第1章土木工程材料的基本性质分解.ppt

1.1.3 与热有关的性质 1. 导热性 导热性是指当材料的两侧存在温度差时，热量由高温侧向低温侧传导的能力，用导热系数表示。导热系数的物理意义为单位厚度的材料，两侧温差为1K时，在单位时间内通过单位面积的导热量。 材料导热示意见图1-4，用公式表示为1-14。 图1-4 （1-14） 式中 ——导热系数[W/(m·K)]； Q ——传导的热量(J)； A ——热传导面积(m2)； d ——材料厚度(m)； t ——热传导的时间(s)； ——材料两侧的温差(K)。 材料的导热系数与材料的种类、表观密度、孔隙率、孔隙构造、温度、含水状况等有着密切关系。 一般来讲，金属材料、无机材料、晶体材料的导热系数分别大于非金属材料、有机材料、非晶体材料的导热系数。 1.1.3 与热有关的性质 材料的表观密度越小，其导热系数越小。当孔隙率相同时，由微小而封闭孔隙组成的材料比由粗大而连通的孔隙组成的材料具有更低的导热系数。由于水和冰的导热系数远大于空气的导热系数，因此，当材料受潮或受冻时会使导热系数急剧增大。除金属外，大多数材料的导热系数随温度升高而增大。 不同材料的导热系数差别很大，如： 钢材的导热系数为 58.0W/(m·K)； 普通混凝土的导热系数为 1.74 W/(m·K)； 泡沫塑料的导热系数为 0.03 W/(m·K)。 几种典型材料的导热系数见表1-2。 相差近2000倍 1.1.3 与热有关的性质 表1-2 几种典型材料的导热系数和比热容 材料 导热系数 [W/(m·K)] 比热容 [J/(g·K)] 材料 导热系数 [W/(m·K)] 比热容 [J/(g·K)] 钢材 58.0 0.48 黏土空心砖 0.64 0.92 花岗石 3.49 0.92 松木 0.17～0.35 2.51 普通混凝土 1.74 0.88 泡沫塑料 0.03 1.30 水泥砂浆 0.93 0.84 冰 2.20 2.05 白灰砂浆 0.81 0.84 水 0.60 4.19 普通黏土砖 0.81 0.84 空气 0.025 1.00 常将防止室内热量向室外散失称为保温；把防止外部热量进 入室内称为隔热。工程上把导热系数小于0.25W/(m·K)的材料称为 保温隔热材料。 1.1.3 与热有关的性质 在热工学中，将导热系数的倒数称为材料的导热阻。导热系数和导热阻均是评定材料导热能力的重要指标，材料的导热系数越小或导热阻越大，其保温隔热及其节能效果越好。 空气的导热系数很小[0.026W/(m·K)]，只有保温隔热材料定义值的1/10，因此，干燥静止的空气是一种特殊而重要的保温隔热材料。在实际工程中，大量的保温隔热材料研制、生产以及保温隔热工程的建设，正是基于对此现象的充分利用。 聚氨酯保温板 砼保温砌块 1.1.3 与热有关的性质 2. 热容量 热容量是指材料在温度发生变化时吸收或放出热量的能力，其大小用比热容来表示，用公式表示为1-15。比热容是指单位质量的材料，温度升高或降低单位温度所吸收或放出的热量。 材料的比热容与其物质种类、状态等有密切关系，几种典型材料的比热容见表1-2。材料的热容量值对保持建筑物内部温度稳定有重要意义。 1.1.3 与热有关的性质 式中 C——比热容[J/(g·K)]； Q——材料吸收或放出的热量（J）； ——材料受热或冷却前后的温度差（K）。 （1-15） 3. 热变形性 热变形性是指材料的几何尺寸随温度升降而发生变形的能力。除个别情况（如水结冰）外，一般材料均符合热胀冷缩规律。材料的热变形性常用线膨胀系数表示，其物理意义是单位长度的材料，在升降单位温度时的长度尺寸变化量，用公式表示为： 1.1.3 与热有关的性质 式中 ——线膨胀系数（1/k）； L ——材料在温度变化前的长度（mm）； ——材料的线膨胀量