝土气量较高时，
的导热系数。因此建议在满足强度要求下尽可能提高混凝土的含气量以达到混凝土的耐久性及改善引气混凝土的隔热保温作用。
２．３ 水灰比对混凝土导热系数的影响
不同水灰比混凝土在干燥条件下的导热系数如图（）（）所示。由图１可知，混凝土导热系数随着水灰１ｃｃ
比的增加而降低。主要原因如下：１）水泥导热系数在／（，和水的导热系数相比相２１℃时为１．０６３Ｗｍ·Ｋ）
因此水灰比越小，混凝土导热系数越大；差悬殊，２）干燥试验条件下，水灰比越高，则混凝土孔隙越大，导热系数相应越小。
２．４ 砂率对混凝土导热系数的影响
混凝土的导热系数随着砂率的增大先增大后逐渐（）减小，如图１所示。当砂率为４混凝土的导ｄ４％时，原因是在合理的砂率时，混凝土达到最佳热系数最大，
密实状态，空气及水所占的比例小，密度大，导热系数就大，当砂过量时，在水泥用量及水灰比相同的情况下，砂的量越大，需要的包裹砂浆的水泥会增加，因此过多的砂浆会导致混凝土内部疏松，孔隙增加；另外砂本身的导热系数小于混凝土中粗集料的导热系数，因此砂含量越大，导热系数越小。２．５ 粉煤灰对混凝土导热系数的影响
在试验其他条件完全相同的情况下，粉煤灰取代混凝土的百分率分别为：其导１０％、３０％、５０％、７０％，（）热系数相应减小如图１所示。取代量为１ｅ０％、３０％
时，混凝土导热系数的变化不是很大即粉煤灰掺量的比例较小时对混凝土导热系数影响较小。当粉煤灰的掺量超过３引气混凝土导热系数明显下降。０％后，
３ 结论
（）骨料对混凝土导热系数有一定的影响，在骨１
料类型相同的情况下，随着骨料含量的增加，引气混凝土的导热系数逐渐增大。
（）含气量对混凝土导热系数影响较大，在混凝２
混凝土导热系数随着含气量土配合比相同的情况下，
的增加而降低。在保证强度的前提下，可适当提高混凝土的含气量。
（）在水灰比、水泥用量相同的情况下，混凝土的３
导热系数随着砂率的提高而降低，水灰比对混凝土导热系数影响较大。
（）在砂率相同的情况下，水灰比提高引气混凝４
土的导热系数降低，因此在保证混凝土工作性能的前提下，可适当降低其水灰比。
（）粉煤灰的掺量较小时，对混凝土导热系数影５响不大，当掺量超过３对混凝土导热系数影响０％时，显著。因此可以适量添加粉煤灰提高混凝土的耐久性和工作性能，同时也降低工程造价。参考文献：
［］，１Ｋ，ＳＡＮＧ－ＥＵＮＪＪＩＮ－ＫＥＵＮ Ｋ，ｅｔａｌ． ＫＯＯＫ－ＨＡＮ
ＡｎＥｘｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｏｎＴｈｅｒｍａｌＣｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｏｆＣｏｎ ｐｙｙ －［］，：ｃｒｅｔｅＪ．ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈ２００３，３３（３） ３６３－３７１．
［］李新华．大学物理实验［南京：南京大学出版２Ｍ］． 卢佃清，
社，２００７．
［］／３ＢＴ１０２９４－２００８ 绝热材料稳态热阻及有关特性的 Ｇ
］测定防护热板法［Ｓ．
［，Ｐ．Ｍ，Ｐ．Ｒ，Ｍ４］ａｎｃｉａｎｉｏｒａｂｉｔｏｏｓｓｉｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆ Ａ．Ｌ
ｔｈｅＴｈｅｒｍｏｈｓｉｃａｌＰｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＭａｔｅｒｉａｌｓｉｎ ｐｙｐ：Ｍ，ＬａｂｏｒａｔｏｒａｎｄｉｎＳｉｔｅｅｔｈｏｄｓａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｙ ，ＨｉｈＴｅｍ．ＨｉｈＰｒｅｓｓ１９８９，２１：３９１－４００． ｇｐｇ
［］，５ａａｎＣｏｎｃｒｅｔｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅＴｈｅＭｅａｓｕｒｉｎＭｅｔｈｏｄｓｏｆＣｏｎ Ｊ ｐｇ －
，，ｄｕｃｔｉｖｉｔＤｉｆｆｕｓｉｖｉｔａｎｄＳｅｃｉｆｉｃＨｅａｔｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅａｎｄ ｙｙｐ，，ＴｈｅｉｒＡｌｉｃａｔｉｏｎＪ．Ｊｎ．Ｃｏｎｃｒ．Ｉｎｓｔ．ＭａｓｓＣｏｎｃｒ．Ｄｖ ｐｐｐ１９８２：１１－１４．
［］，，６Ｅ．ＬｉｌｅＳｔｅａｍ ＴａｂｌｅｉｎＳＩＵｎｉｔｓＰｒｉｖａｔｅＣｏｍｍｕｎｉ Ｐ． ｙ－
，，ＰｃａｔｉｏｎＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｕｒｄｕｅＵｎｉ ｇｇ－，Ｗ，ｖｅｒｓｉｔｅｓｔＬａｆａｅｔｔｅＩＮ，１９７８． ｙｙ
［］卢忠远，严云．泡沫混凝土导热系数模型研究７ 周顺鄂，
［］（）材料导报，Ｊ．２００９３．