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2 0 1 4 年 第 4期 总 第 2 9 4 期 Nu mb e r 4 i n 2 0 1 4 T o t a l No ． 2 9 4 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE ORETI CAL RES EARCH d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 2 - 3 5 5 0 ． 2 0 1 4 ． 0 4 ． 0 1 5 GB 5 O 0 1 0 2 0 1 0 混凝土结构设计规范 中 混凝土导热系数取值商榷 田斌 守 甘肃省建材科研设计 院，甘肃 兰州 7 3 0 0 2 0 摘要 普通混凝土和钢筋混凝土是基本的建筑材料 ， 其物性参数是许多标准 、 规范等的基础 。 新版 混凝土结构设计规范 中 规定了混凝土导热系数的取值。 笔者认为该取值值得商榷 。 关键词 混凝土 ；导热系数 ；规范 中图分类号 T U 5 2 8 ． 0 1 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 4 0 0 5 1 0 2 Di s c u s s i o n a b o u t t h e t h e r ma l c on d u c t i vit y o f c on c r e t e s e t i n“ Th e De s i g n Co d e o f Co n c r e t e S t r u ctu r e ” n AN B抽s h 0 u G a n s u B u i l d i n g Ma t e r i a l s R e s e a r c h a n d D e s i g n I n s t i t u t e ， L a n z h o u 7 3 0 0 2 0 ， C h i n a Abs t r act Or d i n a r y c o n c r e t e an d r e i n f o r c e d c o n c r e t e are b a s i c c o n s t r uc t i o n ma t e r i a l s ． Th e i r ph y s i c a l para me t e r s are t h e ba s i s f o r ma n y s tan d a r d s an d s pe c i fi c a t i o n s ． The ne w “ Th e De s i gn Co d e o fCo n c r e t e S t r u c tur e ”s e t s t h e v a l ue o fthe r ma l c o n du c t i v i t y o fc o n c r e t e ．Th e a u t h o r t hi n ks t h a t thi s v a l ue i s q u e s t i o n a b l e ． K e y wor d s c o n c r e t e ； the rm a l c o n d u c t i v i ty； s t and ard 0 引言 新版 G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 1 0 混凝土结构设计规范 以下简 称该规范 是在 G B 5 0 0 1 k --2 0 0 2 混凝土结构设计规范 的基础上进行的修订 ， 于 2 0 1 1 年 7 月 1日开始实施 的。 这 次修订， 主要体现了节能、 减排、 环保的原则。 对于高强钢 筋的使用、 混凝土保护层等做了详细的规定 ； 应用混凝土 新技术， 毋庸置疑， 对于推进新时期建筑业的健康、 绿色化 发展具有巨大 的意义。 由于该规范是基础性标准 ， 对工程设 计、 材料使用等诸多方面都有约束和指导。 准确性和精确性是规范中的参数取值应遵循的原则 。 笔 者就该规范中混凝土导热系数 的取值谈一点 自己的看法。 1 关于该规范中混凝土导热系数【1 J存在的问题 该规范第 4 部分 4 ． 1 ． 8 条规定 “ 当温度在 0 - 1 0 0℃范围 内时 ， 混凝 土的热工参数可按下列规定取值 线膨胀 系数 1 x l O - 5 ／ ℃； 导热 系数 A 1 0 ． 6 k J ／ m h ℃ ； 质量热容 c 0 ． 9 6 k J ／ k g ℃ ” 。 在规范 的条文说 明中， 有 “ 本条提供 了进行 混凝土 间 接作用效应计算所需的基本热工参数。 包括线膨胀系数、 导热系数和质量热容， 数据引自D L ／ T 5 0 5 7 水工混凝土结 构设计规范 的规定， 并做了适当简化。 ” 的说明。 针对此 条 ， 笔者 的看法如下 1 ． 1 导热系数的单位不是国际单位制 从 该规范 中， 混凝土导热系数为 1 0 ． 6 k J ／ m h ℃ 不 是通常使用 的国际单位制 ， 不利于交流。 需将其换算为 国际 单位制。 1 0 ． 6 xl 0 0 0J 3 6 0 0 s xl mxl℃ 1 06 0 0J 1 一 3 6 0 0 S 1 r n xl℃ 2 ．9 4 W／ m K 1 1 ． 2 该规 范 中的混凝 土的导热 系数取值偏 大 从上面的计算 中得到 ， 该规范规定混凝土 的导热 系数 为 2 ． 9 4 w／ m K ， 这个数值偏 大 ， 严重偏离正 常值 。 以下 是一些业 内常用标准规范中， 混凝土的导热系数取值。 1 G B 5 0 1 7 6 --1 9 9 3 民用建筑热工设计规范 附录四 “ 建筑材料热物理性 能计算参数 ” 钢筋混凝土 的导热 系数 A I ． 7 4 w／ m K ， 质量热容 c 0 ． 9 2 k J ／ k g K ； 素混凝 土的 导热系数 A I ． 5 1 W／ m K ， c 0 ． 9 2 k J ／ k g K [2 ] 。 2 建筑物理附录 1 建筑材料的热工指标 中列出钢筋 混凝土 表观密度 2 4 0 0 - 2 5 0 0 k g ／ m 的导热 系数为 1 ． 3 3 ～ 1 ． 4 0 k c a l ／ m h ℃ ， 卵石 、 碎石混凝土 素混凝土 导热 系 数 1 ． 2 5 k c a l ／ m h ℃ 。 换算为国际单位制为 钢筋混凝土 的导热系数为 1 ． 5 5 ～ 1 ．6 3 w／ m K ， 素混凝土导热系数为 1 ． 4 5 W／ m K [3 ] 。 3 民用建筑节能设计手册附录六常用材料和构造层的 收稿 日期2 0 1 3 1 0 _ o 4 基金项 目甘肃省科技创新团队建设计划支撑项 目 1 2 0 7 T T C A0 0 7 ； 甘肃省科技支撑项 目 1 1 0 4 J KC A1 1 0 5 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 热阻 和热隋性指标 D值附表 6 - 3 、 附表 6 ．4中列出钢筋混凝 土干密度为 2 5 0 0 k g ／ m 3 , 导热系数为 1 ． 7 4 w／ m K ， 卵石、 碎 石混凝土干密度为 2 3 0 0 k g ／ m 3 , 导热系数为 1 ． 5 1 w／ m K 。 4 在一些储能 、 储热领域 ， 混凝土作为性价 比较高的 显热储热材料受到人们的重视而得到应用， 这时要求混凝 土有尽可能高的导热系数 以利于提高储热体 充放热 的速 度。 如前所述 ， 由于钢筋混凝 土导热系数为 1 ． 7 4 w／ m K 、 素混凝土导热系数为 1 ． 5 1 w／ m K ， 导热系数都较低 ， 使 得普通混凝土达不到储能 、 储热要求 。 为了得到高导热系数 的混凝土 ， 通常通过添加石墨 、 钢纤 维 、 金属粒等办法来提 高混凝土的导热系数 。 如武汉理工大学朱教群等人通过在 混凝土中添加 1 ％ ～ 5 ％8 0 0目石墨的方法 ， 制作 出导热系数 1 ． 8 2 ～ 2 ． 2 0 W／ m K 的储热混凝土[5 ] 。 张炳等人用废弃 铜矿 渣 、 玄武岩 、 蓝 品石粉等 ， 添加 5 ％石墨粉制得 混凝 土的导 热系数为 2 ． 3 4 5 W／ r n K [6 1 。 从上 面的文献 、 规范中可 以看出该规范规定 的混凝土 导热 系数是其他规范 、 大家平常取值的近 2 倍 ， 严重偏离 正常值 。 即使是针对高导热系数混凝土的专题研究 ， 根据检 索结果显示 ， 通过添加石墨粉等助剂 目前能够达到的最高 值也仅为 2 ． 3 4 5 w／ m K ， 远小于该规范给 出的混凝 土导 热系数 2 ． 9 4 W／ m K 。 2 该规 范的混凝土导热系数取值 的引起的 问题 2 ． 1 易导致设计方案失真 在涉及物体热工性能时 ， 热传导性能是非常重要 的指 标 。 一般物体的热传导性能以热阻 表征， 且按平壁结构计 算材料 、 构筑物或构件的热阻 ， 复杂结构热 阻按简化 的平 壁模型计算 ， 因此平壁结构热热 阻是计算单层材料 、 多层 材料 、 构件等热传导性能的基础。 在文献[ 2 4 ] 中均给出了平壁结构的热阻计算公式 R 一d 2 A 式中 兄 平壁结构热 阻， I l l K ／ W； d 平壁垂直热流方 向的厚度 ， m； A 构成平壁材料的导热系数 ， w／ m K 。 从式 2 中可以看 出 ， 平壁热 阻与材料导 热系数 成反 比关系。 在需要高热阻的环境 中、 设计既定厚度的混凝土结 构时 ， 由于导热系数偏大使得结构的热阻偏小达不到要求 ； 在设计既定热阻的结构时， 由于混凝土导热系数偏大 ， 使得 混凝土结构的厚度偏大 ， 导致负荷增大 。 反之 ， 在需要低 热 阻的环境中也会影响结构设计。 2 ．2 易误导宣传 该规范 中列出 了 2 ． 9 4 W／ m K ， 许多文 献作为基础 值应用。 如山西某地开发 了一种玻化微珠保温混凝土， 表观 密度为 1 9 5 0 ～ 2 1 5 0 k g ／ m ， 导热系数是 0 ．3 5 ～ 0 ． 4 w／ m K ， 由此 就得 出普通混凝 土的导热系数是玻化微珠保温混凝 土的 7 ． 3 5 倍 的结论 [7 1 。 这样一来会夸大新材料 的性能 ， 反 而不利于新材料的开发和推广应用 。 3结 论 混凝土是一种人们熟知的材料 ， 广泛应用于建筑 、 铁路 公路 、 水_T 、 市政等许多领域。 混凝土 的热工性能是基本 的 物理性能指标 ， 也是基础参数。 其取值应合理 ， 且有充分依 据。 否则 ， 会影响到与此相关 的各项技术参数计算 ， 影响混 凝土 的使用范 围及构造措施的变更 。 希望规范编制组进一 步核实混凝土的热 工参数取值 ， 并在修订规范时给予更正。 参考文献 【 1 ] G B 5 0 0 1 0 - -- 2 0 1 0 ， 混凝土结构设计规趣s 】 京 中国建筑工业 出版社， 2 0 1 0 ． 【 2 ]G B 5 O 1 7 6 9 3 ， 民用建筑热工设计规范[ s 】 E 京 中国计划出版 社， 1 9 9 3 ． [ 3 】 柳孝图． 建筑物理【 M 】 ． ] E 京 中国建筑工业出版社， 2 0 0 0 ． f 4 】杨善勤． 民用建筑节能设计手册【 M 】 E 京 中 国建筑工业 出版 社， 2 0 0 0 ． [ 5 ] 朱教群， 等-种高温睹热材料的制备 去 中国， 2 0 0 6 1 0 0 1 9 4 7 9 ．9 [ P ] ． 2 00 6 1 1 -2 9 ． 【 6 J 张炳． 太阳能热发电用无机复合储热材料的制备及其性能研究『 D 】 ． 武汉 武汉理工大学 ， 2 0 0 7 ． 【 7 ]蒙华．材料创新让混凝土建筑冬暖夏凉一玻化微珠保温混凝土 在山西首个绿色建筑示范项目应用纪实[ N ] ． 中国建材报 ， 2 0 1 3 0 9 2 7． 作者简介 联 系地 址 联系电话 田斌守 1 9 6 5 一 ， 男 ， 教授级高级工程师， 主要研究方 向 新材料 、 建筑节能、 绿色建筑。 兰州市段家滩 1 3 7 2 号 7 3 0 0 2 0 09 31 -4 6 7 9 68 8 t } ’ 、 - 、 - ‘ 、 } 、 ． t e ■藿 重 翟雹 中 联 重 科混 凝土 设备 成功 进 入日 本高 端市 场 近 日， 中联重科混凝土机械公司两台 3 3 1 T I 臂架混凝土泵车在 13 本 山形县完成车检上牌 ， 随后将正式交付 日本大型混 凝土泵送租赁商。 该客户为 日本行业排名前三的大型泵送租赁公司， 其设备系列齐全， 有德国大象、 日本极东等国际知名品牌的泵车、 车载泵、 拖泵、 布料机等产品， 总保有量超过 1 0 0台。客户在13本国内设立了6 家分公司， 7 家办事处， 业务覆盖了整个 日 本东部地区， 行业地位毋庸置疑 。 即将交付的 3 3 m臂架混凝土泵车则是中联重科在亚洲市场的混凝土泵车主打产品。此次出口的产品在分公司一线 销售 、 服务与研究 院员工的密切配合下 ， 针对 日本行业的特殊要求和当地客户的使用习惯 ， 前后进行 了 3次较大的适应性 技术改进 ， 成功克服了进入 日本 的技术 门槛 ， 最终生产出了完全符合 日 本市场要求 的产品。期 间， 中联重科表现 出的产 品 性能提升 、 技改和快速反应能力是促成这次销售的关键因素， 产品得到了客户的认可。 中联于2 0 1 1 年开始进入 13 本混凝土设备市场， 但是与行业排名前 1 0 位大客户合作尚属首次。中联重科在13 本市场 经历了两年多的发展后 ， 终于开始走上 了主流舞台 ， 品牌影 响力大大提升。 5 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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